[发明专利]一种连续电阻丝探针及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于爆破技术领域，涉及一种连续电阻丝探针，尤其是一种适于在实际爆破现场连续测量炸药爆轰波速度和传入介质的冲击波速度的通用电阻丝探针。

背景技术

连续电阻丝测量方法在爆炸冲击领域早已得到广泛的应用，如：早在上世纪60年代，斜电阻丝方法就已经用于爆炸驱动飞片的速度测试，其方法是以金属飞片为地线，向一根倾斜的电阻丝碰撞，连续短路电阻丝，使其不断缩短，通过记录动态电阻的变化，计算出飞片的运动速度，这种方法很早就用于研究弹片飞行和爆炸焊接的复板碰撞速度（参考：邵丙璜，张凯著.《爆炸焊接原理及其工业应用》.大连：大连工学院出版社，1987年10月，第一版：98-112.）。连续电阻丝测量用来测试炸药爆轰速度（简称爆速）的原理也非常简单，即是利用爆轰波后方的高温高压电离层导通短路电阻丝，通过记录电阻丝的动态电阻变化，来计算炸药的爆速；常用的连续电阻丝探针是将漆包电阻丝装入金属毛细管中制成，其缺点是在金属管中易产生超前的空气激波，烧断探针或使其提前短路，造成信号波动（参考：赵根，王文辉.孔内炸药连续爆速测试新技术.工程爆破，2008年第3期）。测量冲击波的电阻丝方法也曾有人提出过发明，如：CN90202359.4《一种测量冲击波波速的装置》，但由于结构只是简单的用电阻丝与金属膜片组成，不仅难于制作，也不适于现场恶劣环境，同样会产生超前激波烧断或提前短路，所以一直没有得到推广应用。

从测量原理可见，利用短路电阻丝的长度计量爆轰波或冲击波的速度，原理上是一种很成熟可靠的测量方法，并且电阻丝探针元件直径很小，对所测试的流场干扰很小；但限制其应用的瓶颈在于连续电阻丝传感器的研制。如果能够使用电阻丝连续地测量爆轰波及其传入介质的冲击波速度，就可以测量得到更多的炸药爆炸性能，如：爆压、介质与炸药的质点运动速度等等，这对于工程爆破、爆炸力学研究均有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续电阻丝探针，用于测量炸药爆轰波和冲击波，主要为了解决超前激波烧断电阻丝致其提前短路的问题。

本发明的技术方案是，采用麻花型的金属丝作为芯线，在其上敷设漆包电阻丝，然后紧密缠绕导电薄膜作为屏蔽层，在屏蔽层外包覆柔性绝缘层，首端电阻丝与麻花型金属丝连通，末端分别在电阻丝和金属丝上引出测量引线，制成线型的连续电阻丝探针。

如果直接将漆包电阻丝放入毛细金属管外壳中（或如:CN90202359.4一样置入类似密封通道中），密封的管道中会存在有较大量的空气。当金属管外壳从一端开始被外部爆轰波逐渐压溃时，密封在管道中的气体会产生“管道效应”，即在管道内部闭合点的前方会产生高温高压的空气激波；该激波可以达到数千度高温，烧断电阻丝或烧通电阻丝的绝缘漆层，这就使得电阻丝的导通点与实际需要测量的外部爆轰波不同步，增加了测试结果的不确定性，也就是测试信号产生波动的主要原因。另外，漆包电阻丝与金属管的导通机制主要依靠爆轰波的高温烧通绝缘漆层，所以只能用于测量炸药爆轰波；由于水、岩石和其他介质中的冲击波没有附带这样的高温，所以不能测量。所以，要制造测量冲击波就必须采用压力导通机制，刺破电阻丝的绝缘漆层；要消除空气激波的“管道效应”，就要大量减少探针中的空气含量。为此，采用麻花型金属丝作为辅助芯线，高压下用螺纹齿刺破电阻丝的绝缘漆层而压导；将探针中麻花型金属丝、漆包电阻丝、屏蔽层和绝缘层之间紧密接触，降低空气量，消除“管道效应”。连续电阻丝探针在受到冲击波作用时，不再是简单的接触导通或烧通；这时，绝缘层和屏蔽层作为传压介质将压力传至中心的麻花丝与漆包电阻丝，使电阻丝与麻花丝压合，麻花丝的隆起螺纹齿部分就会刺穿电阻丝绝缘漆层，形成导通，导通原理变成刺穿压导；再者，由于连续电阻丝探针中麻花型金属丝、漆包电阻丝、屏蔽层和绝缘层之间紧密接触，含气量很少，在经受冲击波作用时，不会产生前驱的空气激波，也就不会有高温气体将电阻丝提前烧通或烧断；这样就确保了电阻丝只有在受到外部强烈的冲击波压力时导通，导通位置与冲击波头相吻合，使导通的可靠性大大提高。由于这种连续电阻丝探针只依靠冲击波压力导通，所以能够同时用于炸药爆轰波和冲击波的测量。连续电阻丝探针制作材料和方法具体要求如下：