[发明专利]球面激波产生方法

说明书

技术领域

本发明公开的球面激波产生方法属于激波产生技术领域及压力传感器动态校准技术领域，具体涉及的是一种在空间产生理想球面激波的方法及压力传感器动态校准装置。

背景技术

在火炮膛压测试及爆炸冲击波超压测试等压力动态测试领域中，被测的压力信号具有上升时间短、峰值高、脉冲宽度窄等特点，这对测试所用的压力传感器性能指标提出了很高的要求。在实际测试之前，须对压力传感器进行动态校准，动态校准可以衡量压力传感器的动态性能指标，对于整个测试是非常有益的。

以信号的特点可将动态校准方法所产生的压力信号分为两类：一是阶跃压力信号，常用的校准装置为激波管；二是准δ函数脉冲压力信号，常用的校准装置有高静压下准δ函数脉冲压力校准装置、落锤校准装置等。

激波管校准法是公认的压力传感器动态校准的可靠方法之一，激波管校准装置是利用激波管内部高压室与低压室间的压差使两室之间的膜片破裂，高压室气体迅速进入低压室形成激波，激波在管内传播，在测量段用于压力传感器的动态校准。由于激波管校准装置是以破膜方式产生激波，阶跃压力信号上升沿时间较长，且激波管产生的激波为平面波。

本发明利用激光照射加热干冰，在空间中产生近似理想的球面激波，该球面激波产生的阶跃压力信号上升沿时间较短。利用大脉冲能量激光器照射加热悬于半空中的干冰块，使干冰块瞬间转化为CO₂气体并膨胀产生球面激波；另外，为了不使干冰块的自身动能影响球面激波而采用竖直向上发射干冰块的方法，待干冰块静止时再对其照射加热。如此方法产生的CO₂气体激波更加接近于理想的球面激波，且该球面激波产生的阶跃压力信号上升沿时间更短，应用于压力传感器校准的效果更好。

发明内容

本发明的目的是：向社会提供球面激波产生方法及其产生装置，以及基于球面激波产生方法形成的压力传感器动态校准装置三个技术方案。

本发明的技术方案包括球面激波产生方法及其产生装置，以及基于球面激波产生方法形成的压力传感器动态校准装置三部分。

本发明关于球面激波产生方法的技术方案是这样的：这种球面激波产生方法，技术特点在于：所述的球面激波产生方法是在空间利用激光照射加热干冰块瞬间转化为CO₂气体并膨胀产生球面激波的方法。

根据以上所述的球面激波产生方法，技术特点还有：所述的球面激波产生方法是由单片机系统或计算机系统控制弹射机构对空间竖直向上发射干冰块，并当干冰块向上速度为零的瞬间控制激光机构发出激光对准干冰块照射加热， 干冰块迅速气化膨胀在空间产生或形成近似理想的球面激波，在干冰块静止时对其照射加热从原理上保证了能产生球面激波。

根据以上所述的球面激波产生方法，技术特点还有：所述的单片机系统或计算机系统控制的弹射机构的详细结构是利用气枪发射弹丸撞击可制冷的承载杆，干冰块置于圆柱形承载杆上端，承载杆保持温度不高于干冰块的温度，保证了干冰块形状为规则球形，由撞击产生的应力波将干冰块向上弹射，弹丸与承载杆选用钢材质、形状同为圆柱形、圆截面积相等且截面半径R选择1厘米~1.5厘米、圆柱长度L选择5厘米~6.5厘米。

根据以上所述的球面激波产生方法，技术特点还有：所述的单片机系统或计算机系统控制的激光机构是单片机系统或计算机系统控制的一台钇铝石榴石晶体激光器，即Nd:YAG激光器，该激光器型号如是TITAN 5，在干冰块向上的速度为零的瞬间控制该钇铝石榴石晶体激光器发射一单脉冲能量大于5焦耳、脉冲持续时间小于25纳秒的激光束，单脉冲能量大于5焦耳、脉冲持续时间小于25纳秒两项技术指标可保证干冰块瞬间气化。

根据以上所述的球面激波产生方法，技术特点还有：所述的单片机系统或计算机系统控制发射的干冰块形状为球形，半径R选择6.2毫米~6.8毫米，发射初速度v选择4.43米/秒~5.42米/秒，发射初速度决定了干冰块能够上升的高度。