[发明专利]一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置及方法

权利要求书

1.一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置，其特征在于，该装置包括：

定容爆轰燃烧弹弹体；

进气系统，用于给容弹定量定态充入可燃混合气，选用乙炔/氧气或者氢气/氧气作为混合气；

高能点火系统，包括两部分，分别是控制箱人工点火系统和高能火花塞；

数据采集分析系统，包括：4个PCB 119B11压力传感器、4个PCB 402A03信号放大器、1个PCB 482C05信号调试仪及1个DLM 2000示波器；所述4个PCB 119B11压力传感器被安置在燃烧室内四个不同位置上，一个安置在缸盖上，另外三个安置在活塞表面上，具体位置分别为活塞中心处、活塞直径1/4处及边缘处。

2.根据权利要求1所述一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置，其特征在于，所述定容爆轰燃烧弹弹体的燃烧室缸径为75～85mm，锥角为120°～180°，缸盖形状和活塞形状都可变，燃烧室余隙用缸套调整，从0～32mm可变。

3.根据权利要求2所述一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置，其特征在于，所述定容爆轰燃烧弹弹体的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti。

4.根据权利要求1所述一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置，其特征在于，所述进气系统中，气体组分及当量比通过分压来控制。

5.根据权利要求4所述一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置，其特征在于，定容爆轰燃烧弹弹体上有进气孔，进气孔孔径1～3mm，进气阀采用内螺纹针型截止阀J13W-350P DN6，外部采用压力变送器确定混合气各组分的分压。

6.根据权利要求1所述一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置，其特征在于，所述控制箱人工点火系统输出电压为2500V，点火能量大于10J。

7.根据权利要求1所述一种能够监测爆轰波波动行为的定容爆轰燃烧试验装置，其特征在于，所述数据采集分析系统的传感器的共振频率高于400kHz，上升时间小于2μs，所述数据采集分析系统的DLM 2000示波器用于四组压力信号同步及同时采集，其采集频率为625MHz。

8.在权利要求1所述定容爆轰燃烧试验装置上实现的一种能够监测爆轰波波动行为的方法，其特征在于，过程如下：

步骤一：安装好定容爆轰燃烧弹弹体，包括缸盖、活塞和缸套，螺栓用力矩扳手紧固；

步骤二：将压力传感器、火花塞和进气阀门(11)安装在定容爆轰燃烧弹弹体上；连接数据采集分析系统、高能点火系统和进排气系统；

步骤三：试验前检查定容爆轰燃烧弹气密性；打开进气阀门(11)，将氧气管通过快插接头(16)接入进气阀门，利用氧气瓶上的减压器调节气管内压力到5bar，关闭进气阀门(11)，关闭气瓶上的减压器，断开氧气通路；将另一端封闭的气管接入快速插头16，观察智能单回路测控仪示数是否增大，如果测控仪示数为零不增大，说明进气阀(11)密封性完好；打开气阀(11)，观察智能单回路测控仪示数是否保持定值不变，如果示数不变，则安装好的弹体气密性良好；

步骤四：洗气，使燃烧室内的空气排出，充满氧气；将氧气管通过快插接头(16)接入进气气路，关闭泄压球阀(15)和进气阀门(11)；利用氧气瓶上的减压器调节气管内压力到3bar，打开进气阀门(11)，使气体进入，当智能单回路测控仪显示压力示数不变时，关闭进气阀门(11)，关闭气瓶上的减压器；打开泄压球阀(15)，断开氧气通路，打开进气阀门(11)，将气体排出；如此重复三次，完成洗气；

步骤五：利用分压法计算试验所需的纯氧和乙炔的压力；关闭泄压球阀(15)和进气阀门(11)，将乙炔管通过快插接头(16)接入进气阀门，利用乙炔气瓶上的减压器将进气压力调整到需要的数值；打开进气阀门(11)，使乙炔充入燃烧室，当测控仪上的示数不变时，关闭进气阀(11)，关闭乙炔减压器，打开泄压球阀15，断开乙炔气路；

步骤六：将氧气管通过快插接头(16)接入气路，关闭泄压球阀(15)，利用氧气气瓶上的减压器将进气压力调整到需要的数值；打开进气阀门(11)，当测控仪上的示数不变时，关闭进气阀(11)，关闭减压器，打开泄压球阀(15)，断开氧气气路；

步骤七：设置示波器为触发状态；

步骤八：手动触发高能点火系统控制箱上的开关，高能火花塞放电，燃烧室内混合气直接爆轰；

步骤九：观察示波器窗口上采集到的波形，确认是否发生爆轰，保存数据到存储设备；

步骤十：连续五次重复步骤三到步骤九，确认采集到的数据的可重复性；

步骤十一：分析实验数据，得到燃烧室内不同位置的压力振荡曲线，研究爆轰波的行为特性。