[发明专利]一种基于高速相机和脉冲激光的爆炸加载同步测试装置和方法

权利要求书

1.一种基于高速相机和脉冲激光的爆炸加载同步测试装置，其特征在于，包括高速相机(1)、信号发生器(2)、延迟与控制器(3)、高压起爆器(4)、脉冲激光光源(5)、扩束镜(6)、第一凸透镜(7)、第二凸透镜(8)；信号发生器(2)分别与高速相机(1)和延迟与控制器(3)相连，信号发生器(2)用于输出第一脉冲信号、第二脉冲信号分别给高速相机(1)和延迟与控制器(3)，高速相机(1)还连接到脉冲激光光源(5)，高速相机(1)接收到所述的第一脉冲信号后，向脉冲激光光源(5)发出第三脉冲信号(9)，脉冲激光光源(5)接收到该第三脉冲信号(9)后，根据该第三脉冲信号(9)的时序输出特定时序的脉冲激光；脉冲激光通过扩束镜(6)和第一凸透镜(7)变为平行光场，为开展爆破试验测试提供均匀、高亮度光源；所述高速相机(1)根据第三脉冲信号(9)的时序进行拍摄。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，扩束镜(6)位于第一凸透镜(7)的焦点上，平行光场通过第二凸透镜(8)再次汇聚，并进入高速相机，保证高速相机获得足够的光强。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，延迟与控制器(3)与高压起爆器(4)相连，延迟与控制器(3)接收到所述第二脉冲信号后，按照预先设置的炮孔延迟时间向高压起爆器(4)输出起爆信号，高压起爆器(4)收到起爆信号后，瞬间释放储存的高电压，通过起爆线(11)在探针(12)端部电离空气，从而产生电火花，引爆炸药(11)为起爆线。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，探针(12)由两根直径为0.15mm～0.25mm的铜丝组成，两根铜丝的一端紧密缠绕在一起呈双螺旋状，但两根铜丝并不直接相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，信号发生器(2)输出的脉冲信号为幅值为5V的矩形脉冲。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，高速相机采用μ-CMOS传感器，并可以输出第三脉冲信号(9)，第三脉冲信号的频率在100KHz～50MHz之间。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，脉冲激光光源(5)为可调制脉冲激光器，其调制频率在100KHz～50MHz之间。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，高压起爆器(4)通过起爆线(11)连接探针(12)引爆炸药，探针(12)为两根相互紧密缠绕的铜丝，两根紧密缠绕的铜丝端头的间距小于0.3mm。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第三脉冲信号(9)和脉冲激光对应时序均为矩形波，第三脉冲信号(9)和脉冲激光对应时序的高电平起始时间相同，第三脉冲信号(9)的相邻两个高电平之间的时间差为t₁，所述t₁对应高速相机的拍摄幅间隔，且脉冲激光对应时序的高电平持续时间t₂是高速相机拍摄幅间隔t₁的1/10～1/5。

10.根据权利要求1-10任一所述装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)信号发生器(2)输出第一脉冲信号、第二脉冲信号，并通过BNC信号线将其分别传送给高速相机(1)和延迟与控制器(3)；

2)高速相机(1)接收到所述的第一脉冲信号后，向脉冲激光光源(5)发出第三脉冲信号，脉冲激光光源(5)接收到该第三脉冲信号后，输出相应的脉冲激光；脉冲激光光源(5)发出的脉冲激光通过扩束镜(6)和第一凸透镜(7)变为平行光场，为开展爆破试验测试提供均匀、高亮度光源；

3)延迟与控制器(3)接收到所述第二脉冲信号后，按照预先设置的炮孔延迟时间向高压起爆器(4)输出起爆信号，高压起爆器(4)收到起爆信号后，瞬间释放储存的高电压，通过起爆线(11)在探针(12)端部电离空气，从而产生电火花，引爆炸药；

4)高速相机拍摄爆破试验过程。