[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

说明书

本发明公开了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，信号发生器分别与高速相机和延迟与控制器相连，信号发生器用于输出第一脉冲信号、第二脉冲信号分别给高速相机和延迟与控制器，高速相机还连接到脉冲激光光源，高速相机接收到所述的第一脉冲信号后，向脉冲激光光源发出第三脉冲信号，脉冲激光光源接收到该第三脉冲信号后，根据该第三脉冲信号的时序输出特定时序的脉冲激光；本发明提出的采用高速相机来控制脉冲激光光源的方法，具有操作简单、灵活的特点。且这一方法能够较好的控制相机拍摄的同步性，且脉冲激光的持续时间更短，记录的图像更加清晰。

技术领域

本发明涉及岩石爆破精确测试技术领域，尤其涉及的是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。

背景技术

由于炸药爆炸过程的瞬态性，常规的实验方法难以实时监测岩石爆破过程，给深入研究岩石爆破机理带来很大困难。传统的测试方法无法满足精确测试的要求。为此，采用高速摄影技术记录爆破荷载下裂纹的扩展过程。目前，普遍是采用以CCD传感器为主的高速相机作为图像采集系统，从而记录爆破过程。然而，由于CCD传感器制造的高速相机拍摄速度与图像成像质量成反比。即相机的拍摄速度越高，图像的有效像素越低。因而，无法满足精确测试的要求。

发明内容

本发明针对现有爆破测试技术的不足，提出了一种基于高速相机和脉冲激光的爆炸加载同步测试方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于高速相机和脉冲激光的爆炸加载同步测试装置，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。

所述的装置，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。

所述的装置，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。

所述的装置，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。

所述的装置，信号发生器(2)输出的脉冲信号为幅值为5V的矩形脉冲。

所述的装置，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。

所述的装置，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。

所述的装置，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。