[发明专利]一种炸药爆炸窒息效应评估用的瞬时氧浓度的测量方法

说明书

本发明提出了一种炸药爆炸窒息效应评估用的瞬时氧浓度的测量方法，该方法属于爆炸毁伤效应评估领域，具体包括校正环境中传感器常氧量，设定传感器内侧温度，确定传感器测点范围，选择探头表面最佳气流方向，记录氧浓度测试数据，获得用于爆炸窒息效应评估的爆炸氧浓度变化曲线。本发明所提出的炸药爆炸窒息效应评估用的瞬时氧浓度的测量方法，能够实现对密闭环境或开敞环境下爆炸氧浓度的瞬态数据采集，能获得较高的测量灵敏度及准确度，利用材料特性及抗压能力扩充了现有的炸药爆炸环境下氧浓度测量方法。

技术领域

本发明涉及一种炸药爆炸窒息效应评估用的瞬时氧浓度的测量方法，属于爆炸毁伤领域。

背景技术

20世纪70年代以来，世界范围内重大工业事故不断发生，其中，爆炸事故以其严重的环境损害、惨痛的人员伤亡、巨大的财产损失给人类正常的生产、生活造成了巨大的威胁和伤害。爆炸毁伤效应的研究对降低经济损失，减少人员伤亡有着重要的意义。1868年起，国外就有学者发表了应用于爆炸与武器攻击毁伤效应研究的文献，世界各国科学家开始进行大量的爆炸伤害实验研究，20世纪80年代，对毁伤评估数字仿真平台的开发已经提上日程，这种平台可将各种弹药对目标的毁伤代码挂接进去，目前已经能实现评估几种弹药(包括导弹战斗部、CE、KE、AP及HE等)对几种目标(包括舰艇、坦克、步战车及飞机等)的毁伤效果分析。

爆炸毁伤效应一般包括冲击波毁伤效应、热辐射毁伤效应、破片毁伤效应和窒息毁伤效应等，而这几种毁伤效应中，窒息毁伤效应的分析研究最为滞缓。2000年之前，我国学者诸如李峥、王正国等通过分析大量化爆试验，对冲击波致伤作了综述，2004年，何志光学者估算火球热辐射效应，选择适用FAE爆炸的评价方法，2007年王连矩等学者对温压炸药的破坏效应进行了相关分析。2012年，胡岚等学者采用电化学传感器技术进行了爆轰气体及火药气体的实时测试,初步建立了耗氧效应的测试评估方法,为毁伤效能评估提供了技术支撑，西安近代化学研究所对温压炸药的爆炸窒息效应也有过相关的研究，他们采用电化学测氧装置实现了对温压炸药引爆后的耗氧情况的测量，获得了温压炸药爆炸后的最低氧浓度。

不同炸药耗氧程度略有不同，其中温压炸药的耗氧能力较为突出。炸药爆炸过程分为三个阶段，首先是无氧爆轰阶段，然后是无氧燃烧反应阶段，最后是爆炸后有氧燃烧阶段。前两个阶段均不需要空气中氧气的参与，而最后一个阶段需要吸收空气中的氧气进行燃烧反应，因此会造成爆炸场内局部缺氧，燃烧反应会生成大量一氧化碳、二氧化碳等有毒气体，造成人员窒息，因此，对窒息毁伤效应的研究显得尤是即为必要的。

目前，以电化学传感器测量为主的爆炸窒息毁伤效应测试较多，但电化学传感器耐压、反应时间、耐温等技术参数均受到一定程度的限制，试验成果有限。

电化学氧气传感器的测量是基于离子在电解质中的交换，将待测物的化学量变化转变为电学量变化，响应时间即包含了化学反应时间和电学量转化输出时间。氧化锆氧气传感器的测量原理是基于高温下将因氧气电离后形成的浓度差所得到的电压差进行转化，输出氧浓度信号。相较而言，电化学氧传感器的响应时间并不能达到瞬时测量的标准，更因其电化学的材料特性，承压能力与外置不锈钢材料的氧化锆氧气传感器有一定差距。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种炸药爆炸窒息效应评估用的瞬时氧浓度的测量方法。

实现本发明的技术方案如下：

一种用于评估炸药爆炸窒息效应的瞬时氧浓度测量方法，根据外场实验条件进行传感器环境常氧量的校正，随后设定传感器内侧的温度，再利用爆炸经验公式与静压试验结果，确定传感器在爆炸场内的极限测量范围，选择探头表面最佳气流方向，最后根据采集的氧浓度数据，获得用于爆炸窒息效应评估的爆炸氧浓度变化曲线。包括如下步骤：

步骤一：消除样气气流对传感器本底电势的影响；