自由场爆炸冲击波压力（超压）测试系统 |
作者：丁仪 作者单位：成都泰斯特电子信息有限公司 2010年3月8日
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炸药在空中爆炸时生成的空气冲击波的峰值超压和冲量是炸药能量特性的一项重要参数，也是衡量弹药特别是爆破及杀伤——爆破战斗部损伤效果的一项重要指标，其准确测量具有重要的意义。超压测试试验装置一般如图所示：
传感器接受爆炸产生的压力信号，经信号适配器（放大器），由数据采集器数字化后，记录并分析处理。
作为国内数据采集设备主要的提供商，我们协助多个单位完成了自由场爆炸冲击波压力测试，熟悉如何处理现场测试中的问题，了解现有测试系统存在的问题，并负责组建了一套新的测试系统, 主持完成了测试实验，得到了较为理想的测试数据。
目前常见的超压测试主要由以下部分组成：
传感器：超压测试中，压力信号测试一般使用压电式和压阻式传感器。
信号适配器：压电式传感器需配电荷放大器。压阻式传感器需配数据放大器或动态应变仪。
数据采集及处理系统：目前数据采集设备有两种方式：通用型动态测试分析仪、外场用远程数据采集器。
通用型数据测试分析仪
TST3000 动态测试分析仪：TST3000系列动态测试分析仪，是将工业级PC机与瞬态数字化波形记录仪集成为一体的新一代测试仪器，它通过专门设计的高速数据采集板及系统软件，实现将高速瞬态信号由模拟信号转为数字信号，同时利用功能强大的PC机,实现数字信号的存储、分析处理及打印输出等功能。采用与PC机的有机结合，使得仪器的操作使用十分简单，操作仪器只需使用计算机键盘或鼠标就能完成，用户能在很短的时间内学会操作使用。使其成为各种高精度动态测试的首选产品。已用于工程爆破、结构冲击响应、风洞、内燃机燃烧、枪炮膛压等测试领域。
并行通道数：8--32
每通道最高采样率：20M sps(每秒样点数)
存储深度：1M样点/CH
量程：±25V ~ ±100mV，多档可调
AD：10bit
配置：一体化工作站
软件处理功能：采集/显示/存储/时域处理/频域处理/数字滤波/工程定标等
外场用远程数据采集器
TST5105系列便携式高速数据采集器是专为野外和现场试验设计的仪器。具有重量轻，结构尺寸小等特点。TST5105内置CPU，通过以太网实现与主控机（带以太网接口的PC机或笔记本电脑）的数据交换，按照TCP/IP协议进行通讯，每台采集器有8路独立采集通道，可积木式扩展，提供在线、离线两种工作方式。
通道数：8CH/台
A/D分辨率：12Bit
量程：±5V
带宽：不小于400K
采样率：1MHz、500KHz、200KHz、…、200Hz多档可调
采样长度：2K、3K、…、128K多档可调
采样负延时：可调
触发方式：手动触发、内触发、外触发
触发电平：可调
触发沿：上升沿、下降沿
提供以太网通接口通讯，通讯距离为100m以内
外型尺寸：230mm х100mmх310mm(宽х高х深)
TST3206动态分析仪和TST5105数据采集器的比较
TST3206在超压测试中得到了广泛的应用，我公司人员参与多次自由场中爆炸冲击波测试，仪器完全能满足测试要求的。但TST3206对测试装药量更大的静爆试验时，会有一些困难。
为了保证仪器操作人员的安全 ，仪器操作人员与爆心须有一定的距离。TST3206仪器是由操作人员在现场操作的，同时TST3206仪器中硬盘的耐冲击的能力有限。前面提到的几个试验，装药量都在10Kg以内，传感器到仪器的电缆长为50米，当装药量更大时，须增加电缆线的长度。而增加电缆线的长度一方面是不经济的，也增加了保护电缆的工作量，更主要的是所测试的瞬态高频信号，由于电缆线过长带来的信号畸变，这种信号畸变是很难处理的。
对TST3206在大药量静爆试验中的弱点，我公司开发了TST5105数据采集器。
TST5105数据采集是类似于“黑匣子”的记录装置，它可以实现瞬态信号的就地数字化，并具有数据存储的功能。设置好测试参数，将仪器放置测试现场，当爆炸发生时，仪器工作，并保存好数据。试验完成后，将仪器回收。并将测试数据转到计算机中，再分析处理。
现场测试时，只须考虑仪器的防护（仪器受冲击波及破片的损坏）。TST5105以八个测试通道为一组，仪器外形尺寸为0mm*240mm*320mm，重量4.5Kg,其防护是较容易的。
TST5105数据采集器,每通道最高采样率为1Msps，这是我公司 在调研了较多的用户以及分析了超压测试的特点而设计的。在我们参加的爆试验中，实际的采样速率只用到了500Ksps，而不管是压电式和压阻式压力传感器，其使用频率很难超过200KHZ，同时信号中的高频成分占的比重很小,因此TST5105将最高采样设计成1Msps是能满足测试要求的。
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