空气冲击波测试系统的组成及测试方法

      测试系统主要由压力传感器、放大器(适配器)、传输线、数据采集器组成。

 压力传感器

       测量空气冲击波的压力传感器按工作方式分为：应变式压力传感器、压电式压力传感 器和压阻式压力传感器等。

      ① 应变式压力传感器  其工作原理是压力作用于敏感器件使其发生物理形变，通过电 测法测得形变与作用压力之间的关系即可得到要测的压力。一般采用在敏感面上贴 应变片的方法测量形变。

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      ② 压电式压力传感器  其工作原理是利用某些物质的压电效应，作用于这些物质上的 压力与该物质两边出现的电荷成正比。这样只要测得电荷的大小即可得到作用压 力。这些制作成压力传感器的具有压电效应的物质一般是石英、电气石、压电陶瓷、 压电薄膜等。

      ③ 压阻式压力传感器  其工作原理是利用一些晶体的电阻率与压力的正比关系，在这 些晶体上扩散出惠斯顿电桥，这样电桥输出的电压与所受压力成正比，即可测得作 用压力。

       传感器是进行空中爆炸冲击波测量的关键设备，对传感器的要求主要有：

       a.  空中爆炸冲击波是一个高速变化过程，因此传感器应具有尽量高的频率响应，以便可 靠的反映压力的所有变化。

       b ．外形尺寸应尽量小，以便减小因传感器的放置而对爆炸波流场产生的扰动。

       c ．只对压力敏感而对其它物理量如温度、加速度不敏感。

      d ．对小的输入变化有较大的输出讯号，而且应有较好的线性响应。

      e．稳定性高，价格便宜。

      f. 传感器的量程与测量值要匹配，一般选择测量值是传感器的量程三分之二或二分之一。

放大器(适配器)

     根据所用的压力传感器的类型配备相应的放大器或适配器。但总的原则： 频带宽度：   > 100KHz

交流精度：    1％

     零点飘移和噪声应尽量的小。

传输线

      传输线通常用 50Ω或 75Ω低噪声电缆，传输线很长时，为消除传输线阻抗与数据采 集器的输入阻抗不匹配所引起的波形失真，有时要在数据采集器输入端加匹配电阻。

数据采集器

       其主要技术要求为：

       a．采样速率：  ≥200KS/s。

       b．垂直分辨率：≥14bit。

       c．存储容量：  ≥128kSa/ch。

      d．通道数：    ≥4。

       e. 交流精度：1％

       f. 工作温度、电源范围尽量宽

测试方法 :

       在地面测量冲击波压力时,一般采用膜片式压力传感器，传感器的感受端面应与地面齐 平，传感器凸出或凹于地面形成空腔都将使传感器感受面附近的压力流场受到扰动，从而使 所测量的冲击波波头产生畸变。因此，通常把传感器安装在一个有一定重量和大小的安装板 上，并加装减震装置如图 3 所示。被测火工品试样的炸高通常选 1.22m －1.5m另外，对试验场地也有一定的要求。