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應(yīng)用爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù)

應(yīng)用爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù)

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2022-11-01
開(kāi)本： B5 頁(yè)數(shù)： 536
中 圖 價(jià):¥150.5(7.6折) 定價(jià)  ¥198.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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應(yīng)用爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù) 版權(quán)信息

  • ISBN：9787030733672
  • 條形碼：9787030733672 ; 978-7-03-073367-2
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
  • 重量：暫無(wú)
  • 所屬分類：>

應(yīng)用爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù) 本書(shū)特色

從事爆炸與沖擊研究領(lǐng)域的學(xué)者、教師、本科生、研究生和武器彈藥設(shè)計(jì)與評(píng)估的工程技術(shù)人員。

應(yīng)用爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)主要內(nèi)容涉及爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù)的電測(cè)技術(shù)、光電測(cè)試技術(shù)和光學(xué)高速攝影測(cè)試技術(shù)三個(gè)方面，包括爆炸與沖擊測(cè)試對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)、電探極測(cè)試技術(shù)、電磁粒子速度測(cè)試技術(shù)、錳銅壓阻測(cè)試技術(shù)、壓電壓力測(cè)試技術(shù)、熱電偶溫度測(cè)試技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)、激光干涉測(cè)速技術(shù)、光電及光纖傳感測(cè)試技術(shù)、高速攝影測(cè)試技術(shù)、高速錄像測(cè)試技術(shù)、脈沖X光高速攝影技術(shù)和綜合測(cè)試技術(shù)應(yīng)用等。其中大部分內(nèi)容是根據(jù)作者30年來(lái)從事爆炸與沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)開(kāi)發(fā)研究的經(jīng)驗(yàn)和成果編寫(xiě)的，除測(cè)試技術(shù)內(nèi)容外，書(shū)中編寫(xiě)了大量測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用和研究實(shí)例，包括測(cè)試中遇到的問(wèn)題及解決辦法，供有關(guān)科技工作者和學(xué)者參考。

應(yīng)用爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù) 目錄

目錄
序
前言
目錄
第1章 爆炸與沖擊測(cè)試對(duì)象及測(cè)試系統(tǒng) 1
1.1 爆炸與沖擊測(cè)試對(duì)象及其信號(hào)特征 1
1.1.1 爆轟波的信號(hào)特性 2
1.1.2 沖擊波信號(hào)的基本特征 5
1.1.3 平臺(tái)型沖擊波/應(yīng)力波壓力的基本特征 10
1.1.4 復(fù)雜壓力流場(chǎng)的基本特征 10
1.2 爆炸與沖擊測(cè)試系統(tǒng) 11
1.2.1 電學(xué)測(cè)試系統(tǒng) 12
1.2.2 動(dòng)態(tài)光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)——高速攝影 25
1.2.3 光電測(cè)試系統(tǒng) 32
1.3 測(cè)量誤差與不確定度 36
1.3.1 測(cè)量誤差的基本概念 37
1.3.2 測(cè)量誤差的基本性質(zhì)與處理 39
1.3.3 測(cè)量不確定度 46
參考文獻(xiàn) 52
第2章 電探極測(cè)試技術(shù) 53
2.1 概述 53
2.2 爆炸與沖擊過(guò)程測(cè)試系統(tǒng)中常用的電探極 54
2.2.1 電探針 54
2.2.2 絲式電探極和箔式電探極 58
2.3 脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 59
2.3.1 RLC脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 59
2.3.2 傳輸線作為電路元件的脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 61
2.4 電探極法測(cè)量爆速 62
2.4.1 爆轟波陣面鄰域的爆轟產(chǎn)物電導(dǎo)率 63
2.4.2 探極的結(jié)構(gòu)和裝配法 64
2.4.3 爆速測(cè)量中常用的脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 65
2.4.4 多段定常爆速測(cè)量中的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題 66
2.4.5 爆速的單次測(cè)量精度分析 69
2.5 用探針?lè)y(cè)量材料動(dòng)高壓性能 70
2.5.1 阻抗匹配方法 70
2.5.2 制動(dòng)法 72
2.5.3 應(yīng)用探針?lè)y(cè)量材料動(dòng)高壓特性的局限性 73
2.6 探針?lè)y(cè)量炸藥爆轟壓 75
2.6.1 探針?lè)y(cè)量炸藥爆轟壓的試驗(yàn)裝置 75
2.6.2 探針?lè)y(cè)量炸藥爆轟壓的原理 75
2.7 爆炸成型桿式侵徹體對(duì)水介質(zhì)侵徹測(cè)試 77
2.7.1 試驗(yàn)測(cè)試方案 77
2.7.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析 79
參考文獻(xiàn) 81
第3章 電磁粒子速度測(cè)試技術(shù) 82
3.1 概述 82
3.2 電磁速度傳感器 83
3.2.1 電磁速度傳感器的結(jié)構(gòu) 83
3.2.2 敏感元件 85
3.2.3 電磁速度傳感器的原理 86
3.2.4 有限厚度傳感器的力學(xué)響應(yīng) 87
3.2.5 電磁沖量計(jì)敏感元件的力學(xué)響應(yīng) 90
3.3 電磁法測(cè)試系統(tǒng) 91
3.4 電磁法測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用 92
3.4.1 電磁速度傳感器測(cè)量爆轟參數(shù) 92
3.4.2 應(yīng)用串聯(lián)速度傳感器測(cè)量非良導(dǎo)體材料的沖擊絕熱參數(shù) 95
3.4.3 RD-1X熔鑄含鋁炸藥沖擊起爆爆轟成長(zhǎng)過(guò)程測(cè)試 97
3.4.4 陶瓷材料在壓剪聯(lián)合沖擊加載下動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究 103
參考文獻(xiàn) 109
第4章 錳銅壓阻測(cè)試技術(shù) 109
4.1 概述 109
4.1.1 錳銅傳感器結(jié)構(gòu)形式 109
4.1.2 錳銅壓阻傳感器工作原理 110
4.2 電橋測(cè)量電路和應(yīng)力儀 113
4.2.1 電橋測(cè)量電路 113
4.2.2 脈沖恒壓源 114
4.2.3 應(yīng)力儀 115
4.3 恒流測(cè)量電路和脈沖恒流電源 117
4.3.1 恒流測(cè)量電路 117
4.3.2 脈沖恒流源 118
4.4 錳銅壓阻法測(cè)試系統(tǒng) 122
4.4.1 低壓力量程錳銅壓阻法測(cè)試系統(tǒng)的配置與調(diào)試 122
4.4.2 高壓力量程錳銅壓阻法測(cè)試系統(tǒng)的配置與調(diào)試 123
4.5 壓阻傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 123
4.5.1 標(biāo)定原理 123
4.5.2 標(biāo)定設(shè)計(jì)與試驗(yàn)裝置 124
4.5.3 標(biāo)定結(jié)果 127
4.5.4 標(biāo)定結(jié)果的驗(yàn)證 128
4.6 橫向應(yīng)力測(cè)量技術(shù) 129
4.6.1 傳感器應(yīng)力解析模型 130
4.6.2 橫向應(yīng)力計(jì)的標(biāo)定 132
4.6.3 錳銅計(jì)動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度Yg的確定 133
4.6.4 橫向應(yīng)力計(jì)在不同材料中的響應(yīng)及分析 135
4.6.5 沖擊載荷下Al2O3抗彈陶瓷的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究 138
4.6.6 PMMA材料動(dòng)態(tài)剪切強(qiáng)度測(cè)量 141
4.7 應(yīng)用實(shí)例 146
4.7.1 雷管和導(dǎo)爆索的端部輸出壓力測(cè)量 146
4.7.2 柱塞式錳銅壓阻傳感器用于測(cè)量油井中的爆炸沖擊壓力 150
4.7.3 炸藥沖擊起爆錳銅壓阻一維拉格朗日測(cè)量 153
4.7.4 玻璃材料中失效波傳播速度測(cè)量 158
4.8 高壓力量程錳銅壓阻傳感器測(cè)試中的常見(jiàn)問(wèn)題 162
4.8.1 傳感器提前剪斷失效 162
4.8.2 錯(cuò)誤接地問(wèn)題 164
4.8.3 錯(cuò)誤接地恒流源誤觸發(fā) 166
4.8.4 電雷管起爆電源對(duì)恒流源的干擾和抑制 169
4.8.5 多系統(tǒng)觸發(fā)產(chǎn)生干擾 170
參考文獻(xiàn) 173
第5章 壓電壓力測(cè)試技術(shù) 175
5.1 壓電電流法 175
5.1.1 Sandia石英傳感器 175
5.1.2 固體沖擊極化效應(yīng)傳感器 179
5.2 壓桿式壓電壓力傳感器 180
5.2.1 壓桿式壓電壓力傳感器的幾種基本結(jié)構(gòu) 180
5.2.2 壓桿式壓電壓力傳感器工作原理 183
5.2.3 改善壓桿傳感器性能的一些方法 190
5.2.4 壓桿傳感器的標(biāo)定 192
5.3 自由場(chǎng)壓電壓力傳感器 192
5.3.1 自由場(chǎng)壓力傳感器的一般結(jié)構(gòu) 192
5.3.2 自由場(chǎng)壓力傳感器的工作原理 194
5.3.3 自由場(chǎng)壓力傳感器的動(dòng)、靜態(tài)標(biāo)定 197
5.3.4 自由場(chǎng)傳感器的安裝方式和典型的爆炸波形記錄 198
5.3.5 自由場(chǎng)壓力傳感器測(cè)壓精度分析 199
5.4 電壓法測(cè)試系統(tǒng) 205
5.4.1 兩種測(cè)壓系統(tǒng)對(duì)比 205
5.4.2 電荷放大器基本原理 206
5.4.3 電壓放大器工作原理 208
5.5 壓電法應(yīng)用實(shí)例 209
5.5.1 爆炸容器的內(nèi)部載荷和殼體響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 209
5.5.2 殺爆戰(zhàn)斗部爆炸空氣沖擊波超壓測(cè)量 213
5.5.3 圓餅型自由場(chǎng)壓力傳感器與PCB 137B22型對(duì)比 219
5.5.4 含鋁云爆劑/含鋁炸藥爆炸空氣沖擊波超壓測(cè)試 222
5.5.5 炸藥燃速-壓力關(guān)系測(cè)量 228
參考文獻(xiàn) 230
第6章 熱電偶溫度測(cè)試技術(shù) 231
6.1 熱電效應(yīng)及工作原理 231
6.1.1 熱電效應(yīng) 231
6.1.2 工作定律 233
6.2 熱電偶結(jié)構(gòu)及分類 236
6.2.1 熱電偶結(jié)構(gòu) 236
6.2.2 熱電偶分類 238
6.3 測(cè)試電路及測(cè)試系統(tǒng) 240
6.3.1 測(cè)試電路 240
6.3.2 熱電偶的溫度補(bǔ)償 240
6.3.3 熱電偶的使用誤差 243
6.4 熱電偶測(cè)試技術(shù)在武器研究中的應(yīng)用 244
6.4.1 炸藥慢速熱刺激響應(yīng) 244
6.4.2 彈藥隔熱效應(yīng)試驗(yàn) 247
參考文獻(xiàn) 252
第7章 現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù) 253
7.1 數(shù)字存儲(chǔ)壓力測(cè)試技術(shù) 253
7.1.1 數(shù)字存儲(chǔ)壓力記錄儀 254
7.1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o線傳輸數(shù)字存儲(chǔ)壓力測(cè)試系統(tǒng) 260
7.1.3 數(shù)字存儲(chǔ)壓力測(cè)試技術(shù)應(yīng)用 267
7.2 彈載過(guò)載測(cè)試技術(shù) 276
7.2.1 彈載過(guò)載測(cè)試系統(tǒng) 276
7.2.2 基于輕氣炮實(shí)驗(yàn)的彈載過(guò)載測(cè)試技術(shù)驗(yàn)證 278
7.2.3 彈載過(guò)載測(cè)試技術(shù)在硬目標(biāo)智能引信研究中的應(yīng)用 286
參考文獻(xiàn) 294
第8章 激光干涉測(cè)速技術(shù) 296
8.1 激光干涉原理 296
8.1.1 光學(xué)多普勒效應(yīng) 296
8.1.2 位移干涉儀原理 299
8.1.3 速度干涉儀原理 302
8.2 激光干涉測(cè)試系統(tǒng) 305
8.2.1 VISAR 305
8.2.2 FVISAR 306
8.2.3 DISAR 308
8.2.4 信號(hào)處理 309
8.3 激光干涉測(cè)試應(yīng)用實(shí)例 313
8.3.1 金屬材料層裂強(qiáng)度測(cè)量 313
8.3.2 玻璃中的失效波傳播研究 315
8.3.3 斜波沖擊加載下PBX炸藥的響應(yīng)及起爆 317
8.3.4 含鋁炸藥爆轟驅(qū)動(dòng)平板實(shí)驗(yàn) 321
8.3.5 鈍感含鋁炸藥爆轟波結(jié)構(gòu)測(cè)量 322
8.3.6 鈍感高能炸藥沖擊起爆拉氏分析實(shí)驗(yàn) 325
8.3.7 含鋁炸藥圓筒實(shí)驗(yàn)研究 327
8.3.8 二級(jí)輕氣炮彈丸速度過(guò)程測(cè)量實(shí)驗(yàn) 330
8.3.9 PDV技術(shù)在殉爆安全考核試驗(yàn)中應(yīng)用 332
參考文獻(xiàn) 336
第9章 瞬態(tài)光譜及光纖傳感測(cè)試技術(shù) 337
9.1 瞬態(tài)光學(xué)高溫計(jì) 337
9.1.1 多波長(zhǎng)輻射測(cè)溫原理 337
9.1.2 六通道瞬態(tài)光學(xué)高溫計(jì)系統(tǒng) 339
9.1.3 高溫計(jì)的標(biāo)定 340
9.1.4 應(yīng)用實(shí)例 345
9.2 比色測(cè)溫儀 347
9.2.1 比色測(cè)溫法原理 348
9.2.2 紅外比色測(cè)溫系統(tǒng)的組成 350
9.2.3 燃料空氣炸藥爆炸作用過(guò)程中的溫度響應(yīng)及其分析 350
9.3 無(wú)源光纖探針測(cè)試系統(tǒng) 352
9.3.1 測(cè)量原理及系統(tǒng)構(gòu)成 352
9.3.2 無(wú)源光纖探針測(cè)量飛片速度 354
9.3.3 炸藥超壓爆轟產(chǎn)物的聲速的測(cè)量 355
9.3.4 電炮加載的Mylar膜飛片的到達(dá)時(shí)間一致性
及平均速度測(cè)量 359
9.3.5 炸藥爆轟波陣面測(cè)量 361
9.4 激光遮斷式（OBB）測(cè)量火炮彈丸速度測(cè)量 362
9.4.1 OBB測(cè)試技術(shù)原理 363
9.4.2 火炮OBB測(cè)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 363
9.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 364
9.4.4 速度測(cè)量不確定度分析 365
9.5 太赫茲波干涉技術(shù) 366
9.5.1 太赫茲波的應(yīng)用背景 366
9.5.2 太赫茲干涉測(cè)試技術(shù)原理 367
9.5.3 太赫茲干涉測(cè)速系統(tǒng)組成 368
9.5.4 太赫茲干涉測(cè)速技術(shù)驗(yàn)證 369
9.5.5 應(yīng)用實(shí)例 370
參考文獻(xiàn) 372
第10章 高速攝影測(cè)試技術(shù) 373
10.1 轉(zhuǎn)鏡式光學(xué)高速相機(jī) 373
10.1.1 轉(zhuǎn)鏡式高速掃描相機(jī)的光學(xué)原理 373
10.1.2 轉(zhuǎn)鏡式高速分幅相機(jī)的光學(xué)原理 374
10.1.3 國(guó)內(nèi)典型轉(zhuǎn)鏡式光學(xué)高速相機(jī)系統(tǒng)特性 376
10.1.4 轉(zhuǎn)鏡式光學(xué)高速狹縫掃描技術(shù)應(yīng)用 379
10.2 數(shù)字高速相機(jī) 391
10.2.1 數(shù)字相機(jī)種類及技術(shù)特點(diǎn) 391
10.2.2 國(guó)產(chǎn)SGCX-08型超高速光電分幅相機(jī)系統(tǒng) 395
10.2.3 瞬態(tài)溫度場(chǎng)光學(xué)分幅測(cè)量系統(tǒng) 397
10.2.4 同時(shí)分幅掃描相機(jī) 399
10.3 高速陰影、紋影技術(shù) 403
10.3.1 紋影技術(shù)原理及光學(xué)系統(tǒng) 403
10.3.2 陰影技術(shù)原理 405
10.3.3 高速陰影、紋影系統(tǒng)及應(yīng)用 407
10.4 激光照明攝影技術(shù) 411
10.4.1 激光照明攝影技術(shù)原理 411
10.4.2 激光照明攝影系統(tǒng)及應(yīng)用 413
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應(yīng)用爆炸與沖擊測(cè)試技術(shù) 節(jié)選

第1章 爆炸與沖擊測(cè)試對(duì)象及測(cè)試系統(tǒng) 在爆炸和沖擊過(guò)程的測(cè)試中，對(duì)被測(cè)對(duì)象的性質(zhì)必須有一個(gè)比較完整的了解，如被測(cè)信號(hào)的幅度有多大、上升時(shí)間有多快、峰值衰減速率有多少以及時(shí)域脈沖寬度有多長(zhǎng)等，才可能做好以下幾項(xiàng)工作： (1) 正確地選擇傳感器、放大器和記錄儀器等，并合理地配置測(cè)試系統(tǒng)； (2) 正確地確定測(cè)試系統(tǒng)的量程、頻寬、記錄長(zhǎng)度、同步方法、觸發(fā)方式、觸發(fā)電平和觸發(fā)位置等； (3) 快速地判別記錄信號(hào)的有效性； (4) 正確地分析爆轟和沖擊的時(shí)間間隔信號(hào)和物理量（壓力或粒子速度）模擬信號(hào)。 本章主要介紹爆炸與沖擊測(cè)試的對(duì)象、信號(hào)特征，電學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)和光電測(cè)試系統(tǒng)特性與組成，測(cè)量誤差與不確定度分析等基礎(chǔ)知識(shí)。 1.1 爆炸與沖擊測(cè)試對(duì)象及其信號(hào)特征 廣義地說(shuō)，爆炸指一種極為迅速的物理或化學(xué)的能量釋放過(guò)程，在此過(guò)程中，系統(tǒng)的內(nèi)在勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功及光和熱的輻射等。爆炸做功的根本原因在于系統(tǒng)原有高壓氣體或爆炸瞬間形成的高溫高壓氣體或蒸汽的驟然膨脹。 爆炸的一個(gè)*重要的特征是在爆炸點(diǎn)周圍介質(zhì)中發(fā)生急劇的壓力突躍，而這種壓力突躍是爆炸破壞作用的直接原因。就引起爆炸過(guò)程的性質(zhì)來(lái)看，爆炸現(xiàn)象可以分為物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸三類。 蒸汽鍋爐或高壓氣瓶的爆炸，地震、強(qiáng)火花放電或高壓電流通過(guò)金屬絲引起的爆炸，物理的高速碰撞引起的爆炸均屬物理爆炸。 懸浮于空氣的粉塵，與空氣混合的可燃?xì)怏w、炸藥等的爆炸，都屬于化學(xué)爆炸。 核爆炸由核裂變或核聚變引起，釋放的能量比炸藥爆炸放出的化學(xué)能高得多。 本書(shū)的測(cè)試技術(shù)不涉及核爆炸過(guò)程本身，但可適用于核爆炸產(chǎn)生的對(duì)外做功效應(yīng)的測(cè)試。此外，除爆炸之外的沖擊動(dòng)態(tài)過(guò)程也是本書(shū)測(cè)試技術(shù)涉及的重要對(duì)象。根據(jù)爆炸和沖擊過(guò)程的物理本質(zhì)和做功特性，可以把測(cè)試對(duì)象分為三個(gè)方面：①波動(dòng)特性，主要包括爆轟波、沖擊波和應(yīng)力波等；②運(yùn)動(dòng)特性，主要包括位移、速度和加速度等；③能量特性，主要包括溫度與光電效應(yīng)等。 對(duì)于上述測(cè)量對(duì)象，只有波動(dòng)特性強(qiáng)烈與信號(hào)特性相關(guān)，位移、速度、加速度的信號(hào)可歸結(jié)為波動(dòng)特性同類，而能量特性與信號(hào)的動(dòng)力學(xué)特性無(wú)關(guān)，因此，這里只介紹波動(dòng)信號(hào)特性。 1.1.1 爆轟波的信號(hào)特性 爆轟波是一種在炸藥中傳播的由快速化學(xué)反應(yīng)支持的沖擊波；顯然，爆轟波只可能在炸藥中傳播，其波前為未反應(yīng)炸藥，其波后為爆炸產(chǎn)物。若爆轟波傳播速度（簡(jiǎn)稱爆速）是一個(gè)不隨時(shí)間變化的常量，則把這種爆轟波定義為定常爆轟波；若爆速是一個(gè)隨時(shí)間變化的變量，則把這種爆轟波定義為不定常爆轟波。對(duì)于定常爆轟波來(lái)說(shuō)，其波后流動(dòng)是不定常的。在平面對(duì)稱一維流動(dòng)條件下，定常爆轟波的后隨流動(dòng)稱為泰勒波。在爆炸與沖擊過(guò)程的宏觀測(cè)試中，可以應(yīng)用爆轟波簡(jiǎn)單理論（CJ理論和ZND模型）來(lái)分析與討論爆轟波信號(hào)的特征。 1. 定常爆轟波波形特征 根據(jù)爆轟波理論，宏觀均質(zhì)炸藥中傳播的爆轟波若按波陣面形狀來(lái)分類，可分為一維、二維及多維。一維爆轟波又分平面對(duì)稱、軸對(duì)稱（或稱柱對(duì)稱）和心對(duì)稱（或稱球?qū)ΨQ）。在絕大多數(shù)爆炸實(shí)驗(yàn)中，爆轟波的波后流動(dòng)屬于二維軸對(duì)稱；在實(shí)驗(yàn)室條件下當(dāng)采用平面波發(fā)生器引爆炸藥裝藥試件時(shí)，也只有鄰近爆轟波波陣面的波后流動(dòng)屬于或接近宏觀統(tǒng)計(jì)意義上的平面對(duì)稱一維流動(dòng)（或準(zhǔn)平面對(duì)稱一維流動(dòng)）。 對(duì)于平面一維定常爆轟波，如果把參考坐標(biāo)放到爆轟波的前沿沖擊波波陣面上觀察炸藥的爆轟過(guò)程，按ZND模型，在爆轟波反應(yīng)區(qū)中所有參量?jī)H僅是空間位置的函數(shù)，不隨時(shí)間而變。圖1.1示意地表明了定常爆轟波的三個(gè)區(qū)域：圖中I區(qū)為未反應(yīng)炸藥；Ⅱ區(qū)為爆轟波反應(yīng)區(qū)；Ⅲ區(qū)為泰勒波區(qū)，或稱爆炸產(chǎn)物不定常流動(dòng)區(qū)。Ⅰ、Ⅱ區(qū)之間界面為N，即爆轟波前沿沖擊波陣面，對(duì)于均質(zhì)炸藥，其空間寬度只有微米（μm）量級(jí)，其時(shí)域?qū)挾葹榧{秒（ns）量級(jí)。Ⅱ區(qū)與Ⅲ區(qū)之間界面為CJ，也就是定常流動(dòng)區(qū)與不定常流動(dòng)區(qū)的邊界。該界面上爆炸產(chǎn)物的質(zhì)點(diǎn)速度等于聲速，因此又稱為聲速面。所以在定常爆轟情況下，流入爆轟波前沿沖擊波陣面N的未反應(yīng)炸藥的速度Dj為常量，而流出CJ面的爆轟產(chǎn)物的質(zhì)點(diǎn)速度u*也為常量，且等于聲速Cj，Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)中的流動(dòng)是超聲速的，而Ⅱ區(qū)中的流動(dòng)是亞聲速的。 圖1.1 定常爆轟波的三個(gè)區(qū)域 當(dāng)站在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)上觀察定常爆轟過(guò)程時(shí)，爆轟波的反應(yīng)區(qū)的波形不變，定常爆轟波的壓力波形P=P(x，t)如圖1.2所示。圖中反應(yīng)區(qū)的壓力曲面，即N-CJ曲面，其剖面形狀不變，也就是此曲面上所有的等壓線均為直線。在反應(yīng)區(qū)中，所有等壓線在x-t平面上的投影滿足以下關(guān)系： (1.1) 式中，(xM， tM)為N-CJ曲面上的任意一點(diǎn)M在x-t平面上的投影坐標(biāo)；(xN， tN)為N-CJ曲面上的峰值跡線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)。因此，在反應(yīng)區(qū)中，對(duì)于確定的x坐標(biāo)，所有參量?jī)H是t的函數(shù)；或?qū)τ诖_定的時(shí)刻t，所有參量?jī)H是空間坐標(biāo)x的函數(shù)。在泰勒波中，不能滿足上述的定常條件，所有參量是時(shí)間和空間的函數(shù)，介質(zhì)的流動(dòng)是不定常的。 圖1.2 P-x-t空間中定常爆轟波壓力波形 如果采用某種傳感器在多個(gè)位置（不論是拉格朗日坐標(biāo)位置還是歐拉坐標(biāo)位置）上測(cè)量爆轟波壓力，只要這種傳感器的響應(yīng)速率足夠快，必能獲得一組壓力記錄波形，這些波形中反應(yīng)區(qū)波形可以重合在一起，如圖1.3所示。圖中所有泰勒波波形的起點(diǎn)（或稱公共交匯點(diǎn)）是CJ點(diǎn)，起點(diǎn)之后就不重合了。測(cè)點(diǎn)離起爆面越遠(yuǎn)，記錄波形就越平坦；測(cè)點(diǎn)距起爆面越近，記錄波形衰減就越快。 圖1.3 不同位置上記錄的爆轟波形 凝聚炸藥反應(yīng)區(qū)的寬度是很窄的，空間域?yàn)?.2～0.6 mm，時(shí)間域?yàn)?0～100 ns。使用拉格朗日傳感器測(cè)量爆轟波及其波后流動(dòng)的參數(shù)時(shí)，傳感器敏感部分的響應(yīng)時(shí)間必須在1～2 ns才可能較精確地測(cè)量前沿沖擊波和反應(yīng)區(qū)的波形。但目前常用的拉格朗日傳感器敏感部分的響應(yīng)時(shí)間有10～100 ns，記錄的爆轟波反應(yīng)區(qū)部分的壓力或粒子速度模擬信號(hào)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重畸變，或被湮沒(méi)在敏感元件的響應(yīng)過(guò)程之中。 實(shí)際上，當(dāng)利用拉格朗日傳感器記錄炸藥的爆轟波壓力史或粒子速度史時(shí)，只有很少幾種炸藥的記錄波形可分辨出其中一段是描繪爆轟反應(yīng)區(qū)的波形，即使這一段波形已存在嚴(yán)重畸變。例如一些氣體或液體的均質(zhì)炸藥、固體炸藥TNT等，具有可分辨的爆轟反應(yīng)區(qū)記錄。 在工程上可應(yīng)用的炸藥絕大多數(shù)是非均質(zhì)炸藥，數(shù)學(xué)上的光滑平面或曲面爆轟波陣面是不存在的，所有拉格朗日量計(jì)的敏感部分所給出的模擬信號(hào)只能是一種宏觀的統(tǒng)計(jì)信息。 另外，工程上測(cè)量炸藥定常爆轟性能主要是為了對(duì)比炸藥在特定條件下做功的能力。許多炸藥的定常爆轟性能隨炸藥試件的幾何尺寸而變，即“直徑效應(yīng)”。直徑越大，爆速和爆壓等爆轟參數(shù)值越高，當(dāng)直徑增大到爆轟參數(shù)不再隨直徑而變時(shí)，定義這個(gè)直徑值為“極限直徑”；當(dāng)直徑減小到定常爆轟不再發(fā)生時(shí)，定義這個(gè)直徑值為“臨界直徑”。在大于臨界直徑、小于極限直徑之間時(shí)，炸藥的定常爆轟為非理想爆轟；大于極限直徑的定常爆轟為理想爆轟。對(duì)于定常的非理想爆轟波及其波后流動(dòng)的測(cè)量，必須注意到爆轟波的曲率半徑及波后流動(dòng)的復(fù)雜性。 在工程應(yīng)用中，爆轟波幾何形狀是復(fù)雜的，極少接近平面，其波后流動(dòng)多半是二維或三維的。如何在復(fù)雜的流場(chǎng)中合理地設(shè)置拉格朗日傳感器或歐拉型傳感器，也是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題。 2. 不定常爆轟波波形特征 炸藥在外界強(qiáng)機(jī)械刺激作用下，如機(jī)械沖擊、高速粒子碰撞和沖擊波作用等，會(huì)發(fā)生起爆反應(yīng)，起爆反應(yīng)之后或者發(fā)展為穩(wěn)定爆轟波，或者衰減成沖擊波。炸藥的沖擊起爆特性反映了炸藥的安全性（沖擊波感度）。 不定常爆轟過(guò)程有幾種發(fā)展途徑，一種是加速的爆轟波，另一種是減速的爆轟波。前一種為常見(jiàn)的沖擊起爆爆轟成長(zhǎng)過(guò)程。后一種情況又有兩種發(fā)展形式：一種可能衰減為無(wú)化學(xué)反應(yīng)的沖擊波，其波形特征類似于一般沖擊波；另一種可能衰減到另一水平的定常爆轟。 圖1.4示意地表明炸藥沖擊起爆爆轟成長(zhǎng)過(guò)程不同拉格朗日位置上壓力史變化情況，從圖中可以看到前沿沖擊波強(qiáng)度的增長(zhǎng)過(guò)程。起爆面附近圖中 X1曲線，為炸藥中初始入射沖擊波；X2和 X3截面上沖擊波后有一個(gè)壓縮波，這種壓縮波不斷地追趕并加強(qiáng)前沿沖擊波的過(guò)程就是不定常爆轟波逐漸向定常爆轟波的過(guò)渡過(guò)程；距起爆面足夠遠(yuǎn) X4處，不定常爆轟已趨近于定常爆轟，波后流動(dòng)是單調(diào)衰減的。 圖 1.4 在不同拉格朗日位置上壓力歷史記錄示意圖 根據(jù)實(shí)測(cè)的記錄波形，可以研究炸藥沖擊起爆反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和參數(shù)。 1.1.2 沖擊波信號(hào)的基本特征 沖擊波是一種在固體或流體介質(zhì)中傳播的力學(xué)參量發(fā)生階躍的擾動(dòng)。在沖擊波波陣面前后的壓力、粒子速度、密度、內(nèi)能、熵和焓等力學(xué)參量發(fā)生突變，在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中用沖擊波關(guān)系式來(lái)確定波前參量與波后參量之間的關(guān)系。沖擊波波陣面的空間厚度很薄，一般只有 1～2個(gè)分子自由程，時(shí)域?qū)挾纫仓挥?1～2 ns；研究沖擊波前沿是比較困難的，只能采用具有納秒時(shí)間分辨率的光測(cè)技術(shù)。沖擊波波陣面與其后隨流動(dòng)相比，時(shí)空域很小，許多沖擊波壓力或粒子速度等測(cè)試系統(tǒng)所記錄的沖擊波信號(hào)前沿通常都發(fā)生了嚴(yán)重畸變，但如何保證所測(cè)的峰值比較接近沖擊波壓力或粒子速度真值？這是本節(jié)要討論的主要問(wèn)題。 在平面對(duì)稱一維流動(dòng)中，如果把參考坐標(biāo)固定在沖擊波陣面上，沖擊波陣面把流場(chǎng)分成兩個(gè)區(qū)域，見(jiàn)圖 1.5，圖中Ⅰ區(qū)為超聲速流動(dòng)區(qū)，流入沖擊波陣面 S波前的介質(zhì)粒子速度（D.u0）大于聲速 C0，即： (1.2) 式中，D和 u0分別為實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)上的沖擊波速度和波前粒子速度；圖中Ⅱ區(qū)為亞聲速流動(dòng)區(qū)，流出沖擊波陣面 S的波后粒子速度（ D.u）小于弱擾動(dòng)傳播速度—聲速 C，即： (1.3) 式中，u為實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)上的波后粒子速度。 圖 1.5 沖擊波的波前波后兩個(gè)區(qū)域 可以得出波后的弱擾動(dòng)傳播速度（u+C）大于沖擊波速度 D，即： (1.4) 也就是沖擊波的波后某剖面上的壓力水平將會(huì)趕到?jīng)_擊波陣面上取代前一個(gè)壓力水平，因此多數(shù)沖擊波峰值壓力水平 PS是隨時(shí)空變化的。沖擊波的波后流動(dòng)如圖 1.6所示。圖中畫(huà)出了相對(duì)壓力（ P/PS）與時(shí)間 t平面上的三種沖擊波波形： *，衰減型，炸藥在空中、水中或巖土中爆炸形成的沖擊波壓力場(chǎng)具有這種波形。在這種情況下爆炸產(chǎn)物相當(dāng)于衰減型的驅(qū)動(dòng)活塞。 *，平臺(tái)型，在平板飛片碰撞實(shí)驗(yàn)中靶板和飛片中會(huì)形成這種波形。在這種情況下飛片相當(dāng)于一個(gè)恒速驅(qū)動(dòng)活塞。空氣激波管測(cè)量段中沖擊波波形也是接近平臺(tái)型。 *，增長(zhǎng)型，空氣激波管實(shí)驗(yàn)中在高壓氣室出口附近會(huì)形成這種波形。在這種情況下，由于破膜過(guò)程或快速閥門開(kāi)啟過(guò)程的非瞬時(shí)性，使低壓室中空氣沖擊波不能立即形成，相應(yīng)地，高壓氣室中的高壓氣體相當(dāng)于一個(gè)逐漸增速的驅(qū)動(dòng)活塞。 在爆炸與沖擊過(guò)程的測(cè)量中，出現(xiàn)增長(zhǎng)型的沖擊波概率小，此處不再論述；本小節(jié)主要分析衰減型和平臺(tái)型沖擊波信號(hào)的基本特征。 圖 1.6 相對(duì)壓力（P/PS）與時(shí)間 t平面上的三種沖擊波波形

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