新型单段光纤爆速测试仪设计及应用.doc

新型单段光纤爆速测试仪设计及应用

焦宁姜爱华王高

(中北大学电子测试技术国家重点实验室，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)

摘要：本文提出一种新型光纤爆速测试系统，利用光纤作为传感器，采用FPGA进行信号处理，提高了系统测试精度，简化了系统调试，提高系统的稳定性。同时，对系统的软硬件设计进行了详尽阐述，并利用已有爆速仪和本系统对塑料导爆索的爆速进行对比测试。试验证明：该系统具有抗电磁干扰、测试精度高、操作简单等优点。

关键词：光纤，传感器，爆速，导爆索

中图分类号：TN249文献标识码：A

Thedesignandapplicationofthenewsinglefiberdetonationvelocitytester

JIAONing,JIANGAi-hua,WANGGao

（NationalKeyLaboratoryForElectronicMeasurementTechnology,KeyLaboratoryofInstrumentationScienceANDDynamicMeasurementofMinistryofEducation，NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China）

Abstract:Anewfiberdetonationvelocitymeasuringsystemisproposedinthispaper.Usingfiberasthesensor,thissystemuseFPGAtoprocessthesignals,whichhasitsmeasuringaccuracyimproved,debugsimplifiedandstabilityimproved.Atthesametime,thispaperelaboratesonthesoftwareandhardwaredesignofthesystemandcarryoutacontrasttestonthedetonationvelocityagainsttheplasticdetonatingcordsbetweentheexisteddetonationvelocitymeterandoursystem.Theresultsshowthatthesystemhasmanyadvantagessuchasanti-EMI,highmeasuringaccuracy,simpleoperationandsoon.

Keywords:Fiber,sensor,Detonationvelocity,Detonatingcord

1引言

爆速是衡量炸药爆炸性能的重要指标，爆速的测定对研究不稳定爆轰、炸药配制等具有重要意义[1]。爆速是火工品的一个重要性能参数，对火工品的爆速测试技术是获取产品在研制、生产过程中所需的各种数据信息的技术手段，是了解火工品工作机理，评价其水平和质量，进行故障诊断和分析及实时监控的基础技术[2]。

目前，测量导爆索爆速的方法主要有电测法、道特里士法、高速摄影法等[3]。现在最常用的测试方法是电测法，电测法是通过电探针的断通或通断来获取信号，而电探针易受空间电磁场的干扰，特别是爆轰实验中由于炸药爆轰产物的电离度较高，使其在强电磁环境中无法使用。无源光纤探针不受电磁干扰、耐腐蚀，具有优良的响应特性，而且与炸药接触的针刺感度要比电探针小，这些特点决定了光纤能在高压、强电磁干扰、高温、易燃易爆等环境下安全可靠地使用[4]。

本文提出了一种实用性强，稳定性好，抗干扰能力强的测量爆速的解决方案，设计了一个基于FPGA的光纤爆速仪，采用光纤作为传感器，FPGA实现高精度计时，测时精度可达10纳秒。该系统主要由光纤探针、光电转换模块、触发模块、靶距调节模块、FPGA模块、LCD显示模块等组成。光纤探针对爆轰产生的光辐射信号采集并传输，经光电转换及后续相关电路处理后，将测试结果直观地显示在LCD上。本文设计的爆速测试系统主要对塑料导爆索进行了测试和分析。

2爆炸理论

爆速是指爆轰波沿药卷传播的速度。从本质上讲，爆轰波就是沿爆炸物传播的一种强冲击波。与一般的冲击波的主要不同点在于，在其传播过后，爆炸物因受到它的强烈冲击作用而立即发生高速化学反应，形成高温高压的爆轰产物并释放出大量的化学热能。所放出的这些能量又供给爆轰波对下层爆炸物进行冲击压缩。因此，爆轰波就能