爆炸温度的测量属于瞬态高温测量的范畴,就目前来说主要有两种方法进行瞬态温度的测量,分别为接触测温法和非接触测温法[5]。接触测温法又可以分为两种,分别为直接接触法和外推测温法[6]。温度传感器直接与要测量的介质相接触,输出的信号值确定被测介质温度的方法,当两者达到热平衡的状态时,直接接触法是指根据温度传感器它具有结构简单、可靠和测温精度高的优点。但是测温元器件需要同被测介质充分接触,且只有达到热平衡后才有可能测得准确的温度,具有一定的滞后性,测温元器件布置在介质当中,容易破坏介质温度场的分布,接触不良容易带来误差[7]。6956
外推测温法是指由温度较低、变化较慢的信号根据一定的温度模型计算出温度较高、变化较快的瞬态高温值[8]。根据某一点的温度变化曲线就可以由温度模型推导出其他点的温度值。根据外推法不仅可以测得某一点的温度,而且可以推导出任意面的温度。
非接触测温方法是指测温元器件不与介质相接触,而是通过与温度有关的某个特征量来实现温度测量的方法,它主要包括辐射测温法、红外测温法、比色测温法等方法,它主要是根据物体的辐射能随温度的变化而变化的原理来进行的,它具有不破坏介质的温度场、热惯性小、测温范围高以及寿命长等优点,但是它也具有测温精度低、造价高等缺点[9]。
早期应用于瞬态爆轰温度测量的是高速摄影法。当爆轰温度越高时,辐射强度越强,则摄影底片的黑度越大,通过对底片处理并对底片黑度进行判读来确定温度,因此测量误差较大[10]。
M.D.Tatasov和 M.B.Laird等人将光纤测试技术应用于炸药爆温测量。并分别利用双波长比色法测量了硝基甲烷等炸药的爆温[11]。
南京理工大学利用双谱线原子发射光谱测温原理,设计了光纤光谱测试系统,对炸药爆轰的瞬态温度进行实时测量,通过对炸药爆轰光谱的测量,获得了实时瞬态爆轰温度一时间分布曲线。同时李秀丽、惠君明等人通过红外成像仪对温压炸药的爆炸特性进行了研究[12]。
由此可见,非接触测量炸药爆温大都采用辐射测温方法,该方法基于爆轰产物处于准热平衡状态的假设,测量爆轰波面热辐射,根据热辐射的文恩定律确定爆温。由于测量原理限制,将炸药爆轰过程中产生的辐射看作黑体辐射,但实际炸药爆轰过程与黑体偏离较大。目前,爆轰波面发射率数据非常贫乏,一般情况下辐射体的光谱发射率都是未知的,对爆温的测量势必产生较大的误差,因此上述测量方法均无法满足对炸药爆温精确测量的要求[13]。
对于接触法测量爆温方面,西安近代化学研究所的苏建军、姬建荣、李芝绒等人利用WRe5/26热电偶对TNT爆炸产物进行了温度响应测试,实验表明采用WRe5/26热电偶观测和分析爆炸热作用的方法是可行的,可用于评价炸药的相关性能
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