1-9正文,結(jié)論,參考文獻(xiàn)等格式

1、1緒論1. 1課題研究的背景及意義炸藥爆溫是指炸藥爆炸時(shí)放出的能量將爆炸產(chǎn)物加熱到的最高溫度。爆溫是評(píng)價(jià) 炸藥性能的參數(shù)，也是炸藥爆轟理論及爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程的熱化學(xué)計(jì)算中的一個(gè)重要 參數(shù)。目前在彈藥毀傷研究領(lǐng)域，主要集中在對(duì)沖擊波和破片作用的研究，而對(duì)熱作 用的研究相對(duì)較少，爆炸場(chǎng)溫度的測(cè)量對(duì)研究爆炸過程中的熱傳導(dǎo)、溫度分布規(guī)律是 十分必要的。在炸藥爆炸的過程中，瞬態(tài)熱現(xiàn)象的變化是十分劇烈的，以至于難以對(duì)瞬態(tài)高溫 實(shí)施有效準(zhǔn)確的測(cè)量。早期的爆溫測(cè)量只能通過間接測(cè)量爆熱和爆炸產(chǎn)物的比熱來估 算爆溫值，這種方法只能給出爆溫的大概范圍。由于缺乏準(zhǔn)確的爆溫?cái)?shù)據(jù)，爆轟產(chǎn)物 的狀態(tài)方程只能依靠動(dòng)力學(xué)參量如

2、爆速、爆壓來近似估計(jì)，而這種估計(jì)常產(chǎn)生較大的 偏差。由此可見，準(zhǔn)確地測(cè)量爆溫，對(duì)預(yù)報(bào)和控制炸藥的性能和新型炸藥及戰(zhàn)斗部的 研制與開發(fā)具有極其重要的意義。因此，爆溫的準(zhǔn)確測(cè)量是國內(nèi)外多年來都在積極研 究的關(guān)鍵課題。經(jīng)過多年的研究，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，爆炸場(chǎng)具有高溫、高壓、高速氣流，并帶有 化學(xué)反應(yīng)等諸多特點(diǎn)，目前現(xiàn)有的溫度測(cè)試技術(shù)大都局限于有線傳輸測(cè)試技術(shù)，在高 溫下容易造成導(dǎo)線的損傷，且存在著真空爆炸場(chǎng)和內(nèi)爆炸場(chǎng)溫度測(cè)量不便引線的問 題。為了解決爆炸場(chǎng)溫度的測(cè)量問題，國內(nèi)外學(xué)者己作了大量的研究探索工作。存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐高溫、高壓和抗沖擊，體積小，不需布置電纜線，可 多點(diǎn)布置的特點(diǎn)。在測(cè)試現(xiàn)

3、場(chǎng)容易布置和防護(hù)，與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，在人員、設(shè) 備的安全性和數(shù)據(jù)采集的可靠性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別適用于惡劣的測(cè)試環(huán)境。鑒于對(duì)爆溫測(cè)量的需求，為了有效的測(cè)量大當(dāng)量爆炸環(huán)境下的溫度測(cè)量任務(wù)，本 課題擬開展爆炸瞬態(tài)溫度溫度場(chǎng)存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)的研究，以研究爆炸溫度場(chǎng)的溫度分布 規(guī)律，采用將傳感器，信號(hào)調(diào)理電路，采集裝置，以及電源集成在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，從而 具有體積小，防護(hù)性能好，易于布置的特點(diǎn)，為炸藥或相關(guān)彈藥的威力的考核和分析 提供依據(jù)。1. 2課題研究的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀通過查閱國內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料，主要從爆炸溫度測(cè)試技術(shù)和存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)方 面介紹相關(guān)的進(jìn)展和成果。1.2.1爆炸溫度的測(cè)試技術(shù)研究現(xiàn)狀爆

4、炸溫度的測(cè)量屬于瞬態(tài)高溫測(cè)量的范疇，就目前來說主要有兩種方法進(jìn)行瞬態(tài) 溫度的測(cè)量，分別為接觸測(cè)溫法和非接觸測(cè)溫法接觸測(cè)溫法又可以分為兩種，分別為直接接觸法和外推測(cè)溫法溫度傳感器直接與 要測(cè)量的介質(zhì)相接觸，輸出的信號(hào)值確定被測(cè)介質(zhì)溫度的方法，當(dāng)兩者達(dá)到熱平衡的 狀態(tài)時(shí)，直接接觸法是指根據(jù)溫度傳感器它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠和測(cè)溫精度高的優(yōu)點(diǎn)。 但是測(cè)溫元器件需要同被測(cè)介質(zhì)充分接觸，且只有達(dá)到熱平衡后才有可能測(cè)得準(zhǔn)確的 溫度，具有一定的滯后性，測(cè)溫元器件布置在介質(zhì)當(dāng)中，容易破壞介質(zhì)溫度場(chǎng)的分布， 接觸不良容易帶來誤差。外推測(cè)溫法是指由溫度較低、變化較慢的信號(hào)根據(jù)一定的溫度模型計(jì)算出溫度較 高、變化較快的

5、瞬態(tài)高溫值。根據(jù)某一點(diǎn)的溫度變化曲線就可以由溫度模型推導(dǎo)出其 他點(diǎn)的溫度值。根據(jù)外推法不僅可以測(cè)得某一點(diǎn)的溫度，而且可以推導(dǎo)出任意面的溫 度。非接觸測(cè)溫方法是指測(cè)溫元器件不與介質(zhì)相接觸，而是通過與溫度有關(guān)的某個(gè)特 征量來實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的方法，它主要包括輻射測(cè)溫法、紅外測(cè)溫法、比色測(cè)溫法等方 法，它主要是根據(jù)物體的輻射能隨溫度的變化而變化的原理來進(jìn)行的，它具有不破壞 介質(zhì)的溫度場(chǎng)、熱險(xiǎn)小、測(cè)溫范圍高以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是它也具有測(cè)溫精度低、 造價(jià)高等缺點(diǎn)。由于炸藥爆炸瞬間的破壞力很大，因此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的爆炸溫度測(cè)量就非常困難， 各種爆轟理論就應(yīng)運(yùn)而生，D.L.查普曼在1899年和E.儒蓋在1905年

6、分別提出了最簡(jiǎn) 單的爆轟波理論結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱C-J理論，C-J理論，它將爆轟波簡(jiǎn)化為一個(gè)沖擊壓縮間斷 面，其上的化學(xué)反應(yīng)瞬間完成，在間斷面兩側(cè)的初態(tài)、終態(tài)各參量可以由質(zhì)量、動(dòng)量 和能量三個(gè)守恒定律聯(lián)系起來。對(duì)實(shí)際爆轟系統(tǒng)進(jìn)行C-J理論計(jì)算，一般都能得到與 實(shí)驗(yàn)爆速值相近的結(jié)果，表明C-J理論基本正確，但是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與C-J理 論計(jì)算的結(jié)果還是有一定的差距，這說明C-J理論是一種近似理論;20世紀(jì)40年代， J.von諾伊曼和W.杜林分別建立了爆轟波內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模型，簡(jiǎn)稱為ZND模型。ZND模 型爆轟波具有雙層結(jié)構(gòu)：前面一層為以超音速推進(jìn)的激波，緊跟在后面的一層是化學(xué) 反應(yīng)區(qū);激波仍作為一個(gè)強(qiáng)間

7、斷面，爆轟物質(zhì)被瞬時(shí)地壓縮到高溫高密度狀態(tài)，接著 開始化學(xué)反應(yīng)，直到反應(yīng)區(qū)末端達(dá)到C-J狀態(tài)，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)忽略粘性和熱傳導(dǎo)的影響。 根據(jù)瑞利線、許貢紐線以及反應(yīng)速率方程等方程可以得到反應(yīng)區(qū)內(nèi)各參量的時(shí)間分布 或空間分布。國內(nèi)外的專家學(xué)者提出了一些經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的模型方程。但是采用不同 的方程進(jìn)行理論計(jì)算時(shí)，得到的結(jié)果存在很大的偏差，所以采用理論計(jì)算爆溫的方法 還存在較大的誤差。在非接觸測(cè)溫當(dāng)中主要包括光譜測(cè)溫法，發(fā)射吸收法，雙譜線測(cè)溫法等。早期的測(cè)溫方法主要采用高速攝影法，利用底片的黑度來進(jìn)行溫度的判別，具有 較大的誤差。聲學(xué)法測(cè)量氣體的溫度是由E.M. Schmidt,E.J.Gion和D.D.

8、shear等人發(fā)明的， 精度達(dá)到毫秒級(jí)，主要利用聲波傳播的速度來進(jìn)行溫度的判別。M.D. Tarasov和M.B.Laird利用雙波長(zhǎng)比色法測(cè)得了硝基甲烷等炸藥的爆炸溫 度。南京理工大學(xué)利用雙譜線原子發(fā)射光譜測(cè)溫原理，設(shè)計(jì)了光纖光譜測(cè)試系統(tǒng)，對(duì) 炸藥爆轟的瞬態(tài)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過對(duì)炸藥爆轟光譜的測(cè)量，獲得了實(shí)時(shí)瞬態(tài)爆 轟溫度一時(shí)間分布曲線。同時(shí)李秀麗、惠君明等人通過紅外成像儀對(duì)溫壓炸藥的爆炸 特性進(jìn)行了研究。中國工程物理研究院化工材料研究所、北京理工大學(xué)等單位同樣使用光纖光譜測(cè) 溫的方法，對(duì)炸藥爆溫的測(cè)量方法、原理及測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了闡述和分析。由此可見，非接觸測(cè)量炸藥爆溫大都采用輻射測(cè)溫

9、方法，該方法基于爆轟產(chǎn)物處 于準(zhǔn)熱平衡狀態(tài)的假設(shè)，測(cè)量爆轟波面熱輻射，根據(jù)熱輻射的維恩定律確定爆溫。由 于測(cè)量原理限制，將炸藥爆轟過程中產(chǎn)生的輻射看作黑體輻射，但實(shí)際炸藥爆轟過程 與黑體偏離較大。目前，爆轟波面發(fā)射率數(shù)據(jù)非常貧乏，一般情況下輻射體的光譜發(fā) 射率都是未知的，對(duì)爆溫的測(cè)量勢(shì)必產(chǎn)生較大的誤差，因此上述測(cè)量方法均無法滿足 對(duì)炸藥爆溫精確測(cè)量的要求。1.2.2存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)的測(cè)試方法一般采用人工測(cè)試和外接實(shí)驗(yàn)儀器，這種方法易受的干擾因素較 多，試驗(yàn)效率差，系統(tǒng)防護(hù)困難以及需要協(xié)調(diào)的因素就多。存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)將試驗(yàn)所需 的各種功能都集成在有限的殼體當(dāng)中，整個(gè)裝置放置在試驗(yàn)場(chǎng)當(dāng)中，對(duì)溫

10、度場(chǎng)的總體 影響很小或者無影響。存儲(chǔ)裝置根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置的參數(shù)自動(dòng)完成有效數(shù)據(jù)的處理、 采集和存儲(chǔ)功能。減少了工作人員的工作量，提高了系統(tǒng)的整體防護(hù)水平，保證了數(shù) 據(jù)的可靠性。試驗(yàn)完成后，回收裝置通過計(jì)算機(jī)將裝置中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取儲(chǔ)存并進(jìn)行 相關(guān)的分析計(jì)算。存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)具有體積小、防護(hù)水平高、抗高溫、高壓以及預(yù)制破 片能力強(qiáng)的特點(diǎn)。因此存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)在爆溫測(cè)量領(lǐng)域有比較好的應(yīng)用前景。存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代初，國內(nèi)主要從20世紀(jì)80年代初開始 進(jìn)行研究，經(jīng)過近四十年的完善和發(fā)展，存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)已經(jīng)臻于成熟。存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)的概念最早由Louis R S在20世紀(jì)80年代提出，他對(duì)存儲(chǔ)測(cè)試系

11、 統(tǒng)的試驗(yàn)方法和所面臨的問題進(jìn)行了研究和探討。在1992年奧地利的AVL公司研制成功了一種“存儲(chǔ)式電子測(cè)壓器”。在20世紀(jì)90年代，華北工學(xué)院在國內(nèi)率先推出了 “放入式電子測(cè)壓器”，在火炮 膛壓測(cè)試領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，奧地利研制的AVLSWR型沖擊波記錄儀，該記錄儀采 用了存儲(chǔ)式測(cè)試方法，克服了電纜引線測(cè)試方法的主要缺點(diǎn)。近年來國內(nèi)多家院校和 機(jī)構(gòu)也紛紛展開了存儲(chǔ)式?jīng)_擊波測(cè)量技術(shù)研究?！捌呶濉薄鞍宋濉逼陂g國防科工委重點(diǎn)預(yù)研課題“電子測(cè)壓彈”“引信相關(guān)參數(shù)的 快速存儲(chǔ)與再現(xiàn)技術(shù)”使我國在存儲(chǔ)測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)方面獲得重大突破，取得了一系 列科研成果。如國內(nèi)的原兵器部212

12、所、太原機(jī)械學(xué)院等單位先后在引信數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 測(cè)試方法研究上取得了很大的進(jìn)展。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容從國內(nèi)外現(xiàn)狀可以看出，在以往的爆溫測(cè)量中存在著不足，綜合考慮現(xiàn)有的測(cè)量 溫度方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)爆炸溫度場(chǎng)的高溫、高壓、瞬時(shí)性并伴有高速氣流沖擊的特 點(diǎn)，本文對(duì)爆炸瞬態(tài)溫度測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了研究，本文主要做了以下工作：論文共分為章，根據(jù)論文各章節(jié)的順序，具體研究?jī)?nèi)容安排如下：第一章緒論。在查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了課題的背景和意義，并對(duì)當(dāng) 前課題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行探討并確定了課題的目標(biāo)。第二章測(cè)試系統(tǒng)原理。本章主要介紹了課題當(dāng)中所應(yīng)用到得基本原理，對(duì)測(cè) 試系 統(tǒng)的原理進(jìn)行詳細(xì)分析。第三章測(cè)試系統(tǒng)的總體

13、方案設(shè)計(jì)。由測(cè)試系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求確定了系統(tǒng)的硬 件組成方案。第四章測(cè)試系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。在本章節(jié)當(dāng)中主要介紹了系統(tǒng)的各個(gè)功能 單元的詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)。主要包括溫度傳感器的選擇，信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，模數(shù) 轉(zhuǎn)換模塊，控制模塊以及外圍電路的硬件及電路設(shè)計(jì)。第五章總結(jié)和展望。對(duì)全文工作進(jìn)行總結(jié)，并指出今后要進(jìn)行的工作。2測(cè)試系統(tǒng)原理2. 1概述就目前國內(nèi)外爆溫測(cè)量的研究現(xiàn)狀來說，爆炸反應(yīng)的整個(gè)過程還沒有確切的數(shù)據(jù) 可以參考。為了能夠準(zhǔn)確的測(cè)量爆炸時(shí)所產(chǎn)生的瞬態(tài)溫度值，就需要對(duì)爆炸反應(yīng)機(jī)理 有一定的了解。同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的功能要求還必須對(duì)溫度傳感器原理有深入的了解。在 原理的基礎(chǔ)上來擬定系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)并進(jìn)

14、行系統(tǒng)論證。系統(tǒng)指標(biāo)的可行性由以后幾章 節(jié)來驗(yàn)證。2. 2爆炸反應(yīng)機(jī)理本課題所要研究的對(duì)象為爆炸場(chǎng)得瞬態(tài)溫度值。溫壓炸藥的爆炸反應(yīng)原理與常 規(guī)炸藥存在很大的不同。為了能準(zhǔn)確的測(cè)得爆炸場(chǎng)的溫度就得從溫壓炸藥的爆炸特性 方面入手。溫壓彈是指采用溫壓炸藥的彈種。溫壓彈主要靠爆炸時(shí)產(chǎn)生的高溫、高壓沖擊波 來起到殺傷效果，炸藥被引爆后會(huì)劇烈的燃燒并產(chǎn)生大量的熱輻射向四周擴(kuò)散，同時(shí) 產(chǎn)生高壓沖擊波，溫壓炸藥具有高爆炸藥和燃料炸藥的雙重特點(diǎn)，確切的說是一種含 有大量燃料的高能炸藥，它主要用來對(duì)付密閉空間或半封閉空間的有生目標(biāo)，在密閉 空間的殺傷效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)炸藥。在通常情況下，溫壓炸藥當(dāng)中添加了鋁、硼、

15、硅、欽、鎂、錯(cuò)等物質(zhì)的粉末，大 大提高了炸藥的熱效應(yīng)和壓力效應(yīng)，它的爆炸反應(yīng)主要分為三個(gè)階段：最初無氧爆炸 反應(yīng)階段，在該階段不需要消耗氧氣，僅持續(xù)很短的時(shí)間，主要是分子狀態(tài)的氧化還 原反應(yīng)，釋放很少的能量并產(chǎn)生大量燃料；爆炸后的無氧燃燒反應(yīng)階段，在該階段主 要是燃燒粒子的燃燒，持續(xù)時(shí)間很短，不需要消耗氧氣;爆炸后的有氧燃燒反應(yīng)階段， 在該階段主要是富含燃料的產(chǎn)物與空氣充分混合燃燒，此階段需要消耗大量的氧氣， 在爆點(diǎn)周圍形成真空，并釋放大量的熱量，形成持續(xù)的高壓沖擊波。溫壓彈的三個(gè)不同的反應(yīng)階段確定了它的特性，可以根據(jù)不同的目標(biāo)來調(diào)整 它的特性。相對(duì)于傳統(tǒng)高爆炸藥，溫壓炸藥具有密度小、爆壓低、

16、爆速小等特點(diǎn)，溫 壓炸藥的作用范圍特別廣，能產(chǎn)生持續(xù)的高壓沖擊波，溫壓炸藥的能量不是瞬態(tài)釋放 的，而是具有一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的釋放過程，它的溫度是時(shí)間的函數(shù)，測(cè)定溫度隨時(shí)間的 變化規(guī)律，可以為炸藥的設(shè)計(jì)提供必要的理論依據(jù)。2. 3爆溫測(cè)試所面臨的問題爆炸場(chǎng)產(chǎn)生的溫度值一般為瞬態(tài)溫度值，溫度高，變化速度快，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生高壓 沖擊波具有較強(qiáng)的破壞作用。因此，爆炸溫度的測(cè)量需要面對(duì)的主要問題如下所示：（1）溫度傳感器:測(cè)量溫度的傳感器一般選擇為熱電偶，現(xiàn)在流行的裸露式熱電 偶在面對(duì)高壓、高沖擊氣流時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度不夠，容易造成毀壞，銷裝熱電偶的機(jī)械強(qiáng) 度一般能滿足需求但是響應(yīng)時(shí)間較慢；（2）爆溫的測(cè)量需要的采樣

17、頻率較高，溫度的持續(xù)時(shí)間短，因此對(duì)系統(tǒng)的采樣頻 率和存儲(chǔ)容量提出了很高的要求，瞬態(tài)溫度的時(shí)間短就決定了系統(tǒng)需要有很好的動(dòng)態(tài) 響應(yīng)特性；（3）炸藥爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫、高壓以及腐蝕性物質(zhì)，因此對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的防護(hù)水平 提出了很高的要求；（4）炸藥爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大工頻干擾和電磁干擾等，因此系統(tǒng)需要有較強(qiáng)的抗干 擾能力，以保證數(shù)據(jù)的精度和有效性。綜上，在進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮溫度測(cè)試所面臨的各種問題， 只有這樣才能保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性以及有效性。2. 4熱電偶測(cè)溫原理及分類2. 4.1熱電偶測(cè)溫原理熱電偶是利用塞貝克效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的傳感器。塞貝克效應(yīng)是指由兩種不同的電導(dǎo) 體或半導(dǎo)體的溫度差異

18、而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫 度的一端稱為工作端，另一端稱為冷端。熱電偶的兩端的電勢(shì)差是兩端溫度函數(shù)的差， 而不是兩端溫度差的函數(shù)。熱電偶電動(dòng)勢(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料均勻時(shí)，與熱電偶 的長(zhǎng)度和直徑無關(guān)，只與熱電偶的成分和兩端的溫度差有關(guān)。當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶 絲確定時(shí)，熱電偶熱電勢(shì)的大小只與熱電偶的溫度差有關(guān)，當(dāng)冷端溫度一定時(shí)，熱電 勢(shì)的大小為工作端溫度的單值函數(shù)。用兩個(gè)不同的導(dǎo)體的兩端互相連接成為一個(gè)閉合回路，并使兩個(gè)端點(diǎn)處于不同的 溫度如圖2.1所示。由于溫差效應(yīng)，回路中會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。熱電偶回路中產(chǎn)生的 熱電勢(shì)由兩部分組成，分別為佩爾捷電動(dòng)勢(shì)和湯姆遜電動(dòng)勢(shì)。圖

19、2.1熱電偶熱電勢(shì)原理圖佩爾捷電動(dòng)勢(shì)：在兩種金屬的結(jié)點(diǎn)處，由于電子擴(kuò)散的結(jié)果而產(chǎn)接觸電勢(shì)差，其 工作端和冷端的總接觸電勢(shì)差為：內(nèi)龍二 一（ ）川（式a1）湯姆遜電動(dòng)勢(shì)：同一導(dǎo)體的兩端溫度不同會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，在熱電偶回路中，兩種 金屬的總的湯姆遜電動(dòng)勢(shì)為：AA4二七（CT，一 （7力,）,出（式 2.2）熱電偶產(chǎn)生的總熱電動(dòng)勢(shì)由兩種導(dǎo)體的總接觸熱電動(dòng)勢(shì)和總湯姆遜電動(dòng)勢(shì)組 成。包方（匕*） =+（4 4）ln w+（er0）協(xié)=/（/2）一/（式 2.3）所以，熱電偶回路中的熱電動(dòng)勢(shì)的大小不僅與熱電偶的材料有關(guān)，而且還與兩端 的溫度差有關(guān)，當(dāng)熱電偶的材料確定時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與兩接觸端的溫度差有關(guān)

20、。 熱電偶測(cè)溫具有如下優(yōu)點(diǎn)：測(cè)溫精度高:熱電偶與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)影響；測(cè)溫范圍廣:在一 40C 2300C內(nèi)連續(xù)測(cè)溫；響應(yīng)時(shí)間快:熱電偶對(duì)溫度變化極其靈敏；性能可靠，機(jī)械強(qiáng)度好；簡(jiǎn)單易用，安裝方便。2. 4.2熱電偶分類常用熱電偶分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其 熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有標(biāo)準(zhǔn)的分度表可查的熱電偶；非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，并且它沒有統(tǒng)一的分度表，只能應(yīng)用在某 些特定場(chǎng)合;標(biāo)準(zhǔn)熱電偶全部按照IEC國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。我國的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶主要有7 個(gè)型號(hào)，分別為S, B, E, K, R, J, T型。2.5

21、本章總結(jié)本章簡(jiǎn)要介紹了某型彈爆炸的反應(yīng)機(jī)理，分析了爆炸場(chǎng)的特點(diǎn)，依據(jù)特點(diǎn)和目前 測(cè)試現(xiàn)狀，分析了設(shè)計(jì)該測(cè)試系統(tǒng)需要注意的問題。3測(cè)試系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)3.1概述本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要應(yīng)用于爆炸產(chǎn)生瞬態(tài)溫度的測(cè)量工作。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于惡 劣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，系統(tǒng)將采集到得溫度信號(hào)直接存儲(chǔ)到系統(tǒng)內(nèi)部的存儲(chǔ)芯片上。省去 了布置電纜的麻煩同時(shí)能抵御高溫、高壓以及破片對(duì)系統(tǒng)電路的破壞，保證了系統(tǒng)的 安全性。爆炸試驗(yàn)結(jié)束后，通過存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)采集的爆炸現(xiàn)場(chǎng)的溫度模擬信號(hào)可以通 過串口傳入計(jì)算機(jī)中。從而可獲取爆炸場(chǎng)特定點(diǎn)溫度變化規(guī)律，亦可布陣獲取全場(chǎng)溫 度的變化規(guī)律，為客觀地評(píng)價(jià)彈藥爆炸威力及毀傷效能提供依據(jù)。3.2測(cè)

22、試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則根據(jù)系統(tǒng)的指標(biāo)要求以及測(cè)試環(huán)境的需要，確定了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則；抗干擾設(shè)計(jì)：由于爆炸后會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾，為了有效避免系統(tǒng)的誤觸 發(fā)。因此，抗干擾信號(hào)的硬件設(shè)計(jì)思路應(yīng)始終貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，保證采集數(shù)據(jù)的 有效性。通過選擇合適元器件以及合理的板圖布局來有效的減少各種干擾信號(hào)的影 響?？箽脑O(shè)計(jì):溫壓彈爆炸后會(huì)產(chǎn)生高溫、高壓以及破片等破壞性作用，應(yīng)采 用合適的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)來抵御這些破壞，提高系統(tǒng)在惡劣工作環(huán)境下的生存能力。小型化設(shè)計(jì):為了防止裝置布置在溫度場(chǎng)當(dāng)中對(duì)溫度場(chǎng)的影響以及考慮到人 機(jī)工效的因素，這就需要將系統(tǒng)在滿足指標(biāo)及功能的前提下盡可能的減小體積和重 量。低功耗

23、設(shè)計(jì)：由于主要的測(cè)試任務(wù)通常在野外進(jìn)行，在電池體積以及容量的 限制下，就需要采用盡可能低的功耗設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3.2測(cè)試系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)所必要的元素以及設(shè)計(jì)的原則，可以確定這個(gè)系統(tǒng)的主要硬件功能 及指標(biāo)。硬件功能如下所示：溫度傳感器產(chǎn)生溫度信號(hào)，產(chǎn)生電壓信號(hào)直接輸出給模擬電路部分；模擬電路部分對(duì)進(jìn)來的電壓信號(hào)分別進(jìn)行放大、濾波功能；對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行A/D變換，然后將數(shù)據(jù)存入鐵電存儲(chǔ)器FM25L256中；數(shù)據(jù)采集完成后用計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。測(cè)試系統(tǒng)基本原理框圖3.1所示，整個(gè)瞬態(tài)溫度測(cè)試儀是由信號(hào)調(diào)理電路、中心 控制電路、存儲(chǔ)器電路、接口電路，A/D電路、電源控制

24、等構(gòu)成，傳感器負(fù)責(zé)感受高 溫信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)，傳輸?shù)诫娐返哪M部分：電路將來自溫度傳感器的信 號(hào)分別進(jìn)行放大、濾波，然后將信號(hào)由ADUC812進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，保存于存儲(chǔ) 器中，電源負(fù)責(zé)給電路部分供電。待測(cè)試儀回收后，測(cè)試者可通過串口將數(shù)據(jù)讀入電各模塊簡(jiǎn)介如下：（1）熱電偶:熱電偶作為溫度測(cè)量端的傳感器主要完成溫度測(cè)量得到任務(wù)，熱電 偶選取的是否合適直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否觸發(fā)以及能否測(cè)得準(zhǔn)確的溫度值。熱電偶 的抗沖擊性，線性度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間以及測(cè)溫范圍等決定了熱電偶的選型。（2）信號(hào)調(diào)理電路:模擬處理電路的主要功能是將熱電偶的輸出信號(hào)經(jīng)過放大濾 波后輸出到ADC當(dāng)中。它的主要功能是將熱電偶的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，并將熱電偶輸 出信號(hào)當(dāng)中的工頻干擾等干擾信號(hào)濾除。（3）AD轉(zhuǎn)換電路:AD轉(zhuǎn)換電路的主要功能是將信號(hào)調(diào)理電路輸出的信號(hào)進(jìn)行模數(shù) 轉(zhuǎn)換；（4）存儲(chǔ)電路:存儲(chǔ)電路主要是將進(jìn)過模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)放入鐵電存儲(chǔ)器中