温压炸药爆炸过程的瞬态温度

Ｔ Ｔ是 成 型 药 柱 ， 此 Ｃ Ｎ 因 ｕ粉 被 涂 抹 在 药 柱 表 面 。
３ ３ 实 验 结 果 ．
利 用 上 述 多 谱 线 测 温 系 统 ， 几 种 不 同 配 方 的 温 对 压 炸 药 爆 炸 过 程 进 行 了 实 时 测 量 ， 得 了 一 系 列 电 压 测 Ｕ 随 时 间 ｆ 化 曲 线 ， ２ 为 ３ 配 方 温 压 炸 药 的 典 型 变 图
度 随 时 间 变 化 的 关 系 曲线 。
由 图 ３可 知 ， 于 ３ 每 两 条谱 线 组 合 测 试 得 到 对 ， 的温 度 分 别 为 ２ １ ２ ９ ６ Ｋ、４ ０ Ｋ和 ２ ２ 根 据 公 式 ０ ６ ０ Ｋ，
（ ） 得 ３ 的 瞬 态 高 温 为 ２ ７ 此 即 温 压 药 剂 爆 炸 ３可 ５ ３ Ｋ，
立 了一 套应用 光学纤 维传输 光信 号的多谱 线连续 测温 系统 。利 用该套 测温 系统对 几种温压 炸药 的爆炸 过程 进 行 了实 时测 量 ， 得 了温 压炸 药 瞬 态 高温 随 时 间分 获
布 的 曲线 ， 对 测 试 结 果 进 行 了 分 析 讨 论 。 并
高能添加 剂 ， 当这些 粉末 在空气 中散开后 ， 能与 空气 中
好 ， 以部 分 消 除 双谱 线 法 中 因所 选 谱 线 组 不 同 而 引起 的计 算 结 果 的 不 确定 性 。 可
关 键 词 ：分 析化 学 ； 压 炸 药 ； 态 高 温 ； 谱 线 测 温 温 瞬 多
中图 分 类号 ：Ｔ５ Ｊ５；Ｏ６ ７． １ ５ ３ 文 献标 识 码 ：Ａ ＤＯＩ ０． ９ ９ ｉ ｎ １ ０ —９ １ ２ １ ． ２． ：１ ３ ６ ｓ ． ０ ６９ ４ ． ０ ０ ０１ ｓ １ ８
辨 率 可 达 微 秒级 。通 过 对 三种 配 方 温 压 炸 药爆 炸 过 程 的 实 时 测 量 ， 得 了其 温度 随 时问 分 布 的 曲 线 。曲 线 的 两 个 峰值 如 实 反 映 了 获 温 压 炸 药爆 炸 过 程 中 最初 无氧 燃 烧 反 应 和后 续 有 氧 燃 烧 反 应 。 多组 实 验 结 果 表 明 ， 谱 线 测 试 系 统 相 对偏 差 低 于 ２ ６ ， 复性 较 多 ．％ 重
Ｔ ７、 一 一 Ｔ ８；配 方 Ｔ ＮＴ和 ８ ０ ７ １为 ２ ０ ｍｍ ×３ ０ ｍｍ ， ９ ０
，Ｊ
式 中 ，＿ 每 两 条 原 子 谱 线 计 算 得 到 的 温 度 值 ， ７为 ， Ｋ；Ｔ
为 ３组谱 线平 均 温度 值 ， Ｋ；ｎ为 选 择 谱 线 组 数 ， 套 本
曲线 。
每 两通道 之 间 电压 比值 即为 相应 Ｃ ｕ谱 线 的光 谱
强 度之 比 。
图 ３则 为 ３ 配 方 温 压 炸 药 温 度 ７随 时 间 ｔ 变 化 ＿ 的
曲线 ， 中三 条不 同虚 线 表 示 的是 将 所 测 得 的每 两 组 其 谱线 的光 谱强 度值 代人式 （ ） ２ 进行 处理 得 到 的 温度 随
纤 将接 收到 的光分 成 六 束 光 ， 到 铜原 子 滤 波 片 和 光 传 电倍增 管组 成 的特 殊 光 电转 换 系统 ， 换 为 电压信 号 ， 转 然 后传 人数据 采集 系 统 ， 行 数 据 的记 录和 光 谱 信 号 进
处 理 ， １为 该 套 测 试 系 统 的 原 理 图 。 图
光谱 双谱线 测 温 法 。该 方 法选 择 Ｃ １ ． ｍ 和 ｕＩ ０ ５ｎ ５ Ｃ ５ １ ８ ｎ 两 条 间 隔非 常 小 的 谱 线 进 行 光 谱 测 ｕＩ ２ ． ｍ 量， 建立 了全部 由实测 参量 组 成 的测 温 系统 和 计算 方 法， 该方 法消除 了 比色 光谱 测 温 法 中存 在 的光谱 辐射
仲 倩 ，王 伯 良 ， 凤 丹 ，惠 君 明 王
文 章 编 号 ：１ ０ ９ ４１ ２ １ ０ ２ ４—５ ０ ６－９ （ ０ １） ２ Ｏ ０
温 压 炸 药 爆 炸 过 程 的 瞬 态 温 度
仲 倩， 王伯良 王凤丹， 君明 ， 惠
（ 南京 理 ５ 大 学化 工 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０ ９ － １ ０ ４） 摘 要 ： 了更 好地 测 量 炸 药 爆 炸 过 程 瞬 时高 温 ， 原 子 发 射 光 谱 理 论 的基 础 上 ， 制 了一 套 瞬态 多谱 线 测 温 系 统 ， 统 的 时 间 分 为 在 研 系
时 间 变 化 的关 系 曲 线 ， 其 中 实 线 表 示 的 是 将 每 两 组 而 谱 线 处 理 得 到 的 温 度 值 代 人 式 （ ） 理 得 到 的 平 均 温 ３ 处
图 １ 温 度 测 试 系 统 原 理 图
Ｆ ｇ １ Ｓ ｈｅｍａｔｃ ｄｉ ｒ ｍ ｅ ｐｅｒ ｔ ｅａ ｕｒ ｅｎ ｙ ｔ ｉ． ｃ ｉ ａｇ ａ ｏｆｔ ｍ ａｕｅｍ ｒ ｓ ｅｍ ｔｓ ｓｅｍ
测 试 系 统 中 ｎ＝３ 。
药量 均 为 ３ ｇ 熔 铸 装 药 的 裸 药 柱 。 其 中 Ｔ Ｔ 和 Ｏｋ ， Ｎ
８ ０ ， 来 标 定 公 式 （ ） 的 系 数 Ｃ， 用 于 调 节 光 路 ７ １用 ２ 中 并
对焦 系统 。
３ 实 验
３１ 实 验 装 置 设 计 ．
１ ０ ｍ处 的掩 体 内， 整光 路使 试 验 弹弹 心 、 远镜 和 ４ 调 望
石 英 光 纤 的 入 射 端 口 在 同一 光 轴 上 。 选 用 的 光 电 倍 增 管 具 有 较 高 的 时 间 分 辨 率 （ 秒 纳 级 ）可 以 满 足 数 据 采 集 系 统 微 秒 级 别 的要 求 ， 原 子 光 ， 铜 谱 线 波 长 分 别 为 ５ ． ， １ ． ， ２ ． ５ ９ ２， ７ ． １ ５ ５ ３ ５ １ ８， ２ ． ５ ０ ０ ５
温法等 ， 理论基 础是 将炸 药 爆轰 过 程 简单 地 看作 黑 其
体 或灰体 ， 但炸药爆 炸过程 是一个 非常复 杂 的过程 ， 与 黑 体偏离较 大 ， 以满足对爆 温精 确测量 的要求 。 难
随 着 测 温 技 术 的 发 展 ， 京 理 工 大 学 现 代 光 谱 研 南
式 中 ， ， 分 别是 两条波 长为 Ａ ，和 ＾ ， 和 Ａ 的相 对光 谱
０ ， ５７８． ｎｍ 。 ２
此后 ， 燃料 粒子 在爆轰 波 驱动下 向四周飞散 ， 剂 中的 药
系 统 采 用 光 学 聚 焦 系 统 收 集 光 信 号 ， 用 光 纤 进 并 行 光 的 传 输 ， 得 远 距 离 遥 测 成 为 可 能 ， 且 由 于 待 测 使 而 炸药 的装药 量 比较 大 ， 炸 云 团直 径 最 大 可 达 １ ， 爆 ｍ ０ 故 将 爆 炸 温 度 测 量 系 统 安 置 在 距 爆 炸 云 团 中 心 约
率影 响 ， 显著 地减小 了测量 误差 。
１ 引 言
温压 炸药是 以高 温 和持 续 超压 毁 伤 的一 类炸 药 ，
兼 有 高 爆 炸 药 和燃 料 空 气 炸 药 的 特 点 ， 含 有 铝 、 等 它 硼
本 文在原 子发射 光 谱 双谱 线 测 温法 的基 础上 ， 建
反应 过程 中的无 氧 燃烧 阶段 对 应 的 瞬态 高 温 值 ， 阶 此
段 是 指 药 剂 在 中 心 起 爆 药 爆 轰 波 的 作 用 下 被 抛 撒 出 弹 体 ， 时 引爆 药 剂 中 的 高 能 炸 药 组 分 ， 燃 料 粒 子 在 无 同 则 外界 氧气 参与下 发生 快速 燃烧 反应 ， 持续 数百 微妙 。 可
ｅ ｍａ ｌ ｏ ｉ ｎ ｗａ ｇ １ — ｉ：ｂ ｌ ｇ ａ ｎ ＠ ６３． ｏ ｃ ｒ ｎ
本研究建立的瞬态温度测试 系统 ， 选择 ６条铜原 子 谱线波长 ， 通过相隔较近 的两 两谱线组 合 ， 按式（ ） 得 ２求
三 个 温 度 值 ， 根 据 式 （ ） 得 炸 药 爆 炸 瞬 间 火 球 温度 。 再 ３求
收稿 日期 ： ０ ０ ０ — １ 修 回 日期 ： ０ ０ ０ － ５ ２ １ －５ ２ ； ２ １ － ７０
基金 项 目 ： 育 部 留学 回国 人 员科 研 启 动 基 金 教
从 式 （ ） 得 到 用 两 条 原 子 谱 线 计 算 温 度 的基 本 １可
公式 ， 虑到整套 系统 的光 传递 因素 ， 考 需乘 上一个 系数
Ｃｈ ｅ Ｊ ｕ ａ ｏ Ｅ ｅ ｅｃ ｔｉｓ Ｖｏ． ９ ｉ ｓ ｏｒ ｌ 厂 ｎｒ ｔ ｅ ａ ， １１ ，Ｎｏ ２， ０ （ ０ ２ ８ ｎｅ ｎ ｇ ｉＭａ ｒ ｌ ． ２ ｔ ２４ ０ ） １
含 能材 料
ＷＷ ｅ ｅ ｇ ｔ － ｔｒ ｌ． ｒ ． ｎ Ｗ． ｎ ｒ ｅｉ ｍａ ｅｉ ｓ ｏ ｇ ｅ ｃ ａ
ｃ加 以校正 ， 多 谱线 测 温 系统 的温度 计 算 基本 公 式 则
如下 ：
（ ２）
作者 简 介 ：仲 倩 （ ９ １一） 女 ， 读 博 士 研 究 生 ， 事 炸 药 爆 炸 参 数 测 １８ ， 在 从 试及 毁 伤评 估 研 究 。ｅ ｍａｌ ｈ ｗ ｊ ＠ １ ６ Ｃ ｒ — ｉ ：ｚ ｘ ｇｄ ２ ．Ｏ ｎ 通 讯 作 者 ：王伯 良 （ ９ ４一） 男 ， 授 ， 事 爆 炸 理 论 及 其 应 用 研 究 。 Ｉ６ ， 教 从
同时 为保证 炸药 爆炸 后 能够 产 生 Ｃ ｕ原 子 发 射 谱 线 ， 制 备 温 压 炸 药 时 加 人 微 量 Ｃｕ粉 （ 加 入 的 Ｃ 在 所 ｕ
元 素 剂 量 很 小 ， 足 以 影 响 药 剂 性 能 ）；由 于 采 用 的 不
爆 炸后 高温气 体 辐 射 的 光信 号经 由光 学 系 统 ， 聚 焦 在 传 输 光 纤 的人 射 端 口 ， 后 由 一 进 六 出 的 传 输 光 然
２ 测 温 原 理
由 原 子 光 谱 学 理 论 ， 推 出 同 种 原 子 的 两 条 谱 可