申请/专利权人：鞍钢矿业爆破有限公司

申请日：2017-09-20

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN107703323B

主分类号：G01P3/50

分类号：G01P3/50;G01L5/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2018.03.16#实质审查的生效;2018.02.16#公开

摘要：本发明涉及爆炸力学领域，特别是一种在现场装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置及方法。在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置包括盛水容器、PVDF压电膜片、连接器、数据线和数据采集器。其爆速和爆压方法是：在爆破前在装药孔内的布置数个测试炸药爆速和爆压的装置，并与数据采集器连接构成数据采集系统，爆破后获得对炸药爆速和爆压的装置采集的爆压值和爆速值，并求出数个测试炸药爆速和爆压的装置的爆速平均值和爆压平均值。本发明结构简单、使用方便，利用此系统进行测试炸药爆速和爆压，测试方便、精度高，成本低。

主权项：1.一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的方法，采用在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，包括盛水容器、PVDF压电膜片、连接器、数据线和数据采集器，所述的盛水容器由中空桶、与中空桶螺纹旋合连接的盖子和盛装于中空桶内的传感介质所组成，所述的传感介质为水；在所述的盖子中心设置通孔，所述的连接器的一端穿过盖子中心的通孔与盖子固接，另一端通过数据线连接线与数据采集器相连接，所述的PVDF压电膜片置于盛水容器的传感介质内，且PVDF压电膜片的两根脚线分别与连接器的两个接线柱固接；其特征在于包括下列步骤：1爆破前在装药孔内的布置数个测试炸药爆速和爆压的装置，并与数据采集器连接构成数据采集系统，爆破后获得对炸药爆速和爆压的装置采集的爆压值和爆速值，并求出数个测试炸药爆速和爆压的装置的爆速平均值和爆压平均值；2求出多个测量值的平均值，如果布置的炸药爆速和爆压的装置的数量为N个，那么炸药的爆压值为N个测点的爆压平均值为N个测点的爆压平均值，即：P＝∑PiN，其中P为爆压平均值，Pi为在不同位置测到的爆压值；3根据炸药爆速和爆压的装置的不同位置和信号到时差，分别计算两点间的爆速，并求出N个爆速的平均值，两个相邻测点间的爆速值为： 其中ΔL为相邻测点之间的距离差，ΔT为相邻测点之间的信号到时差，如果布置的测试单元数量为N个，那么炸药的爆速值为，计算得到的N-1个爆速值的平均值。

全文数据：一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置及方法技术领域[0001]本发明涉及爆炸力学领域，特别是一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置及方法。背景技术[0002]工业炸药的现场混装技术在我国爆破行业已经广泛地采用，炸药的现场混装技术，具有装药效率高、爆破质量好、成本低、使用方便和安全性好等突出优点，越来越成为炸药生产和爆破服务的发展方向。炸药爆炸是一种极为高速的化学反应过程，具有放热、产生大量气体、反应高速性等特征，爆炸对周边介质做功能力及破坏主要体现在对周围爆破介质的破碎程度。表征炸药爆炸性能的参数主要有爆速、威力、猛度、爆压、爆温等，对于没有雷管爆轰感度的现场混装炸药而言，目前能够测试的指标只有炸药密度、爆速以及黏度和药温指标，炸药密度和药温可在爆破施工现场检测，黏度一般在室内检测，爆速采用导爆索法道格里斯法）、测时仪法和高速摄影法，需要在专门试验场进行，由专门人员进行测试，很不方便。近年来国内一些涉爆单位引进加拿大MREL公司的HandTrapΠ型孔内爆速测试技术及装置，可在露天深孔爆破同时测试孔内爆速，鞍钢矿业爆破有限公司引进了此项技术并投入使用，可较为真实记录实际炮孔内炸药爆轰波速度，大连理工大学也进行了类似的研究，但尚未在现场推广使用；而炸药爆炸的爆压测试仍停留在理论计算和实验室测试阶段。由于实际施工条件的复杂性和多样性，现场混装炸药的性能是否稳定，是否实现充分爆轰，反应出炸药保证做功能力，炸药爆压是工程爆破界普遍关注的问题。考察炸药性能以及是否实现充分爆轰，爆轰压力是重要的参数。在上世纪八十年代，国内的专业人员，采用压电晶体式压力传感元件，对孔内爆轰压力进行现场测试，但是成本较高，不宜于在工程中推广。因此，设计一种在装药孔内现场测试炸药爆压的装置，对爆轰压力进行现场测试，不仅填补了炸药爆轰压力现场测试的空白，同时可测试爆速，具有操作方便、成本低、测试准确度高等突出优点，客观表征钝感矿用工业炸药的真实爆轰压力参数，对于优化炸药配方、改进炸药性能、降低爆破成本具有很大的现实意义。发明内容[0003]本发明提供了一种在现场装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，能够测试炸药爆压，测试方便、精度高，成本低。[0004]本发明的另一个目的是提供一种在现场装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的方法。[0005]本发明的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，其特征在于:包括盛水容器、PVDF压电膜片、连接器、数据线和数据采集器，所述的盛水容器由中空桶、与中空桶螺纹旋合连接的盖子和盛装于中空桶内的传感介质所组成，在所述的盖子中心设置通孔，所述的连接器的一端穿过盖子中心的通孔与盖子固接，另一端通过数据线连接线与数据采集器相连接，所述的PVDF压电膜片置于盛水容器的传感介质内，且PVDF压电膜片的两根脚线分别与连接器的两个接线柱固接。[0006]所述的PVDF压电膜片外涂耐高温隔热漆，并在最外侧套有PVC套管。[0007]所述的外侧套有PVC套管的PVDF压电膜片的两根脚线与连接器的两个接线柱的固接部位外涂防水材料。[0008]所述的传感介质为水。[0009]本发明的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的方法，其特征在于包括下列步骤：[0010]1爆破前在装药孔内的布置数个测试炸药爆速和爆压的装置，并与数据采集器连接构成数据采集系统，爆破后获得对炸药爆速和爆压的装置采集的爆压值和爆速值，并求出数个测试炸药爆速和爆压的装置的爆速平均值和爆压平均值；[0011]2求出多个测量值的平均值，如果布置的炸药爆速和爆压的装置的数量为N个，那么炸药的爆压值为N个测点的爆压平均值，S卩：爆压•其中P为爆压平均值，P1S在不同位置测到的爆压值；[0012]3根据炸药爆速和爆压的装置的不同位置和信号到时差，分别计算两点间的爆速，并求出多个爆速的平均值，两个相邻测点间的爆速值为：[0014]其中AL为相邻测点之间的距离差，ΔT为相邻测点之间的信号到时差，如果布置的测试单元数量为N个，那么炸药的爆速值为，计算得到的N-I个爆速值的平均值。[0015]本发明与现有同类测试炸药爆压的装置相比，其显著的有益效果体现在：[0016]IPVDF压电膜片的抗电干扰能力强，频率极高，特别适合于测量高幅值、高脉冲的压力信号。[0017]2PVDF压电膜片外涂耐高温隔热漆，耐高温隔热漆是新型的降温涂料，能够很好地隔热降温，同时还可以防潮，防老化，耐酸碱度好。[0018]3水是一种良好的流体传压介质，由于其压缩系数很小，在传递压力过程中的压力损失可以忽略不计。因此，PVDF压电膜片置于充满水的塑料桶中，可以准确地采集到炸药产生的爆炸压力，相比于其他流体传压介质如液压油等），水的比热容大，有效降低局部高温，在采集数据时间内，对PVDF压电膜片起到一定的防护作用。[0019]⑷连接器为两芯防水型的连接器，使用方便，防水性能好。[0020]5PVDF压电膜片的两根脚线与连接器的两个接线柱的固接部位外涂防水材料，可以防水。[0021]⑹通过长的数据线连接，数据采集器可以放置于安全距离处，安全可靠。[0022]7本发明结构简单、使用方便，利用此系统进行测试炸药爆速和爆压，测试方便、精度高，成本低。附图说明[0023]图1是本发明在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置的结构示意图。[0024]图2是本发明现场进行了测试时，布置三个在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置的结构示意图。具体实施方式[0025]如图2所示，本发明的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，其特征在于:包括盛水容器、PVDF压电膜片2-5、连接器2-3、数据线2-4和数据采集器3,所述的盛水容器由中空桶2-1、与中空桶2-1螺纹旋合连接的盖子2-2和盛装于中空桶内2-1的传感介质2-7所组成，所述的传感介质2-7为水，也可以为其它传感介质，在所述的盖子2-2中心设置通孔，所述的连接器2-3—端穿过盖子2-2中心的通孔与盖子2-2固接，另一端通过数据线连接线2-4与数据采集器3相连接，所述的连接器2-3为两芯连接航空插头，所述的外侧套有PVC套管的PVDF压电膜片2-5置于盛水容器2-1的传感介质内，且PVDF压电膜片的两根脚线分别与两芯连接航空插头的两个接线柱固接。本发明的数据采集器3放置于安全距离处，安全可靠，采样频率高于IOOKHz，能够完整地还原出采样的数据，防止失真。[0026]本发明所述的PVDF压电膜片为聚偏氟乙烯膜片，最好在所述的PVDF压电膜片2-5外涂耐高温隔热漆，涂层厚度小于3mm，并在最外侧套有PVC套管2-6。耐高温隔热漆是新型的降温涂料，能够很好地隔热降温，同时还可以防潮，防老化，耐酸碱度好。由于带有PVDF压电膜片2-5是一种新型有机压电材料，又称压电聚合物，材质柔韧、低密度、低阻抗和高压电常数等优点十分显著，在低于20GPa的条件下，PVDF压电膜片2-5厚度可达5〜50微米。PVDF压电膜片2-5的抗电干扰能力强，频率极高，特别适合于测量高幅值、高脉冲的压力信号。PVDF压电膜片2-5放置于盛水容器2-1内，也会进一步降低温度，防止PVDF压电膜片2-5烧坏。[0027]优选地，本发明所述的PVDF压电膜片2-5的两根脚线与连接器的两个接线柱的固接部位外涂防水材料。[0028]如图1所示，本发明的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的方法，其特征在于包括下列步骤：[0029]1爆破前在装药孔内的布置数个测试炸药爆速和爆压的装置2,并与数据采集器3连接构成数据采集系统，爆破后获得对炸药爆速和爆压的装置2采集的爆压值和爆速值，并求出数个测试炸药爆速和爆压的装置2的爆速平均值和爆压平均值;图中4为地表面，5为填塞段，6为装药段。[0030]2求出多个测量值的平均值，如果布置的炸药爆速和爆压的装置的数量为N个，那么炸药的爆压值为N个测点的爆压平均值，S卩：爆压，其中P为爆压平均值，P1S在不同位置测到的爆压值；[0031]3根据炸药爆速和爆压的装置的不同位置和信号到时差，分别计算两点间的爆速，并求出多个爆速的平均值，两个相邻测点间的爆速值为：[0033]其中AL为相邻测点之间的距离差，ΔT为相邻测点之间的信号到时差，如果布置的测试单元数量为N个，那么炸药的爆速值为，计算得到的N-I个爆速值的平均值。[0034]实施例：[0035]在某露天采矿现场进行了测试。该矿采用YZ-35型牙轮钻机钻孔，孔径250毫米，孔的深度16米，采用连续装药结构。在距离钻孔底端分别为2米、5米和8米处，布置三个以PVDF压电膜片作为压力感受元件的在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压装置，标记为测点1、测点2和测点3。[0036]三个测试单元的爆压测试值，以及信号到时的统计，见表1所示。[0037]表1爆压测试值和信号到时统计[0039]根据上表所列的数据，做如下分析。[0040]由测点1和测点2得到的爆速值为由测点2和测点3得到的爆速值为。取平均值，得到爆速为[0041]按照炸药爆轰理论计算，炸药的初始密度为1200kgm3,爆速取为5715ms，那么爆轰压力的理论值为.[0042]根据表1，三个测试单元所测爆压的平均值为：[0043]可见，本次实施例测试的爆轰压力，在工程需要的精度内，是比较准确的。[0044]本发明结构简单、使用方便，利用此系统进行测试炸药爆速和爆压，测试方便、精度高，成本低。

权利要求：1.一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，其特征在于:包括盛水容器、PVDF压电膜片、连接器、数据线和数据采集器，所述的盛水容器由中空桶、与中空桶螺纹旋合连接的盖子和盛装于中空桶内的传感介质所组成，在所述的盖子中心设置通孔，所述的连接器的一端穿过盖子中心的通孔与盖子固接，另一端通过数据线连接线与数据采集器相连接，所述的PVDF压电膜片置于盛水容器的传感介质内，且PVDF压电膜片的两根脚线分别与连接器的两个接线柱固接。2.根据权利要求1所述的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，其特征在于:所述的PVDF压电膜片外涂耐高温隔热漆，并在最外侧套有PVC套管。3.根据权利要求1所述的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，其特征在于:所述的PVDF压电膜片的两根脚线与连接器的两个接线柱的固接部位外涂防水材料。4.根据权利要求1所述的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，其特征在于:所述的传感介质为水。5.根据权利要求1所述的一种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的装置，其特征在于:所述的连接器为两芯连接航空插头。6.—种在装药孔内现场测试炸药爆速和爆压的方法，其特征在于包括下列步骤：1爆破前在装药孔内的布置数个测试炸药爆速和爆压的装置，并与数据采集器连接构成数据采集系统，爆破后获得对炸药爆速和爆压的装置采集的爆压值和爆速值，并求出数个测试炸药爆速和爆压的装置的爆速平均值和爆压平均值；2求出多个测量值的平均值，如果布置的炸药爆速和爆压的装置的数量为N个，那么炸药的爆压值为N个测点的爆压平均值为N个测点的爆压平均值，S卩:P=EPiN，其中P为爆压平均值，P1S在不同位置测到的爆压值；3根据炸药爆速和爆压的装置的不同位置和信号到时差，分别计算两点间的爆速，并求出N个爆速的平均值，两个相邻测点间的爆速值为：其中AL为相邻测点之间的距离差，AT为相邻测点之间的信号到时差，如果布置的测试单元数量为N个，那么炸药的爆速值为，计算得到的N-I个爆速值的平均值。

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