计算直接起爆引起爆轰有效点火能量的方法

摘要

本发明属于爆轰实验技术领域，具体涉及一种计算高电压点火有效能量的方法。本发明为计算直接起爆引起爆轰有效点火能量提供一种普遍适用的方法。高压电源(1)的正极通过一个由触发开关(4)控制的间隙开关(3)与点火棒(6)的一端连接，其负极与点火棒(6)的另一端连接，电容(2)与高压电源(1)并联，在间隙开关(3)与点火棒(6)之间串联一个电流转化器(5)，电流转化器(5)的输出端连接示波器(7)；通过点火棒短路和开路时产生的电流信号，分别计算放电电流函数，利用函数求得点火棒短路和开路时电路的总电阻，通过差值计算电火花电阻，并通过能量的计算方程得出点火有效能量。

主权项

1.一种计算直接起爆引起爆轰有效点火能量的方法，其特征是，它使用一种用于计算直接起爆引起爆轰有效点火能量的装置，所述装置包括：高压电源(1)，电容(2)，间隙开关(3)，触发开关(4)，电流转化器(5)，点火棒(6)和示波器(7)；其连接关系为：所述高压电源(1)的正极通过一个由所述触发开关(4)控制的所述间隙开关(3)与所述点火棒(6)的一端连接，所述高压电源(1)的负极与所述点火棒(6)的另一端连接，所述电容(2)与所述高压电源(1)并联，在所述间隙开关(3)与所述点火棒(6)之间串联一个所述电流转化器(5)，所述电流转化器(5)的输出端连接所述示波器(7)；该计算直接起爆引起爆轰有效点火能量的方法，它包括以下步骤：第一步：接通高压电源(1)，利用所述触发开关(4)连通所述间隙开关(3)，使所述点火棒(6)顶端产生高电压电火花，所述示波器(7)接收从所述电流转化器(5)中输出的电压信号；第二步：对所述示波器(7)中的电压信号还原为电流信号，得到一个放电曲线；第三步：以下式计算放电电流：i(t)＝Ae^-α·tsin(ω_dt)(1)其中，衰减系数$\alpha =\sqrt{({\omega }_n^2-{\omega }_d^2)}---\left(2\right)$ω_n是放电电流的自然频率，ω_d是衰减频率；衰减频率ω_d等于：${\omega }_d=2\pi /T={\omega }_n\sqrt{1-{\zeta }^2}---\left(3\right)$其中T是放电电流周期，由所述示波器(7)测得；C为电路中总电容；ζ是阻尼系数，由通过Matlab程序计算得出；第四步：通过公式(2)得出α，电路中总电感大小L等于L＝1/ω_n²C(4)利用R_total＝2Lα(5)，计算得出电路中总电阻R_total；第五步：使用金属线连接所述点火棒(6)的顶部的正极和负极，在相同的高压电源(1)电压和电容下，对电路再次进行触发，得到另一个电流的放电曲线，同样利用公式(2)～(5)计算出当点火棒短路时电路中总电阻，记为R′_total；第六步：电路中的总电阻等于回路电阻与电火花电阻的总和，即R_total＝R_circuit+R_S，因此当点火棒短路时，电火花电阻R_S≈0，因此得出电路总电阻等于回路电阻，即R′_total＝R_circuit；而点火棒开路时电路总电阻为R_total＝R_circuit+R_S，通过两者的差值R_total-R′_total可确定电火花电阻R_S；第七步：利用公式的积分计算得出电火花有效放电能量，其中1/4T为第一次放电电流的最初1/4周期的时间，而电流i和电火花电阻R_S分别通过第三步和第六步确定。