本發(fā)明涉及測(cè)量領(lǐng)域，尤其是測(cè)量裝置領(lǐng)域，具體為一種組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)、采用其的測(cè)定裝置及其制備方法。本發(fā)明作為一種新的、組合式壓力計(jì)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)量中不同沖擊波運(yùn)動(dòng)位置的多點(diǎn)狀態(tài)測(cè)定，具有較好的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)：

炸藥的沖擊起爆一直是爆轟學(xué)領(lǐng)域非常令人關(guān)注的研究課題，其主要研究炸藥中傳播的沖擊波逐步發(fā)展，并轉(zhuǎn)化為爆轟波的過(guò)程。炸藥在生產(chǎn)加工、貯存、運(yùn)輸及使用過(guò)程中發(fā)生的誤爆，也與炸藥的沖擊起爆密切相關(guān)。研究炸藥的沖擊起爆過(guò)程對(duì)于研究其起爆機(jī)理、安全性能，均有非常重要的意義；同時(shí)，對(duì)炸藥的應(yīng)用，包括各類(lèi)武器彈藥的發(fā)展，也具有重要的實(shí)際意義。

為了獲得更豐富、更準(zhǔn)確、更可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)炸藥沖擊起爆試驗(yàn)方法進(jìn)行了大量、深入的研究。測(cè)量方法從電探針、石英計(jì)、高速攝影技術(shù)，到錳銅壓力計(jì)、電磁粒子速度計(jì)的應(yīng)用，測(cè)試精度和時(shí)間分辨率越來(lái)越高，測(cè)試數(shù)據(jù)也趨于更豐富。

當(dāng)前，錳銅壓力計(jì)是一種應(yīng)用于炸藥沖擊起爆實(shí)驗(yàn)較為廣泛的設(shè)備。然而，現(xiàn)有的錳銅壓力計(jì)由于是單計(jì)，所以每發(fā)試驗(yàn)只能獲得一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；為了獲得受試炸藥的沖擊起爆性能，需要進(jìn)行多發(fā)試驗(yàn)，試驗(yàn)成本較高。

因此，迫切需要一種新的裝置或設(shè)備，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)目前現(xiàn)有的錳銅壓力計(jì)只能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)測(cè)定，每發(fā)試驗(yàn)只能獲得一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在進(jìn)行受試炸藥的沖擊起爆性能測(cè)試時(shí)，需要進(jìn)行多發(fā)試驗(yàn)，試驗(yàn)成本較高的問(wèn)題，提供一種組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)、采用其的測(cè)定裝置及其制備方法。本發(fā)明提供一種小型高幅值壓力測(cè)量技術(shù)，其通過(guò)沖擊波過(guò)后物質(zhì)的壓力狀態(tài)的測(cè)量表征沖擊波狀態(tài)，能夠用于研究炸藥沖擊起爆過(guò)程，且能在單發(fā)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量不同沖擊波運(yùn)動(dòng)位置多點(diǎn)的壓力狀態(tài)等特性。同時(shí)，本發(fā)明制備的組合式壓力計(jì)具有體積小、響應(yīng)靈敏、測(cè)量壓力高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景，對(duì)于受試炸藥起爆性能的研究具有重要的意義。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)，包括聚四氟乙烯層、氟化乙丙烯層、組合壓力測(cè)量片，所述組合壓力測(cè)量片由至少兩個(gè)錳銅測(cè)量片組成，所述錳銅測(cè)量片上分別設(shè)置有電源線引腳、信號(hào)線引腳，所述錳銅測(cè)量片并列設(shè)置且互不相連，所述錳銅測(cè)量片設(shè)置在聚四氟乙烯層內(nèi)，所述氟化乙丙烯層為兩組且分別設(shè)置在聚四氟乙烯層外側(cè)，所述聚四氟乙烯層、氟化乙丙烯層構(gòu)成封裝材料層。

所述組合壓力測(cè)量片由兩至十個(gè)錳銅測(cè)量片組成。

所述錳銅測(cè)量片的阻值相同且阻值為1~500Ω。

所述錳銅測(cè)量片的阻值為30~50Ω。

采用前述組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)的測(cè)定裝置，包括下端面炸藥層、上端面炸藥層、組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)，所述下端面炸藥層沿豎直方向的剖面呈直角三角形，所述組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)設(shè)置在下端面炸藥層的斜面上，所述上端面炸藥層沿豎直方向的剖面呈倒直角三角形且上端面炸藥層與下端面炸藥層相配合。

前述組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)的制備方法，包括如下步驟：

（1）根據(jù)阻抗匹配，確定組合壓力測(cè)量片中單個(gè)錳銅測(cè)量片敏感段的阻值，根據(jù)錳銅測(cè)量片的阻值、長(zhǎng)度設(shè)計(jì)相應(yīng)錳銅測(cè)量片的寬度，完成組合壓力測(cè)量片的設(shè)計(jì)；

（2）將平整干凈的錳銅箔放入激光雕刻機(jī)進(jìn)行雕刻，制備出組合壓力測(cè)量片；

（3）在真空條件下，將氟化乙丙烯熔融后，再在外壓下將組合壓力測(cè)量片設(shè)置于氟化乙丙烯內(nèi)，然后將氟化乙丙烯的外層與聚四氟乙烯層粘結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)在無(wú)粘結(jié)劑條件下的封裝，從而在組合壓力測(cè)量片上形成氟化乙丙烯層，并在氟化乙丙烯層上形成聚四氟乙烯層，封裝完成后，自然冷卻，即得產(chǎn)品。

所述步驟3中，真空度為0.1~100Pa。

針對(duì)前述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)、采用其的測(cè)定裝置及其制備方法。在一個(gè)具體實(shí)例中，該組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)采用如下步驟制成。首先，為了保證壓力計(jì)與電纜之間有良好的阻抗匹配，防止出現(xiàn)電纜的始、終端出現(xiàn)反射干擾，將組合式壓力計(jì)中每個(gè)敏感段的阻值設(shè)計(jì)成50Ω，然后根據(jù)阻值、每個(gè)敏感段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)相應(yīng)的寬度，采用繪圖軟件（如AutoCAD）將設(shè)計(jì)好的組合壓力計(jì)繪圖。然后，將10μm厚的錳銅箔進(jìn)行平整并清潔干凈，將設(shè)計(jì)圖紙輸入激光雕刻機(jī)，采用錳銅箔雕刻組合式壓力計(jì)。其中，組合壓力測(cè)量片由至少兩個(gè)錳銅測(cè)量片組成，且錳銅測(cè)量片上分別設(shè)置有電源線引腳、信號(hào)線引腳。再在高溫下，將組合壓力計(jì)封裝材料內(nèi)層的氟化乙丙烯熔融，使之具有粘結(jié)作用；在壓力作用下，使氟化乙丙烯內(nèi)與雕刻完成的錳銅元件（即本發(fā)明的組合壓力測(cè)量片）粘結(jié)，另一面粘結(jié)聚四氟乙烯，實(shí)現(xiàn)無(wú)粘結(jié)劑情況下的自我封裝；封裝要求在真空度小于一百帕條件下進(jìn)行；封裝壓力計(jì)完成后，為避免熱脹冷縮對(duì)組合壓力計(jì)造成的危害，通過(guò)保壓使封裝完成的組合式壓力計(jì)自然冷卻，要求在封裝過(guò)程中確保組合式壓力計(jì)周?chē)鷽](méi)有封入空氣。在封裝時(shí)，采用純凈水循環(huán)冷卻系統(tǒng)使熱壓機(jī)隔熱板以外的溫度不超過(guò)50℃，以減小對(duì)熱壓機(jī)其他元器件的高溫危害。該實(shí)例中，制作完成的組合式壓力計(jì)的厚度大約為110μm。

本發(fā)明中，該組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)包括聚四氟乙烯層、氟化乙丙烯層、組合壓力測(cè)量片，組合壓力測(cè)量片由至少兩個(gè)錳銅測(cè)量片組成，錳銅測(cè)量片上分別設(shè)置有電源線引腳、信號(hào)線引腳，錳銅測(cè)量片并列設(shè)置且互不相連。錳銅測(cè)量片組成的組合壓力測(cè)量片設(shè)置在聚四氟乙烯層內(nèi)，氟化乙丙烯層為兩組且分別設(shè)置在聚四氟乙烯層外側(cè)，聚四氟乙烯層、氟化乙丙烯層構(gòu)成封裝材料層。作為優(yōu)選，組合壓力測(cè)量片由三至六個(gè)錳銅測(cè)量片組成。

傳統(tǒng)錳銅壓力計(jì)為單計(jì)設(shè)計(jì)，本發(fā)明制備的壓力計(jì)為組合式壓力計(jì)，通過(guò)將多個(gè)錳銅測(cè)量片進(jìn)行組合，并封裝成為一個(gè)整體，從而使得本發(fā)明的組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)能在一發(fā)沖擊起爆試驗(yàn)中，即可獲得沖擊波發(fā)展不同距離處的壓力剖面，有效節(jié)約試驗(yàn)成本，消除不同發(fā)試驗(yàn)之間的加工、安裝誤差。

同時(shí)，為了保證壓力計(jì)與電纜之間有良好的阻抗匹配，防止出現(xiàn)電纜的始、終端出現(xiàn)反射干擾，本發(fā)明將組合式壓力計(jì)中每個(gè)敏感段的阻值設(shè)計(jì)成相同阻值，并根據(jù)阻值、每個(gè)敏感段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)相應(yīng)的寬度，并將設(shè)計(jì)圖紙輸入激光雕刻機(jī)進(jìn)行雕刻，制作出高精度的錳銅測(cè)量片。另外，為避免熱脹冷縮對(duì)組合壓力計(jì)造成的危害，本發(fā)明將通過(guò)保壓使封裝完成的組合式壓力計(jì)自然冷卻。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）在一發(fā)試驗(yàn)中，能測(cè)量不同沖擊波運(yùn)動(dòng)位置處的多點(diǎn)壓力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量；2）本發(fā)明的測(cè)量精度高，測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性好，壓力測(cè)量誤差不大于7%，具有極高的測(cè)定精度；3）本發(fā)明在0.9GPa~9.6 GPa的測(cè)量壓力范圍內(nèi)，計(jì)的響應(yīng)時(shí)間小于200ns，靈敏度高；4）本發(fā)明的組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)的體積小巧，厚度能控制在110μm，測(cè)量部分的平面尺寸小于20×25mm²，計(jì)的總體尺寸小于50×60mm²；5）實(shí)驗(yàn)成本低，通過(guò)一發(fā)試驗(yàn)即可獲得不同沖擊波運(yùn)動(dòng)位置處的壓力剖面。

綜上所述，本發(fā)明首次設(shè)計(jì)出具有多個(gè)錳銅測(cè)量片的組合壓力測(cè)量片，并通過(guò)采用激光雕刻技術(shù)、熱壓封裝技術(shù)、絕緣封裝設(shè)計(jì)，成功的實(shí)現(xiàn)了組合式、體積小、成本低、精度相對(duì)較高的組合式錳銅壓力計(jì)的制備。本發(fā)明對(duì)于受試炸藥的沖擊起爆性能測(cè)試，具有重要的應(yīng)用價(jià)值，值得大規(guī)模推廣和應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：

圖1為本發(fā)明中組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的A-A向剖視圖。

圖3為實(shí)施例1中測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3的B-B向剖視圖。

圖5為實(shí)施例1中組合式壓力計(jì)獲得的壓力剖面信號(hào)圖。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)采用如下步驟制備而成。

（1） 首先根據(jù)阻抗匹配，確定組合式壓力計(jì)中每個(gè)敏感段的阻值為50Ω，然后根據(jù)阻值、每個(gè)敏感段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)相應(yīng)的寬度，采用AutoCAD將設(shè)計(jì)好的組合壓力計(jì)繪圖。本實(shí)施例中，采用五個(gè)錳銅測(cè)量片并列設(shè)置。

（2） 將10μm厚的錳銅箔進(jìn)行平整并清潔干凈，將設(shè)計(jì)圖紙輸入激光雕刻機(jī)，采用錳銅箔雕刻組合式壓力計(jì)。雕刻完成的結(jié)構(gòu)，如圖1所示；其中，1a/1b、2a/2b、3a/3b、4a/4b、5a/5b是組合式壓力計(jì)上每個(gè)單計(jì)的電源線引腳，用以接入電流源的正負(fù)極；1c/1d、2c/2d、3c/3d、4c/4d、5c/5d是組合式壓力計(jì)上每個(gè)單計(jì)的信號(hào)線引腳，用以連接電纜接入示波器。

（3） 在高溫下，將組合壓力計(jì)封裝材料內(nèi)層的氟化乙丙烯熔融，使之具有粘結(jié)作用，在壓力作用下，使其一面與雕刻完成的錳銅元件粘結(jié)，另一面粘結(jié)聚四氟乙烯，實(shí)現(xiàn)無(wú)粘結(jié)劑情況下的自我封裝，封裝要求在真空度小于一百帕條件下進(jìn)行。同時(shí)，采用純凈水循環(huán)冷卻系統(tǒng)使隔熱板以外的溫度不超過(guò)50℃，減小對(duì)熱壓機(jī)其他元器件的高溫危害。封裝壓力計(jì)完成后，為避免熱脹冷縮對(duì)組合壓力計(jì)造成的危害，通過(guò)保壓使封裝完成的組合式壓力計(jì)自然冷卻，要求在封裝過(guò)程中確保組合式壓力計(jì)周?chē)鷽](méi)有封入空氣，組合式錳銅壓力計(jì)完成后的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（4） 將下端面炸藥層、上端面炸藥層、組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)共同組成測(cè)量裝置；其中，下端面炸藥層沿豎直方向的剖面呈直角三角形，組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)設(shè)置在下端面炸藥層的斜面上，上端面炸藥層沿豎直方向的剖面呈倒直角三角形且上端面炸藥層與下端面炸藥層相配合。圖3、圖4給出了采用這種組合式錳銅壓力計(jì)研究炸藥沖擊起爆性能時(shí)所采用的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

首先，將受試炸藥加工成圖中顯示的炸藥A和炸藥B的形狀，然后將兩塊受試炸藥、組合式錳銅壓力計(jì)按圖所示的方式進(jìn)行安裝。將組合式錳銅壓力計(jì)與電流源和信號(hào)電纜連接，當(dāng)向受試炸藥中傳入如圖所示的平面沖擊波時(shí)，就可以通過(guò)組合式錳銅壓力記錄沖擊波運(yùn)動(dòng)不同距離處的壓力剖面。

圖5給出了采用本發(fā)明的組合式壓力計(jì)研究JBO-9021炸藥在6.7GPa初始沖擊壓力下的沖擊起爆性能時(shí)獲得的沖擊波運(yùn)動(dòng)不同距離時(shí)的壓力剖面。圖5中，從左至右依次為1~5號(hào)樣品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠看出，隨著沖擊波子在受試炸藥中運(yùn)動(dòng)距離的增加，炸藥中的壓力不斷上升，直到?jīng)_擊波達(dá)到4~5#錳銅計(jì)時(shí)，JBO-9021炸藥實(shí)現(xiàn)爆轟。JBO-9021炸藥在6.7GPa初始沖擊壓力下的沖擊轉(zhuǎn)爆轟距離為8~9mm。根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)可進(jìn)一步獲得受試炸藥的Pop關(guān)系和化學(xué)反應(yīng)率方程參數(shù)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)采用如下步驟制備而成。

（1） 首先根據(jù)阻抗匹配，確定組合式壓力計(jì)中每個(gè)敏感段的阻值為60Ω，然后根據(jù)阻值、每個(gè)敏感段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)相應(yīng)的寬度，采用AutoCAD將設(shè)計(jì)好的組合壓力計(jì)繪圖。本實(shí)施例中，采用六個(gè)錳銅測(cè)量片并列設(shè)置。

（2） 將10μm厚的錳銅箔進(jìn)行平整并清潔干凈，將設(shè)計(jì)圖紙輸入激光雕刻機(jī)，采用錳銅箔雕刻組合式壓力計(jì)。其中，單個(gè)錳銅測(cè)量片的兩端分別設(shè)置有電源線引腳，用以接入電流源的正負(fù)極；單個(gè)錳銅測(cè)量片的兩端還設(shè)置有信號(hào)線引腳，用以連接電纜接入示波器。

（3） 在高溫下，將組合壓力計(jì)封裝材料內(nèi)層的氟化乙丙烯熔融，使之具有粘結(jié)作用，在壓力作用下，使其一面與雕刻完成的錳銅元件粘結(jié)，另一面粘結(jié)聚四氟乙烯，實(shí)現(xiàn)無(wú)粘結(jié)劑情況下的自我封裝，封裝要求在真空度小于一百帕條件下進(jìn)行。同時(shí)，采用純凈水循環(huán)冷卻系統(tǒng)使隔熱板以外的溫度不超過(guò)50℃，減小對(duì)熱壓機(jī)其他元器件的高溫危害。封裝壓力計(jì)完成后，為避免熱脹冷縮對(duì)組合壓力計(jì)造成的危害，通過(guò)保壓使封裝完成的組合式壓力計(jì)自然冷卻，要求在封裝過(guò)程中確保組合式壓力計(jì)周?chē)鷽](méi)有封入空氣。

（4）分別將受試炸藥加工成下端面炸藥層、上端面炸藥層，下端面炸藥層、上端面炸藥層沿豎直方向的剖面分別呈直角三角形。組裝時(shí)，依次從下至上設(shè)置下端面炸藥層、組合式錳銅壓力測(cè)量計(jì)、上端面炸藥層，下端面炸藥層倒置設(shè)置且與上端面炸藥層相配合，得到測(cè)定裝置。

將該測(cè)定裝置對(duì)受試炸藥進(jìn)行測(cè)試，其在0.9GPa~9.6 GPa的測(cè)量壓力范圍內(nèi)，計(jì)的響應(yīng)時(shí)間在50~100ns范圍內(nèi)，靈敏度高。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。