温压炸药热辐射毁伤研究+文献综述(9)
感光的材料主要是金属铯的氧化物，其中掺杂了其他一些活性金属（例如镧系金属）进行改性，以提高灵敏度和修正光谱曲线，利用这材料制成的光电阴极射线管，在光线的照射下能够发射电子，我们可以称之为光电子，经栅极加速放大后冲击阳极，最终形成了电流。
在各种感光器件中，光电倍增管是性能最好的一种，无论其灵敏度、噪声系数还是动态范围都遥遥领先于其他的感光器件，特别指出的是它能够在大范围内保持高度线性的输出信号，成为探测紫外、可见和红外波段微弱光学辐射的最灵敏的非成像型光电发射探测器[23]。
此外，为了使系统具有较高的时间分辨率，还设了光电倍增管电源，使其具有合适而稳定的极间电压。如图2.3所示：
图 2.3 光谱测温仪外形图
现有的爆炸场光信号收集系统多采用光纤直接传输，即将光纤直接放置于爆炸现场收集并传输光信号。该套测温系统设计时引入了光学聚焦系统，由透镜、光纤、光纤接头、滑轨、滑杆等组件构成。这套光学聚焦系统的引入不会影响到光纤的物理和光学特性。所得各物理量均为实测值，可精确地计算出炸药的爆炸火球瞬态高温，如图2.4所示。
图2.4 光学聚焦系统图
3 试验结果
3.1红外热成像测试结果
2012年5月份在江苏盱眙进行了多次爆炸试验，并采用红外热成像测温系统和多普线测温系统对爆炸进行测温和数据采集。红外热成像仪和高速录像布置在距爆心50m处，用以记录爆炸火球参数和试验现象。红外图像上每一个像素（Pixel）代表的实际距离为0.115m。多谱线测温系统布置在距爆心53m处，用以记录爆炸火球瞬态温度。
从温压药剂和TNT爆炸火球的图片对比来看,温压药剂的高温区范围较大,贯穿于整个测试到的爆炸云团范围内,且水平长度约是垂直长度的3倍,这说明药剂的反应充分,爆炸后的高温区域比TNT大许多,整体性好,具有体积爆炸的特性,而TNT的爆炸火球仅是中心部位温度较高,爆炸产物与周围空气的热交换使得温度迅速降低,是一种点源爆炸的特征。依据红外热成像仪所读取的数据,表3.1给了两种炸药的爆炸火球在不同温度下的火球直径和持续时间。
表3.1 不同温度下的火球直径和持续时间
装药量 最高温度/ ℃ 温度/ ℃ 火球直径/ m 爆炸持续时间
温压药剂B
由红外热成像仪及Micronscan7200处理得到的图像和趋势图如图示：
图3.1 红外热成像图
需要说明的是:图片中的温度标尺和实际所得温度数据不同,这是由于实验测试时红外热成像仪所采用的比辐射率为0.42,测试所得图片都是在比辐射率0.42下的温度来记录的,而爆炸产物的实际比辐射率一般取0.6,根据校正公式就可以得到爆炸产物的实际温度。所采用的红外热成像仪支持这种比辐射率变化下对温度场参数的捕捉,处理数据时仪器自带的处理软件可以进行比辐射率变换分析。之所以这样操作,是由于仪器的测温量程为200℃~2000℃,如果使用0.35的实际比辐射率进行测量,会发生在某段时间内持续出现2000℃的重复现象,而实际温度已经远远超过2000℃,因此,将比辐射率调高,一般取0.42左右,试验时可以完全收录近3500℃以内的温度场[24],提高了温度测量的范围和准确性。
从表3.1中实验参数可知,无论是最高温度,还是不同温度下的火球直径和持续时间,装填2kg温压药剂的模拟战斗部均明显高于2kg的TNT炸药,说明研制的温压药剂具有显著的热毁伤效应。根据上述内容，结论如下：
1)红外热成像仪可清晰、准确地记录炸药爆炸的温度场;