Page 20 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019

474 王万军，孙秀娟，张雷，雷凡，郭菲，杨爽，付秋菠

化的三维动力学计算方法，在此基础上对金丝电爆炸 响应、电流信号传输以及示波器响应三个环节；光电探
产物的压力、密度随传播距离的衰减规律进行研究。 针信号从产生到记录，包含光电转换器响应、信号传输
以及示波器响应三个环节。其中，由于两种信号采用
2 金丝电爆炸的激光探针测试 同一台示波器进行记录，因此示波器的响应时间一致，

不 影 响 同 步 精 度 ；两 种 信 号 的 信 号 传 输 线 长 度 均 为
2.1 实验原理和装置
1 m，因此信号的传输时间也一致，不影响同步精度；
基于 Mach‑Zehnder 干涉光路的激光干涉技术是
罗氏线圈和光电转换器的响应时间虽然不完全一致，
研究微型电爆炸流场演化的有效手段 ［15-17］ ，采用的激
但两者均为 5 ns 左右，两者之差小于 5 ns，综合分析，
光干涉实验原理图如图 1 所示。首先，DG535 信号发
光电探针信号与电流信号的同步误差小于 5 ns。
生器产生两路触发信号，触发信号 1 传输至爆炸丝放
电回路的触发开关，使电路闭合，储能电容放电产生脉
冲电流，电容容值为 0.22 μF，充电电压为 3900 V；触
发信号 2 传输至激光脉冲发生器，经延时后产生脉冲
激 光 ，脉 冲 激 光 的 波 长 为 532nm，由 30 ps Nd：YAG
激光器产生（型号为 Ekspla PL2251C），脉冲激光经分
光镜后分为两束，其中一束穿过电爆炸流场，再经过
45°反光镜反射后到达照相机（Canon 700D），另外一
束经过相同长度的光程后，与第一束脉冲激光汇合。
由于第一束脉冲激光在穿过电爆炸流场时发生相位变 图 2 放电电流信号和光电探针信号
Fig.2 Transient current and photoelectric conventer signal
化，因此与第二束激光汇合后产生的干涉条纹将有所
变化，通过干涉图样就能够获得第一束激光穿过电爆 2.2 实验样品
炸产物时的流场形貌。 采用的实验样品示意图如图 3 所示，由脚线、电极
塞、焊点和金丝构成。脚线一端与储能电容连接，另一
端 通 过 焊 接 方 式 与 金 丝 连 接 ，金 丝 纯 度 为 99.99%。
部分金丝直径 D、长度 L 以及金丝与电极塞距离 H 等
尺寸如表 1 所示。在实验前，采用电子显微镜对选取

图 1 电爆炸产物流场的激光干涉测试系统示意图
Fig.1 Experiment arrangement of the interferometry diagnos‑
tic system
图 3 测试用样品示意图
在第一束脉冲激光穿过电爆炸流场后的光路上放 Fig.3 Schematic diagram of the samples in experiments
置光电探针，将脉冲激光信号转化为电信号，转化而成
表 1 实验用金丝主要尺寸
的电信号在示波器上形成尖峰（见图 2），该尖峰对应
Table 1 Parameters of the bridgewire used in experiments
激光信号穿过电爆炸流场的时刻；同时采用罗氏线圈
D / mm L / mm H / mm
测试放电电流曲线，并且采用同一台示波器进行记录
1 # 0.04 1.18 0.10
（图 2）。定义电流曲线的起跳点为时间零点，通过图 2 # 0.04 1.17 0.10
中光电探针形成的尖峰和放电电流曲线的对比，就能 3 # 0.04 1.18 0.10
够获得测试所得流场形貌对应的具体时刻。 4 # 0.04 1.17 0.10
本实验中，电流信号从产生到记录，包含罗氏线圈 5 # 0.04 1.17 0.10

Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.6, 2019（473-480） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn