【摘要】：炸藥澆鑄成型過程中存在很多物態(tài)變化,其中應變和溫度是非常重要的參數,物態(tài)變化會影響炸藥的質量和使用性能,除此之外,在炸藥存儲的過程中也需要安全的監(jiān)測方法防止爆炸等意外發(fā)生。相比傳統(tǒng)電測量方法,光纖傳感器絕緣、抗干擾能力強、體積小、成本低,并且可以在不影響炸藥結構的情況下埋入其內部進行遠距離監(jiān)測。針對澆鑄炸藥易燃易爆的特點及監(jiān)測需求,本文制備了兩類光纖傳感器作為實時監(jiān)測方案,并設計搭建了炸藥監(jiān)測系統(tǒng),為監(jiān)測炸藥澆鑄過程特性變化、以及分析炸藥長期穩(wěn)定性、失效性檢測提供一種科學有效的方法。本文利用化學腐蝕法、放電熔接技術、精密切割技術制備了兩種光纖Fabry-Perot(F-P)傳感器結構,分別是以單模和多模光纖為材料的光纖單端微泡結構、以單模光纖和玻璃管為材料的光纖-玻璃管-光纖軸對稱結構。采用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)混合配比液對傳感器進行了封裝,并對其進行應變/溫度靈敏度測試,通過靈敏度測試分析,比較了兩種F-P傳感器性能,最終選擇以單模光纖和玻璃管為材料的軸對稱結構進行石蠟模擬實驗,通過干涉譜峰值追蹤法分析了石蠟內部溫度及應力規(guī)律。本文還根據應變、溫度測量的不同需要對裸光柵進行合理封裝,制成了光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)傳感器,對封裝好的FBG傳感器進行標定分析其有效性,并利用FBG傳感器進行了石蠟結構模擬實驗和澆鑄炸藥內部成型和存儲過程的應變/溫度實時監(jiān)測實驗,分析了澆鑄炸藥成型和儲存過程的溫度、應變規(guī)律,實驗結果表明,低溫階段應變與溫度存在一定的線性關系,同時也證明了光纖傳感器用于澆鑄炸藥內部測量的可行性及可靠性。
【圖文】：

彈藥裝藥技術也必須在種類、質量等各個方精度、高水平的裝藥技術就成為了研究的熱點、重點及裝藥后彈藥的質量要求也進一步提高。在炸藥成型的學，存在著熱力學、多相流等眾多問題[3,4]，炸藥內部的性，再加上澆鑄過程中復合材料的工藝穩(wěn)定性相對較雜、孔隙以及分層等缺陷[5]；另外在儲存過程或是由于之彈藥老化、環(huán)境潮濕，被其他物質腐蝕等各種因素、裂縫、氣泡等損傷，圖 1.1 是其內部存在的種種缺陷能量及力學機能降低，不僅會破壞戰(zhàn)斗的毀傷效能，還安全上的隱患。此外，炸藥在長達數年乃至數十年的儲，最終可能會導致失效問題的產生[6]。所以研究其內部、提升澆鑄類炸藥特性以及在國防安全、軍事科技、民價值和積極的現實意義。

纖光柵傳感器的發(fā)展現狀光柵的傳感原理是基于波長調制的[50]，當外界環(huán)境因素如溫度、壓力、位作用于光纖光柵上，光柵柵格周期或是光纖有效折射率便產生改變，由此光譜的中心波長改變，通過測量中心波長的位移量來反演被測量的信息。傳感技術是基于波長編碼的，其有著更強的抗干擾性能。目前，光纖光柵化，，它的使用遍及航空、橋梁、建筑物等結構檢測之中。8 年，位于 Canada 通信研究中心的 K.O.Hill 等在實驗中觀察到，摻雜了鍺之中發(fā)生了光柵效應[51]，后來他們利用駐波干涉法多次試驗研究，成功研第一只光纖光柵傳感器，并且在 1993 年，K.O.Hill 等人經過艱難困苦的研新的光柵寫入方法，分別是逐點寫入法及相位掩模寫入法[52]。經過幾十余目前為止，常用的成柵方法包括：駐波法、單脈沖寫入法、相位掩膜法、法等。如圖 1.2 是光纖光柵技術的主要發(fā)展歷史。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;TQ560.1

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本文編號：2705917