本书主要介绍爆炸与冲击领域科学技术研究和工程应用有关的试验测试技术，包括电测技术、光电测试技术和光学高速摄影测试技术三个方面，除介绍有关测试技术的原理、方法、系统组成、主要设备和器材等基础知识外，重点介绍爆炸与冲击测试技术的最新进展和新兴技术的应用，在科学技术研究方面具体应用实例和大型工程外场综合测试实施，以及在测试技术应用过程中出现的问题与解决方法。本书大部分内容是作者多年从事爆炸与冲击测试技术开发和应用的成果与经验总结，内容全面、专业性强。
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序
前言
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第1章 爆炸与冲击测试对象及测试系统 1
1.1 爆炸与冲击测试对象及其信号特征 1
1.1.1 爆轰波的信号特性 2
1.1.2 冲击波信号的基本特征 5
1.1.3 平台型冲击波/应力波压力的基本特征 10
1.1.4 复杂压力流场的基本特征 10
1.2 爆炸与冲击测试系统 11
1.2.1 电学测试系统 12
1.2.2 动态光学测试系统——高速摄影 25
1.2.3 光电测试系统 32
1.3 测量误差与不确定度 36
1.3.1 测量误差的基本概念 37
1.3.2 测量误差的基本性质与处理 39
1.3.3 测量不确定度 46
参考文献 52
第2章 电探极测试技术 53
2.1 概述 53
2.2 爆炸与冲击过程测试系统中常用的电探极 54
2.2.1 电探针 54
2.2.2 丝式电探极和箔式电探极 58
2.3 脉冲形成网络 59
2.3.1 RLC脉冲形成网络 59
2.3.2 传输线作为电路元件的脉冲形成网络 61
2.4 电探极法测量爆速 62
2.4.1 爆轰波阵面邻域的爆轰产物电导率 63
2.4.2 探极的结构和装配法 64
2.4.3 爆速测量中常用的脉冲形成网络 65
2.4.4 多段定常爆速测量中的数据处理问题 66
2.4.5 爆速的单次测量精度分析 69
2.5 用探针法测量材料动高压性能 70
2.5.1 阻抗匹配方法 70
2.5.2 制动法 72
2.5.3 应用探针法测量材料动高压特性的局限性 73
2.6 探针法测量炸药爆轰压 75
2.6.1 探针法测量炸药爆轰压的试验装置 75
2.6.2 探针法测量炸药爆轰压的原理 75
2.7 爆炸成型杆式侵彻体对水介质侵彻测试 77
2.7.1 试验测试方案 77
2.7.2 试验结果与分析 79
参考文献 81
第3章 电磁粒子速度测试技术 82
3.1 概述 82
3.2 电磁速度传感器 83
3.2.1 电磁速度传感器的结构 83
3.2.2 敏感元件 85
3.2.3 电磁速度传感器的原理 86
3.2.4 有限厚度传感器的力学响应 87
3.2.5 电磁冲量计敏感元件的力学响应 90
3.3 电磁法测试系统 91
3.4 电磁法测试技术及应用 92
3.4.1 电磁速度传感器测量爆轰参数 92
3.4.2 应用串联速度传感器测量非良导体材料的冲击绝热参数 95
3.4.3 RD-1X熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程测试 97
3.4.4 陶瓷材料在压剪联合冲击加载下动态响应研究 103
参考文献 109
第4章 锰铜压阻测试技术 109
4.1 概述 109
4.1.1 锰铜传感器结构形式 109
4.1.2 锰铜压阻传感器工作原理 110
4.2 电桥测量电路和应力仪 113
4.2.1 电桥测量电路 113
4.2.2 脉冲恒压源 114
4.2.3 应力仪 115
4.3 恒流测量电路和脉冲恒流电源 117
4.3.1 恒流测量电路 117
4.3.2 脉冲恒流源 118
4.4 锰铜压阻法测试系统 122
4.4.1 低压力量程锰铜压阻法测试系统的配置与调试 122
4.4.2 高压力量程锰铜压阻法测试系统的配置与调试 123
4.5 压阻传感器的动态标定 123
4.5.1 标定原理 123
4.5.2 标定设计与试验装置 124
4.5.3 标定结果 127
4.5.4 标定结果的验证 128
4.6 横向应力测量技术 129
4.6.1 传感器应力解析模型 130
4.6.2 横向应力计的标定 132
4.6.3 锰铜计动态屈服强度Yg的确定 133
4.6.4 横向应力计在不同材料中的响应及分析 135
4.6.5 冲击载荷下Al2O3抗弹陶瓷的力学性能实验研究 138
4.6.6 PMMA材料动态剪切强度测量 141
4.7 应用实例 146
4.7.1 雷管和导爆索的端部输出压力测量 146
4.7.2 柱塞式锰铜压阻传感器用于测量油井中的爆炸冲击压力 150
4.7.3 炸药冲击起爆锰铜压阻一维拉格朗日测量 153
4.7.4 玻璃材料中失效波传播速度测量 158
4.8 高压力量程锰铜压阻传感器测试中的常见问题 162
4.8.1 传感器提前剪断失效 162
4.8.2 错误接地问题 164
4.8.3 错误接地恒流源误触发 166
4.8.4 电雷管起爆电源对恒流源的干扰和抑制 169
4.8.5 多系统触发产生干扰 170
参考文献 173
第5章 压电压力测试技术 175
5.1 压电电流法 175
5.1.1 Sandia石英传感器 175
5.1.2 固体冲击极化效应传感器 179
5.2 压杆式压电压力传感器 180
5.2.1 压杆式压电压力传感器的几种基本结构 180
5.2.2 压杆式压电压力传感器工作原理 183
5.2.3 改善压杆传感器性能的一些方法 190
5.2.4 压杆传感器的标定 192
5.3 自由场压电压力传感器 192
5.3.1 自由场压力传感器的一般结构 192
5.3.2 自由场压力传感器的工作原理 194
5.3.3 自由场压力传感器的动、静态标定 197
5.3.4 自由场传感器的安装方式和典型的爆炸波形记录 198
5.3.5 自由场压力传感器测压精度分析 199
5.4 电压法测试系统 205
5.4.1 两种测压系统对比 205
5.4.2 电荷放大器基本原理 206
5.4.3 电压放大器工作原理 208
5.5 压电法应用实例 209
5.5.1 爆炸容器的内部载荷和壳体响应实验测试 209
5.5.2 杀爆战斗部爆炸空气冲击波超压测量 213
5.5.3 圆饼型自由场压力传感器与PCB 137B22型对比 219
5.5.4 含铝云爆剂/含铝炸药爆炸空气冲击波超压测试 222
5.5.5 炸药燃速-压力关系测量 228
参考文献 230
第6章 热电偶温度测试技术 231
6.1 热电效应及工作原理 231
6.1.1 热电效应 231
6.1.2 工作定律 233
6.2 热电偶结构及分类 236
6.2.1 热电偶结构 236
6.2.2 热电偶分类 238
6.3 测试电路及测试系统 240
6.3.1 测试电路 240
6.3.2 热电偶的温度补偿 240
6.3.3 热电偶的使用误差 243
6.4 热电偶测试技术在武器研究中的应用 244
6.4.1 炸药慢速热刺激响应 244
6.4.2 弹药隔热效应试验 247
参考文献 252
第7章 现代数字存储测试技术 253
7.1 数字存储压力测试技术 253
7.1.1 数字存储压力记录仪 254
7.1.2 远程监控无线传输数字存储压力测试系统 260
7.1.3 数字存储压力测试技术应用 267
7.2 弹载过载测试技术 276
7.2.1 弹载过载测试系统 276
7.2.2 基于轻气炮实验的弹载过载测试技术验证 278
7.2.3 弹载过载测试技术在硬目标智能引信研究中的应用 286
参考文献 294
第8章 激光干涉测速技术 296
8.1 激光干涉原理 296
8.1.1 光学多普勒效应 296
8.1.2 位移干涉仪原理 299
8.1.3 速度干涉仪原理 302
8.2 激光干涉测试系统 305
8.2.1 VISAR 305
8.2.2 FVISAR 306
8.2.3 DISAR 308
8.2.4 信号处理 309
8.3 激光干涉测试应用实例 313
8.3.1 金属材料层裂强度测量 313
8.3.2 玻璃中的失效波传播研究 315
8.3.3 斜波冲击加载下PBX炸药的响应及起爆 317
8.3.4 含铝炸药爆轰驱动平板实验 321
8.3.5 钝感含铝炸药爆轰波结构测量 322
8.3.6 钝感高能炸药冲击起爆拉氏分析实验 325
8.3.7 含铝炸药圆筒实验研究 327
8.3.8 二级轻气炮弹丸速度过程测量实验 330
8.3.9 PDV技术在殉爆安全考核试验中应用 332
参考文献 336
第9章 瞬态光谱及光纤传感测试技术 337
9.1 瞬态光学高温计 337
9.1.1 多波长辐射测温原理 337
9.1.2 六通道瞬态光学高温计系统 339
9.1.3 高温计的标定 340
9.1.4 应用实例 345
9.2 比色测温仪 347
9.2.1 比色测温法原理 348
9.2.2 红外比色测温系统的组成 350
9.2.3 燃料空气炸药爆炸作用过程中的温度响应及其分析 350
9.3 无源光纤探针测试系统 352
9.3.1 测量原理及系统构成 352
9.3.2 无源光纤探针测量飞片速度 354
9.3.3 炸药超压爆轰产物的声速的测量 355
9.3.4 电炮加载的Mylar膜飞片的到达时间一致性
及平均速度测量 359
9.3.5 炸药爆轰波阵面测量 361
9.4 激光遮断式（OBB）测量火炮弹丸速度测量 362
9.4.1 OBB测试技术原理 363
9.4.2 火炮OBB测速系统结构设计 363
9.4.3 实验结果 364
9.4.4 速度测量不确定度分析 365
9.5 太赫兹波干涉技术 366
9.5.1 太赫兹波的应用背景 366
9.5.2 太赫兹干涉测试技术原理 367
9.5.3 太赫兹干涉测速系统组成 368
9.5.4 太赫兹干涉测速技术验证 369
9.5.5 应用实例 370
参考文献 372
第10章 高速摄影测试技术 373
10.1 转镜式光学高速相机 373
10.1.1 转镜式高速扫描相机的光学原理 373
10.1.2 转镜式高速分幅相机的光学原理 374
10.1.3 国内典型转镜式光学高速相机系统特性 376
10.1.4 转镜式光学高速狭缝扫描技术应用 379
10.2 数字高速相机 391
10.2.1 数字相机种类及技术特点 391
10.2.2 国产SGCX-08型超高速光电分幅相机系统 395
10.2.3 瞬态温度场光学分幅测量系统 397
10.2.4 同时分幅扫描相机 399
10.3 高速阴影、纹影技术 403
10.3.1 纹影技术原理及光学系统 403
10.3.2 阴影技术原理 405
10.3.3 高速阴影、纹影系统及应用 407
10.4 激光照明摄影技术 411
10.4.1 激光照明摄影技术原理 411
10.4.2 激光照明摄影系统及应用 413
参考文献 416
第11章 高速录像测试技术 418
11.1 高速录像机主要型号与参数 418
11.1.1 日本NAC公司的系列高速摄像机 419
11.1.2 Photron公司的系列高速摄像机 420
11.2 高速运动分析系统 421
11.2.1 高速运动分析系统原理 421
11.2.2 弹体（物体）着靶（撞击）速度测量 422
11.3 弹道跟踪系统 424
11.3.1 弹道跟踪系统原理 424
11.3.2 典型弹道跟踪系统技术特点 425
11.3.3 典型应用 426
11.4 瞬态温度场光学测试系统 428
11.4.1 瞬态温度场光学测试录像系统 428
11.4.2 瞬态温度场光学测试系统标定 430
11.4.3 炸药爆炸瞬态温度场测试 433
11.5 高速摄影典型应用 435
11.5.1 战斗部侵彻多层混凝土靶弹道测量 435
11.5.2 水下爆炸气泡脉动及与靶板作用过程观测 436
11.5.3 侵爆战斗部地面考核试验应用 437
11.5.4 其他典型作用过程的观测 441
参考文献 442
第12章 脉冲X射线高速摄影技术 443
12.1 脉冲X射线高速摄影技术概述 443
12.1.1 脉冲X射线高速摄影技术发展概况 443
12.1.2 脉冲X射线成像原理 444
12.2 脉冲X射线高速摄影系统组成及主要性能指标 445
12.2.1 脉冲X射线摄影系统构成 445
12.2.2 典型脉冲X射线系统及主要性能参数 446
12.2.3 脉冲X射线摄影方式 450
12.3 脉冲X射线接收系统及图像处理 452
12.3.1 脉冲X射线摄影接收系统组件 452
12.3.2 脉冲X射线摄影的图像处理 456
12.3.3 脉冲X射线接收系统典型应用 457
12.4 脉冲X射线高速摄影应用 458
12.4.1 杆式射流试验测试与数值模拟对比 458
12.4.2 水约束圆管爆炸膨胀测试 461
12.4.3 其他典型应用 463
参考文献 466
第13章 综合测试技术应用典型工程实例 467
13.1 战斗部静爆威力靶场综合测试方法与设计 467
13.1.1 试验设计与靶场布置 467
13.1.2 测试系统选择与配置 469
13.1.3 典型试验结果及数据处理 477
13.1.4 运动战斗部爆炸威力测试系统 480
13.2 爆破/温压/云爆战斗部爆炸威力测试评价方法 481
13.2.1 试验条件和仪器要求 481
13.2.2 传感器的布置 481
13.2.3 战斗部的布置 482
13.2.4 测试系统的现场标定 482
13.2.5 试验数据处理 482
13.2.6 战斗部爆炸威力的评价 484
13.3 某大型战斗部静爆威力测试 486
13.3.1 试验安排及布置 486
13.3.2 试验测试系统 487
13.3.3 典型试验结果及数据处理 494
13.4 飞机模型/歼-6飞机撞击载荷综合测试 498
13.4.1 实验与测试方法 499
13.4.2 试验安排及布置 500
13.4.3 试验测试系统 503
13.4.4 典型试验结果及数据处理 507
13.4.5 冲击载荷理论模型验证 515
参考文献 519
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