爆炸温度场重建技术研究

摘要

目前，用于对付地下或野战工事、建筑物和坑道等密闭或半密闭目标的温压武器正日益受到世界各国的高度重视，被人们誉为“常规武器中的核武器”。为了更好地提高温压炸药的爆炸威力，更加全面地了解评价温压炸药的毁伤效力，对其爆炸所形成的温度场进行研究具有一定的学术意义和应用价值。 本论文首先研究了温压炸药的基本特征和爆炸过程的基本特点，并在对常见火球模型进行分析的基础上，建立了温压炸药火球热辐射动态模型，为温压炸药爆炸火球温度场的三维重建提供模型依据；通过对爆炸领域常用的几种热辐射测温方法进行分析比较，选择红外热成像法作为本文的测温方法，并在此基础上建立了红外辐射测温模型；为获取火球表面较为全面的温度分布信息，在炸源周围不同角度布置4台红外热像仪组成温度测量系统，同时进行多方向温度数据采集；在算法的选用上，本文将红外辐射测温原理与光学层析技术相结合，提出了含有先验知识的属性矩阵和变超松弛系数的代数迭代算法，来解决非完全数据的重建问题；最后，为验证本文所提出的三维重建算法的可行性，我们对加热过程中的陶瓷柱体的温度场分布进行了相关研究，这为爆炸火球温度场的三维重建提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1温压炸药热效应研究现状

1.2.2温度场重建技术研究现状

1.3本文的主要研究工作

第二章爆炸基本特征及火球模型的建立

2.1温压炸药的基本特征

2.2温压炸药的爆炸过程

2.3常见火球模型的分类

2.4温压炸药火球模型的建立

2.5本章小结

第三章爆炸测温技术及测温方法的确定

3.1辐射测温的物理基础

3.1.1热辐射的基本概念

3.1.2热辐射测温的基本原理

3.2爆炸温度场辐射测温技术研究

3.2.1爆炸场辐射测温方法分析

3.2.2爆炸火球温度场测温方法的确定

3.2.3基于红外热成像法的测温模型选择

3.3本章小结

第四章爆炸火球温度场重建系统的设计

4.1.爆炸火球温度场测量系统设计

4.2红外测温系统构成及工作过程

4.2.1红外热成像系统的构成

4.2.2红外热像仪的工作过程

4.3红外测温系统温度的标定

4.4本章小结

第五章层析重建研究与三维重建过程分析

5.1层析技术研究

5.1.1层析技术的基本思想

5.1.2基于红外辐射测温原理的层析技术

5.2迭代重建算法研究

5.2.1问题的描述

5.2.2加法代数迭代法

5.2.3乘法代数迭代法

5.2.4代数迭代算法的改进研究

5.3爆炸火球温度场三维重建过程分析

5.3.1温度场投影的确定

5.3.2截面投影的确定

5.3.3重建结果质量评价参数

5.4本章小结

第六章实验例证

6.1实验装置与实验步骤

6.2投影截面的三维重建研究

6.2.1重建截面及投影的确定

6.2.2方程组的确定

6.2.3重建算法的实现步骤

6.3实验结果分析

6.4本章小结

第七章结论及展望

7.1全文结论

7.2后续研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢