一种适用于爆炸场火球响应温度测试的热电偶保护装置

摘要

本发明公开了一种适用于爆炸场火球响应温度测试的热电偶保护装置。它主要由热电偶、保护壳体、吸波涂层、热电偶安装孔、导线槽、固定孔组成。其特点是热电偶与保护壳体通过热电偶安装孔连接，热电偶丝置于保护壳体凹形结构内，热电偶信号线从导线槽引出，吸波涂层涂覆于保护壳体凹形结构内壁面，装置通过固定孔与安装结构固定，使用时保护壳体尾部正对爆心。本发明显著优点在不影响爆炸场耐瞬态高压快速响应热电偶响应时间的前提下，改善热电偶的环境适应能力，能有效防护高速破片、高压冲击波和爆炸产物对热电偶丝的破坏作用，获取测试数据。

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种热电偶保护装置，特别是一种 适用于爆炸场火球响应温度测试的热电偶保护装置。

背景技术

由于炸药爆炸后形成的爆炸火球，高温气体产物能对目标造成不同程度的 热毁伤效应，这种热毁伤效应已经成为研究热点。爆炸火球的温度是热毁伤效 果的重要决定因素之一，准确获取炸药爆炸火球内部响应温度及其时空分布规 律对于热毁伤研究具有重要意义。

响应温度测量的方法为热电偶接触测温法，由于炸药爆炸作用时间快，火 球持续时间为秒级，因此测试对热电偶的响应时间要求较高，且爆炸瞬间输出 高压冲击波，伴随着装药壳体破片的高速运动，对测试热电偶的强度要求高。 中国专利ZL201210286594.8公开了一种爆炸场瞬态高压环境下的快速响应热电 偶，它是一种裸露型热电偶，由热电偶丝、隔温绝缘胶、信号线、壳体等组成， 其特点是结构简单，制作方便，响应时间短，热电偶在较高的冲击波作用下不 被损坏，适应于纯净爆炸环境。但是，靶场试验时，装药壳体形成的破片和爆 炸产物在火球内部运动速度高、破坏威力大，高压冲击波带动靶场地面沙石抛 掷运动，对热电偶丝的破坏概率极大。这种严苛的工况条件下热电偶常被破坏， 得不到响应温度数据，不能满足测试要求。因此用于爆炸火球响应温度测量的 热电偶，不仅要求热电偶响应时间达到毫秒级，还要求热电偶得到有效保护， 在承受高压冲击波、高速破片和爆炸产物的破坏作用下能得到测试数据。专利 ZL201210286594.8公开的这种爆炸场瞬态高压环境下的快速响应热电偶的缺点 在于：热电偶偶丝没有防护装置，在靶场试验时极易被壳体破片、沙石和高压 冲击波破坏；不能获取有效的温度测量曲线，难以满足爆炸场火球响应温度测 试要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种适用于爆炸场火球响应温度测试的 热电偶保护装置，能耐高速破片、高压冲击波和爆炸产物的破坏作用，而且不 影响热电偶响应时间等特点。

为了实现上述技术要求，本发明采取如下的技术解决方案：

一种适用于爆炸场火球响应温度测试的热电偶保护装置，其特征在于由热 电偶、保护壳体、吸波涂层、热电偶安装孔、导线槽和固定孔组成。

所述的热电偶为专利ZL201210286594.8公开的爆炸场耐瞬态高压的快速响 应热电偶，由热电偶丝、隔温绝缘胶、信号线和外壳等组成，其外壳外壁为直 径10mm的外螺纹，与保护壳体配合连接。

所述的保护壳体外形为圆柱体，长度140mm，外径50mm，头部为椭球形内 凹结构，深度为35mm，内凹结构底部沿圆柱轴向设置热电偶安装孔，热电偶安 装孔底部沿径向向外设置导线槽，用于引出热电偶信号线。保护壳体尾部打磨 为直径50mm半球体，靠近尾部设置有固定孔。保护壳体能有效防护破片、沙石 和冲击波的破坏作用，椭球形内凹结构有助于高温气流快速进入保护壳体头部， 使热电偶丝能迅速感应温度变化，尾部半球结构能减小保护壳体对流场的干扰。

所述热电偶安装孔与保护壳体同轴，始于内凹结构底部，内径10mm、深度 50mm，前段35mm为内螺纹，用于配合固定热电偶外壳螺纹。

所述吸波涂层为硅橡胶涂层，硅橡胶涂覆于保护壳体凹形结构内壁，厚度 约1mm，待其固化。吸波涂层波阻抗相对于保护壳体较小，能降低冲击波的反 射能量，有效保护热电偶。

所述导线槽与热电偶安装孔底部相连通，宽5mm，用于引出热电偶信号线。

所述固定孔为内径20mm带有内螺纹的通孔，距离保护壳体尾部35mm，用 于连接安装结构。

本发明的爆炸场火球响应温度测试的热电偶保护装置，其有益效果体现在 以下几个方面：

(1)该装置将爆炸场耐瞬态高压的快速响应热电偶偶丝裸露于保护壳体凹 形结构内，能够有效抵御壳体破片、沙石和冲击波的破坏作用；

(2)在120Kg带金属壳体TNT装药爆炸场使用时，热电偶获取的温度测 量曲线有效。

附图说明

图1是本发明的结构剖面示意图。

图2为本发明热电偶测试温度曲线。

图3为冲击波超压曲线。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详述。

具体实施方式

如图1所示，本发明的优选实施例包括热电偶1、保护壳体2、吸波涂层3、 热电偶安装孔4、导线槽5、固定孔6。其中，所述保护壳体2外观为圆柱体， 头部为椭球形内凹结构，尾部为半球状打磨体；保护壳体2从头到尾顺次设置 热电偶安装孔4、导线槽5、固定孔6；热电偶安装孔4与保护壳体2同轴，热 电偶安装孔4起于保护壳体2头部内凹结构底部，止于导线槽5，热电偶安装孔 4与导线槽5相连通；导线槽5和固定孔6中心线与保护壳体2轴线垂直；热电 偶1通过热电偶安装孔4固定于保护壳体2头部，热电偶1偶丝裸露于保护壳 体2凹形结构内，热电偶1信号线从导线槽5引出；吸波涂层3涂覆于保护壳 体2头部凹形结构内壁面。

本实施例中，将热电偶1信号线从热电偶安装孔4穿入，再由导线槽5引出， 然后转动热电偶1外壳，通过其外螺纹与热电偶安装孔4内螺纹配合连接，转动 时应注意保护热电偶1裸露在外的偶丝，直至到达热电偶安装孔4底部，此时热 电偶1约有15mm长度部分位于保护壳体2内凹结构中。吸波涂层3为硅橡胶，将 硅橡胶均匀涂覆于保护壳体2的凹形结构内壁，厚度约1mm。待其固化后即可用 于爆炸场使用。使用时，保护壳体2尾部指向爆心，通过固定孔6与安装结构固 定。

申请人采用本发明的一种适用于爆炸场火球响应温度测试的热电偶保护装 置，在试验场进行120kg带金属壳体TNT装药爆炸热效应测试时，在9.8米处 测试温度为700℃，温度上升时间为80毫秒，在9.8米处用冲击波压力传感器 测量的冲击波超压峰值为0.57MPa。说明本发明能适应爆炸场破片、沙石和强冲 击波环境下的火球响应温度测试。图2、图3分别是是120Kg带金属壳体TNT 装药爆炸时用本发明在距爆心9.8米处测得的温度曲线和冲击波压力曲线。