exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике
АВТОРИЗАЦИЯ
ЛОГИН:
ПОРОЛЬ:
Автор: Торчин
2013-07-25 [#41717]

Измерение скорости детонации при помощи ионизационного датчика

Форум: Вспомогательные средства

ещё будет дополняться Схема Смысл обоих вариантов следующий: Через резистор большого сопротивления (510 кОм) неспеша заряжается керамический конденсатор ёмкостью в несколько нанофарад. Неспеша по меркам детонации,но не для пирщика, так как постоянная времени RC получается около 1 миллисекунды, а значит "взведение" схемы занимает максимум пару миллисекунд. При прохождении по заряду детонационной волны вещество резко превращается в раскалённый сжатый газ с хорошей электрической проводимостью и замыкает контакты датчика ионизации.Соответствующий конденсатор тут же разряжается через резистор R0 и продукты взрыва (которые так же имеют,хоть и малое,но собственное сопротивление) за гораздо меньшее время,чем заряжался. Постоянная времени R0*С выбирается с тем расчётом, чтобы когда детонационная волна достигла следующего датчика, первый конденсатор уже полностью разрядился и не мешал записи следующего сигнала. Тут стоит учитывать,что электропроводность у разных взр.веществ разная. У "горячих" ВВ (ТЭН,ТНТ,аммоналы) она высокая, у аммиачноселитряных композиций без алюминия и пиросоставов с низкой скоростью взрывного превращения (взрывающихся на границе детонации и дефлаграции) - гораздо хуже. Поэтому, взяв резистор в 100 Ом, не надейтесь что время разряда всегда будет 2нФ *100 Ом, по факту оно может быть 2нФ *110 ОМ, а может быть 1нФ * (100 Ом+ 10кОм). Так что лучше выбирать постоянную времени разряда раз в десять меньше, чем промежуток времени,который вы в перспективе планируете измерить. Частично обходит разницу в электропроводности схема №2 на полевых p-канальных транзисторах. Транзистор почти не пропускает ток,пока сопротивление датчика порядка сотен кОм, но быстро уменьшает своё сопротивление почти до нуля, когда сопротивление датчика становится менее десятка кОм. То есть не суть важно, 10кОм на входе или 1 кОм или 1 Ом - транзистор замкнёт конденсатор через сопротивление 100 Ом и высадит его за 10нф * 100 Ом = 1 микросекунду. Так же на второй схеме указано, как правильно цеплять экран витой пары (если он имеется) - рядом с выходным разъёмом платы. Критерий для выбора зарядных резисторов - чтобы за время,пока детонационная волна пробегает ВЕСЬ ЗАРЯД, первый сработавший конденсатор не успел заметно зарядиться. Дело в том,что при взрыве изоляция с проводов сдирается, а голые проволоки затем перемыкаются между собой в самых неожиданных позах и в произвольный момент времени. Если первый конденсатор успеет набрать хотя бы треть своего обычного заряда и перемкнётся в процессе записи осциллограммы - хер вы когда потом отличите "свой" сигнал от паразита. Даже в хорошо подобранной схеме такие паразиты всё равно попадаются,но их легко отличить по гораздо меньшй амплитуде и часто рваному фронту. Диоды VD1..VD8 нужны чтобы соседние датчики не мешали друг другу. Лучше всего брать диоды Шоттки.С ними схема пропускает в 2-3 раза меньший сигнал, чем с обычными диодами. Сигнал покажется на осциллографе если будет больше прямого напряжения на диоде. Поэтому прямое напряжение выбирается как можно меньше ,а обратное не менее 40 В (чтоб выдержали пачку батареек+запас). Собственно скорость детонации вычисляется по расстоянию между датчиками и промежутку времени между фронтами соответствующих пиков (как правило,но могут быть сюрпризы). Просто делим одно на другое. Погрешность измерения времени обычно ничтожная (если пики получились с резкими фронтами и без посторонних помех).Основной источник ошибок - отклонение в расстоянии между датчиками,а так же криво расположенные датчики(если это две проволоки - то после сборки они могут изогнуться навстречу/либо по ходу детонации). Погрешность в определении плотности шашки и в получении однородной вдоль заряда плотности тоже важна,но в кустарных условиях не настолько. Можно ограничиться двумя датчиками и мерить СД по двум точкам, но, как будет показано ниже,это очень ненадёжный и малоинформативный способ с учётом особенностей развития детонации. Лучше заранее сделать 4 либо сразу 8 цепей на одной печатной плате (по числу каналов в самой распространённой витой паре для проводки интернета). Возможно в будущем вам захочется разместить их в разных точках заряда и узнать, как скорость детонации меняется вдоль заряда, или даже посмотреть форму детонационной волны (она кстати не плоская,вы не знали?:) ) Так как продукты детонации уже ионизированы, нет никакого смысла использовать заострённые электроды и высокое напряжение. Схемы питаются от одной-двух 9-тивольтовых батареек "крона". Если не ставить светодиод, ток кушается только в момент взрыва.Остальное время батарейки почти не тратятся. Светодиоды нужны, чтобы "в поле" вовремя заметить отвалившийся контакт батарейки (часто бывает,если устройство побито предыдущим взрывом). Все детали для сборки предпочтительнее брать СМДшные - "для поверхностного монтажа". Для них не надо сверлить кучу дырок. Работает устройтсво в паре с осциллографом. Осцилл должен быть цифровым и иметь режим однократной записи. Такие приборы часто могут работать не только от розетки,но и от аккумулятора,что позволяет проводить измерения в поле. Девайс к осциллографу подсоединяется коаксиальным кабелем (50 или 75 Ом не важно). Удобнее кабели с многожильной сердцевиной - они лучше гнутся. Самый распространённый телевизионный кабель RG58. По-тоньше,по-легче (и по-дороже) кабель RG176, но к нему тяжело найти хорошие оконечные разъёмы и ещё сложнее их нацепить. К слову, крепить разъёмы типа BNC следует ТОЛЬКО обжимными клещами! Соответственно при покупке спрашивайте "BNC штекер под обжимку". Не "в накрутку" блядь, не "под пайку", а только "под обжим"! В противном случае, когда красными и окоченелыми от мороза руками вы будете чинить кабель а "поле" при помощи ножа и фольги от конфет - вините только себя. Насаживаются разъёмы "под обжимку" специальными клещами (идём с магарычём в ближаюшую телемастерскую,или фирму по установке видеокамер).Сперва на кабель одевается обжимная гильза,затем кабель зачищается на нужные длины.На центральную жилу одевается наконечник - обжимается клещами, затем штырь с проводом до упора вдевается в оправу, наконец на отправу натягивается гильза и тоже опрессовывается. Ответный BNC -разъём впаивается прямо на плату измерителя,как на фото ниже. (не на корпус коробки,а именно на плату. причина - китайская легкоплавкая пластмасса) Для присоединения датчика к плате сойдут любые два провода,свитые вместе. Сечения достаточно 0.2-0.4 мм2.Скручивать удобно, привязав два провода к двум вбитым в стену гвоздям. Вторые концы проводов привязываем,например,к карандашу и отходя назад крутим его. Гораздо удобнее готовая "витая пара" которой прокладывают интернет. В ней в зависимости от марки 2,4 или 8 ПАР проводов (то есть 4,8 или 16 проводов) уже переплетены по 2шт и дополнительно одеты в общую изоляцию. Эти провода - расходный материал,с каждым измерением они укорачиваются на пару метров,так что пользовать дорогой коаксиальный кабель тут нет смысла. Датчиков ионизации существует (и можно ещё придумать) великое множество.Зависит от вида ВВ,размера заряда и личных предпочтений.Чем больше площадь оголённых участком и чем ближе они - тем меньше станет сопротивление при взрыве и больше будет сигнал. Чем тоньше датчик вдоль движения детонационной волны - тем,в принципе,точнее вы сможете померить её скорость. Это могут быть те самые два провода витой пары,распрямлённые на несколько сантиметров и зачищенные. Если они в пластиковой изоляции - снимаем её ножом или ножницами,стараясь не надломить медь. Если в эмалевой - обжигаем зажигалкой и подчищаем мелкой наждачкой. Сойдут две полоски фольги,припаянный к подводящим проводам (правда очень сложно заставить их не шевелиться внутри заряда. Удобен фольгированный текстолит (толщиной 1мм,а лучше 0,5мм) с вытравленными на нём двумя полосками меди или како-нибудь более интересной формой проводников. Идеал - фольгированный полиимид: медная фольга приклеенная к тонкой (0,1мм) гибкой плёнке. Датчики с оголённым металлом срабатывают мгновенно,как только детонационная волона их касается. К сожалению,голую медь можно оставлять не всегда. Некоторые взр.вещества в своём обычном состоянии проводят ток либо разъёдают медь.Тут по ситуации - ищем другой металл(который не окисляется) либо предварительно окунаем датчик в лак. На сгорание лага тратится дополнительное время,но время это плюс-минус одинаково для всех датчиков,так что разница во времени между срабатываниями изменится не сильно. Размещать датчики следует строго по оси заряда, так как детонационная волна имеет обычно выпуклую форму: в сердцевину она приходит раньше чем к боковым стенкам. Размечаем шашку (ставим метки карандашом, там где будут установлены датчики). Помещаем датчики в заряд (это можно делать заранее,в процессе прессования или уже в готовую шашку - смотря с чем имеете дело) Важно! Если вы работаете с ВВ потенциально чувствительным к искре, чтобы не отхватить неприятностей,подсоединяйте датчики при выключенном питании. Настройка под вещество У разных ВВ при разных плотностях проводимость продуктов взрыва сильно различается. Поэтому перед измерением придётся наделать зарядов ТАКОГО ЖЕ диаметра и ТОЙ ЖЕ плотности,что будут использоваться при измерении. Чувствительность осциллографа выставляем раза в два больше шума.Ждём пару минут: если поймалась какая-то ересь - ставим триггер ещё в 2 раза выше,снова ждём...Когда осцилл перестанет реагировать на включение лампочки в соседнем доме,подрываем пробный заряд.Смотри сигнал. Если пик полностью укладывается на экране - замечательно.Обрезается сверху - ставим масштаб меньше,триггер выставляем на 1/5-1/3 от видимого сигнала. При нормальной детонации будут видны чёткие пики с резким фронтом и большой (до нескольких вольт) амплитудой. Во всяких смесевых ВВ пики могут быть плавными и довольно низкими. Понадобится много терпения чтобы их поймать.Зато в качестве бонуса сможете узнать время реакции ВВ (фронт сигнала) и длину зоны реакции (время*скорость взрыва) у своего вещества. Измерение Сперва нужно оценить (угадать,спросить,посчитать) МИНИМАЛЬНУЮ скорость,которую может иметь данное ВВ и поделив расстояние между датчиками на эту скорость определить МАКСИМАЛЬНОЕ время,которое должно уложиться на экран осцилла. Выставляем нужную развертку. Собираем всю цепь,включаем питание. Детонатор в заряд не вставляем! Сперва нужно убедиться что все датчики контачат как надо. Если у вас есть тестер - проверьте сопротивление каждого датчика. Идеал - бесконечность. Значит датчик внутри случайно не перемкнулся и его не окислило взрывчатым веществом. Далее по очереди металлическим предметом замкните торчащие участки датчиков. После каждого касания осциллограф должен нарисовать пик,как при детонации (самое время поправить настройки). Вставляем детонатор, проверяем,что осциллограф готов к записи, и только после этого запаливаем шнур. Электроподрыв тут не желателен,так как может вызвать помеху и раньше времени запустить запись.В прочем,это дело эксперимента: если соберёте всё так что оно не будет реагировать на полдрыв-машинку - наздоровье. Ниже ссылки с примерами измерений (удачных и неочень) для представления,зачем оно нужно красный фосфор-хлорат калия (смесь Армстронга) exploders.info/forum/4/41756.html нитрат-гипофосфит свинца exploders.info/forum/4/41715.html exploders.info/forum/4/41738.html калибровка по ГМТД exploders.info/forum/4/41750.html exploders.info/forum/6/41749.html Шеддит хлорат калия-керосин exploders.info/forum/14/42761.html Перхлоратное ВВ exploders.info/forum/14/42810.html Алюминий-перманганат калия exploders.info/forum/4/43641.html Трисгидразинникеля нитрат exploders.info/forum/2/41900.html Тетраамминмеди динитрат exploders.info/forum/1/43035.html Нитрат-ацетиленид серебра exploders.info/forum/2/43840.html Нарастание детонации в аммонале exploders.info/forum/14/42869.html exploders.info/forum/14/43547.html exploders.info/forum/14/43721.html Нитрат аммония-уротропин exploders.info/forum/14/43720.html exploders.info/forum/14/43759.html exploders.info/forum/14/43772.html exploders.info/forum/14/44004.html exploders.info/forum/14/44118.html Нарастание детонации в ТЭН (попытка) exploders.info/forum/6/43751.html Нитрат аммония-глицин exploders.info/forum/14/43948.html

exploders.info -перед испытаниями перед испытаниями
exploders.info -Схема.Упрощённая версия. Схема.Упрощённая версия.
exploders.info -Схема.Прокачанный вариант (подробнее в тексте) Схема.Прокачанный вариант (подробнее в тексте)
Мне нравится
  • Торчин пример,ГМТД 2013-08-07 [#41749]
  • Торчин - 2014-06-04 [#42734]
  • Торчин и диоды 2014-06-20 [#42799]
  • Торчин дополнения 2014-07-29 [#42876]
  • Торчин кабель 2014-11-30 [#43040]
  • Торчин формула для СД от диаметра 2014-12-09 [#43050]
  • Торчин клеммник нажимной 2015-05-14 [#43669]
  • Торчин печатные датчики ионизации 2015-05-26 [#43741]
  • Торчин Аммотропин разъедает 2015-11-03 [#44002]

© Добрейшей души человеки, 2003-2019

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.