基于高速纹影技术的爆炸冲击波图像测量研究

郑星; 黄海莹; 毛勇建; 张军; 周东

doi:10.37188/OPE.20223018.2187

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基于高速纹影技术的爆炸冲击波图像测量研究

现代应用光学 | 更新时间：2022-09-26

- 基于高速纹影技术的爆炸冲击波图像测量研究
- Research on image measurement of explosion shock wave based on high speed schlieren technology
- 光学精密工程 2022年30卷第18期页码：2187-2194
- 作者机构：
  
  中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳 621900
- 作者简介：
  
  [ "郑星（1987-），男，贵州凤冈人，硕士，工程师，2013年于重庆大学获得硕士学位，主要从事试验测试技术研究。E-mail： hjzhengx@caep.cn" ]
  [ "黄海莹（1973-），女，湖南宁乡人，硕士，高级工程师，2003于南京理工大学获硕士学位，主要从事试验测试技术研究。E-mail： hhy-1516@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(12072334)
- DOI：10.37188/OPE.20223018.2187
  中图分类号： O384
- 收稿日期：2022-03-31，
  
  修回日期：2022-05-07，
  
  纸质出版日期：2022-09-25
- 稿件说明：
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郑星,黄海莹,毛勇建等.基于高速纹影技术的爆炸冲击波图像测量研究[J].光学精密工程,2022,30(18):2187-2194.

ZHENG Xing,HUANG Haiying,MAO Yongjian,et al.Research on image measurement of explosion shock wave based on high speed schlieren technology[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(18):2187-2194.
郑星,黄海莹,毛勇建等.基于高速纹影技术的爆炸冲击波图像测量研究[J].光学精密工程,2022,30(18):2187-2194. DOI： 10.37188/OPE.20223018.2187.

ZHENG Xing,HUANG Haiying,MAO Yongjian,et al.Research on image measurement of explosion shock wave based on high speed schlieren technology[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(18):2187-2194. DOI： 10.37188/OPE.20223018.2187.

摘要

为了获取爆炸波模拟装置出口处冲击波的演化过程和流场形态，更好地控制爆炸波模拟装置的加载波形，从而满足对武器装备的加载要求，开展了爆炸冲击波的可视化图像研究。利用反射式纹影成像原理，通过高速CCD成像单元结合一系列光学元件，设计了基于激光光源的高速纹影测量系统，实现了爆炸波的图像演变过程测量，并通过外部冲击波压力传感器进行了对比分析。研究表明，通过该纹影系统获取的爆炸冲击波阵面数量与冲击波压力传感器所测结果吻合，并且获取了冲击波、反射波的图像形态以及形成演化过程，同时通过多个冲击波阵面的图像数据获取了爆炸冲击波的速度信息。该结果为爆炸波的有效加载以及更好地理解冲击波压力的形成和演化规律提供了新的技术途径和分析基础。

Abstract

In order to obtain the evolutionary process and flow-field shape of shock waves emanating from an explosion wave simulation device outlet， a visualization research of explosion shock waves is conducted. This research can aid in better control of the loading waveform， and consequently， meet the loading requirements of weapons. A reflective high-speed schlieren measurement system is designed， which comprises a high-speed charge-coupled device （CCD） imaging unit and a series of optical elements. The image-evolution process of explosion waves can be measured and compared with the signals received by an external shock wave pressure sensor. The research shows that the number of explosion shock wave fronts obtained by the schlieren system is consistent with the results measured by the shock wave sensor， and the image morphology， formation， and evolution process of shock and reflected waves are obtained. Concurrently， the velocity information of explosion shock waves is obtained through image data of multiple shock wave fronts. The results provide a new technical approach and basis for analyzing the effective loading of explosion waves， as well as a better understanding of the form and evolutionary law of shock wave pressure formation.

关键词

Keywords

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