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专利名称：金属箔动态拉伸系数实验测量方法
技术领域：
本发明涉及一种金属箔拉伸系数实验测量方法，特别是涉及一种金属箔动态拉伸系数实验测量方法。
背景技术：
金属箔，特别是锰铜箔和康铜箔经常用于各种测量压力、位移、速度、应变和应变率等物理量的传感器中。当金属拉伸时，其电阻值发生变化，它们之间的对应关系为ΔR/R0＝K·ΔL/L0＝K·Δd/d0..................................(1)其中R0和L0分别为金属箔的初始电阻和初始长度，若金属箔为圆形时，ΔL/L0＝Δd/d0，其中d0为圆的初始直径。ΔR、ΔL和Δd分别为它们的变化值，K为拉伸系数K＝(1+2μ)+1/ε·dρ/ρ.......................................(2)其中μ为金属箔的泊松比，ρ为电阻率，ε为长度应变。
对于锰铜箔和康铜箔，在静态下，不考虑温度的变化，可以取dρ＝0，μ≈0.5(实验值)，所以K≈2.0。然而在动态环境中，应变率可达104～106/秒，此时dρ不为0，而且μ值也将发生变化。由于没有金属箔动态拉伸系数的实验标定方法，因此，在动态环境测量时，对这些金属箔传感器仍使用其静态拉伸系数值，因此带来了较大的系统误差。

发明内容
本发明的目的在于提供一种金属箔动态拉伸系数实验测量方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现本发明的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是将待测金属箔粘贴在管壳上，并使金属箔两端对接成封闭的环形；金属箔两端接口处用绝缘材料绝缘，并从该两端分别引出两对引线，其中一对作为电源端，另一对作为信号端，构成一个标准的四端测量电路，其中电源端与脉冲恒流电源的电源端连接，信号端与示波器的信号输入端连接；管壳内装有炸药，管壳两端各插有一根导爆索；管壳上的导爆索与发光药柱的导爆索连接；发光药柱的导爆索与高速相机的启动信号端连接；高速相机的狭缝对准待测圆环形金属箔，同时对准作为背景光源的发光药柱的中线；贴有待测金属箔的管壳置于发光药柱与高速相机的狭缝之间，其轴线与发光药柱的轴线相垂直；启动高速相机，同时引爆发光药柱和管壳；高速相机的摄影底片上记录下待测金属箔的直径变化过程Δd/d0；示波器记录下待测金属箔的电阻的变化过程ΔR/R0；通过公式(1)可计算出待测金属箔的动态拉伸系数K值。
为实现精确的同步起爆，可在管壳上的导爆索与发光药柱的导爆索之间设两个连接在一起的高精度同步雷管，管壳上的导爆索与发光药柱的导爆索各与其中一个高精度同步雷管连接；上述高精度同步雷管的导爆索与高速相机的启动信号端连接。
实现精确同步起爆还可以采取以下方案在所述的发光药柱与高速相机之间还连接高压雷和起爆药柱，高压雷管的导爆索与高速相机的起动信号端连接，起爆药柱的一端与高压雷管的一端连接，另一端与发光药柱的导爆索以及管壳的导爆索连接。
对于待测金属箔所在位置，其两边的插于管壳内的导爆索的长度相等。
所述的发光药柱上的导爆索比管壳上的导爆索短5～25mm。
为进一步保证实验的对称性、同步性以及降低实验成本，本实验还采用了同步起爆器，所述的同步起爆器为一柱型管结构，其径向的同一平面上均匀分布地开有三个水平导洞，水平导洞与同步起爆器中心的管道相通，其中两个水平导洞用于插入来自管壳两端的导爆索，对于待测金属箔所在位置，其两边的导爆索的长度是相等的；另一个导洞插入来自发光药柱的导爆索，该段导爆索比插入管壳两端的导爆索短5～25mm，以保证发光药柱早于管壳起爆；所述的同步起爆器的柱型管的上部放置高压雷管，下部中间放置起爆药柱。
所述的发光药柱的导爆索套在有机玻璃套内，并通过该有机玻璃套固定在发光药柱上。
为了确定光测信号与电测信号的相对位置，在发光药柱上留有空气隙，并在空气隙中插入电探针，电探针与测量金属箔电阻变化过程ΔR/R0的示波器的信号输入端连接；启动高速相机，当爆轰波经过空气隙时，空气隙在高速相机的摄影底片上记录一个发光点，空气隙中插入的电探针在示波器上记录一个脉冲信号，发光点与脉冲信号可作为两种实验数据处理时共同的时间起点，然后利用公式(1)可得待测金属箔的动态拉伸系数K值。
本发明通过简单而巧妙的实验方法，解决了金属箔在动态环境中进行拉伸系数测定的难题，并利用高精度同步雷管、同步起爆器、在发光药柱上留有空气隙，并在空气隙中插入电探针等方法，使同步起爆更为精确，将实验的误差尽可能的降到了最低。在实践中，由于具有了金属箔动态拉伸系数的准确测定，能大为降低金属箔类传感器的系统误差。


图1是实施例一的实验系统示意图；图2是实施例二的实验系统示意图；图3是实施例三的实验系统示意图；图4是实施例三的实验系统示意图；图5是图4中的发光药柱的A-A向视图；图6是同步起爆器结构示意图；图7是图6的A-A向视图；图8是实施例三的实验光测记录图；图9是实施例三的实验电测记录图。
具体实施例方式
实施例一如图1所示，本发明的金属箔动态拉伸系数实验测量方法将待测金属箔1粘贴在管壳2上，并使金属箔1两端对接成封闭的环形；金属箔1两端接口处用绝缘材料绝缘，并从该两端分别引出两对引线3、4，其中一对引线3作为电源端，另一对引线4作为信号端，构成一个标准的四端测量电路，其中电源端与脉冲恒流电源5的电源端连接，信号端与示波器6的信号输入端连接；管壳2内装有炸药，管壳1两端各插有一根导爆索7；管壳1上的导爆索7与发光药柱8的导爆索9连接；发光药柱8的导爆索9与高速相机10的启动信号端连接；高速相机10的狭缝对准待测圆环形金属箔1，同时对准作为背景光源的发光药柱8的中线；贴有待测金属箔的管壳2置于发光药柱8与高速相机10的狭缝之间，其轴线与发光药柱8的轴线相垂直；启动高速相机，同时引爆发光药柱8和管壳2；高速相机10的摄影底片上记录下待测金属箔1的直径变化过程Δd/d0；示波器6记录下待测金属箔1的电阻的变化过程ΔR/R0；通过公式(1)可计算出待测金属箔1的动态拉伸系数K值。
实施例二如图2所示是本发明的实施例二，与上述实施例不同的是所述的发光药柱8与高速相机10之间还连接有高压雷管11和起爆药柱12，高压雷管11的导爆索与高速相机10的起动信号端连接，起爆药柱12的一端与高压雷管11的一端连接，另一端与发光药柱8的导爆索9以及管壳2的导爆索7连接；对于待测金属箔1所在位置，其两边的插于管壳2内的导爆索7的长度相等；所述的发光药柱8上的导爆索9比管壳2上的导爆索7短5～25mm。
实施例三如图3所示是本发明的实施例三，与实施例一不同的是在管壳2上的导爆索7与发光药柱8的导爆索9之间设两个连接在一起的高精度同步雷管13，管壳2上的导爆索7与发光药柱8的导爆索9各与其中一个高精度同步雷管13连接；上述高精度同步雷管13的导爆索14与高速相机10的启动信号端连接，以实现更为精确的同步起爆。
实施例四如图4～图9所示，与上述实施例不同的是，本实施例还采用了同步起爆器15。所述的同步起爆器15为一柱型管结构，其径向的同一平面上均匀分布地开有三个水平导洞16、17、18，水平导洞16、17、18与同步起爆器15中心的管道相通，其中两个水平导洞16、17用于插入来自管壳2两端的导爆索7，对于待测金属箔1所在位置，其两边的导爆索7的长度是相等的；另一个导洞18插入来自发光药柱8的导爆索9，该段导爆索9比插入管壳2两端的导爆索7短10～20mm，所述的发光药柱8的导爆索9套在有机玻璃套19内，并通过该有机玻璃套19固定在发光药柱8上；所述的同步起爆器15的柱型管的上部放置高压雷管11，下部中间放置起爆药柱12；为了确定光测信号与电测信号的相对位置，在发光药柱8上留有空气隙20，并在空气隙20中插入电探针21，电探针21与测量金属箔1电阻变化过程ΔR/R0的示波器6的信号输入端连接；启动高速相机10，当爆轰波经过空气隙20时，空气隙20在高速相机10的摄影底片上记录一个发光点22，空气隙20中插入的电探针21在示波器5上记录一个脉冲信号23，发光点22与脉冲信号23可作为两种实验数据处理时共同的时间起点，然后利用公式(1)可得待测金属箔1的动态拉伸系数K值。
本发明并不限于上述实施例，只要是本说明书发明内容及权利要求书，部分提及的方案均是可以实施的。
权利要求
1.金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是将待测金属箔粘贴在管壳上，并使金属箔两端对接成封闭的环形；金属箔两端接口处用绝缘材料绝缘，并从该两端分别引出两对引线，其中一对作为电源端，另一对作为信号端，构成一个标准的四端测量电路，其中电源端与脉冲恒流电源的电源端连接，信号端与示波器的信号输入端连接；管壳内装有炸药，管壳两端各插有一根导爆索；管壳上的导爆索与发光药柱的导爆索连接；发光药柱的导爆索与高速相机的启动信号端连接；高速相机的狭缝对准待测圆环形金属箔，同时对准作为背景光源的发光药柱的中线；贴有待测金属箔的管壳置于发光药柱与高速相机的狭缝之间，其轴线与发光药柱的轴线相垂直；启动高速相机，同时引爆发光药柱和管壳；高速相机的摄影底片上记录下待测金属箔的直径变化过程Δd/d0；示波器记录下待测金属箔的电阻的变化过程ΔR/R0；计算出待测金属箔的动态拉伸系数K值。
2.根据权利要求1所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是管壳上的导爆索与发光药柱的导爆索之间设有两个连接在一起的高精度同步雷管，管壳上的导爆索与发光药柱的导爆索各与其中一个高精度同步雷管连接；上述高精度同步雷管的导爆索与高速相机的启动信号端连接。
3.根据权利要求1所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是所述的发光药柱与高速相机之间还连接有高压雷和起爆药柱，高压雷管的导爆索与高速相机的起动信号端连接，起爆药柱的一端与高压雷管的一端连接，另一端与发光药柱的导爆索以及管壳的导爆索连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是所述对于金属箔所在位置，其两边的导爆索的长度相等。
5.根据权利要求4所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是所述的发光药柱上的导爆索比管壳上的导爆索短5～25mm。
6.根据权利要求3所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是本实验采用了同步起爆器，所述的同步起爆器为一柱型管结构，其径向的同一平面上均匀分布地开有三个水平导洞，水平导洞与同步起爆器中心的管道相通。
7.根据权利要求6所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是所述的同步起爆器中的两个水平导洞用于插入来自管壳两端的导爆索，对于待测金属箔所在位置，其两边的导爆索的长度是相等的；另一个导洞插入来自发光药柱的导爆索，该段导爆索比插入管壳两端的导爆索短5～25mm；所述的同步起爆器的柱型管的上部放置高压雷管，下部中间放置起爆药柱。
8.根据权利要求1或2或3或7所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是所述的发光药柱的导爆索套在有机玻璃套内，并通过该有机玻璃套固定在发光药柱上。
9.根据权利要求1或2或3或7所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是在发光药柱上留有空气隙，并在空气隙中插入电探针，电探针与测量金属箔电阻变化过程ΔR/R0的示波器的信号输入端连接；启动高速相机，空气隙在高速相机的摄影底片上记录一个发光点，空气隙中插入的电探针在示波器上记录一个脉冲信号，发光点与脉冲信号作为两种实验数据处理时共同的时间起点。
10.根据权利要求8所述的金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是在发光药柱上留有空气隙，并在空气隙中插入电探针，电探针与测量金属箔电阻变化过程ΔR/R0的示波器的信号输入端连接；启动高速相机，空气隙在高速相机的摄影底片上记录一个发光点，空气隙中插入的电探针在示波器上记录一个脉冲信号，发光点与脉冲信号作为两种实验数据处理时共同的时间起点。
全文摘要
本发明公开了一种金属箔动态拉伸系数实验测量方法，其特征是将待测金属箔粘贴在管壳上，并使金属箔两端对接成封闭的环形；金属箔两端接口处用绝缘材料绝缘，并从该两端分别引出两对引线，其中一对作为电源端，另一对作为信号端；管壳两端插有导爆索，内装有炸药，其上的导爆索与发光药柱的导爆索连接；高速相机的狭缝对准待测金属箔，同时对准发光药柱的中线；贴有金属箔的管壳置于发光药柱与高速相机的狭缝之间，其轴线与发光药柱的轴线相垂直；同时引爆发光药柱和管壳，高速相机的摄影底片上记录下金属箔直径的变化过程，电测系统记录下金属箔电阻的变化过程。本发明解决了金属箔在动态环境中进行拉伸系数测定的难题。
文档编号G01N27/04GK1766644SQ20051010108
公开日2006年5月3日 申请日期2005年11月8日 优先权日2005年11月8日
发明者浣石, 谭湘倩, 黄风雷 申请人:广州大学