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专利名称：固体推进剂静电感度测试装置的制作方法
技术领域：
本发明属于材料测试技术领域，涉及材料安全性测试技术，特别是固体推进剂静电感度的一种测试装置。
背景技术：
固体推进剂是利用自身燃烧释放能量，为固体火箭发动机等航天飞行器提供能源的一种含能材料，是目前最主要的导弹用推进剂。固体推进剂对外界静电激源具有一定的敏感性。当静电放电过程中所释放的能量足够大时，固体推进剂有被引燃的可能。对于确定组成的推进剂，存在一个临界静电放电能量。固体推进剂在受到超过该临界能量的作用时，就有可能被引燃。静电感度测试就是通过一定的实验装置，确定这一临界能量的数值， 以此作为衡量固体推进剂静电危险性的尺度。准确测量固体推进剂的静电感度，对于指导推进剂的安全使用和防护非常重要。如果该能量的测试值偏大，就会对潜在的危险认识不够，有可能不采取相应的防护措施，最终可能造成推进剂引燃、进而导致人员伤亡和武器装备的损失。目前常用的固体推进剂静电感度测试主要测试静电放电过程对推进剂的影响，其装置的原理如附图1所示。电路连接方式为直流高压电源与电容构成充电回路，电容、针电极、被测试样(测试时加入，放置于板电极之上，厚度为0. 5mm)、板电极(针、板两电极间距为Imm)构成放电回路，电容两端接静电伏特计测量其充电电压。使用该装置测试推进剂静电感度的具体实施方法为开关首先接通充电回路，连接直流高压电源与电容(电容值为C)，对电容充电，使用静电伏特计测量充电电压(U)。电容充电完毕后，电容上储存的总
能量为，即为作用在被测试样上的放电能量。再用开关接通放电回路，对被测试样进
行放电作用。根据被测试样发生引燃与否，依据勃罗西登法调整电容的充电电压，以改变作用在被测试样上的放电能量。不断调整作用在被测试样上的放电能量，对同一被测试样进行至少25次测试，测试结果按照标准GJB/Z377A-94《感度试验用数理统计方法》中的方法进行处理，求得被测试样发生引燃的可能性为50%的临界放电能量E50。现有测试装置的主要不足在于(1)把电容上总能量记为作用在被测试样
上的放电能量，这是一种简化处理方式，即认为电容上的能量完全作用于被测试样上，未考虑放电回路的实际能量损耗，因此测试结果存在系统误差，一般测试结果偏大；(2)被测试样不与针电极接触，导致电容放电能量的一部分损耗在使针电极与试样之间的空气击穿， 造成测试结果偏大；C3)对被测试样的放电时间短，可能导致部分推进剂试样不引燃，无法测试其静电感度。

发明内容
本发明的目的是克服现有固体推进剂静电感度测试装置的上述缺点，解决不考虑放电回路能量损耗、针电极与被测试样之间空气击穿能量损耗导致测试结果偏大、放电时间短导致推进剂不引燃等问题，提出一种精度更高的固体推进剂静电感度测试装置。本发明技术方案的基本原理是测试实际作用于推进剂被测试样上的电压和电流值，进而计算出作用被测试样上的实际放电能量。本发明的技术方案是一种固体推进剂静电感度测试装置，包括直流高压电源、电容、电阻R1、电阻R2、针电极、板电极、开关、第一电压探头、第二电压探头和电压处理器。其中，直流高压电源、开关、电阻Rl和电容依次顺序连接构成充电回路，电容、电阻R1、开关、 针电极、被测试样(使用时加入)、板电极、电阻R2依次顺序连接构成放电回路；第一电压探头接在电容两端；第二电压探头接在电阻R2两端；电压处理器分别与两个电压探头连接。使用时，被测试样放在针电极和板电极之间，并且分别与针电极和板电极相接触。本发明的有益效果是通过使用两个电压探头分别测量电容两端的电压Uc和电阻 R2两端的电压队，通过进一步计算得到直接作用于被测试样的电流I和电压仏，从而可精确地计算出作用于被测试样的放电能量，解决了现有测试装置不考虑测试电路的能量损耗导致测试结果存在系统误差的问题；被测试样分别与针电极和板电极相接触，解决了电极与被测试样之间空气击穿引起能量损耗的问题；通过在测试电路中引入电阻Rl和电阻R2， 使放电作用时间足够长，解决了放电时间短可能会导致推进剂不引燃的问题。


图1是目前常用的固体推进剂静电感度测试装置电路图；图2是本发明具体实施方式
一提供的固体推进剂静电感度测试装置电路图；图3是本发明具体实施方式
二提供的固体推进剂静电感度测试装置电路图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。图2是本发明具体实施方式
一提供的固体推进剂静电感度测试装置电路图。如图所示，包括直流高压电源、电容、电阻R1、电阻R2、针电极、板电极、第一开关、第二开关、第一电压探头、第二电压探头和电压处理器。其中，直流高压电源、第一开关、电阻Rl和电容依次顺序连接构成充电回路，电容、电阻R1、第二开关、针电极、被测试样(使用时加入，并分别与针电极和板电极相接触)、板电极、电阻R2依次顺序连接构成放电回路；第一电压探头接在电容两端；第二电压探头接在电阻R2两端；电压处理器分别与两个电压探头连接， 记录两个电压探头的电压信号。充电时，第一开关闭合将充电回路连通；放电时，第二开关闭合将放电回路连通。图3是本发明具体实施方式
二提供的固体推进剂静电感度测试装置电路图。如图所示，包括直流高压电源、电容、电阻R1、电阻R2、针电极、板电极、一个单刀双掷开关、第一电压探头、第二电压探头和电压处理器。其中，直流高压电源、开关、电阻Rl和电容依次顺序连接构成充电回路，电容、电阻R1、开关、针电极、被测试样(使用时加入，并分别与针电极和板电极相接触)、板电极、电阻R2依次顺序连接构成放电回路；第一电压探头接在电容两端；第二电压探头接在电阻R2两端；电压处理器分别与两个电压探头连接，记录两个电压探头的电压信号。充电时，单刀双掷开关闭合将充电回路连通；放电时，单刀双掷开关闭合将放电回路连通。
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测试时包括充电和放电两个过程。首先进行充电过程，连通充电回路。电容充电完毕后，断开充电回路，再进行放电过程，接通放电回路，对固体推进剂即被测试样进行放电作用，使用两个电压探头分别测量电容两端的电压U。和电阻R2两端的电压队，两个电压信号由电压处理器记录。流经被测试样的电流I由公式I = / 计算，被测试样两端的电
Sus由公式us = Uc-I ( + )计算，作用在被测试样上的放电能量由公式UsI论计算，
其中起始时刻ts为接通放电回路的时刻；终止时刻td为放电回路结束放电的时刻，即UsI 的值变回零的时刻。根据所测推进剂被测试样引燃与否，依据勃罗西登法调整电容的充电电压，以改变作用在被测试样上的放电能量，对同一被测试样进行至少25次测试，测试结果按照标准GJB/Z377A-94 (感度试验用数理统计方法)中的处理方法，求得推进剂被测试样发生引燃的可能性为50%的放电能量E50，作为该推进剂静电感度的测试值。在实验室进行对比实验，对某类HTPB (Hydroxy Terminated Polybutadiene，端羟基聚丁二烯)复合固体推进剂的静电感度进行测试。实验1和实验2采用相同的被测试样。实验1采用如附图1所示的常用固体推进剂静电感度测试装置，按照背景技术中阐述的方法，得到该推进剂的静电感度值E50 = 154.0毫焦。实验2采用如附图3所示本发明具体实施方式
二提供的固体推进剂静电感度测试装置。其中，直流高压电源输出电压范围0-20000伏；电容采用耐高压电容，电容值为0. 1 微法；电阻Rl和R2采用无感电阻，如陶瓷电阻或绕线电阻，Rl为500欧姆，R2为1欧姆； 第一电压探头采用高压探头，第二电压探头采用普通探头；电压处理器在本实验中采用示波器，也可采用其他能记录电压信号的电压处理器。实验2得到该推进剂的静电感度测试值为66. 4毫焦。通过上述两个实验可以发现(1)实验1所采用的常用固体推进剂静电感度测试装置，因为没有考虑到整个测试电路中的各种能量损耗，所测得的感度数值偏高，不能准确反映固体推进剂的静电感度。(2)实例2采用本发明所涉及的装置，测量实际作用于试样上电压和电流，再计算实际作用能量，排除了测试电路的能量损耗和空气击穿的能量损耗，因此对同一样品的测试值小于实验1的结果，可以较为准确地测量推进剂的静电感度值。由于推进剂、火炸药等含能材料静电感度的测试原理相同，本装置完全适用于各种含能材料的静电感度测试；本发明采用电阻-电容放电模拟静电放电，测试固体推进剂的静电感度，该装置的适用范围不局限于静电感度测试，凡是施加电能作用相关的安全性测试，均可采用本装置进行测试。
权利要求
1.一种固体推进剂静电感度测试装置，包括直流高压电源、电容、针电极、板电极、开关，其特征在于，还包括电阻R1、电阻R2、第一电压探头、第二电压探头和电压处理器；其中，直流高压电源、开关、电阻Rl和电容依次顺序连接构成充电回路，电容、电阻R1、开关、 针电极、使用时加入的被测试样、板电极、电阻R2依次顺序连接构成放电回路；第一电压探头接在电容两端；第二电压探头接在电阻R2两端；电压处理器分别与两个电压探头连接； 使用时，被测试样放在针电极和板电极之间，并且分别与针电极和板电极相接触。
2.根据权利要求1所述的固体推进剂静电感度测试装置，其特征在于，所述开关为一个单刀双掷开关。
全文摘要
本发明提供一种精度更高的固体推进剂静电感度测试装置，包括直流高压电源、电容、电阻R1、电阻R2、针电极、板电极、开关、第一电压探头、第二电压探头和电压处理器。其中，直流高压电源、开关、电阻R1和电容依次顺序连接构成充电回路，电容、电阻R1、开关、针电极、被测试样(使用时加入)、板电极、电阻R2依次顺序连接构成放电回路；第一电压探头接在电容两端；第二电压探头接在电阻R2两端；电压处理器分别与两个电压探头连接。使用时，被测试样放在针电极和板电极之间，并且分别与针电极和板电极相接触。本发明解决了现有测试装置不考虑测试电路的能量损耗导致测试结果存在系统误差的问题。
文档编号G01R22/06GK102253107SQ20111009367
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者周星, 张炜, 谭文若, 鲍桐 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学