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石英压力计获得的压力振幅
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石英压力计获得的压力振幅(直到压力计“击穿”时刻)对离爆炸线距离的依赖性,以便在离爆炸线较小的距离使用石英压力计,SW曲率的影响变得显著图5所示为引出线。获得的波形对应于通过等离子体通道放电产生的SW。由于其灵敏度不足,第一个SW未被该仪器检测到。可以看出,所获得的信号具有相对较短的特征(∼1µs)定义良好的第一个脉冲,随后是长持续时间的脉冲(∼8µs)。第二脉冲的最大振幅及其波形在相同放电中的再现性较差。同时,第一个脉冲振幅的标准偏差为±7%。因此,我们考虑仅分析压力的第一个脉冲。目前,我们对第二脉冲的性质没有明确的解释,其出现可能与几个因素(机械共振、压力计支架的设计等)有关。在分析第一个信号时,我们考虑了声阻抗失配因子,其等于∼在碳树脂的情况下为0.6(Zc=7.4Rayls)。压力与排放通道距离的关系如图6a所示,其中获得了与压力测量相关的数据

78 A.Sayapin等人。图5碳测量仪在距爆炸CuwireFig 25 mm和65 mm处获得的信号的典型波形。6a SW压力与通过不同压力计和方法获得的与放电通道的距离的相关性。b还介绍了所有压力计上平均的最佳压力-距离依赖性和使用其他压力计和方法的0.5径向指数依赖性。人们可以看到,在距离排放通道25 mm处,这些校准的碳计获得的压力不超过1.2×108Pa。此外,获得的相关性P=f(r)的最佳拟合与圆柱形SW的理论相关性不同:P∝r−0.5[19].总结本节,我们可以得出结论,简单而廉价的碳压力计可以有效地用于测量通过大电流放电在水中产生的SW的压力振幅。但是,应仔细校准每个仪表。此外,由于滞后效应,这些压力计不能用于测量SW压力的时间依赖性。3.3飞行时间方法通过TOF方法获得的SW压力依赖于与轴的径向距离P=f(r)的平均数据如图6a所示。我们可以看到这些数据与碳测量仪获得的数据之间的令人满意的一致性。让我们注意到,在我们的情况下,压力振幅的计算是基于对方位分离的四个CA-1136压力计获得的数据进行平均,这四个压力计位于距排放通道不同的距离处。该计算不需要了解排放通道半径。此外,对五次不同的发电机射击的结果进行了平均。然而,在使用基于单个压力计的TOF方法的情况下,放电通道半径r0的不确定性可能导致SW压力的确定出现较大误差。事实上,取压力计在距离排放通道距离d处测量的压力Pdas,我们假设压力计和排放通道之间任意距离处的压力振幅P(r)可以表示为P(r)=Pd(rd/r)0.5,其中径向指数0.5取经典理想零宽度源的值。因此,考虑到交流计数等式(2)并忽略P0,可以得到以下时间表达式t SW需要通过排放通道和仪表之间的距离:t型=rdr010.5+0.25+107Pd(rd/r)0.5(4)不同r0和forrd=85 mm的t=f(Pd)如图7所示≥1 mm测量值的Pd测定误差t可能很大。例如,对于t=53µs,当r0=2mm和r0=0.05 mm时,分别获得Pd=2.7×107Pa和Pd=4.2×107Pa。考虑到放电的微秒时间尺度和等离子体通道相对较快的膨胀速度≤3×105cm/s(实际上,该速度取决于Id的振幅)[6]压力估计的误差可能为≥50%. 这里让我们注意到,通过实验发现的径向指数0.7可以立即得出相同的结论。为了总结本节,我们可以得出结论,TOF方法可以有效地用于SW压力振幅的估计。为了减少这些测量的误差并克服初始排放通道半径终止的困难这里应该指出的是,从压电压力计获得的压力信号需要仔细的数学处理才能获得正确的压力值。利用TOF方法评估的峰值压力的误差估计为20%。此外,这里值得一提的是,尽管TOF和光学测量给出了SW前部压力的值,但确定SW前部后压力形状的唯一技术是使用压电测量仪,这里的经验法则是不够的,数学信号分析是必不可少的[12]。通过P(r)=Pinrα的函数计算了实验获得的峰值压力与冲击波起源距离的关系,其中P是压力,r是与爆炸线的距离,Pin是SW在其起源处的初始压力。Pin和功率系数α的值是通过对实验数据进行分析得出的。表1总结了不同技术获得的这些值≈109Pa和α≈−0.7.经典理论预测的圆柱声波衰减的功率α为αth≈−这种差异可能是由于观测到的波的非线性引起的,因为它们的速度超过了声速一个相对大的因子。此外,从所有压力计上平均的压力-距离相关性中获得的Pin和α值如图6b所示。从表1可以看出,使用条纹相机技术和经处理的PCB-109A02量规获得了与平均相关性的最佳一致性。感谢作者感谢J.Felsteiner和V.T.Gurovich富有成效的讨论,感谢L.Iomin的助手

 
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