СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЭТАЛОННОГО ИМПУЛЬСА СВЕТА Российский патент 2005 года по МПК F21K5/00 

Предлагаемый способ относится к области методики проведения физического эксперимента, касается создания эталонных источников света для импульсной пирометрии и фотометрии и может применяться при настройке аппаратуры в полевых испытаниях с регистрацией радиационных (излучательных) параметров исследуемого объекта (быстропротекающего процесса) некоторой измерительной схемой, для этого осуществляется предварительная регистрация радиационных параметров эталонного источника той же схемой и в тех же условиях.

Уровень техники:

Известен способ использования эталонного источника света в фотографическом методе измерения высоких температур, в котором в качестве такого источника используется Солнце [Модель И.Ш. Измерение высоких температур в сильных ударных волнах в газах. ЖЭТФ, 1957, т.32, вып.4, стр.714-726, 1]. При этом сравниваются яркости исследуемого тела с известной яркостной температурой Солнца.

У данного способа можно отметить следующие недостатки: нет возможности изменять радиационные параметры эталонного источника (Солнца), приближая их к параметрам исследуемого тела (процесса) и, как правило, отсутствуют точные данные о прозрачности атмосферы в момент измерения радиационных параметров эталонного источника, что приводит к неучтенным погрешностям измерений.

Описанные выше затруднения могут быть устранены в случае использования в качестве эталонного источника света абсолютно черного излучателя [Семененко В.Д., Семененко Д.П., Канозенко И.Д. Абсолютно черный излучатель. А.С. №268699, опубл. 10.04.1970, бюл. №14, 2]. Реализация данного способа представляет собой создание равномерно излучающего свет слоя рабочей среды путем выведения рабочей среды из статичного состояния. Авторами заявлены следующие устройства, обеспечивающие движение рабочей среды (например, в виде псевдоожиженного слоя или газовой взвеси): механические, газовые, акустические, электрические и магнитные.

К недостаткам данного способа можно отнести значительный временной интервал, необходимый для установления постоянной температуры эталонного источника (обусловленный режимом работы устройств, обеспечивающих движение рабочей среды), что делает непригодным его применение для изучения быстропротекающих процессов, характеризующихся быстрым нарастанием и спадом облученности (характерные времена ~1÷100 мкс), а также сложность реализации способа в условиях полевых испытаний.

Задачи, решаемые заявленным способом

Для тарировки измерительной аппаратуры (пирометров, фотометров), применяющейся для регистрации быстропротекающих процессов, сопровождающихся излучением, необходимо создание эталонных импульсов света малой длительности, повторяющейся формы, обладающих характерными особыми точками, в которых заранее определены излучательные параметры. Подобную задачу можно решить, генерируя световой импульс посредством возмущения рабочей среды ударной волной. Это делает актуальной разработку способов генерации эталонных импульсов света, основанных на подрыве зарядов взрывчатого вещества.

Технический результат

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение в полевых условиях эталонного импульса света с требуемыми излучательными параметрами способом, позволяющим соблюсти подобие между эталонным импульсом света и световыми импульсами, наблюдаемыми в изучаемых объектах (быстропротекающих процессах).

Сущность изобретения

Данный технический результат достижим за счет того, что в отличие от известного способа генерации эталонного импульса света [2], включающего создание равномерно излучающего свет слоя рабочей среды путем выведения рабочей среды из статичного состояния, в заявляемом способе в качестве рабочей среды, образующей излучающий слой, используют газ, а выведение рабочей среды из статичного состояния производят воздействием на нее ударной волной, порожденной взрывом заряда взрывчатого вещества, причем дополнительно излучающим свет слоем рабочей среды служат продукты взрыва заряда взрывчатого вещества. Кроме того, заряду взрывчатого вещества может быть придана форма шара, а взрыв заряда может осуществляться путем центрально-симметричного инициирования детонационного процесса.

Выбор в качестве рабочей среды газа и выведение рабочей среды из статичного состояния путем воздействия на нее ударной волной, порожденной зарядом взрывчатого вещества, позволит максимально приблизить радиационные параметры эталонного импульса света к параметрам исследуемых объектов (быстропротекающих процессов - взрыва, удара), так как принципы генерации излучения для эталонного источника и исследуемого объекта (процесса) подобны, что повысит точность настройки схемы регистрации радиационных параметров.

Использование продуктов взрыва заряда взрывчатого вещества в качестве дополнительно излучающего свет слоя рабочей среды расширяет диапазон радиационных параметров генерируемого импульса света.

Придание заряду взрывчатого вещества формы шара (см. фиг.1) и осуществление взрыва заряда путем центрально-симметричного инициирования детонационного процесса позволит обеспечить пространственную однородность излучения и получить диаграмму освещенности эталонного импульса света (см. фиг.2), обладающую характерными точками, в которых радиационные параметры постоянны и могут быть определены с помощью предварительно проведенных экспериментов.

Перечень фигур и графических изображений

На фиг.1 схематично показано устройство - эталонный источник света, с помощью которого экспериментально подтверждена осуществимость способа. На фиг.2 дана качественная диаграмма освещенности, создаваемая таким устройством.

Сведения, подтверждающие возможность достижения технических результатов способа

Устройство, подтверждающее осуществимость способа, включает в себя:

- Капсюль-детонатор (1), размещенный внутри шарового заряда взрывчатого вещества (2) таким образом, что инициирующая площадка капсюля находится в геометрическом центре заряда,

- подрывную магистраль (3), с помощью которой производят подрыв капсюля-детонатора (1).

Устройство, подтверждающее осуществимость способа, функционирует следующим образом

По срабатывании капсюля-детонатора (1) от подрывной магистрали (3) (этот момент на диаграмме освещенности, полученной в конкретном опыте, соответствует t=0, см. фиг.2) происходит центральное инициирование шарового заряда ВВ (2). Заряд (2) претерпевает детонационное превращение, детонационная волна, по выходе на поверхность заряда, превращается в ударную волну, которая, выводя рабочую среду (в нашем случае газ (воздух)) из статичного состояния, начинает движение по невозмущенному газу (воздуху). Этот момент (“А” по фиг.2) отделен от t=0 интервалом Δt, зависящим от скорости детонации взрывчатого вещества и радиуса заряда. По мере того, как растет оптическая толщина излучающего слоя рабочей среды, возмущенного ударной волной, растет и освещенность, им создаваемая, - достигается первый максимум освещенности (“Б” по фиг.2). В то же время происходит многократное прохождение ударных волн к центру схемы и обратно - к границе продуктов взрыва, прохождение таких волн осуществляет перемешивание продуктов взрыва и их охлаждение, температура продуктов падает и освещенность, создаваемая излучением с их поверхности, уменьшается, реализуется первый минимум освещенности (“В” по фиг.2). Вклад в уменьшение освещенности также может вносить экранирование “горячих” областей отдельными компонентами продуктов взрыва (например, NO₂). После того, как перемешивание произойдет и температура в продуктах взрыва будет равномерно распределена, освещенность снова начнет увеличиваться за счет увеличения излучающей площади расширяющихся продуктов взрыва - наблюдается второй максимум освещенности (“Г” по фиг.2) [см. В.В.Адушкин. О формировании ударной волны и разлете продуктов взрыва в воздухе. - ПМТФ, №5, 1963, с.107-114].

Проведенные исследования показали, что для широкого класса взрывчатых веществ с положительным кислородным балансом без примесей, вносящих дополнительный вклад в создание радиационных потоков (например, алюминия), сохраняется описанная качественная картина. Причем в пределах одного типа взрывчатого вещества сохраняются и количественные параметры излучения с учетом зависимости освещенности от квадрата расстояния от заявляемого эталонного заряда до регистрирующей аппаратуры.

При проведении полевого испытания с регистрацией радиационных параметров исследуемого объекта (быстропротекающего процесса, сопровождающегося световым излучением) некоторой измерительной схемой, необходимо осуществить регистрацию радиационных параметров эталонного источника той же схемой и в тех же условиях. Сравнительный анализ измеренных параметров позволит произвести количественную и качественную оценку излучательных характеристик исследуемого объекта, осуществить настройку измерительной схемы.

Следовательно, подобный способ можно рекомендовать к применению для получения эталонных импульсов света в условиях, допускающих подрыв ограниченных масс взрывчатого вещества (30-100 г).

Изобретение относится к области источников света на основе ударного сжатия рабочего вещества. Способ заключается в создании равномерно излучающего свет слоя рабочей среды - газа путем выведения ее из статического состояния действием ударной волны, порожденной взрывом шарообразного заряда взрывчатого вещества с положительным кислородным балансом, обеспечивающего формирование эталонного импульса света, подобного исследуемому при его центрально симметричном инициировании, причем диаграмма освещенности эталонного импульса света обладает характерными точками, в которых радиационные параметры постоянны и могут быть определены с помощью предварительно проведенных экспериментов. Техническим результатом изобретения является получение в полевых условиях эталонного импульса света с требуемыми излучательными параметрами. 2 ил.

Способ формирования эталонного импульса света для исследования светоизлучающих процессов в импульсной пирометрии и фотометрии, включающий создание равномерно излучающего свет слоя рабочей среды путем выведения рабочей среды из статического состояния, отличающийся тем, что в качестве рабочей среды, образующей излучающий слой, используют газ, а выведение рабочей среды из статического состояния производят воздействием на нее ударной волны, порожденной взрывом шарообразного заряда взрывчатого вещества с положительным кислородным балансом без примесей, вносящих дополнительный вклад в создание радиационных потоков, обеспечивающего формирование эталонного импульса света подобного исследуемому при его центрально симметричном инициировании, причем диаграмма освещенности эталонного импульса света обладает характерными точками, в которых радиационные параметры постоянны и могут быть определены с помощью предварительно проведенных экспериментов.