理论教育 换能元换能实验探究

换能元换能实验探究

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:3.2.2.1 5 min恒流激励实验1. 实验样品为了研究金属桥带形状、散热面积对恒流激励下熔断电流的影响,本章选择两种不同尺寸的金属桥带换能元进行实验,具体形状如图3.12所示,尺寸如表3.7所示。

换能元换能实验探究

为了验证上述换能模型,本章针对金属桥带电火工品经常使用的能量加载方式,对不同的金属桥带换能元分别进行5 min恒流激励实验和50 ms恒流激励实验。

3.2.2.1 5 min恒流激励实验

1. 实验样品

为了研究金属桥带形状、散热面积对恒流激励下熔断电流的影响,本章选择两种不同尺寸的金属桥带换能元进行实验,具体形状如图3.12所示,尺寸如表3.7所示。

图3.12 实验用金属桥带

(a)S形桥带结构示意图;(b)S形桥带样品

表3.7 S形桥带尺寸

2. 实验方法和结果

实验方法采用的是D-最优化法,实验所用的仪器设备和实验电路图同3.1.2.2节。本实验取电流变为“0”,电压不再发生变化看作恒流激励情况下桥带熔断的判据,如图3.13所示。

图3.13 恒流激励下桥带熔断时示波器上的信号

按照D-最优化法和上述判据测试出桥带换能元的临界熔断电流ˆ0μ和标准误差ˆ0σ,然后按照正态分布模型计算出99.9%熔断电流和0.1%熔断电流,如表3.8所示。本章定义99.9%熔断的电流为全熔断电流,0.1%熔断的电流为全不熔断电流。

表3.8 5 min恒流激励时金属桥带的临界熔断电流实验结果

3. 实验与理论对比(www.daowen.com)

按照式(3-9)及式(3-10)的差分表达式,利用MATLAB软件计算桥带的临界熔断电流值,并将其与实验结果进行对比,如表3.10所示。计算所用的桥带的参数如表3.7所示,玻璃塞子的参数如表3.9所示,桥带的熔化温度取其熔点。

表3.9 玻璃材料的物化参数

表3.10 5 min恒流激励时桥带临界熔断电流的理论计算值与实验值对比

由表3.10可知,临界熔断电流的理论计算值与实验值的误差在6%以内,两者非常吻合,所以用上述方法来计算金属桥带的临界熔断电流值是比较合理的,这为金属桥带换能元的设计提供了一定的理论指导。

3.2.2.2 50 ms恒流激励实验

实验样品和方法同3.2.2.1节,实验所用设备如图3.14所示。

图3.14 阵列式火工品测试系统点火控制台与光靶

D-最优化法测试金属桥带在50 ms恒流激励情况下的临界爆发电流和标准差,按照3.2.2.1节中的方法计算全不爆发电流和全爆发电流,结果如表3.11所示。

表3.11 50 ms恒流激励下金属桥带的临界爆发电流实验结果

按照式(3-9)及式(3-10)的差分表达式,利用MATLAB软件计算50 ms恒流激励时金属桥带的临界爆发电流值,并将其与实验结果进行对比,如表3.12所示。计算中用到的桥带爆发点取桥带的汽化温度。

表3.12 50 ms恒流激励时桥带的临界爆发电流的理论计算值与实验值对比

由表3.12可知,50 ms临界爆发电流的理论计算值与实验值的误差在5%以内,两者非常吻合,所以可以用上述方法计算金属桥带的50 ms临界爆发电流。

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