[发明专利]一种冲击波三波点连续捕捉方法

说明书

本发明涉及一种冲击波三波点连续捕捉方法，属于爆炸测试领域。炸药起爆后形成的冲击波向周围传播，由于冲击波阵面与周围的空气密度存在很大差异，从而导致光线折射率的变化，投影屏呈黑色，使光线变化容易被高速摄像机区分捕捉。通过对捕捉到的两个相邻图像PS差值处理，给出初始冲击波、反射冲击波及马赫杆图像，三波点距离起爆点位置通过标杆之间实际距离与图像像素距离换算给出，三波点高度通过标杆实际高度与图像像素距离换算给出。本发明能够提高高速摄像机对冲击波的捕捉效果；且能够精准给出三波点位置。

技术领域

本发明涉及一种冲击波三波点连续捕捉方法，属于爆炸测试领域。

背景技术

炸药在近地面空中爆炸后，爆炸波以球面波向外传播，当初始冲击波与地面以一定角度接触时，将产生一个强度大于初始冲击波的反射冲击波，由于反射冲击波速度大于初始冲击波，反射冲击波将逐渐追赶上初始冲击波并结合为加强的冲击波，即马赫波，马赫波呈杆状又称为马赫杆。初始冲击波、反射波、马赫杆的交点称为“三波点”，三波点是初始冲击波与马赫作用的分界点。炸药在近地面空中爆炸后的初始冲击波超压值是衡量炸药威力的重要指标，由于马赫现象的存在，在进行炸药测试时，难以区分所得到的数据是初始冲击波、反射冲击波还是马赫杆。因此准确给出三波点位置对爆炸冲击波测量具有重要意义。由于地面条件的复杂性，理论及数值模拟技术都难以给出可靠的三波点位置，传统的测量方法通过在距离炸点相同位置的不同高度布置传感器来反推三波点位置，不仅只能确定某一位置三波点高度，而且精度较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术无法实现三波点测量的问题，提供一种冲击波三波点连续捕捉方法。该方法通过高速摄像捕捉完整的爆炸冲击波传播过程，采用图像差值计算并结合标杆实际距离及高度给出不同时刻三波点位置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种冲击波三波点连续捕捉方法，包括：防护墙、通孔、高速摄像机、防护玻璃、炸药、标杆、投影屏和支撑架。

所述防护墙上开有通孔，高速摄像机放置在通孔处，镜头高度与炸药高度相同，通孔靠近炸药一侧安装防护玻璃，炸药放置于两根标杆连线的中心距离地面一定高度，标杆连线与摄像机镜头方向垂直，投影屏紧固在支撑架，投影屏平面平行于标杆连线。

高速摄像采集到的图像，采用相邻图像差值计算并结合标杆实际距离及高度给出不同时刻三波点位置。

工作过程：

炸药起爆后形成的冲击波向周围传播，由于冲击波阵面与周围的空气密度存在很大差异，从而导致光线折射率的变化，投影屏呈黑色，使光线变化容易被高速摄像机区分捕捉。通过对捕捉到的两个相邻图像PS差值处理，给出初始冲击波、反射冲击波及马赫杆图像，三波点距离起爆点位置通过标杆之间实际距离与图像像素距离换算给出，三波点高度通过标杆实际高度与图像像素距离换算给出。

有益效果

1、本发明的一种冲击波三波点连续捕捉方法，本发明提供的添加投影屏的方案，提高了高速摄像机对冲击波的捕捉效果；

2、本发明的一种冲击波三波点连续捕捉方法，本发明采用相邻图像PS差值处理方法，能够精准给出三波点位置。

附图说明

图1为本发明中的设备布置示意图；

图2为本发明中的投影屏固定示意图；

图3(a)和(b)为高速摄像捕捉到的相邻两张图像；图3(c)为本发明中的初步冲击波处理结果图。

其中，1-防护墙，2-通孔，3-高速摄像机，4-防护玻璃，5-炸药，6-标杆，7-投影屏，8-支撑架。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。