气囊对光电倍增管水下内爆影响试验研究

发布时间：2021-11-18 17:22

　　江门中微子试验中使用的光电倍增管需要长时间承受高静水压力作用,由于光电倍增管外壳使用膨化硅玻璃制造,受自身结构微观缺陷影响不可避免的有发生碎裂的可能,并引发光电倍增管的水下内爆（Implosion）,对其周围设施造成危害。在可加压密封罐中进行带有气囊的光电倍增管水下内爆试验,使用高速摄像和压力传感器记录实验过程数据。并将试验结果与无气囊条件下的光电倍增管水下内爆相关数据进行对比,探究了使用气囊进行光电倍增管水下内爆防护的可行性,为光电倍增管的水下内爆防护提供新的思路。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(15)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

试验装置示意图

试验中用于触发水下内爆的光电倍增管被安装在压力罐内的工作平台上,试验安装的球形气囊内部压强0.1 MPa,充气后直径约11 cm,使用细线与光电倍增管底部相连。如图2所示,保证试验前气囊位置的固定以及光电倍增管内爆过程中气囊能够快速移动到真空区域内部。进行试验时,首先向压力罐内注水,并在压力罐顶部留出一定体积的空气,然后从压力罐顶部对预留的空气进行加压,直至压力罐内达到0.5 MPa的试验环境压力为止。最后,通过工作平台上对称安装在光电倍增管两侧的液压装置挤压光电倍增管,使玻壳压溃引发光电倍增管的水下内爆。本次试验使用1台高速摄像机通过压力罐上设置的高速视窗对光电倍增管水下内爆过程进行了记录,并使用PCB压力传感器在压力罐内设置了3处压力测点,采集了光电倍增管水下内爆导致的流场压力变化状态。PCB压力传感器通过安装平台和压力罐顶部的延伸出的钢制支架进行固定防止在试验过程中传感器在水流运动下移动,影响数据采集,三处测点分布位置如图3所示。其中#1测点位于光电倍增管正上方,距离光电倍增管中心0.41 m;#2、#3测点位于光电倍增管同一侧,且高度与光电倍增管中心相同,距光电倍增管中心的距离分别为0.55 m、0.92 m。

本次试验使用1台高速摄像机通过压力罐上设置的高速视窗对光电倍增管水下内爆过程进行了记录,并使用PCB压力传感器在压力罐内设置了3处压力测点,采集了光电倍增管水下内爆导致的流场压力变化状态。PCB压力传感器通过安装平台和压力罐顶部的延伸出的钢制支架进行固定防止在试验过程中传感器在水流运动下移动,影响数据采集,三处测点分布位置如图3所示。其中#1测点位于光电倍增管正上方,距离光电倍增管中心0.41 m;#2、#3测点位于光电倍增管同一侧,且高度与光电倍增管中心相同,距光电倍增管中心的距离分别为0.55 m、0.92 m。试验数据的采集由#1、#2压力测点的压力信号触发,使用中间触发方式,触发阈值设置为2 MPa。共采集了触发信号前2 s和触发后3 s的压力数据。高速摄像机同样使用#1、#2压力传感器压力信号触发,采样频率设置为3 000 frame/s,对触发信号前后各1 s的光电倍增管水下内爆过程进行记录。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]水下中空结构物内爆试验方法研究[J]. 黄治新,喻敏,杜志鹏,李营,秦中华.  振动与冲击. 2017(03)
[4]不可压缩流体中球型容器内爆理论模型研究[J]. 杜志鹏,杜俭业,李营,秦中华.  兵工学报. 2015(S1)
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硕士论文
[1]光电倍增管内爆防护装置设计与试验[D]. 蒋永博.沈阳工业大学 2017
[2]江门中微子探测器结构选型分析与节点承载性能研究[D]. 周燕.重庆大学 2014



本文编号：3503299