1132 工程科学学报，第42卷，第9期 (b) lasting fus 150 ging bo Front view Profile of front view ixing bolt hote 28 0 Top view Profile of top view 图2爆炸腔.(a)实物图：(b)结构图（单位：mm) Fig.2 Blasting cavity:(a)physical chart;(b)structure diagram (unit:mm) 炮孔.在缝槽左侧开直径3mm的通道口，用于传 件，同时薄膜上下面分别放置强度较高且绝缘的 感器安装测量缝槽炮孔内压力.由火药自制的炸 聚环氧树脂，主要为了满足绝缘和抗冲击的需要， 药如图3所示，6mm×20mm柱形装药，使用 爆炸使其受压产生电荷信号，通过VIB-1204F数据 150、200和250mg三种装药药量，表1为炸药的 采集仪转化为电压信号，从而得到冲击荷载：由于 成分和配比，采用电子点火起爆 空气不耦合爆破和水压爆破的准静态压力相差几 十至几百倍，所以选用0~0.5MPa和0~20MPa 两个量程的压阻式传感器 (a) (b) 图3炸药实物图 Fig.3 Physical chart of explosive 图4两种传感器实物图.(a)PVDF薄膜压电传感器：(b)压阻式传感 表1炸药成分和配比（质量分数） 器(0~0.5MPa):(c)压阻式传感器(0~20MPa) Fig.4 Physical charts of the two sensors:(a)PVDF neurofibril film Table 1 Explosive composition and ration piezoelectric sensor,(b)piezoresistive sensor (0-0.5 MPa);(c) Sulfur Potassium nitrate Charcoal powder piezoresistive sensor(0-20 MPa) 21.05 34.58 47.34 图5所示为VIB-1204F型超动态数据采集仪， 其中VIB-1204F型数据采集卡每个单通道的采样 13传感器及采集仪 频率可以高达10MHz,能够精确采集到爆破过程 爆破破岩的主要动力来源是爆炸产生的冲击 中的冲击载荷及准静态压力变化 波和准静态压力，二者有着较为明显的差异，冲击 波载荷比准静态压力大几十至几百倍，但持续时 2实验设计 间比准静态压力短几十至几百倍.为精确测量出 为探究水压爆破的爆炸载荷特征，验证水介 爆炸冲击波和准静态压力，分别选用了聚偏二氟 质对爆炸载荷的提升效果，分别开展缝槽条件下 乙烯(Polyvinylidene fluoride,.PVDF)薄膜压电传感 水压爆破与空气不耦合爆破爆炸载荷对比测试 器和压阻式传感器，如图4所示.厚度为50um的 实验 PVDF薄膜被制成直径为5mm的传感器的核心元 实验设计在三种不同药量下，进行水压爆破炮孔. 在缝槽左侧开直径 3 mm 的通道口，用于传 感器安装测量缝槽炮孔内压力. 由火药自制的炸 药 如 图 3 所 示 ， ϕ6  mm×20  mm 柱 形 装 药 ， 使 用 150、200 和 250 mg 三种装药药量，表 1 为炸药的 成分和配比，采用电子点火起爆. 图 3    炸药实物图 Fig.3    Physical chart of explosive 表 1 炸药成分和配比（质量分数） Table 1 Explosive composition and ration % Sulfur Potassium nitrate Charcoal powder 21.05 34.58 47.34 1.3    传感器及采集仪 爆破破岩的主要动力来源是爆炸产生的冲击 波和准静态压力，二者有着较为明显的差异，冲击 波载荷比准静态压力大几十至几百倍，但持续时 间比准静态压力短几十至几百倍. 为精确测量出 爆炸冲击波和准静态压力，分别选用了聚偏二氟 乙烯（Polyvinylidene fluoride, PVDF）薄膜压电传感 器和压阻式传感器，如图 4 所示. 厚度为 50 μm 的 PVDF 薄膜被制成直径为 5 mm 的传感器的核心元 件，同时薄膜上下面分别放置强度较高且绝缘的 聚环氧树脂，主要为了满足绝缘和抗冲击的需要， 爆炸使其受压产生电荷信号，通过 VIB-1204F 数据 采集仪转化为电压信号，从而得到冲击荷载；由于 空气不耦合爆破和水压爆破的准静态压力相差几 十至几百倍，所以选用 0～0.5 MPa 和 0～20 MPa 两个量程的压阻式传感器. (a) (b) (c) 图 4    两种传感器实物图. （a）PVDF 薄膜压电传感器；（b）压阻式传感 器（0～0.5 MPa）；（c）压阻式传感器（0～20 MPa） Fig.4     Physical  charts  of  the  two  sensors:  (a)  PVDF  neurofibril  film piezoelectric  sensor;  (b)  piezoresistive  sensor  (0 –0.5  MPa);  (c) piezoresistive sensor (0–20 MPa) 图 5 所示为 VIB-1204F 型超动态数据采集仪， 其中 VIB-1204F 型数据采集卡每个单通道的采样 频率可以高达 10 MHz，能够精确采集到爆破过程 中的冲击载荷及准静态压力变化. 2    实验设计 为探究水压爆破的爆炸载荷特征，验证水介 质对爆炸载荷的提升效果，分别开展缝槽条件下 水压爆破与空气不耦合爆破爆炸载荷对比测试 实验. 实验设计在三种不同药量下，进行水压爆破 150 30 20 Electronic blasting fuse 3 Front view Fixing bolt Charging bolt Top of blasting cavity Slotting hole 6 Underside of blasting cavity 60° 30° Profile of front view Fixing bolt hole Top view (a) (b) Profile of top view Explosive R28 PVDF Sensor interface R45 R3 R15 图 2    爆炸腔. （a）实物图；（b）结构图（单位：mm） Fig.2    Blasting cavity: (a) physical chart; (b) structure diagram (unit: mm) · 1132 · 工程科学学报，第 42 卷，第 9 期