爆破过程高速摄像方法研究

论文摘要

高速摄像这门技术在我国还很年轻。近年来,无论在高速摄像机的研制还是高速摄像技术本身,都有了很大的发展,在科学技术领域中已得到了人们极大的重视和广泛的应用。在爆破工程领域的研究中,高速摄像已成为一个不可或缺的重要研究工具之一,利用高速摄像的方法观测爆炸的瞬变过程,有其突出的优点,它不受电场、磁场的干扰,高速摄像方法比较直观,能够即时重演被记录的过程,并将时间放大到数百万倍以上,这就有可能来仔细观察瞬息变化的微小过程。为充分利用高速摄像性能,完善高速摄像量测技术,开展了如下几方面的研究：(1)查阅资料,找出与起爆器材性能、炸药性能、爆破效应相关的主要参数(或物理量)及其光测测量方法；(2)对主要参数进行分析归类并对这些物理量的信号特征进行分析；(3)探讨台阶爆破的光测测量方法；(4)根据所选定要测量的参数,通过经验方法、类比法和理论计算,选定合适的拍摄方法。在理论分析的基础上,本文详细介绍了高速摄像技术在爆破工程中的应用,主要做了以下几项工作：(1)介绍了高速摄像的理论基础、分类、摄像机与测量控制布置原则以及高速摄像系统参数的确定,在参数确定中给出了具体的参数设定公式,为后期高速摄像的实现提供了理论基础。(2)爆破器材在爆破中起着决定性作用,本文详细阐述了爆破器材的高速摄像测试应用,包括雷管精度的测试、导爆索和导爆管传爆速度、炸药爆速和爆轰压力的测量。(3)为了更好对台阶爆破进行高速摄像的观测,本文分析了台阶爆破运动过程的特征。分析了岩体爆破时的鼓包运动以及爆堆的形成。在此基础上,详细介绍了台阶爆破高速摄像技术,详细论述了高速摄像在台阶爆破中的具体应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高速摄像技术的优势
• 1.3 高速摄像技术在爆破工程中的研究现状
• 1.3.1 高速摄影技术在炸药研究中应用
• 1.3.2 高速摄影技术在岩石爆破破碎机理研究中应用
• 1.3.3 高速摄影技术在岩石爆破运动规律研究中应用
• 1.3.4 高速摄影技术在确定最佳爆破孔网参数研究中应用
• 1.4 研究目标和内容
• 第2章 高速摄像机
• 2.1 摄像测量学基本原理
• 2.2 高速摄影的分类
• 2.2.1 模拟式高速摄影机
• 2.2.2 数字式高速摄像机
• 2.2.3 数字式高速摄像机与模拟式高速摄影机的比较
• 2.3 数字式高速摄像机的组成
• 2.4 CMOS图像传感器的基本原理
• 2.5 高速摄像机的基本性能参数
• 第3章 高速摄像基本性能参数的确定
• 3.1 摄像机的镜头焦距和物距的确定
• 3.2 曝光时间和快门速度确定
• 3.3 摄像频率与运动物体关系
• 3.4 分辨率与最小可识别对象问题
• 3.5 景深与拍摄方向问题
• 3.6 记录模式选择
• 3.7 摄像机与被拍摄现象同步
• 3.8 摄像时的照明
• 3.8.1 照明系统设计的主要因素
• 3.8.2 基本照明方法
• 第4章 爆破器材性能的高速摄像方法
• 4.1 导爆管、导爆索和炸药的传爆速度测量
• 4.2 炸药爆轰压力测量
• 第5章 爆破过程的高速摄像方法
• 5.1 台阶爆破高速摄像技术
• 5.1.1 台阶爆破物理过程
• 5.1.2 台阶面的层裂飞片速度估算
• 5.1.3 台阶整体运动速度估算
• 5.1.4 堵塞物运动速度估计
• 5.2 岩石开始移动时间的确定问题
• 5.3 抛掷爆破高速摄像技术
• 5.3.1 鼓包运动机理和鼓包开始的时间
• 5.3.2 鼓包运动速度与抛掷堆积的关系
• 5.4 模型实验技术
• 5.4.1 相似材料模型实验
• 5.4.2 透明材料模型
• 5.5 本章小结
• 第6章 台阶爆破高速摄像观测设计
• 6.1 爆破过程的高速摄像准备
• 6.1.1 高速摄像装置
• 6.1.2 高速摄像现场布置
• 6.2 现场观测范围及拍摄参数的选择与设定
• 6.2.1 拍摄范围估计
• 6.2.2 拍摄镜头选择
• 6.2.3 高速摄像机拍摄参数选择与设定
• 6.3 数字图像采集
• 6.4 数字图像的处理与分析
• 第7章 结论
• 7.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢