Blast testing and explosion testing data acquisition

Datainsamling vid spräng- och explosionstesterHöghastighets-DAQ för mätning av sprängtryck, chockvågor, impulser och vibrationer vid sprängprovning.

Spräng- och explosionsprovningar ger upphov till extremt snabba transienta händelser, där tryckfronter når sin toppamplitud inom mikrosekunder. För att kunna mäta topptryck, reflekterat tryck, impuls, vibrationer och ankomsttid med hög noggrannhet krävs en snabb och synkroniserad datainsamling.

Dewesofts DAQ-system registrerar dessa händelser över flera kanaler med höga samplingsfrekvenser, stort dynamiskt omfång, stöd för IEPE/ICP-sensorer och synkroniserad höghastighetsvideo. Från karakterisering av sprängämnen och sprängning i produktionssammanhang till strukturella tester och chockrörsexperiment – alla signaler och videoklipp spelas in på en gemensam tidsbas.

Boka ett samtal 1:1

PTP-synkronisering

kompatibel med openDAQ

Höjdpunkter

Höghastighetsavläsning upp till 15 MHz

Tryckvågorna stiger och når sin topp på mikrosekunder, vilket innebär att undersamplingen missar den faktiska toppamplituden. Dewesofts SIRIUS HS- och XHS-moduler kan sampla med frekvenser på upp till 1 MHz respektive 15 MHz. Detta är tillräckligt snabbt för att kunna avbilda stigtider på några mikrosekunder och registrera den verkliga toppen av det infallande och reflekterade trycket, istället för en dämpad approximation.

Skalbart antal kanaler för fullständig täckning

En enskild explosion kan sällan karakteriseras med hjälp av en enda sensor. Dewesoft-systemen kan skalas från ett fåtal till hundratals kanaler. Detta innebär att tryckmätare för fritt fält, mätare för reflekterat tryck, accelerometrar, töjningsgivare och markvibrationssensorer alla kan registreras inom ett enda synkroniserat system, istället för att mödosamt sammanfogas i efterhand.

Multifysikmätning i ett enda system

Tryck är sällan det enda viktiga mätvärdet vid sprängprovning. Dewesoft-system kan registrera tryck, temperatur, töjning, acceleration, ljud, förskjutning, rotation och video på en enda synkroniserad plattform, vilket gör att strukturens respons, termiska effekter och själva tryckvågen kan mätas samtidigt. Detta eliminerar behovet av separata instrument som inte är inbyggt synkroniserade.

Inbyggd inspelning av transienter och pre-trigger

Explosionshändelser är oförutsägbara – man vet sällan exakt när detonationen kommer att inträffa. Programvaran DewesoftX lagrar kontinuerligt inkommande data i en buffert och stöder inspelning före utlösning samt långvarig lagring av transienta data, vilket gör att datainsamlingen fångar upp hela händelsen, inklusive tiden omedelbart före utlösningen.

Synkroniserad höghastighetsvideo och kameraintegration

Siffror i sig räcker inte alltid för att förklara vad som hände vid sprängfronten eller målytan. Dewesoft integreras direkt med höghastighetskameror och överlagrar videobilder på samma tidsaxel som tryck- och vibrationskanalerna, så att ingenjörerna kan observera chockfronten, eldklotet och splittmönstret parallellt med den exakta vågformen som orsakade dem.

Direkt kompatibilitet med IEPE/ICP-trycksensorer för tryckvågor

Frifälts-penna-sonder, tryckmätare med reflekterad tryckmätning och piezoresistiva explosionssensorer från leverantörer som PCB Piezotronics ansluts direkt till Dewesofts inbyggda IEPE/ICP-signalbehandling – med en konstant strömförsörjning på upp till 20 mA på SIRIUS XHS – utan externa förstärkare, extra boxar eller extra brus i signalkedjan.

Robust hårdvara som kan användas ute i fält och på skjutbanor

Gruvfronter, provsprängningsområden och utomhusarenor för sprängningar är inte laboratoriemiljöer. Dewesoft SIRIUS och bärbara DAQ-enheter är konstruerade för att tåla damm, stötar och vibrationer, extrema temperaturer samt upprepade fältinsatser. De finns med batteridrift och robusta anslutningar som tål tuffa miljöförhållanden.

En enda programvaruplattform – från installation till rapport

Programvaran DewesoftX hanterar sensorkonfiguration, visualisering i realtid, utlösning, matematiska beräkningar och analys efter testet – inklusive tryck-tid-kurvor, beräkning av impuls (area under kurvan), FFT och ankomsttid – i ett enda gränssnitt, vilket innebär att man slipper det extra steget att exportera rådata till ett annat verktyg för att få användbara resultat.

Gratis programvara med livstidsuppdateringar

DewesoftX ingår i varje system utan extra kostnad, med kostnadsfria livstidsuppdateringar och utan återkommande licensavgifter, avgifter per användare eller underhållsavtal. Varje ingenjör som arbetar med ett testprogram kan använda den fullständiga analysprogramvaran – inte bara en begränsad visningsversion – utan några kostnader för programvarulicenser. Detta innebär enorma besparingar när man räknar på flera års drift.

Dewesofts kvalitet, med en branschledande 7-årsgaranti som stöd

Varje datainsamlingssystem från Dewesoft konstrueras och tillverkas internt och omfattas som standard av en 7-årig garanti, vilket är betydligt längre än de 1–2 år som är vanligt inom branschen. För mätutrustning som måste fungera korrekt vid ett engångstest med explosioner som inte kan upprepas återspeglar denna garanti den byggkvalitet som krävs för att hårdvaran ska klara kraven i fält.

Vad är sprängprovning, och varför är det viktigt?

Sprängprovning, även kallad explosionstestning, är en kontrollerad mätning av de tryckmässiga, termiska och mekaniska effekter som uppstår vid en detonation eller annan snabb energifrigöring. Det omfattar ett brett spektrum av skalor och uppställningar: ett sprängämnesprov på några gram som detonerar i ett chockrör i laboratoriet, en fullskalig produktionssprängning i ett dagbrott, ett skjutprov på en militär skjutbana eller ett sprängbelastningstest mot en byggnadsfasad eller en fordonspanel. I samtliga fall är målet detsamma: att omvandla en våldsam, snabbt förlöpande fysisk händelse till exakta, användbara data.

Varför dessa uppgifter är viktiga varierar från bransch till bransch, men insatserna är alltid höga:

Gruvdrift. Sprängplaneringen har direkt inverkan på fragmenteringskvaliteten, risken för flygande stenblock samt i vilken utsträckning markvibrationer och luftövertryck når närliggande byggnader eller samhällen. Genom att mäta den faktiska sprängprestandan – inte bara modellera den – kan gruvoperatörer optimera sprängplaneringen, validera nya sprängämnesblandningar och visa att de uppfyller de lagstadgade gränsvärdena för lufttryck och vibrationer.
Väg- och vattenbyggnad. Explosionssäker konstruktion för fasader, explosionsskyddsväggar, broar och annan kritisk infrastruktur måste valideras mot verkliga belastningsförhållanden innan en konstruktion slutgiltigt fastställs, certifieras eller försäkras. Explosionsprovning är den empiriska kontrollen av huruvida en konstruktion faktiskt uppför sig enligt vad konstruktionsberäkningarna förutsäger.
Försvar. Vapnens och improviserade sprängladdningars (IED) effekter, fordonens pansarprestanda, skyddsutrustning samt gränsvärden för personalens exponering för tryckvågor vid explosioner kartläggs alla genom instrumenterade sprängprov – data som direkt ligger till grund för beslut om styrkornas skydd och säkerhet.

I alla dessa sammanhang spelar sprängprovning också en roll som det är lätt att förbise: det är den verkliga datamängden som validerar de numeriska modeller och simuleringsmodeller som testprogrammen i allt högre grad förlitar sig på. En simulering är bara så tillförlitlig som de fysiska testdata den har kalibrerats mot – vilket är anledningen till att noggrannheten hos det underliggande mätsystemet är lika viktig som själva testet.

DewesoftX data file tank test camera follow

Vanliga utmaningar vid mätningar i samband med spräng- och explosionstester

Provning av tryckvågor och explosioner är en av de mest krävande tillämpningarna inom dynamisk mätteknik, av skäl som har att göra med fysiken och miljön snarare än med någon enskild utrustning:

Händelser på mikrosekundnivå. En chockfront kan stiga från omgivningstryck till topptryck på några mikrosekunder. Ett datainsamlingssystem som samplar för långsamt kommer inte att registrera en ”lägre” topp – det kommer helt enkelt att missa den verkliga toppen och därmed i tysthet underskatta resultatet.
Inga andra chanser. Sprängprov är destruktiva och kan vanligtvis inte upprepas. Till skillnad från de flesta mätapplikationer finns det ingen möjlighet att upptäcka en felaktig kanalinställning eller en mättad sensor och sedan köra om provet – hela mätkedjan måste fungera redan första gången och varje gång.
Exakt tidpunkt för utlösningen är okänd. Det exakta ögonblicket för detonationen är sällan känt i förväg med millisekundsnoggrannhet, vilket innebär att inspelningssystemet redan måste ha börjat spela in – genom kontinuerlig buffring före utlösningen – istället för att vänta på en utlösningssignal som kanske kommer för sent.
En ogynnsam närfältsmiljö. Sensorer som är monterade nära en detonation utsätts för värmechock, strålningsvärme från eldklotet, splitter och själva tryckvågen – vilket allt kan skada eller förstöra en sensor före eller under den mätning som den är avsedd att utföra.
Långa kabelsträckor och signalintegritet. Personal och inspelningsutrustning måste vanligtvis hållas på ett säkert avstånd från detonationsplatsen, vilket kan innebära kabelsträckor på allt från tiotals till hundratals meter. Kabelns kapacitans över den sträckan kan försämra högfrekvensresponsen om signalkedjan inte är korrekt specificerad.
Elektromagnetisk störning. Detonatorer och tändsystem kan orsaka elektriska störningar i närliggande kablar, vilket kan leda till felaktiga utlösningar eller felaktiga mätdata om mätsystemet inte är korrekt avskärmat och jordat.
Synkronisering av många olika sensortyper över ett stort område. Ett enda test kan sammanföra data om tryck, acceleration, töjning och videobilder från sensorer utplacerade över en sprängplats eller ett testområde – och alla dessa data måste vara synkroniserade på exakt samma tidslinje för att kunna analyseras tillsammans.
Fjärrstyrd, obemannad drift utomhus. För personalens säkerhet måste systemet vanligtvis på ett tillförlitligt sätt aktiveras, registrera och lagra data samtidigt som det manövreras från ett säkert avstånd eller ett kontrollrum, i miljöer med damm, värme, kyla och vibrationer som ett laboratorieinstrument aldrig har konstruerats för.

Alla funktioner som beskrivs i avsnitten nedan är avsedda att direkt hantera en eller flera av dessa utmaningar – från samplingsfrekvens och buffring före utlösning till riktlinjer för sensorskydd och robust fälthårdvara.

Registrera hela tryck-tidskurvan, från uppgång till negativ fas

En smäll eller explosion ger upphov till ett tydligt tryck-tid-mönster: ett nästan omedelbart hopp till topptryck när chockfronten når fram, en avklingning tillbaka mot omgivningstrycket och vanligtvis en negativ fas (under omgivningstrycket) innan trycket återhämtar sig.

För att kunna utvinna meningsfull data ur den signaturen – för forskning och utveckling inom sprängämnen, validering av konstruktionsutformning eller bedömning av personalens exponering – krävs en mätkedja som inte förvränger eller avkortar någon del av den.

Dewesofts system är utformade utifrån detta krav:

Samplingsfrekvenser på upp till 15 MHz per kanal på SIRIUS XHS-hårdvara för datainsamling upplösningen ger stigtider på långt under en mikrosekund, vilket innebär att den verkliga toppamplituden registreras istället för en avrundad approximation.
Omfattande insamling utan luckor registrerar vågens hela positiva och negativa fas, inte bara den inledande toppen, vilket gör att impulsen (trycket integrerat över tiden) kan beräknas exakt.
Inbyggda matematikkanaler i DewesoftX beräkna topptryck, ankomsttid, varaktigheten för den positiva fasen och impulsen direkt från råvågformen, utan att exportera till ett separat analysprogram.
Flerpunktsmatriser – flera trycksensorer placerade längs en linje eller i ett rutnät – gör det möjligt för ingenjörer att följa hur chockfronten fortplantar sig och fastställa våghastigheten och dämpningen som en funktion av avståndet, vilket är ett standardkrav inom karakterisering av sprängämnen och forskning om sprängbelastning.

Oavsett om målet är att validera en simuleringsmodell mot verkliga detonationsdata eller att bekräfta att en sprängning i produktionen håller sig inom de lagstadgade gränserna för luftövertryck, är det underliggande kravet detsamma: ett mätsystem som återger händelsen precis som den faktiskt inträffade.

Ett system för varje fysikalisk storhet i ett sprängprov

En explosion ger inte bara upphov till en tryckvåg. Konstruktioner deformeras och vibrerar, material värms upp, spillror flyttas på och höga ljudnivåer kan påverka personalen. För att förstå händelsen i sin helhet krävs det ofta att man mäter flera fysikaliska storheter samtidigt på samma tidsbas.

Dewesoft tillhandahåller en multifysisk DAQ-plattform som kombinerar olika typer av sensorer och ingångar i ett synkroniserat system:

Tryck: IEPE/ICP- och piezoresistiva sensorer för infallande, reflekterat och statiskt övertryck
Temperatur: termoelement, RTD-givare och infraröda sensorer för mätning av termiska effekter
Belastning: strukturellt beteende hos paneler, fasader och fordonspansar vid explosionsbelastningar
Acceleration: strukturell respons, markvibrationer och stötbelastning
Ljud/akustik: mätningar av luftövertryck och personalens bullerexponering
Förskjutning: LVDT:er, lasersensorer och strängpotentiometrar för mätning av avböjning och deformation
Rotation: kodare och varvtalsgivare för tidsreferenser och varvtalsmätningar
Video: synkroniserade höghastighetskameror och standardkameror

Eftersom alla ingångssignaler har samma tidsbas kan ingenjörerna direkt koppla samman sprängtrycket med strukturell deformation, acceleration, vibrationer och videomaterial. Resultatet blir en enda synkroniserad datamängd, utan att man i efterhand behöver justera inspelningarna från olika instrument mot varandra.

Detta är särskilt värdefullt vid strukturella sprängprov, provning av fordonets skyddsförmåga och andra tillämpningar där det är lika viktigt att förstå effekterna av en explosion som att mäta själva tryckvågen.

Direkt, störningsfri kompatibilitet med trycksensorer för tryckvågor

Trycket i explosionen mäts vanligtvis med någon av två sensortekniker, och Dewesofts hårdvara är utformad för att fungera med båda utan ytterligare signalbearbetning:

ICP®/IEPE piezoelektriska trycksensorer (kvarts- eller turmalinelement, frifältsprober eller tryckmätare med reflekterat tryck) kräver en exciteringskälla med konstant ström. Dewesoft SIRIUS XHS-moduler levererar upp till 20 mA inbyggd IEPE-strömförsörjning, vilket uppfyller det högre strömbehov som specificeras av många högfrekventa sprängningssensorer utan att en extern ICP-förstärkare behövs i signalvägen.
Piezoresistiva trycksensorer, som ofta används vid mätningar av längre varaktighet eller likströmskopplade mätningar där den piezoelektriska sensorns laddningsläckage skulle utgöra en begränsning, ansluts via Dewesofts spännings- och bryggingångsmoduler.

Eftersom signalintegriteten inte enbart beror på själva sensorn finns det några detaljer i hela mätkedjan som är av betydelse – och Dewesofts teknik- och applikationssupportteam kan hjälpa till att specificera alla dessa för en given testplan:

Koaxialkabel med låg kapacitans för att bibehålla högfrekvensresponsen längs kabelsträckorna från sensorn till registreringssystemet, vilka kan vara mellan tiotals och hundratals meter långa eller sträcka sig över ett gruvområde.
Anpassning av resonansfrekvens och stigtid mellan sensorn och den förväntade pulsvaraktigheten, så att själva sensorelementet inte blir den begränsande faktorn vid mätningen.
Skydd mot värme och ljusblixtar för sensorer som är monterade nära detonationsplatsen, där eldklotets strålningsvärme och ljusblixt kan påverka mätvärdena redan innan den mekaniska chocken ens hinner nå fram – ett väl dokumenterat felmönster, särskilt när det gäller piezoresistiva element.

Denna direkta kompatibilitet innebär att en testingenjör kan använda tryckgivare från PCB, Kistler eller andra tillverkare av IEPE/ICP- och piezoresistiva tryckgivare som redan är godkända enligt en viss standard eller för ett visst mätområde och ansluta dem direkt till ett Dewesoft-system, istället för att behöva omkonstruera signalkedjan kring datainsamlingssystemet.

SIRIUS R2DB data acquisition system with multiple blast pressure probes

Built for the field and the lab

Blast and explosion testing rarely happens in a climate-controlled lab. Whether it's a production blast at an open-pit mine, a live-fire range test for a defense program, or a facade panel test at a civil engineering proving ground, the data acquisition hardware needs to survive the same environment as the sensors:

Rugged, sealed enclosures rated for dust, moisture, temperature extremes, and mechanical shock, suited to outdoor deployment and repeated setup/teardown cycles.
Battery and vehicle power options for sites without stable mains power, common on mine benches and remote test ranges.
Scalable channel count, from compact single-unit systems for a handful of sensors up to modular, multi-chassis configurations with hundreds of synchronized channels for full-array test campaigns.
Remote and unattended operation, so personnel can retreat to a safe distance or a control room while the system arms, waits for trigger, and records – an operational requirement, not just a convenience, on live-explosive tests.

The same hardware family that supports blast testing also handles the vibration, strain, and acoustic measurements often required alongside it – ground vibration monitoring for regulatory compliance at a mine, structural response measurement on a test panel, or acoustic overpressure assessment for personnel exposure – so a single system can cover the full instrumentation scope of a test campaign instead of requiring separate equipment for each measurement type.

En enda mjukvaruplattform, från inställning av sensorer till slutrapport

DewesoftX ingår i varje Dewesoft-datainsamlingssystem och täcker hela arbetsflödet för en sprängningstest, från den inledande sensorkonfigurationen till den slutliga rapporteringen:

Inställning av sensor och TEDS med inbyggda bibliotek för IEPE/ICP- och bryggsensorer, så att trycksensorns känslighet och enheter är korrekt inställda redan före det första skottet.
Flexibel utlösning, inklusive buffring före utlösning, nivå- och lutningsutlösare samt externa utlösningsingångar (från en brytledning, detonatorkommando eller tidssignal), så att systemet är aktiverat och registrerar händelsen redan innan den inträffar.
Visualisering i realtid för varje kanal under inställning och testkörning, så att sensorns skick och signalnivåerna kan bekräftas innan ett live-test – istället för att upptäckas i efterhand i data. Eftersom displayen uppdateras i realtid kan teknikerna också granska inkommande vågformer medan en långvarig inspelning fortfarande pågår, utan att behöva vänta på att den ska avslutas.
Tidssynkronisering över en omfattande testanläggning, inklusive synkronisering via IRIG, GPS och PTP (IEEE 1588), ser till att flera datainsamlingsenheter hålls synkroniserade med samma klocka över ett stort sprängområde eller testområde – vilket är viktigt när sensoruppsättningar eller kamerastationer är utspridda över hundratals meter eller fördelade på fristående inspelningsenheter.
Redundant, felsäker lokal inspelning. Eftersom ett sprängprov vanligtvis inte kan upprepas sparas data i ett inbyggt, icke-flyktigt minne direkt när de samlas in, istället för att endast lagras i arbetsminnet. På så sätt riskerar inte det enda datamaterialet som provet genererat att gå förlorat om ett systemfel skulle uppstå efter sprängningen.
Inbyggd matematik, inklusive toppdetektering, beräkning av impuls (integral), FFT och ordningsanalys, filtrering samt jämförelse mellan kanaler, vilket innebär att analysen efter testet sker i samma programvara som data registrerades i.
Automatiserad rapportering för att exportera bearbetade resultat, diagram och videomaterial till ett strukturerat rapportformat för intern granskning, leverans till kunder eller inlämning till tillsynsmyndigheter.

Eftersom DewesoftX fungerar på samma sätt oavsett vilken Dewesoft-hårdvarukonfiguration som används – från en kompakt fältenhet till ett komplett system med flera chassin – kan ingenjörer som lär sig programvaran i ett testprogram tillämpa samma arbetsflöde i nästa, oavsett hur mätutrustningens omfattning förändras.

Se själva händelsen, inte bara spårningen

En tryckkurva visar vad som hände vid en viss punkt i rummet; höghastighetsvideo visar vad som hände överallt annars. Dewesofts videofunktioner är integrerade i samma datainsamlingssystem som tryck-, vibrations- och andra analoga kanaler, och inte tillagda som en separat inspelningsenhet:

Inbyggt stöd för höghastighetskameror: direkt stöd för ledande höghastighetsvideosystem, spelar in material på samma tidsbas som alla andra kanaler – ingen manuell synkronisering av bildrutor mot ett stoppur eller en LED-blixt i efterhand.
Uppspelning med bildrutsnoggrannhet: I DewesoftX kan ingenjörer bläddra igenom videon och tryck- och accelerationsdata samtidigt och därmed koppla samman eldklotets utbredning, fragmentens banor eller strukturella deformationer med den exakta millisekunden i vågformen som orsakade fenomenet.
Standardvideo: Stöd för enkla, färdiga DirectX- eller IP-kompatibla kameror möjliggör kostnadseffektiv videoinsamling, helt synkroniserad med analog data.
Värmekamera: Stöd för IR-värmekameror ger en snabb överblick över sprängningens temperaturavtryck.
Flera perspektiv: Våra mätningar begränsas inte till en enda kamera. Anslut flera kameror och följ sprängningarna ur flera vinklar.

För testprogram där visuell bekräftelse är lika viktig som de numeriska uppgifterna – till exempel för att kontrollera detonatorns funktion, fastställa strukturella felmekanismer eller dokumentera ett splittermönster för en rapport – innebär denna synkronisering att ett steg som traditionellt har varit manuellt, tidskrävande och en vanlig felkälla i datapaket från sprängprov elimineras.

Läs mer om Dewesoft-videoinspelning.

Loading player...

Speciellt utvecklad för gruvdrift, anläggningsarbeten och sprängningsprogram inom försvarssektorn

Spräng- och explosionstester omfattar ett brett spektrum av tillämpningar, var och en med olika mätkrav:

Gruvdrift: Validering av sprängningskonstruktioner, utveckling av sprängämnen och övervakning av efterlevnad kräver noggranna mätningar av luftövertryck och markvibrationer. Dewesoft stöder flerpunktssensoruppsättningar för sprängningar i produktionssammanhang och forskning och utveckling av sprängämnen, från mätningar av detonationstryck till övervakning av vibrationer och gränsvärden för tryckvågor vid närliggande konstruktioner.
Väg- och vattenbyggnad: Explosionssäkra konstruktioner såsom fasader, explosionsskyddsväggar, broar och kritisk infrastruktur kräver samtidig mätning av tryck, impuls, töjning, förskjutning och acceleration. Dewesoft kombinerar dessa signaler i ett synkroniserat datainsamlingssystem för direkt analys av explosionsbelastningar och konstruktionens respons.
Försvar: Från chockrör och karakterisering av sprängämnen till tester av fordon- och personskydd – försvarsapplikationer kräver höga samplingsfrekvenser, många synkroniserade kanaler, höghastighetsvideo och tålig fältutrustning. Dewesofts system kan anpassas för allt från laboratorieexperiment till fullskaliga fälttester och stödjer fjärrstyrning för säkrare tester.

I alla dessa tillämpningar är utmaningen densamma: att noggrant registrera snabba explosioner med hög amplitud och deras effekter i varje mätkanal.