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    GB/T35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法

    添加時間:2022-03-30 16:47:50

    GB∕T 35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法-1.jpg

      

    本標準按照GB/T1.12009給出的規則起草。

    本標準由中國輕工業聯合會提出。

    本標準由全國煙花爆竹標準化技術委員會(SAC/TC149)歸口。

    本標準起草單位:湖南煙花爆竹產品安全質量監督檢測中心、合肥維克智能科技有限公司、安徽省計量科學研究院、安徽省產品質量監督檢驗研究院。

    本標準主要起草人:楊林、朱玉平、黃茶香、吳安平、汪龍余、王道俊、間金亮、趙元成、曾小軍、張姜、盛道林。

    煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑

    測定方法

    1范圍

    本標準規定了煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法。

    本標準適用于煙花升空類、禮花類、組合煙花類產品燃放時發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定;

    噴花類燃放時噴射高度測定。

    2規范性引用文件

    下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

    GB 10631煙花爆竹 安全與質量

    GB 19593煙花爆竹 組合煙花

    GB 19594煙花爆竹 禮花彈

    GB 50161煙花爆竹工程設計安全規范

    3術語和定義

    GB10631、GB19593和GB19594界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

    3.1

    發射高度launching height

    產品燃放時,主體或效果(件)發射升空最高效果高度或爆炸點高度。

    3.2

    發射偏斜角launching deflection angle

    產品燃放時,主體或效果(件)發射升空偏離水平面垂線的角度。

    3.3

    輻射半徑radiation radius

    R

    產品燃放時,主體或效果(件)升空爆炸時帶火星體離爆炸點的最大距離。

    3.4

    電荷耦合器件charge-coupled device;CCD

    一種將光學影像轉化為數字信號的半導體器件。

    3.5

    面陣CCD攝像機area array CCD camera

    面陣CCD是一種可以直接將二維圖像轉換為視頻信號輸出的二維圖像傳感器,其是按照一定的方式將一維線陣CCD的光敏單元及移位寄存器排列成二維面陣CCD。CCD攝像機集CCD攝像器件、器件驅動電路、圖像處理電路、電源電路等于一體,直接輸出全電視信號。

    3.6

    圖像分析法image analysis

    采用兩臺面陣CCD攝像機正交布場或任意角度布場后,同步拍攝煙花爆竹發射全過程,通過面陣CCD交匯測量技術,計算出發射高度、發射偏斜角及輻射半徑等物理量。

    4 測定環境條件

    4.1氣候條件

    自然條件下,風速≤5m/s。

    4.2場地要求

    4.2.1 燃放試驗場應開闊,平整,符合安全燃放要求。

    4.2.2 燃放試驗場外部安全距離應符合GB50161要求。

    4.2.3 觀測點、燃放點區域地面應堅硬平整,觀測點與燃放點之間,觀測點之間無障礙物阻擋視線。

    4.2.4 觀測點與燃放點應在同一水平面上,若不在同一水平面上,則應先測試出高度差,在計算煙花發射高度時需要加入或減去高度差。

    5儀器設備

    5.1標桿

    5.1.1測量范圍:0m10m。

    5.1.2精度:±0.01m。

    5.2觀測屏

    5.2.1觀測屏如圖1所示。

    5.2.2刻度精度:±1mm。

    5.2.3角度精度:±0.1°。

    GB∕T 35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法-5.jpg


    5.3  便攜式測高儀

    5.3.1  測量范圍:距離0m1000m;傾角±90°。

    5.3.2  精度:距離±30cm;傾角±0.25°。

    5.4  煙花爆竹安全性能檢測系統

    5.4.1  雙面陣CCD攝像機:像素大于1000萬,幀頻大于50幀/s。

    5.4.2  測量范圍及誤差:發射高度0m500m,誤差<1%;發射偏斜角0°60°,誤差<1%;輻射半徑0m200m,誤差<1%。

    5.5  圓圈偏斜角測定裝置

    5.5.1  圓圈偏斜角測定裝置如圖2所示。

    5.5.2  圓環內徑:2.49m±0.01m。

    5.5.3  撐桿高度:3.0m±0.01m。

    GB∕T 35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法-6.jpg


    6測定方法

    6.1發射(噴射)高度測定

    6.1.1標桿參比測量法

    將標桿連接成所需高度,固定在煙花燃放點附近作參比,按煙花的燃放說明點燃產品,觀測判定煙花的發射(噴射)高度或主體的升空高度是否超過或低于標桿的高度。如以1m的標桿作參比,觀測D級噴花類產品噴射的帶火星體高度是否超過1m;以3m、5m標桿作參比,觀測升空類產品的最低升空高度是否超過3m或5m;以8m標桿作參比,觀測噴花類產品噴射的帶火星體高度是否超過8m。

    6.1.2觀測屏法

    6.1.2.1方法原理

    利用如圖3所示直角三角形相似性,設定觀測屏上觀測線的高度,沿前后觀測線組成的光束,觀測判定煙花的發射(噴射)高度。

    6.1.2.2操作步驟

    觀測屏法具體操作步驟如下:

    a)  如圖4所示,以燃放點為頂角,互成90°方向架設兩臺觀測屏,根據需監測產品的發射(噴射)高度H(如C級組合煙花的最低高度值為15m),控制觀測角Y為30°60°,確定觀測屏的位置。

    b)測量貼近觀測線的觀測點與燃放點之間的距離L。和觀測點與地面的高度差H。,觀測屏前后觀測線的距離L1為1m,可按照式(1)計算出前后觀測屏上觀測線的高度差H1。

    H1=(H-H。)×L1/L               ……(1)

    c)按煙花的燃放說明點燃產品,從觀測點沿前后觀測線組成的光束,觀測產品的發射(噴射)高度是否超過或低于標準規定的高度限,若從某一觀測屏觀測到不符合標準要求,則可判定該產品的發射(噴射)高度不符合標準要求。

    GB∕T 35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法-7.jpg

    6.1.3便攜式測高儀法

    6.1.3.1方法原理

    將測高儀對準爆炸點發射激光,記錄下激光往返測高儀與爆炸點之間的時間,乘以光速,計算出測高儀與爆炸點的距離,另外通過記錄下測高儀的俯仰角度,計算出爆炸點的垂直高度。

    6.1.3.2操作步驟

    如圖5所示,選擇距燃放點的合適位置[以測高儀仰角(δ)30°60°為宜],按煙花的燃放說明點燃產品,將測高儀對準爆炸點,調整高度測量模式,按下測量鍵,讀取爆炸點高度值H2,和觀測點與地面高度差H3相加得到爆炸點距離地面的垂直高度值。

    GB∕T 35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法-8.jpg

    6.1.4煙花安全性能檢測系統法

    6.1.4.1方法原理

    利用兩臺面陣CCD攝像機交匯測量,如圖6所示,兩臺面陣CCD攝像機的物鏡中心分別為O1O2,假設兩臺攝像機的基準線為水平線,兩光軸相交于一點M,以左邊測試點攝像機的物鏡中心O1為原點,O1指向O2的方向為X軸,過O1指向上方為Y軸,Z軸在水平面內與X軸垂直,且O1XYZ符合右手定理。點M在O1XZ平面內的投影為M1,兩臺攝像機的仰角分別為φ1、φ2,方位角分別為a1、a2。按照等腰三角形交匯布站時,φ1=φ2,a1=a2。

    設交匯點M在坐標系O1XYZ中的坐標M(XM,YM,ZM),則由幾何關系可知,XM=O1M1cosa1,YM=O1M1tanφ1,ZM=O1M1sina1。在三角形M1O1O2內,由正弦定理可知,O1M1=O1O2sina2/sin(a1+a2)。

    GB∕T 35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法-8-2.jpg


    在攝像機O1拍攝的圖像上建立二維坐標系,以圖像畫幅中心為原點Op,水平方向為Xp,垂直方向為Yp,則點M的成像點與原點Op重合。由于煙花炸點的位置不一定落在CCD攝像機的光軸上,設煙花炸點N在拍攝圖像OpXpYp坐標系的位置為N(Xpn,Ypn)。M點和N點與O1和O2連線在豎直面內投影的夾角為△φ1、△φ2,在水平面投影的夾角為△a1、△a2。設煙花炸點N在O1圖像坐標系中的坐標為(Xpn1,Ypn1),在O2圖像坐標系中的坐標為(Xpn2,Ypn2),圖像坐標系的方向與實測方向一致,角度以逆時針方向為正。

    設煙花炸點N在坐標系O1XYZ中的坐標N(XN,YN,ZN),則XN=O1N1Xcos(a1+△a1),YN=O1N1×tan△φ1,Zn=O1N1×sin(a1+△a1)。

    其中O1N1=O1O2×sin(a2+△a2)/sin(a1+△a1+a2+△a2)。這里攝像機的方位角:a1=arccos(O1O2/2L×cosθ)(L為測試點到發射點的斜距離,θ為測試點與發射點的的水平傾角,以下同)。

    當攝像機無仰角時,根據光學成像原理,tanH=x1/y12+?2,cosV=?/y12+?2,tanV=y1/?,其中H、V為煙花炸點在攝像機O1傳感器上成像的水平和垂直方向上偏離視場中心的角度;x1、y1為煙花炸點在攝像機O1傳感器上成像的水平和垂直方向上偏離視場中心的實際尺寸;?為攝像機焦距。因此,tanH/cosV=x1/?。因為tan△a1=x1/?,可得:tan△a1=tanH/cosV=x1/?;因為cos△a1=?/√x12+?2且tan△φ1=y1/x12+?2,可得:tan△φ1=tanVcos△a1。

    當攝像機O1仰角為φ1時,V=V1+φ1。

    tan△a1=tanH/cos(V1+φ1)=x1/y12+?2/(?/y12+?cosφ1-y/y12+?2 sinφ1)

    =x1/(?cosφ1-y1sinφ1)

    因此,△a1=-arctg[x1/(?cosφ1-y1sinφ1)]。

    tan△φ1=tan(V+φ1)cos△a1=(?sinφ1+y1cosφ1)×cos△a1/(?cosφ2-y1sinφ1)

    當攝像機O2仰角為φ2時,同理可得,△a2=arctg(x2/(?cosφ2一y2sinφ2)。

    發射高度:Y=YN一△Y。其中,發射點與測試點的高差為:△Y=L×sinθ。

    煙花爆炸點分別在攝像機O1、O2傳感器上成像的水平和垂直方向上偏離視場中心的實際尺寸x1、y1,x2、y2可以根據煙花炸點在圖像中的像素坐標和CCD傳感器尺寸及圖像分辨率計算得到。測試點到發射點的斜距離L、兩測試點之間的距離O1O2、測試點與發射點的水平傾角θ以及測試點攝像機的初始仰角φ1、φ2可以通過激光測距機和傾角傳感器測得。

    6.1.4.2操作步驟

    煙花安全性能檢測系統法具體操作步驟如下:

    a)如圖7所示,以燃放點為頂角ω,和兩個測試點之間要構成60°120°的等腰三角形,兩測試點的高度差應小于1m。

    b)根據預測發射高度安裝連接好測試裝置,按照表1提供的角度,將兩攝像頭調整到同一仰角,打開測試系統,填入“站間距離、仰角、站至煙花高低角”等參數。

    c)煙花的燃放說明點燃產品,攝錄產品燃放全過程,通過軟件進行圖像分析法處理數據,讀取爆炸點高度值。

    GB∕T 35030-2018 煙花發射高度、發射偏斜角、輻射半徑測定方法-10.jpg

    6.2發射偏斜角測定

    6.2.1圓圈偏斜角測定法

    6.2.1.1方法原理

    根據需檢測煙花的最大發射偏斜角大小,通過余弦定理,確定圓圈的直徑和置空高度,將煙花置于圓圈中心在地面的投影位置,按燃放說明點燃,觀測判定升空的產品主體或效果件是否從圓圈內穿過。如最大發射偏斜角為22.5°,在3m高處,應從直徑為2.49m的圓圈內發射升空,否則超出22.5°。

    6.2.1.2操作步驟

    將直徑為2.49m的圓圈置于3m高支架上,如圖2所示,將產品置于地面圓心O處,按燃放說明點燃產品,觀測判定升空的產品主體或效果件是否穿過圓圈,以此判定發射偏斜角是否符合標準要求。

    注:本方法可通過調整圓圈的直徑和置空高度,觀測低空發射產品在設定高度處是否超出規定的偏斜角度。

    6.2.2觀測屏法

    6.2.2.1方法原理

    將產品發射筒與觀測屏中軸線(如圖1中線AB、A’B)位于同一平面,并垂直于水平地面,根據需檢測偏斜角的大?。ㄈ?2.5°),在觀測屏上設立與中軸線的夾角,通過觀測屏觀測判定升空的產品主體或效果件是否超出夾角邊線。

    6.2.2.2操作步驟

    以燃放點為頂角,互成90°方向,將兩臺觀測屏垂直安裝在水平桌面或支架上,讓產品發射筒與觀測屏中軸線位于同一平面,按燃放說明點燃產品,觀測升空的產品主體或效果件是否在觀測屏的V形中,若從某一觀測屏中觀測到超出了V形邊線,則產品發射偏斜角超出標準要求:反之,符合標準要求。

    注:可通過6.1.2方法設定觀測的發射(噴射)高度,并通過本方法同時觀測低空發射產品在該高度處是否超出規定的偏斜角度。

    6.2.3煙花爆竹安全性能檢測系統法

    6.2.3.1方法原理

    如圖6所示,點N與點M在O1XZ平面的投影距離與發射高度的正切角即為發射偏斜角,計算公式見式(2),其中,M(XM,YM,ZM),N(XN,YN,ZN)坐標值和發射高度Y值在發射高度計算中可以

    得到。

    φ=arctan(√XN-XM)2+(ZN-ZM)2/Y)           …(2)

    6.2.3.2操作步驟

    按6.1.4.2的步驟布場,攝錄產品燃放的整個過程,通過軟件進行圖像分析法處理數據,讀取爆炸點發射偏斜角。

    6.3輻射半徑測定

    6.3.1方法原理

    如圖6所示,通過數字圖像處理方法,結合交匯測量原理,計算出煙花輻射最大的邊緣空間坐標值N1(X,Y,Z)、N2(X,Y,Z)、N3(X,Y,Z)、N4(X,Y,Z),分別計算N1、N2、N3、N4

    與炸點中心位置N的距離,取最大值為輻射半徑。

    6.3.2操作步驟

    按6.1.4.2的步驟布場,攝錄產品燃放的整個過程,通過軟件進行圖像分析法處理數據,讀取最大輻射半徑。



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