Misalignment effects using blast pencil probes

This report investigates the use of blast pencil probes and the effect on the pressure-time history when having a non-optimized alignment of the pressure gauges, the so-called misalignment effect. This may be of special importance when we are dealing with a non-static blast source, several blast sources or with a complex blast environment having several reflected waves impinging the blast sensors. We first address the pressure-time history changes when having misaligned pencil probes and compare the data to correctly aligned pencil probes. Both simulations and experimental data are considered. Next, we investigate different procedures to compensate for the misalignment effect. Both a filtering procedure and a "by hand"-method are proposed. The pencil probe tested is the PCB 137A23. The overestimation of peak overpressure, due to misalignment, seems to be slightly dependent on the charge size. However, when looking at the mean value for all charges tested, we see that a misalignment between -10° to +10° results in an error of less than 13 %. The maximum acceptable misalignment angle is of course dependent on the required accuracy. If the proposed filtering procedure or "by hand"-method is used to correct the peak overpressure, the error of the pencil probe is less than 13 % for smaller charges, while still 15-30 % for larger charges. Whether this observed increase in overestimation is a physical effect or just a stochastic variation in our limited data set is not known, hence no procedure is outlined to compensate for this effect.

Denne rapporten ser nærmere på trykkmålere av typen PCB137A23 og hvordan en ikke optimal innretting påvirker trykk-tid kurven. I alle praktiske forsøk der trykk skal måles fra en kilde som ikke er statisk i forkant av og/eller under selve detonasjonen, vil det være en sjanse for at disse trykkmålerne ikke er optimalt innrettet, dvs. at de ikke peker mot selve trykkilden. Arbeidet vil også være relevant for situasjoner der man har flere trykkilder i rommet eller situasjoner der reflekterte trykkbølger treffer sensoren. Vi ser først på hvordan trykk-tid kurven endrer seg med økende grad av feilinnretting. Dette gjøres ved hjelp av simuleringer og eksperimentelle data. Deretter ser vi på ulike metoder for å kompensere for denne effekten. De eksperimentelle forsøkene ble utført med C4-ladninger på 100-5000 gram og i en avstand på 5 meter. Forholdet mellom maksimaltrykket, målt med en sensor som er galt innrettet i forhold til en som er korrekt innrettet, ser ut til å være avhengig av ladningsstørrelsen, som igjen kan innebære en avhengighet av trykkbølgens amplitude og/eller romlig utbredelse (bølgelengden). Gjennomsnittlig endring i maksimaltrykk for alle ladningene er mindre enn 13 % for en innrettingsvinkel mellom -10° og 10° i forhold til trykkilden. Manuell korreksjon eller en korreksjon av maksimaltrykket ved hjelp av filtrering gir mindre enn 13 % økning i maksimaltrykket for små ladninger (1 kg eller mindre) mens det fortsatt er 15-30 % økning for de store ladningene. Datagrunnlaget er vurdert for lite til å si noe om dette er en fysisk effekt eller om dette er tilfeldige variasjoner i forsøkene.