工業(yè)電雷管性能測試優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計

韓體飛 吳紅波

安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，安徽 淮南 232001

引言

近年來，隨著爆破技術(shù)的不斷發(fā)展，對爆破器材的要求越來越趨于精細(xì)化。在爆破器材的研究和開發(fā)中，爆破器材的性能參數(shù)測試為爆破器材的研究提供依據(jù)。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的工業(yè)電雷管的實(shí)驗(yàn)方法中，包括了工業(yè)電雷管延期時間試驗(yàn)方法[1]和工業(yè)電雷管鉛板試驗(yàn)方法[2]。在高校彈藥工程與爆炸技術(shù)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，這兩個試驗(yàn)方法作為單一實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行，為單項(xiàng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[3]。前一方法只能測試?yán)坠艿目傃悠跁r間，不能了解雷管內(nèi)部延期時間序列。在工業(yè)雷管延期時間分段測試方法的啟發(fā)下[4]，為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，減小實(shí)驗(yàn)學(xué)時，同時提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維，使學(xué)生通過組合后的實(shí)驗(yàn)更多的了解工業(yè)電雷管系列性能，設(shè)計了工業(yè)電雷管橋絲通斷時間、引火藥頭噴火時間、總延期時間測試以及工業(yè)雷管鉛板試驗(yàn)方法的組合實(shí)驗(yàn)。另外，兩種實(shí)驗(yàn)組合后，在課程總學(xué)時不變的情況，為增加新的實(shí)驗(yàn)科目提供學(xué)時。兩種實(shí)驗(yàn)的組合進(jìn)行，加深學(xué)生對工業(yè)電雷管作用序列的認(rèn)識，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維，并為工業(yè)電雷管新產(chǎn)品的研制提供測試方法。

1 基本原理

工業(yè)電雷管的引爆過程是電學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒學(xué)以及爆轟學(xué)等多學(xué)科綜合的復(fù)雜的不可逆過程。通過實(shí)驗(yàn)方法可以間接的呈現(xiàn)這一過程的歷程及作用效果。以橋絲式工業(yè)電雷管的發(fā)火過程為例，電流通入橋絲式電雷管后，在橋絲上按照焦耳-楞次定律產(chǎn)生熱能（Q=I2Rt），橋絲升溫，熱量傳給藥劑，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。藥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量傳遞給下一序列藥劑（點(diǎn)燃延期雷管中的延期藥或引爆瞬發(fā)雷管中的起爆藥），引爆后一系列裝藥對外做功[5]。

根據(jù)工業(yè)電雷管的這一發(fā)火過程，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計同時測試此過程中的各性能參數(shù)，包括：橋絲通電熔斷過程、引火藥頭噴火過程、總延期時間以及工業(yè)雷管做功能力（工業(yè)雷管鉛板穿孔值）。

實(shí)驗(yàn)測試中，利用光電測試儀向橋絲通入恒定電流，并將通電至橋絲熔斷的信號輸出顯示于數(shù)字示波器，同時利用光電傳感器將電引火藥頭噴火的光信號經(jīng)過封口的透明塑料塞傳遞至光電傳感器并由數(shù)字示波器顯示，記錄引火藥頭的噴火時刻。利用壓力傳感器記錄工業(yè)電雷管底部炸藥爆炸沖擊波信號，顯示于示波器。并由底部鉛板穿孔值獲得雷管的威力。實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1所示。為保證測試安全，測試過程中，防護(hù)箱可以在設(shè)為安全防護(hù)區(qū)，如虛線所示區(qū)域，禁止人員接近。雷管與防爆箱接觸孔為雷管的固定孔，能夠確保雷管軸線與鉛板垂直，同時保證雷管底部猛炸藥部位與壓力傳感器在同一水平面。

圖1 組合實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)圖

2 測試程序

1）檢查測試?yán)坠埽?）外觀及腳線是否完好無損，用導(dǎo)通表檢測雷管電阻值大小。

2）將標(biāo)準(zhǔn)鉛板（4）水平放在爆炸箱（6）內(nèi)的鉛板支座（5）上，蓋上防爆箱頂蓋，并擰緊。

3）將測試?yán)坠懿迦敕辣漤斏w的導(dǎo)向孔內(nèi)，至雷管底部緊貼防爆箱內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)鉛板，用橡膠塞1封孔，確保雷管封口塞與光電傳感器之間的空間密封不透光，并固定雷管腳線使之固定。

4）用信號線將壓力傳感器（7）和光電傳感器（2）與數(shù)字示波器（9）的第二、第三通斷相連接，同時將雷管腳線與光電測試儀（8）的接線柱連接，用信號線將光電測試儀輸出端與數(shù)字示波器的第一通斷連接。

5）防爆箱置于防護(hù)箱（區(qū)）內(nèi)，設(shè)置光電測試儀供電電流值，使儀器處在工作狀態(tài)；調(diào)節(jié)數(shù)字示波器參數(shù)，啟動，等待觸發(fā)。

6）警戒，發(fā)出起爆信號，通過光電測試儀引爆雷管，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3 測試方法分析

1）光電測試儀提供恒定電流，加熱橋絲，經(jīng)過一定時間后，橋絲熔斷，這一過程的信號經(jīng)過光電測試儀輸出至數(shù)字示波器，根據(jù)焦耳-楞次定律（Q=I2Rt），電流設(shè)定值的大小勢必影響橋絲通斷時間，在實(shí)驗(yàn)測試中須對通電電流值進(jìn)行設(shè)定，既要保證橋絲可靠熔斷，又要確保產(chǎn)生的熱量能夠點(diǎn)燃引火藥頭，使引火藥頭發(fā)火。

2）光電傳感器置于引火藥頭塑料塞部位，由于傳感器的光電效應(yīng)，能夠?qū)⒁鹚庮^在噴火瞬間的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，由數(shù)字示波器顯示；塑料塞（1）要求為不透光的絕緣材料，避免引火藥頭在噴火時外來光信號對光電傳感器的干擾。

3）壓力傳感器由于接收雷管底部爆轟沖擊波壓力信號，實(shí)驗(yàn)過程要確保雷管底部猛炸藥裝藥部位與壓力傳感器中心保持在同一水平位置，同時保持與標(biāo)準(zhǔn)鉛板底部接觸且與軸線方向垂直。

4）實(shí)驗(yàn)操作過程要求安全第一，電雷管的操作過程中要求防靜電和雜散電流，防止雷管的意外爆炸；防爆箱各處要求密封外，必須置于防護(hù)箱（區(qū)）內(nèi)。

4 結(jié)語

通過對工業(yè)電雷管性能參數(shù)測試的優(yōu)化組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計，能夠讓學(xué)生認(rèn)識工業(yè)電雷管從點(diǎn)火到做功的整個序列：

1）通過對橋絲通斷過程的測試，直觀的理解電雷管的點(diǎn)火原理，即電能轉(zhuǎn)化為藥劑的化學(xué)能。

2）由藥頭曲線至炸藥爆轟沖擊波曲線之間的時間間隔來了解延期過程。

3）通過雷管底部鉛板穿孔實(shí)驗(yàn)來測試?yán)坠艿淖龉δ芰?，為認(rèn)識雷管的威力及檢測雷管的質(zhì)量提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

4）實(shí)驗(yàn)中涉及爆炸危險品的使用，要求操作過程中安全第一，確保實(shí)驗(yàn)過程的安全，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識和火工品使用過程中的安全操作意識。

[1]GB/T 13225-91，工業(yè)雷管延期時間測試方法[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992.

[2]GB/T 13225-91，工業(yè)雷管鉛板試驗(yàn)方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992.

[3]張立.爆破器材性能與爆炸效應(yīng)測試[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2006.

[4]周富強(qiáng)，韓體飛等.工業(yè)電雷管延期時間分段測試系統(tǒng)的研究[J].火工品，2012（3）：17～20

[5]蔡瑞嬌.火工品設(shè)計原理[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，1999：218～236.