工业电雷管性能测试优化实验设计

韩体飞 吴红波

安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南 232001

引言

近年来，随着爆破技术的不断发展，对爆破器材的要求越来越趋于精细化。在爆破器材的研究和开发中，爆破器材的性能参数测试为爆破器材的研究提供依据。国家标准中规定的工业电雷管的实验方法中，包括了工业电雷管延期时间试验方法[1]和工业电雷管铅板试验方法[2]。在高校弹药工程与爆炸技术专业的实验教学中，这两个试验方法作为单一实验分别进行，为单项验证性实验[3]。前一方法只能测试雷管的总延期时间，不能了解雷管内部延期时间序列。在工业雷管延期时间分段测试方法的启发下[4]，为了提高实验教学效率，减小实验学时，同时提高学生的实验技能和实验创新思维，使学生通过组合后的实验更多的了解工业电雷管系列性能，设计了工业电雷管桥丝通断时间、引火药头喷火时间、总延期时间测试以及工业雷管铅板试验方法的组合实验。另外，两种实验组合后，在课程总学时不变的情况，为增加新的实验科目提供学时。两种实验的组合进行，加深学生对工业电雷管作用序列的认识，提高学生的实验创新思维，并为工业电雷管新产品的研制提供测试方法。

1 基本原理

工业电雷管的引爆过程是电学、传热学、燃烧学以及爆轰学等多学科综合的复杂的不可逆过程。通过实验方法可以间接的呈现这一过程的历程及作用效果。以桥丝式工业电雷管的发火过程为例，电流通入桥丝式电雷管后，在桥丝上按照焦耳-楞次定律产生热能（Q=I2Rt），桥丝升温，热量传给药剂，使其发生化学反应。药剂发生化学反应释放的热量传递给下一序列药剂（点燃延期雷管中的延期药或引爆瞬发雷管中的起爆药），引爆后一系列装药对外做功[5]。

根据工业电雷管的这一发火过程，通过实验设计同时测试此过程中的各性能参数，包括：桥丝通电熔断过程、引火药头喷火过程、总延期时间以及工业雷管做功能力（工业雷管铅板穿孔值）。

实验测试中，利用光电测试仪向桥丝通入恒定电流，并将通电至桥丝熔断的信号输出显示于数字示波器，同时利用光电传感器将电引火药头喷火的光信号经过封口的透明塑料塞传递至光电传感器并由数字示波器显示，记录引火药头的喷火时刻。利用压力传感器记录工业电雷管底部炸药爆炸冲击波信号，显示于示波器。并由底部铅板穿孔值获得雷管的威力。实验原理图如图1所示。为保证测试安全，测试过程中，防护箱可以在设为安全防护区，如虚线所示区域，禁止人员接近。雷管与防爆箱接触孔为雷管的固定孔，能够确保雷管轴线与铅板垂直，同时保证雷管底部猛炸药部位与压力传感器在同一水平面。

图1 组合实验测试系统图

2 测试程序

1）检查测试雷管（3）外观及脚线是否完好无损，用导通表检测雷管电阻值大小。

2）将标准铅板（4）水平放在爆炸箱（6）内的铅板支座（5）上，盖上防爆箱顶盖，并拧紧。

3）将测试雷管插入防爆箱顶盖的导向孔内，至雷管底部紧贴防爆箱内的标准铅板，用橡胶塞1封孔，确保雷管封口塞与光电传感器之间的空间密封不透光，并固定雷管脚线使之固定。

4）用信号线将压力传感器（7）和光电传感器（2）与数字示波器（9）的第二、第三通断相连接，同时将雷管脚线与光电测试仪（8）的接线柱连接，用信号线将光电测试仪输出端与数字示波器的第一通断连接。

5）防爆箱置于防护箱（区）内，设置光电测试仪供电电流值，使仪器处在工作状态；调节数字示波器参数，启动，等待触发。

6）警戒，发出起爆信号，通过光电测试仪引爆雷管，记录实验数据。

3 测试方法分析

1）光电测试仪提供恒定电流，加热桥丝，经过一定时间后，桥丝熔断，这一过程的信号经过光电测试仪输出至数字示波器，根据焦耳-楞次定律（Q=I2Rt），电流设定值的大小势必影响桥丝通断时间，在实验测试中须对通电电流值进行设定，既要保证桥丝可靠熔断，又要确保产生的热量能够点燃引火药头，使引火药头发火。

2）光电传感器置于引火药头塑料塞部位，由于传感器的光电效应，能够将引火药头在喷火瞬间的光信号转换成电信号，由数字示波器显示；塑料塞（1）要求为不透光的绝缘材料，避免引火药头在喷火时外来光信号对光电传感器的干扰。

3）压力传感器由于接收雷管底部爆轰冲击波压力信号，实验过程要确保雷管底部猛炸药装药部位与压力传感器中心保持在同一水平位置，同时保持与标准铅板底部接触且与轴线方向垂直。

4）实验操作过程要求安全第一，电雷管的操作过程中要求防静电和杂散电流，防止雷管的意外爆炸；防爆箱各处要求密封外，必须置于防护箱（区）内。

4 结语

通过对工业电雷管性能参数测试的优化组合实验设计，能够让学生认识工业电雷管从点火到做功的整个序列：

1）通过对桥丝通断过程的测试，直观的理解电雷管的点火原理，即电能转化为药剂的化学能。

2）由药头曲线至炸药爆轰冲击波曲线之间的时间间隔来了解延期过程。

3）通过雷管底部铅板穿孔实验来测试雷管的做功能力，为认识雷管的威力及检测雷管的质量提供实验依据。

4）实验中涉及爆炸危险品的使用，要求操作过程中安全第一，确保实验过程的安全，增强学生的实验安全意识和火工品使用过程中的安全操作意识。

[1]GB/T 13225-91，工业雷管延期时间测试方法[S]. 北京：中国标准出版社，1992.

[2]GB/T 13225-91，工业雷管铅板试验方法[S].北京：中国标准出版社，1992.

[3]张立.爆破器材性能与爆炸效应测试[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2006.

[4]周富强，韩体飞等.工业电雷管延期时间分段测试系统的研究[J].火工品，2012（3）：17～20

[5]蔡瑞娇.火工品设计原理[M]. 北京：北京理工大学出版社，1999：218～236.