7.桥丝式电火工品特性参数与感度测试

电火工品：是以电能为初始激发能量而引发火工品内部药剂燃烧或爆炸，广泛应用于传火或传播序列以及火工装置中。根据电能引燃药剂的方式不同，有桥丝式、火花式、间隙使等多种火工品，但最为常用的是桥丝式电火工品。特点：发火能量小、瞬发性好、性能容易控制，在民爆器材和通用弹药、尖端武器中大量使用。桥丝式电雷管的发火过程分三个阶段：①电能经桥丝发热，加热桥丝周围药剂至发火点②药剂经一定延滞期后发火③火焰引爆雷管。实质问题：电转化为热、桥丝热能对药剂的传递和药剂的热爆炸（燃烧）桥丝加热方程输入电能E1，桥丝本身升温E2，径向向药剂热传导E3’，轴向向两端脚线热传导E3’’。E1=E2+E3’+E3’’0.24I2Rt=ρcV(T-T0)+k(T-T0)tρ—桥丝密度c—桥丝比热容ρ’—桥丝电阻率2d41π’LR由于上述关系式中变量多，不能准确测量故作出如下假设：T＞＞T0R、k、c、ρ不随温度而变化在较大的电流下不考虑热损失，k=0桥丝温度T和发火冲能K：TIKLIT4242d'c6.52tdc't9.30如果发火电流不大，热损失不能忽略，即最小发火电流最大安全电流可按此计算，因t→∞，∴Imax=由这些公式可看出桥丝温度、冲能、最小发火电流和最大安全电流等的影响因素。由于桥丝温度正比于将定义为材料的特征值，桥丝比电阻大、比热小密度小则桥丝温度高。下表列出一些材料的特征值，可以看出：Ni-Cr最好Cu最不好。RTRVTI4.20kt4.20cRT4.20kc''c药剂的加热与燃烧：桥丝加热，温度上升这是一个比较复杂的过程，轴向通过脚线热损失导致桥丝两端温度低中间高，径向加热周围的药剂，药剂受热后发生化学反应放出热量。只有桥丝传给药剂的热量大于某一最小值（对应最小发火电流）且此时药剂温度不低于某一限度（药剂自行加速分解温度），电引火头靠自身的化学反应放热，且通过热积累而加速直至发火。化学反应放热量与反应物构成、加热速度、混合均一性、粒度等影响因素之多，程度不一。2ClO3+3C=2KCl+3CO2+Q18KClO3+3Pb(SCN)2=(8KCl+3Pb)+6SO2+6CO2+3N2+Q2•Q1、Q2为放热量，反映出不同药剂发火性能各异的特点。•电学特性参数及测试电阻R、最小发火电流、最大安全电流、发火冲能、桥丝熔化冲能、传导时间、百ms和6ms发火电流。电阻R—电火工品重要参数，直接影响产品的性能。有直接测量和间接测量两种方法。爆炸桥丝火工品—微电阻桥丝式—小电阻薄膜或导电药等—大电阻测试仪器：1.LC回路为基础的Q表—谐振法2.电桥3.直接测量—欧姆定律为基础的万用表、欧姆表等一般最大电流＜20mA，或＜最大不发火电流的10%考虑温度的影响时可按R20=RT(1+α⊿t)修正。注意：普通工业雷管电阻包括脚线电阻和桥丝电阻，即总电阻。脚线材质和规格对电阻影响较大最小发火电流和最大安全电流任一发火工品总存在一个临界发火电流I0在无限期时间内小于该电流热量散失多，得不到积累，不发火，大于则发火。超过愈多发火速度愈快。一般规定5min内。但批量火工品的I0是某个区间•测量方法：有两种：等效电阻法和中间电阻法。•预设电路电流后，接入待测样品后观察发火情况，按升降法进行，通常步长设定为25mA，时间1min。等效电阻测试法电路原理图：中间电阻法测试原理图：思考题：针对上述装置原理，简要叙述各自的测试方法。I100100ms内使点火头发火的电流，此值的意义在于在实际使用的网络中，能保证每个雷管确实可靠发火的电流。以两倍该电流来衡量网络中使用的电流，大则为大电流，小则为小电流。I66ms内发火的电流，保证瞬发和延期电雷管在有可燃气危险矿井使用的准爆电流。爆破矿体移动及可燃气体的释放时间大约为4~10ms。不同药剂引火头的I100和I6电流从表中可看出，木炭系点火药的发火电流biDDNP的电流高。•发火冲能使电引火元件发火的电流冲能最小值为该引火药头的发火冲能Kf。Kf=I2·tftf—通电时间s发火冲能取决于桥丝、药剂等。桥丝性质和直径决定桥丝的温度；药剂的性质决定对温度的敏感性；桥丝和药剂接触的紧密程度决定热量传递情况。在电流较小的情况下，增加电流可降低发火冲能，这是因为减少了热损失。当电流增大至2倍百ms电流时，发火冲能成为常数。发火冲能的倒数称为电引火头的感度。A2·sf2ft11IKS以2倍百ms电流通入，改变通入时间，找出连续能使25发都发火的时间能连续使25发不发火的最大时间，以此计算的冲能为不发火最大冲能•桥丝熔断冲能电流使桥丝发热，但能使桥丝迅速熔断的冲能为桥丝熔断冲能。I小，热损失大，熔断冲能较大，大电流下，冲能趋于一个定值，显然，熔断冲能大于发火冲能。测定该冲能一般不带药剂。最小最小额定t)2(2100IK最大最大额定）（t22100IK•桥丝式电火工品电压感度实验利用电容放电能量引燃或起爆电火工品是常用的起爆方式。特点：脉冲输入能量给桥丝，功率大，发火能量和作用时间相对小。原理：电容充电能量：W=1/2CU2放电时几乎将所有能量施加到桥丝上，通过桥丝变成热能而点燃或起爆。通过调节C和R来控制充、放电时间τ=RC依据火工品在一定电压下的作用时间，选择电容量，太大放电时间长，电容残留能量多，电容小，作用时间太短会导致作用不可靠。测试内容：在一定电容条件下测定安全和可靠作用电压。测试原理图如下：R1为充电限流电阻，远大于火工品电阻，充电时间长，放电时间短。电路中关键是转换开关，要求接触电阻要小。要求：熟悉原理图中使用的元器件，正确制定测试步骤和测试要点。•电雷管的静电感度测定静电危害与静电引发事故预防一直是国内外研究的重点课题。静电是引发偶然爆炸事故的主要因素。美国1962年开始对军用火工品进行静电感度测试，规定测试条件：电容500±5%pF25±0.5KV串联电阻5±5%KΩ我国1974年开始研究静电测试方法，1979年开发了专用仪器。解决产品结构、工艺、不同药剂对静电感度的影响。静电感度测试的主要影响因素1.电源的输出极性有研究表明，电雷管的脚线结负极，发火概率较大。∴规定：脚—壳测试静电感度时，脚线结负极。②串联电阻串联电阻在放电回路中要消耗大部分电容能量，通常模拟人体电阻5000±250Ω进行试验。③充电电容电容增大，发火电压或50%发火冲能降低④电压泄漏测试放电回路中存在并联泄漏支路时，使得能量在火工品以外的地方消耗，影响测试结果泄漏回路：电容开关箱输出表明电阻、输出高压线表面电阻、输出端对地电阻的电晕放电。造成泄漏的主要影响因素：环境温度、湿度、粉尘以及操作者的汗液等。•鉴于人体静电是主要的危险源，为此各国都以人体静电和工装设备为模拟对象：人体静电放电参数：电容500±5%pF25±0.5KV串联电阻5±5%KΩ工装设备静电放电参数：电容2000pF串联电阻0Ω测试原理：静电对雷管的引爆等效于一只充电至一定电压的电容在雷管的脚线间或脚线—壳的放电。以50%发火电压或固定条件下的发火率表示。简化原理图：样品准备：120发，两种接电方式4组/30发温度20±5℃无电磁场和静电干扰湿度55±10%国内一些雷管的测试结果：测试结果2