关于数码电子雷管延时精度误差影响因素及改进措施分析

关于数码电子雷管延时精度误差影响因素及改进措施分析

高行行

中国建筑材料工业建设西安工程有限公司 陕西西安 710065

摘要：数码电子雷管（具有优良性能）精确性、可靠性高、安全性要求较高，本文分析了电子雷管延时误差主要原因，对电子雷管药剂误差的影响进行了研究，总结出了有效的改进技术，通过采用这些措施，数码雷管的延期精度比较理想，在雷管小于 1s的延期时间和超过1s延期时实现了±1ms和2‰的精确性。

关键词：数码电子雷管；延时精度误差；影响因素；改进措施

在爆破技术快速发展的情况下，也在精度方面对雷管延期提出更高的要求。国内当前应用延期雷管的化学药剂大部分都是选择延期体。关于药剂的延期存在没有一致的延期时间、时间不精确、不能长时间储存等问题，存在较大的延期误差，在精度要求较高的爆破中无法使用。数码电子雷管中所使用的电子延期体化学药剂，可使化学延期体延时精度较差、精度不稳定等技术问题得到有效的改善。在此过程中联网雷管的功能状态也能得到数码电子雷管的有效的检测，可使其爆破的安全性得到有效的提升。因此为保证其更加符合不断发展的爆破技术的需求，非常有必要使用精度较高的性能更佳的数码电子雷管。本文分析了数码雷管演示误差的原因，采取多种改进措施，对电子雷管精确性如何有效保障的问题进行了相关论述。

1.电子雷管延期误差的主要原因

电子雷管延期的原理主要为：通过对电子雷管和起爆器双向通讯的合理利用，起爆器把起爆指令发向数码电子雷管后，内部周期的脉冲数开始计数，待脉冲计数达到预定数量时，

通过起爆雷管输出相关信号，再把对储能电容的释放能量的开关打开，利用MOS管对能量的

释放电子雷管会被引爆。电子雷管延期时间是指电子延期体的延期时间，其中电子电路的稳定性、时钟电路的稳定性、储能电容延迟时间误差、主控芯片起爆指令同步等都对其延期的精确性有较大的影响。同时，雷管起爆的过程中药剂不同的流散性、引火药头的药剂、电流、电压对桥丝的影响产生的误差等也会一定程度影响到电子雷管的延时误差。

2.电子雷管药剂误差的影响

数码电子雷管想要保证其延时精度，不仅要靠数码雷管的电路和控制芯片有效实现，还应尽量的缩短雷管自身点火和起爆的时间，否则即便是在设计控制芯片时提高其延时精度，电路做的更好，其实现也受雷管自身较长时间作用的影响。

2.1起爆药影响

因为猛炸药的爆炸需达到相应的起爆能量，因此雷管中一般会采用黑索今作为引爆的炸药，从雷管点火至起爆结束主要包括两个时间间隔：（1）起爆药能量符合点火药头的能量要求到向爆发冲击能热能转换的时间间隔；（2）起爆药放大至猛炸药爆发冲击能时间间隔。在此过程中药剂的性能对其有较大的影响，但是与雷管的起爆控制过程并没有太大的关系，其偏差对精确的控制其偏差有直接影响。当前普通的电雷管通常为大于1-2ms的作用时间，该作用时间与数码雷管延期精度并不相符。综合考虑数码雷管的精度设计可知，雷管自身需保证小于0.1ms的作用时间，为更好满足数码雷管的这些药剂需求，需对新的药剂进行试验和研究。当前已经有的药剂如二硝基重氮酚（DDNP）、二硝酸三肼合镍（硝酸肼镍）、氮化铅等起爆药都与该要求相符，国外的相关数码雷管产品主要采用的点火药和起爆药为斯蒂芬酸铅和氮化铅。根据进一步开发数码雷管，和近些年的研究，分别研制出了两种起爆药：二硝基重氮酚（DDNP）、二硝酸三肼合镍（硝酸肼镍），在工厂做了大量的研究试验，并测试了其主要的性能。通过两种类型的药剂应用数码电子雷管中的大量试验得出，这些研制的药剂与数码电子雷管使用要求和装药工艺等相符合。

对于DDNP起爆药，多年经过大量的试验得出，以及对相关制造设备和工艺的有效改进，

制造出DDNP，相近与圆形的晶体，这种药具有极好的流散性，结晶的的密度超过1.6g/cm，

产品是一种有均匀颗粒的不规则形状的结晶，表观密度为0.48～0.6g/cm³，雷管在装药时，管壁无浮药，具有较好的安全性，静电感度较低，容易在装药时实现自动化，爆哄具有较短的增长期，而且比较稳定，爆轰时具有较高的爆速。DDNP的爆发点为170～173℃，爆热Q_v=5.9×10⁶J/kg，爆温t和爆速D可达4950℃和6600～6900m/s。因为DDNP的这些特殊的性能，

如药性比较稳定、具有较高的爆速、起爆时间的一致性较好，且安全可靠，时间飘移不大且相对稳定，这些都使数码电子雷管相关缺点得到有效解决，进而使数码电子雷管的延时精度得到较大程度的提升。

2.2引火药头的影响

影响电点火延期误差的因素有点火药的性能、桥丝性能、MOS控制开关（放电管）、起爆控制回路的电容储能等。受电子组件承受的最大电压范围的制约及电子雷管安全的流通和使用等的需求，通常数码电子雷管取其电容储能容量范围为330～470чF，且为12～15V的充电电压。通过试验，和对MOS管的影响（电阻为30mΩ时，可达到10%-30%的能量比）充分考虑可知，电点火应具有300чs的作用时间，误差约为30чs。

电子雷管引火药的主要成分为味酸钾和苦味酸镁的混合结晶物，即KK药，这种点火药

性能佳，且比较耐热，研究人员做了大量的改良试验后得出，利用改进设备工艺和结晶控制剂，一次性对细结晶KK药成功合成，其粒度较小，结晶形状呈现出棱形状的规则，具有良好的流散性能，没有硬团结块，生产过程也比较安全，相比较于国内一些厂家的引火药头，生产出的药头比较有钝感，而且安全性较高，在生产、流通、使用等环节为数码电子雷管提供了安全保障，为电子雷管的使用更加安全可靠提供了良好的指标。而且点火药头具有较高的可靠性（阻值为1.5～2.0Q），具有适宜的发火能量和良好的发火一致性，误差时间飘移相对稳定，且不存在较大偏差，可更好的满足数码电子雷管的使用需求，进而有效的解决了

桥丝热能通过药头转化为爆发冲击能没有一致的时间间隔问题，通过桥丝点火作用时间的进一步减少，较大程度的提升了数码电子雷管的延时精度，由于引火药头不一致的点火情况而影响数码电子雷管精度的程度也会大大降低。

结语

通过对电子雷管延期的药剂和时间的精确性的影响进行相关研究，加上大量的实践证明：在不超过1s的时间内电子雷管延期精度受起爆的同步性指令、药头发火电流、药剂等的影响较大，在1S-5S时间范围内延期精度受所有因素的影响；其延期精度在超过5s时间内片上时钟的精度对其有较大的影响。采用上述一系列措施改进后，较大程度的提升了数码雷管的精度，在雷管延期时间不超过1s时和大于1s时延时的精确性分别为4-1ms和2‰。雷管在延期小于1s时其精度符合国家送审的《数码电子雷管》的相关标准要求；在其延期时间大于1s时，其精度和国家送审的《数码电子雷管》相关标准要求（1%）相比，超出较多。

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