CN114754638A

CN114754638A - 一种数码雷管感度试验装置及方法

Info

Publication number: CN114754638A
Application number: CN202210407220.0A
Authority: CN
Inventors: 祝现染; 卢灿; 仇晨光; 吴逸洲; 张彬
Original assignee: No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Current assignee: No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2022-07-15

Abstract

本发明公开了数码雷管技术领域的一种数码雷管感度试验装置及方法。数码雷管感度试验装置包括：上位机；与上位机连接的控制通信装置；与控制通信装置连接的固定和检测装置；所述上位机用于设置试验电压；所述控制通信装置用于将试验电压作用于所述固定和检测装置中的被测试数码雷管模块上；所述固定和检测装置用于采集被测试数码雷管模块中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；所述上位机用于根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度。本发明能准确测量数码雷管的起爆电压及感度，避免了因电压或感度不够导致的无法起爆的问题，消除了安全隐患。

Description

一种数码雷管感度试验装置及方法

技术领域

本发明属于数码雷管技术领域，具体涉及一种数码雷管感度试验装置及方法。

背景技术

随着民爆领域的需求增大，数码雷管的使用也越来越发频繁。数码雷管通常包括管壳、电子控制电路、桥丝、药头。数码雷管的引爆方式是采用对桥丝加压发热引燃药头从而引爆雷管完成爆破任务。对数码雷管起爆来说，桥丝加热时的电压特性参数以及加热的能量特性参数都是我们在数码雷管制造以及起爆过程中必须关注的参数。数码雷管的药头在一个电压值之下会一直不点燃，这个电压是数码雷管的最大不起爆电压、也是数码雷管的安全电压关系着数码雷管的存储、测试等。数码雷管还有最小起爆电压的参数，指的是超过该电压，数码雷管的药头一定会被点燃从而引爆雷管。同时，在药头的被点燃时，我们也需要关注引燃时所需要的能量，及对应药头的感度，药头的感度主要由药头的性质、药头的蘸取量、桥丝的电阻来决定。数码雷管的起爆电压及感度不准确可能会导致无法引爆的问题，带来严重的安全隐患。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种数码雷管感度试验装置及方法，能准确测量数码雷管的起爆电压及感度，避免了因电压或感度不够导致的无法起爆的问题，消除了安全隐患。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：第一方面，提供一种数码雷管感度试验装置，包括：上位机；与上位机连接的控制通信装置；与控制通信装置连接的固定和检测装置；所述上位机用于设置试验电压；所述控制通信装置用于将试验电压作用于所述固定和检测装置中的被测试数码雷管模块上；所述固定和检测装置用于采集被测试数码雷管模块中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；所述上位机用于根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度。

进一步地，所述控制通信装置包括可调节电压输出模块、控制和数据接收模块和通信模块；所述可调节电压输出模块用于根据所述上位机的指令输出试验电压；所述控制和数据接收模块用于打开或关闭固定和检测装置中的高速率电子开关，并在高速率电子开关打开后接收数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；所述通信模块用于与上位机通信。

进一步地，所述高速率电子开关采用电子三极管控制光耦来完成开关的闭合和断开。

进一步地，所述固定和检测装置还包括采样电阻和高精度电压检测模块，所述采样电阻连接于高速率电子开关与数码雷管之间；所述采样电阻和高精度电压检测模块用于测量输入到数码雷管并考虑了线路损耗的试验电压。

进一步地，所述高精度电压检测模块检测的电压范围为0-36V，采用16位采样精度的模/数转换器，最小电压分辨率是36/2¹⁶V。

进一步地，所述固定和检测装置还包括起爆识别模块，所述起爆识别模块包括计时电路和光感应传感器，可以感应到数码雷管是否起爆，并把计时的时间传给控制通信装置中的控制和数据接收模块。

进一步地，所述被测试数码雷管模块包括固定装置和卡接在固定装置上的数码雷管，数码雷管包括桥丝和药头。

第二方面，提供一种数码雷管感度试验方法，采用第一方面所述的数码雷管感度试验装置，包括：上位机设置试验电压；控制通信装置将试验电压作用于固定和检测装置中的被测试数码雷管模块上；固定和检测装置采集被测试数码雷管模块中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；上位机根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度。

进一步地，固定和检测装置中的起爆识别模块判断是否起爆，如果起爆就将起爆时间回传，如果没有起爆，控制通信装置中的控制和数据接收模块关闭高速率电子开关，然后通过控制通信装置中的通信模块通知上位机提高控制通信装置中的可调节电压输出模块输出的试验电压，并重复试验，直到数码雷管起爆为止。

进一步地，数码雷管感度通过以下公式获得：Q=Vn²/R × tn，其中，Q表示数码雷管感度，Vn表示最小起爆电压，tn表示起爆时间，R表示数码雷管中桥丝的电阻。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

（1）本发明通过上位机设置试验电压；控制通信装置将试验电压作用于固定和检测装置中的被测试数码雷管模块上；固定和检测装置采集被测试数码雷管模块中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；上位机根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度，能准确测量数码雷管的起爆电压及感度，避免了因电压或感度不够导致的无法起爆的问题，消除了安全隐患；

（2）本发明通过采用电子三极管控制光耦来完成开关的闭合和断开，开关动作时没有毛刺、电压上升极快，一旦开关闭合的动作开始，开关后的电压可以很快的斜率上升达到设定的电压值然后作用在数码雷管上；

（3）本发明在数码雷管前设置采样电阻和高精度电压检测模块，避免了线路损耗造成的电压误差，提高了测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种数码雷管感度试验装置的电路框图一；

图2是本发明实施例提供的一种数码雷管感度试验装置的电路框图二；

图3是本发明实施例提供的一种数码雷管感度试验方法的流程示意图；

图4是试验过程中试验电压和时间关系图；

图中：100、控制通信装置；101、可调节电压输出模块；102、控制和数据接收模块；103、通信模块；200、固定和检测装置；201、采样电阻；202、高速率电子开关；203、高精度电压检测模块；204、起爆识别模块；205、被测试数码雷管模块；206、桥丝药头；300、电源线缆；400、信号线缆；500、通信电缆；600、上位机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1~图4所示，一种数码雷管感度试验装置，包括上位机600；与上位机600连接的控制通信装置100；与控制通信装置100连接的固定和检测装置200；上位机600用于设置试验电压；控制通信装置100用于将试验电压作用于固定和检测装置200中的被测试数码雷管模块205上；固定和检测装置200用于采集被测试数码雷管模块205中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；上位机600用于根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度。

控制通信装置100设有可调节电压输出模块101、控制和数据接收模块102、通信模块103；固定和检测装置200包括采样电阻201、高速率电子开关202、高精度电压检测模块203、起爆识别模块204、被测试数码雷管模块205、桥丝药头206；此外试验装置还有用于数码雷管供电的电源线缆300，用于控制通信装置100、固定和检测装置200之间进行通信和控制的信号线缆400，用于上位机600和控制通信装置100之间的通信线缆500。

本发明装置中的上位机600是为用户提供操作界面人机接口的设备，用于调压、打开电子开关等命令的下发，也会用于当前试验电压值、起爆时间数值的读取，并把试验电压值、起爆时间等数据进行处理存储。上位机600可以是台式计算机、笔记本电脑、工控机、平板等符合要求的计算机设备。

本发明装置中的控制通信装置100由其上的三个模块组成：可调节电压输出模块101、控制和数据接收模块102、通信模块103。可调节电压输出模块101是可以接受控制指令，然后输出试验电压的模块，输出电压范围从0-30V，最小可以调节电压幅度50mV，该模块的电压可以较容易覆盖试验的各种电压参数。控制和数据接收模块102可以控制高速率电子开关202打开、关断，同时在打开之后也能接收到高精度电压检测模块203传送的试验电压以及起爆识别模块204回传的是否起爆和起爆时间参数。通信模块103提供通信接口负责与上位机600通信，传送调压数据、开关命令、试验电压、起爆时间等。

本发明装置中的固定和检测装置200包括采样电阻201、高速率电子开关202、高精度电压检测模块203、起爆识别模块204、被测试数码雷管模块205、桥线药头206。高速率电子开关202是控制电源电压供给数码雷管的开关，该开关区别于普通的机械开关以及继电器开关。高速率电子开关202是采用电子三极管控制光耦来完成开关的闭合和断开，这个设计的优点在于开关动作时没有毛刺、电压上升极快，即一旦开关闭合的动作开始，开关后的电压可以很快的斜率上升达到设定的电压值然后作用在数码雷管上。采样电阻201和高精度电压检测模块203是用来测量开关后到数码雷管的电压，设定的电压经过长电源线缆300传输到数码雷管上会有一定的损耗，这对测试数码雷管的起爆电压感度都是误差，所以在数码雷管前放置了采样电阻201和高精度电压检测模块203，高精度电压检测模块可以检测的电压范围0-36V，采用的是16位采样精度的模/数转换器（ADC），理论上最小电压分辨率是36/2¹⁶V，可以很精准快速的测试到数码雷管的试验电压。起爆识别模块204内部有计时电路和光感应传感器，可以感应到药头是否起爆，并把计时的时间传给控制和数据接收模块102，计时电路可以精确到μm级别。固定和检测装置200上有卡扣，可以方便快速的固定被测试数码雷管模块205，桥丝药头206事先已经被安放在被测试数码雷管模块205上，避免单独拿放桥丝和药头时桥丝断裂，药头药量掉落等问题。

本发明通过上位机设置试验电压；控制通信装置将试验电压作用于固定和检测装置中的被测试数码雷管模块上；固定和检测装置采集被测试数码雷管模块中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；上位机根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度，能准确测量数码雷管的起爆电压及感度，避免了因电压或感度不够导致的无法起爆的问题，消除了安全隐患。

实施例二：

基于实施例一所述的一种数码雷管感度试验装置，本实施例提供一种数码雷管感度试验方法，包括：上位机600设置试验电压；控制通信装置100将试验电压作用于固定和检测装置200中的被测试数码雷管模块205上；固定和检测装置200采集被测试数码雷管模块205中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；上位机600根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度。

具体的，整个试验流程步骤如图3所示。

1）首先搭建数码雷管感度试验装置，上位机600和控制通信装置100通过通信线缆500连接放置在操作间，然后用安全线长的电源线缆300和信号线缆400连接固定和检测装置200。固定和检测装置200和操作间之间保证安全的空间。

2）搭建完成后，上位机600和通信模块103通信设置起始试验电压，可调节电压输出模块101输出初始配置电压通过电源线缆300到固定和检测装置200。

3）控制和数据接收模块102通过信号线缆400打开高速率电子开关202，电压作用到被测试数码雷管模块205上，同时高精度电压检测模块203通过采样电阻201检测终端电压，回传给控制和数据接收模块102。

4）起爆识别模块204判断是否起爆，如果起爆就将起爆时间回传，如果没有起爆，就关闭高速率电子开关202，然后通知上位机提高可调节电压输出模块101的输出电压，继续步骤2）、步骤3），直到桥丝药头起爆为止。

5）起爆后，起爆识别模块204将记录的时间回传给控制和数据接收模块102，然后通过通信模块103送给上位机。

6）上位机600获取本次测试数据，关闭高速率电子开关202，关闭可调节电压输出模块101，并对数据进行记录分析，测试结束。

图4是一次测试中供给数码雷管模块的数据记录过程，初始设置电压V1，如果桥丝药头没有起爆，就加压到V2，继续试验，直到第n次起爆，n≥1。此次起爆的电压Vn就是最小起爆电压，识别模块回传的时间tn就是起爆时间。然后根据公式：Q=Vn²/R × tn，获得数码雷管的感度，其中，Q表示数码雷管感度，Vn表示最小起爆电压，tn表示起爆时间，R表示数码雷管中桥丝的电阻。需要说明的是可调节电压输出模块101的最小可调节电压幅度是50mV，可以在开始设置比较大的步进调节电压幅度，然后接近起爆点时可以将调节电压幅度变小，减少整体误差。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种数码雷管感度试验装置，其特征在于，包括：

上位机（600）；

与上位机（600）连接的控制通信装置（100）；

与控制通信装置（100）连接的固定和检测装置（200）；

所述上位机（600）用于设置试验电压；

所述控制通信装置（100）用于将试验电压作用于所述固定和检测装置（200）中的被测试数码雷管模块（205）上；

所述固定和检测装置（200）用于采集被测试数码雷管模块（205）中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；

所述上位机（600）用于根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度。

2.根据权利要求1所述的数码雷管感度试验装置，其特征在于，所述控制通信装置（100）包括可调节电压输出模块（101）、控制和数据接收模块（102）和通信模块（103）；

所述可调节电压输出模块（101）用于根据所述上位机（600）的指令输出试验电压；

所述控制和数据接收模块（102）用于打开或关闭固定和检测装置（200）中的高速率电子开关（202），并在高速率电子开关（202）打开后接收数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；

所述通信模块（103）用于与上位机（600）通信。

3.根据权利要求2所述的数码雷管感度试验装置，其特征在于，所述高速率电子开关（202）采用电子三极管控制光耦来完成开关的闭合和断开。

4. 根据权利要求1所述的数码雷管感度试验装置，其特征在于，所述固定和检测装置（200）还包括采样电阻（201）和高精度电压检测模块（203），

所述采样电阻（201）连接于高速率电子开关（202）与数码雷管之间

所述采样电阻（201）和高精度电压检测模块（203）用于测量输入到数码雷管并考虑了线路损耗的试验电压。

5.根据权利要求4所述的数码雷管感度试验装置，其特征在于，所述高精度电压检测模块（203）检测的电压范围为0-36V，采用16位采样精度的模/数转换器，最小电压分辨率是36/2¹⁶V。

6.根据权利要求1所述的数码雷管感度试验装置，其特征在于，所述固定和检测装置（200）还包括起爆识别模块（204），所述起爆识别模块（204）包括计时电路和光感应传感器，可以感应到数码雷管是否起爆，并把计时的时间传给控制通信装置（100）中的控制和数据接收模块（102）。

7.根据权利要求1所述的数码雷管感度试验装置，其特征在于，所述被测试数码雷管模块（205）包括固定装置和卡接在固定装置上的数码雷管，数码雷管包括桥丝和药头。

8.一种数码雷管感度试验方法，其特征在于，采用权利要求1~7任一项所述的数码雷管感度试验装置，包括：

上位机（600）设置试验电压；

控制通信装置（100）将试验电压作用于固定和检测装置（200）中的被测试数码雷管模块（205）上；

固定和检测装置（200）采集被测试数码雷管模块（205）中的数码雷管起爆时的起爆电压和起爆时间；

上位机（600）根据起爆电压和起爆时间获得数码雷管感度。

9.根据权利要求8所述的数码雷管感度试验方法，其特征在于，固定和检测装置（200）中的起爆识别模块（204）判断是否起爆，如果起爆就将起爆时间回传，如果没有起爆，控制通信装置（100）中的控制和数据接收模块（102）关闭高速率电子开关（202），然后通过控制通信装置（100）中的通信模块（103）通知上位机（600）提高控制通信装置（100）中的可调节电压输出模块（101）输出的试验电压，并重复试验，直到数码雷管起爆为止。

10. 根据权利要求8所述的数码雷管感度试验方法，其特征在于，数码雷管感度通过以下公式获得：Q=Vn²/R × tn，其中，Q表示数码雷管感度，Vn表示最小起爆电压，tn表示起爆时间，R表示数码雷管中桥丝的电阻。