电子延期雷管的基本原理课件.ppt

1. 电子延期雷管的基本原理,电子雷管的基本原理与传统延期药雷管相同，可以把它看作由传统瞬发雷管外挂电子电路构成。图1是电子雷管的基本控制原理图。,图1,图2是电子雷管的基本控制原理图。,为保持同传统电子雷管接线方式的一致性，电子雷管通常采用供电县和通信线复合实用的方式；为提高电子雷管的使用可靠性，保证在爆破过程中，供电线路由于某种原因出现故障的情况下，仍能按设定的延期时间完成爆破操作，采用储能电容C1和C2分别储存控制芯片工作、点火药头所需的能量；为提高电子雷管的抗干扰（静电、射频、杂散电流）能力，提高电子雷管的安全性，采用电子开关K3控制对起爆能电能的充电，使其只有在起爆准备（连接、检测、延期时间设定等）完成后，才处于待起爆状态。,在紧急情况下，需要终止爆破操作时，由电子开关K2把C2 的储能释放;在延期时间到达后，电子开关K1控制把C2的储能释放到电子点火头上，从而完成电子雷管的起爆工作。 延期/控制电路是电子雷管的核心控制部分，由于各公司对电子雷管的认识上的差异性，以及采取的技术手段的不同， 生产的电子雷管不同， 但其延期和控制的功能是雷管的基本功能。其他功能（如内部检测和同信管理功能能）是附加的。Orica 公司和AEL 公司EletroDet 电子雷管为了对电子雷管在线操作，均在电子雷管内部增加了通信管理电路，而且I-KonTM 电子雷管增加了用于提高雷管可靠性的内部电路。,2.电子延期雷管的技术发展,目前，电子延期雷管所采用的延时方法有两种：一种是利用电容器和电阻组合的时间常数；一种是利用晶体振荡器和计数器组合而成。前者的延时电路用的是模拟设备方式，构造简单廉价，然而由于各元件值有误差，所以要想得到指定的延时是比较难的。后者的延时电路用的是数字方式，构造稍复杂，且费用高，但因其晶体振子的质量稳定，延时误差小，所以特别适用于要求高精度的延时装置。,采用晶体振荡为延时集成电路的电子延期雷管的基本原理图如下：,3.电子雷管及其起爆系统类型,有关电子雷管技术的研发工作始于20 世纪80 年代初。80 年代中期，电子雷管产品基本处于技术与产品研究开发和应用试验阶段。90 年代电子雷管及其起爆系统技术取得了较快发展，逐渐趋于成熟和爆破工程实用化。发展的第一阶段，电子雷管内部不带储能电容，由外部提供能量供延期模块工作以及点火起爆。第二阶段的电子雷管内部带有储能电容，可以维持延期模块工作并最后起爆雷管。,因此，电子雷管一般分为三种类型：一种是电起爆可编程的电子雷管，延期时间在爆破现场按爆破员要求设定，并在现场对整个爆破系统起爆时序实施编程，如Orica 公司I-KonTM 电子雷管；另一种是电起爆非编程的电子雷管，在工厂预先设定固定延期时间，如AEL 公司EletroDet 电子雷管；第三种是非电起爆的非编程的电子雷管，可以用导爆管或低能导爆索等非电起爆器材引发电子延期体再起爆，固定延期时间在工厂预先设定，如瑞典ExploDet 公司的电子雷管和美国Ensign-Bickford 公司开发的DIGIDETTM 电子起爆系统。,能够方便地组成简单、先进的起爆网络是电子雷管的一大优点。起爆系统配合专用的具有特定编码程序的点火设备，由编码器识别不同位置的雷管，现场设定起爆顺序和延期间隔；或采用固定延期时间的雷管，设置特定的起爆程序，达到预期的爆破破碎效果，减少震动、声响和其他危害。电子雷管提高了抗静电、杂散电流、电磁辐射的能力，减少了误点火，使用安全性提高。每发电子雷管都有自己的ID 码，具有电子安全保险功能。专用电子起爆装置起爆，不会被一般的交/直流电源、电池、或传统起爆设备起爆，具有有效防止雷管被非法使用的可能性。,4.国内外几种典型的电子雷管及其起爆系统,目前。澳大利亚Orica 公司、南非AEL 公司和Sasol 公司、瑞典Dynamit Nobel 公司、法国Davey BickFord 公司和日本旭化成工业公司等世界著名制造商和企业都研制开发出了电子雷管及其起爆系统。Nobel 公司和Orica 公司联合开发了PBS 电子雷管(如图),此种雷管的延时时间是在爆破现场根据矿工或爆破员的愿望设定,并对整个爆破系统进行编程。其延时时间是以1ms 为单位,可在08000ms 范围内为每发雷管任意设定延期时间。PBS 电子雷管起爆系统基本上是由雷管、编码器和起爆器三部分组成。,编码器可对每发雷管的延期时间进行设定。首先将雷管脚线连接到编码器上,编码器会立即读出该发雷管的ID 码,然后操作人员按设计要求,通过编码器对该雷管发送并设定所需的延期时间。目前,PBS 电子系统的一只编码器最多可以管理200发雷管。起爆器可以控制整个爆破网路编程与触发起爆,起爆器能够触发编码器,但编码器却不能触发起爆器,起爆网路编程与触发起爆所必须的程序命令设置在起爆器内。目前,PBS 电子起爆系统最多组成1600 发雷管的起爆网路(如图7) ,每个编码器回路的最大长度为2000m ,起爆器与编码器之间的起爆线长1000m。,只有当编码器与起爆器组成的系统没有任何错误,并且由爆破员按下相应按钮对其确认后,起爆器才能触发整个起爆网路。,4.1澳大利亚Orica 公司的I-KonTM 电子雷管起爆系,I-KonTM 电子雷管起爆系统由三部分组成：电子雷管、编码器和起爆器，如图1。电子雷管可以实现以1 ms 间隔从0 到15000 ms 全部编程，总延期时间小于100 ms 时的延期精度在0.2 ms 以内；总延期时间大于100ms 时，误差小于0.1%。,雷管内部具备BIT功能，可在发火之前，在线对雷管内部电子电路、储能以及点火头的连接情况进行检测，具备很高的起爆可靠性；并在配套使用的起爆系统安装硬件密码锁，只有打开密码锁，才能使用起爆器起爆雷管。,4.2南非AEL 公司的电子雷管,非洲炸药有限公司（AEL）拥有Smartdet 系统和Electrodet 系统两种电子雷管系统。电子雷管分为预调（固定）延期时间和可编程序系统两种。Electrodet 电子雷管起爆系统由电子雷管、作业面控制盒、总控装置和地面计算机管理系统4 个部分组成，按照国际采矿业高安全性能级和提高生产率的要求设计，分为窄矿脉爆破系统（Narrow ReefBlasting System）和地面爆破专用系统(Surface BlastingSystem)。,Electrodet 爆破软件由Detnet 2000 和 MiMine 两个软件组成，Detnet 2000 控制所有的爆破器材，MiMine将数据转换成用户要求的表格或者图形。,4.3日本旭化成化学工业公司的电子雷管,日本旭化成化学工业公司花费了10 年时间研制成功电子延时雷管（EDD）。EDD 的主要元件电子：电容器、IC 定时器和瞬发电雷管，封嵌在一个直径17mm、长约110mm 的塑料管内。,日本旭化成销售的数码电子雷管的外形图,1 - 脚线2 - 特殊塞栓3 - 电容器4 - 集成电路5 - 绝缘套管6 - 点火头7 - 管体8 - 内管9 - 起爆药10 - 基本装药 数码电子雷管结构示意图,5.国内的电子雷管,冶金部安全环保研究院从1985 年开始研制电子延期超高精度雷管，通过与上海元件五厂与云南燃料一厂合作，于1988 年完成了我国第一代电子雷管。如图，目前，西安213 所、南京理工大学、中国兵器工业系统总体部和贵州久联民爆器材发展股份有限公司等单位也相继开展了此项研究工作。国内第一个自主研发的电子雷管专用集成电路“隆芯1 号”已研制成功，,该集成电路应用于雷管产品，具有电磁兼容性好、安全性高、可靠性好、延期精确、使用简单等特点。,我国第一代电子雷管的延期体,它的通信功能可实现雷管与爆破装置之间双线制双向通信的能力，实现网络化现场检测、下载参数或重复进行参数化编程。双线制通信功能实现了不改变传统电雷管外形结构和简单的使用连接特点的前提下，具有网络化大规模起爆的能力。2006 年5 月贵州久联民爆器材发展股份有限公司的电子雷管通过了技术鉴定，具备了工业规模批量试生产的条件。,电子雷管的发展,21 世纪，随着科学技术的不断进步，在雷管技术研究和应用领域，高精度电子雷管有着广阔的应用前景。其不足之处是目前电子雷管的成本较高，组网能力较小，发火可靠性和安全性还有待提高，不能满足大规模爆破作业对起爆网络的要求。但电子雷管的先进性、可靠性、灵活性和安全性是显而易见的。随着高精度电子雷管的大批量生产和价格的降低，电子雷管将会有更大的发展并得到广泛的应用，其取代电和非电雷管，占据市场是必然的趋势。,