[发明专利]设计安全电流下的微平面式电发火组件参数设计方法

说明书

本发明公开了设计安全电流下的微平面式电发火组件参数设计方法，包括：构建物理模型；构建数学模型；求解得出微平面式电发火组件的临界发火电流的理论计算公式；将若干与待设计微平面式电发火组件结构相同的微平面式电发火组件进行发火电流感度实验，并将实验数据与计算结果进行对比，验证模型是否可行；将理论计算公式进行修正，得到微平面式电发火组件安全电流的理论计算公式并输入微平面式电发火组件设计参数，计算得到微平面式电发火组件的安全电流并反求设计参数。本发明具有需要实验样品及次数少，耗费实验成本和时间低，参数设计准确的优点。

技术领域

本发明涉及电火工品设计技术领域，具体涉及设计安全电流下的微平面式电发火组件参数设计方法。

背景技术

微平面式电发火组件是电火工品中的一种电点火装置。微平面式电发火组件由微平面换能元和发火药剂组成。微平面换能元结构如图1-3所示，微平面换能元由金属桥膜(2)、焊盘(1)和基体(3)组成，常见的桥膜材料为铬、铂钨或镍铬合金，桥膜区为正方形，边长用l表示，一般边长为0.05mm-0.3mm，厚度为0.3μm-1.5μm。基体为方体，高度用H表示，底面边长用L表示，底面边长为2.5mm-3mm，高度为0.3mm-0.5mm。经计算，基体边长是桥膜区边长的8-60倍，桥膜区面积为0.0025mm²-0.09mm²，基体的面积为6.25mm²-9mm²，基体面积是桥膜区面积的69-3600倍，基体边长为高度的5-10倍。

微平面式电发火组件由微平面换能元和发火药剂组成，结构如图4所示。发火药剂(5)装在陶瓷环(4)内，装药可以是多孔氮化铜或多孔氮化银等起爆药，装药直径用R表示，一般为1.5mm-2mm，高度为0.5mm-1mm。经估算，装药直径与高度相当。

微平面式电发火组件的能量加载方式有两种，分别是恒流激励和电容放电激励。恒流激励时，微平面换能元将电能转换为焦耳热，桥膜温度升高，同时将能量以热传导的方式传递给方形基体、焊盘和发火药剂，使基体、焊盘和发火药剂温度升高，当换能元产生的焦耳热与散失的热量相等时，发火件温度保持不变，进入稳态传热阶段。桥膜的升温过程如图5所示，当稳态温度T_l恰好等于药剂的发火点时，所对应的电流即为微平面式电发火组件的临界发火电流，也称为理论上的最大安全电流。

安全电流是微平面式电发火组件的一个重要的性能参数。目前，关于微平面式电发火组件安全电流的设计，多采用实验的方法。一般步骤为在现有实验数据的基础上将现有产品更改参数，制备多种规格的样品，通过发火实验，获取满足技术要求的微平面式电发火组件。该方法的特点是需要大量实验样品和多次实验，耗费实验成本和时间。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供设计安全电流下的微平面式电发火组件参数设计方法。

本发明采用的技术方案如下。

设计安全电流下的微平面式电发火组件参数设计方法，包括如下步骤：

步骤1：构建微平面式电发火组件的恒流激励时的物理模型；

步骤2：根据上述物理模型构建恒流激励时的数学模型；

步骤3：对上述数学模型进行求解，得出微平面式电发火组件的临界发火电流的理论计算公式；

步骤4：将若干与待设计微平面式电发火组件结构相同的微平面式电发火组件进行发火电流感度实验，并将实验数据与采用步骤3所述公式计算出的该结构的微平面式电发火组件的临界发火电流与其进行对比，验证模型是否可行；如果临界发火电流的理论计算结果与实验数据的差值小于给定阈值，输出该模型，否则，返回步骤2，修改模型参数重新构建恒流激励时的数学模型；