[发明专利]一种基于变压器的远程起爆系统及方法

说明书

本发明属于精密爆炸实验技术领域，尤其涉及一种基于变压器的远程起爆系统及方法。解决线路损耗大，能量传输效率低及高压设备电磁辐射强，易于产生干扰，存在安全隐患，不易系统集成等问题，包括通过传输线连接的多功能起爆器及脉冲变压器单元，脉冲变压器单元包括通过传输线串联的n个脉冲变压器；其中n为大于等于1的正整数；多功能起爆器通过快速可控硅电子开关控制电容放电的方式，产生起爆脉冲，脉冲变压器单元输送起爆脉冲至电雷管，用于起爆电雷管；输送过程中，起爆脉冲的脉冲幅值保持不变。本发明远程起爆时，几乎没有线路损耗，起爆可靠性高。

技术领域

本发明属于精密爆炸实验技术领域，尤其涉及一种远程起爆系统及方法，

能够实现远程、安全、可控的起爆。

背景技术

在大型爆炸类科学试验或大型工程类爆破中，保响、保测、保安全是试验成功与否的重要判据。其中，起爆技术是试验过程中的一项重要环节，它对试验的安全性、可靠性、准时性及测试环境都会产生重要影响。传统试验中，一般采用几千伏的超高压起爆器产生高能脉冲，经过长线传输后，进行远程起爆。

系统连接框图如图1所示。这种传统远程高压起爆方式，存在较多技术缺点：

①线路损耗大，能量传输效率低，远端负载(如：雷管)获取的能量少，降低起爆的可靠性；②高压设备电磁辐射强，易于产生干扰，不利于系统集成；③

高压设备，漏电通道多，易于产生电火花，安全隐患大；④需要为测试仪器构建触发系统，增加测控系统的复杂度。

因此，简化测控系统，提高试验的可靠性和安全性，创造良好的测试环境，

是新型起爆系统需要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对传统远程起爆技术的不足，避免线路损耗大，能量传输效率低及高压设备电磁辐射强，易于产生干扰，存在安全隐患，不易系统集成等问题，设计了基于变压器的远程起爆系统及方法。该系统通过快速可控硅电子开关控制电容放电的方式，产生脉冲幅值约200V、脉冲前沿为2～3μs的高能起爆脉冲，并通过特殊参数设计的脉冲变压器对进行公里级远距离传输，传输后脉冲幅值仍约为200V，脉冲前沿为20～60μs，用于远端的雷管起爆；同时，本发明的多功能起爆器输出幅值6V、脉冲前沿20ns、底宽500ns的同步触发脉冲，可用于测控系统的时间关联。

本发明的技术解决方案提供一种基于变压器的远程起爆系统，其特殊之处在于：包括通过传输线连接的多功能起爆器及脉冲变压器单元，所述脉冲变压器单元包括通过传输线串联的n个脉冲变压器；其中n为大于等于1的正整数；

所述多功能起爆器包括电池组、DC/DC变换模块、储能电容、脉冲产生模块、功率放大器模块及电子开关控制模块；所述电池组、DC/DC变换模块及储能电容依次实现电连接，电池组输出DC12V电压，经DC/DC变换模块，输出DC200V电压给储能电容充电；所述脉冲产生模块、功率放大器模块及电子开关控制模块依次实现电连接，脉冲产生模块产生单脉冲，经过功率放大器模块放大后驱动电子开关控制模块控制储能电容产生起爆脉冲；同时，电子开关控制模块输出同步触发脉冲，用于记录仪器的触发；

所述脉冲变压器单元输送起爆脉冲至电雷管，用于起爆电雷管；输送过程中，起爆脉冲的脉冲幅值保持不变。

进一步地，为了设计方便及降低成本，其中n等于2，将起爆脉冲首先到达的脉冲变压器定义为第一脉冲变压器，另一脉冲变压器定义为第二脉冲变压器；

所述第一脉冲变压器的磁芯为环形非晶磁芯，初级线圈与次级线圈的线径分别为1mm和2mm，初级线圈与次级线圈的匝数比为1:12-1:18；

所述第二脉冲变压器的磁芯为环形非晶磁芯，初级线圈与次级线圈的线径分别为1mm和2mm，初级线圈与次级线圈的匝数比为6:1-11:1。