關(guān)鍵詞：電子雷管；電子控制模塊；分離式霍普金森壓桿；高過(guò)載；失效

近年來(lái)，隨著微電子火工品的大力推廣，電子雷管在爆破作業(yè)中的使用量逐年增加[1–3]。與其他工業(yè)雷管相比，電子雷管的延期時(shí)間精準(zhǔn)且可調(diào)，起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，安全隱患相對(duì)較少[4–5]，這些優(yōu)點(diǎn)都得益于其內(nèi)部采用微型電子芯片取代了延期藥和電引火元件[6–7]。但是，電子雷管在沖擊載荷作用下經(jīng)常失效拒爆，且主要存在于小斷面等炮孔間距近的爆破環(huán)境中。當(dāng)受到爆炸沖擊波影響時(shí)，電子雷管內(nèi)的電子控制模塊受損失效，導(dǎo)致電路無(wú)法正常傳遞信號(hào)和電量，從而發(fā)生拒爆現(xiàn)象[8–10]。

迄今為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)電子雷管受沖擊失效拒爆問(wèn)題已開展了大量研究。Ren等[11]采用分離式霍普金森壓桿（splitHopkinsonpressurebar，SHPB）對(duì)電子雷管試樣進(jìn)行了加載測(cè)試，得到了橋絲、電子控制模塊及腳線鉚接點(diǎn)受不同程度過(guò)載時(shí)的失效情況。楊文等[12–13]開展了電子雷管水下爆炸沖擊試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雷管拒爆是由于內(nèi)部電子控制模塊中電容受沖擊失電導(dǎo)致剩余電量無(wú)法引燃藥頭所致。李長(zhǎng)龍等[14]利用馬歇特落錘對(duì)鉭電容進(jìn)行了高過(guò)載測(cè)試，得到了鉭電容在沖擊載荷下短路失效時(shí)發(fā)生漏電流變化的機(jī)制。Teverovsky[15]研究了機(jī)械應(yīng)力對(duì)片式固體鉭電容的影響，首次證明了鉭電容內(nèi)的漏電流會(huì)隨應(yīng)力出現(xiàn)可逆變化，且該變化高達(dá)2個(gè)數(shù)量級(jí)。王家樂(lè)等[16]利用掃描電鏡觀察受水下爆炸沖擊的鉭電容，發(fā)現(xiàn)其失效機(jī)理與內(nèi)部氧化膜瑕疵有關(guān)。

在沖擊載荷作用下，可靠的電子控制模塊是決定電子雷管發(fā)火穩(wěn)定性的關(guān)鍵。雖然已有不少研究對(duì)電子雷管的失效問(wèn)題進(jìn)行了闡述，但有關(guān)沖擊載荷對(duì)電子雷管失效問(wèn)題的研究主要集中在電容上，而對(duì)帶有雷管殼的電子控制模塊及其內(nèi)部核心組件芯片的沖擊失穩(wěn)研究不夠深入。如今，SHPB實(shí)驗(yàn)方法被廣泛應(yīng)用于測(cè)試和評(píng)判火工品在沖擊載荷作用下的發(fā)火可靠性，其可行性也已經(jīng)得到了驗(yàn)證[17–19]。本研究利用SHPB對(duì)處于延期狀態(tài)下的整體電子控制模塊和分離出鉭電容的其余電子控制模塊進(jìn)行加載測(cè)試，觀察電容電壓和橋絲的變化；對(duì)比試件在未受加載時(shí)從延期開始到起爆結(jié)束的情況，并對(duì)試件在非延期狀態(tài)下（雷管不接入起爆網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行相同強(qiáng)度的加載測(cè)試，排除可能因加載而引起的試件內(nèi)橋絲或電子控制模塊的損傷，綜合分析高過(guò)載條件下電子雷管電子控制模塊的失效模式。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)所采用的SHPB系統(tǒng)由秦皇島龍科測(cè)控技術(shù)有限公司制造，搭配CS-1D型動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀和惠斯通電橋（秦皇島信恒電子科技有限公司生產(chǎn)）、靈敏系數(shù)為2.0的應(yīng)變片（益陽(yáng)市廣測(cè)電子有限公司生產(chǎn)）和HDO4034A示波器（TELEDYNELECROY公司生產(chǎn)）組成高過(guò)載測(cè)試系統(tǒng)，如圖1所示。其中電子雷管電子引火元件及電子雷管起爆器統(tǒng)一由我國(guó)某電子控制模塊生產(chǎn)廠家提供。

1.2SHPB高過(guò)載實(shí)驗(yàn)原理

本研究采用SHPB對(duì)未裝主發(fā)藥和點(diǎn)火藥頭的數(shù)碼電子雷管試件進(jìn)行高過(guò)載測(cè)試。發(fā)射裝置內(nèi)的子彈在高氣壓的作用下帶動(dòng)撞擊桿向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)接觸到入射桿左端面時(shí)，撞擊使得壓桿內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力波，應(yīng)力波繼續(xù)向右傳播至數(shù)碼電子雷管試件，對(duì)試件進(jìn)行一次高過(guò)載加載。隨后應(yīng)力波依次在透射桿、吸收桿內(nèi)傳播，最后作用于緩沖器，至此，一次加載實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

應(yīng)力波在細(xì)長(zhǎng)桿中傳播時(shí)，可忽略波的衰減和彌散效應(yīng)，因此，將壓桿中的應(yīng)力波視為一維波[20–22]。由于試件的大小和質(zhì)量與壓桿相比小得多，因此，忽略波在壓桿與試件接觸面的界面效應(yīng)和損耗。而壓桿對(duì)試件的高過(guò)載加載發(fā)生在其剛接觸試件的微秒級(jí)時(shí)間間隔內(nèi)，通過(guò)固定在入射桿上的應(yīng)變片測(cè)得的瞬時(shí)應(yīng)變反饋到示波器后顯示的電壓變化曲線，可以計(jì)算得到其過(guò)載加速度。通過(guò)示波器能夠得出一次加載實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的電壓U隨時(shí)間t的關(guān)系，由于實(shí)驗(yàn)中在入射桿同一圓周的對(duì)稱位置粘貼2片相同的應(yīng)變片，且實(shí)驗(yàn)所用電橋?yàn)榘霕?，因而可以得到?yīng)變與電壓的關(guān)系式中：?為應(yīng)變，K為應(yīng)變片靈敏度系數(shù)，A為超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀設(shè)定增益，U1為超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀設(shè)定橋壓。

1.3試樣準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)選用同一型號(hào)、同一批次的電子引火元件，內(nèi)含橋絲附于橋膜上，單個(gè)鉭電容與單個(gè)控制芯片組成電子控制模塊，元件的具體參數(shù)如表1所示。起爆器在延期狀態(tài)下的輸出電壓為22V，誤差在±5%以內(nèi)。起爆器延期時(shí)間小于1000ms時(shí)，誤差在±1%以內(nèi)；延期時(shí)間大于1000ms時(shí)，誤差在±5%以內(nèi)。單電容電路的模塊中，電容存儲(chǔ)的電量用于引燃藥頭，芯片用于控制延期和管理通信的電量由起爆器直接提供。如圖2所示，在發(fā)出授時(shí)充電指令后，起爆器向芯片充電，隨后可進(jìn)行延期設(shè)置和組網(wǎng)操作。芯片收到充高壓指令后，打開開關(guān)K1為起爆電容充電；收到延期指令后，芯片控制開關(guān)K2連通電容與橋絲回路，釋放電能并引燃藥頭，完成起爆流程。

將鉭電容外側(cè)的黑塑膠剝離，在電容兩端焊接導(dǎo)線，用于監(jiān)測(cè)電壓變化。作為電子控制模塊的核心組件，芯片的抗振性能也尤為重要。為此，首先將電容從模塊中分離出來(lái)，焊接在PCB板上，利用導(dǎo)線將電容連接到模塊以形成閉合回路。然后，固定好PCB板，確保模塊與電容之間的導(dǎo)線足夠長(zhǎng)，以免在撞擊時(shí)被拉斷，且為防止焊點(diǎn)短路，需在焊點(diǎn)外側(cè)添加薄層絕緣材料。最后，在電子引火元件的尾端焊接電子雷管專用腳線，將其放入6.9mm的鋁管殼中并進(jìn)行卡口，制成電子雷管模型。由此形成整體電子控制模塊（模型A）和分離出鉭電容的其余電子控制模塊（模型B）2種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，如圖3所示。

在實(shí)際爆破中，先爆炮孔的爆轟波會(huì)對(duì)后爆炮孔內(nèi)的數(shù)碼電子雷管產(chǎn)生側(cè)向沖擊，因此，本研究采用側(cè)向加載方式。制作外徑為20mm、長(zhǎng)度為15mm的圓柱形鋼錠，該鋼錠所用材質(zhì)與壓桿材質(zhì)相同，在曲面中心位置穿6.9mm的圓孔，將制備好的2種電子雷管模型分別放入圓孔內(nèi)，采用緊配合固定，制成A型試件和B型試件。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1非加載實(shí)驗(yàn)

將準(zhǔn)備的2種連線方式的電子雷管試件分別接入起爆網(wǎng)絡(luò)，延期時(shí)間設(shè)置為3000ms，在不受高過(guò)載加載的情況下進(jìn)行起爆。延期結(jié)束后，用起爆器重新檢測(cè)，結(jié)果顯示橋絲斷開，電子控制模塊正常，剝開管殼，觀察發(fā)現(xiàn)橋絲有明顯熔斷現(xiàn)象。延期及起爆過(guò)程中電容兩端電壓的變化曲線如圖4所示。由于非專業(yè)焊線及外加導(dǎo)線等原因，電壓變化曲線粗細(xì)不均勻。

在延期過(guò)程中，電容電壓穩(wěn)定在起爆器輸出電壓22V左右。延期結(jié)束瞬間，電容收到起爆指令，傳遞電量熔斷橋絲，導(dǎo)致電壓驟降。由圖4可知，A型和B型試件內(nèi)鉭電容的電壓分別降低至7.5和2.2V后趨于平緩，在熔斷橋絲之后，電容內(nèi)還存在剩余電荷，表明電子雷管內(nèi)電容滿狀態(tài)時(shí)的電量足以熔斷橋絲，引燃藥頭。

2.2加載實(shí)驗(yàn)

2.2.1非延期狀態(tài)加載實(shí)驗(yàn)

將A型和B型電子雷管試件依次固定于入射桿與透射桿之間，在非延期狀態(tài)下，選取0.3、0.6、0.9和1.2MPa氮?dú)鈮毫?duì)A型和B型試件分別進(jìn)行不同強(qiáng)度的加載，每種強(qiáng)度下進(jìn)行3次加載。除3次1.2MPa壓力連續(xù)加載的鋼錠發(fā)生脆性斷裂外，其余鋼錠外觀均無(wú)明顯變化。取出部分完好鋼錠內(nèi)的電子引火元件，觀察橋絲橋膜、電容及焊線部分，如圖5所示。從圖5可以看出，撞擊后的橋絲橋膜、電容外觀未出現(xiàn)異常情況，且焊接點(diǎn)依然穩(wěn)固牢靠。

2.2.2延期狀態(tài)下加載整體模塊實(shí)驗(yàn)

將A型電子雷管試件固定于入射桿與透射桿之間，調(diào)整氮?dú)鈿鈮海?.1～1.0MPa范圍內(nèi)取10個(gè)氣壓值），在延期狀態(tài)下對(duì)試件進(jìn)行加載測(cè)試。讀取試件內(nèi)鉭電容在延期狀態(tài)下受過(guò)載影響的電壓變化，同時(shí)觀察橋絲在延期結(jié)束后是否熔斷，并檢測(cè)電子控制模塊的有效性。有研究[23]表明，在高強(qiáng)度沖擊載荷作用下，鉭電容的電容量隨彈性變形的增大而增大，但與起始值相比，變化量極小，可忽略高過(guò)載時(shí)鉭電容容值的改變。

本研究在子彈長(zhǎng)度相同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且未使用波形整形器，因此，所得入射桿上的脈沖寬度一致，即實(shí)驗(yàn)中試件受到的有效過(guò)載加速度時(shí)間一致[20，24–25]。以0.2MPa氣壓下的入射桿脈沖信號(hào)及過(guò)載加速度為例，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中的沖擊作用時(shí)間。圖6（a）給出了0.2MPa氣壓下入射桿受到撞擊時(shí)的電壓信號(hào)，脈沖持續(xù)時(shí)間約為130μs。通過(guò)式（1）、式（2）和式（3）可以得出試件所受的過(guò)載加速度，過(guò)載加速度時(shí)程曲線如圖6（b）所示。應(yīng)力波加載后，試件所受的過(guò)載加速度迅速達(dá)到最大負(fù)峰值，之后應(yīng)力波在試件與兩壓桿接觸面間傳播時(shí)進(jìn)行反射和透射，過(guò)載加速度在零附近振蕩衰減。經(jīng)過(guò)約110μs，應(yīng)力波開始卸載，過(guò)載加速度隨之達(dá)到最大正峰值，之后逐漸減小至零。整個(gè)加載過(guò)程持續(xù)約130μs，其中最大負(fù)峰作用時(shí)間約為20μs，最大正峰作用時(shí)間約為30μs。當(dāng)增大撞擊壓力時(shí)，子彈速度也隨之改變，會(huì)使得過(guò)載加速度峰值相應(yīng)增大，但試件從加載到卸載的時(shí)間仍維持在130μs。

圖7給出了A型試件在延期過(guò)程中鉭電容電壓隨沖擊載荷的變化。由于整體有效加載時(shí)間與電容電壓變化時(shí)間相比很小，因此，圖7中過(guò)載加速度取最大值。當(dāng)氣壓為0.1MPa時(shí)，過(guò)載加速度為8.65×104g（g為重力加速度），電壓與施加過(guò)載之前一致，未有明顯變化。當(dāng)氣壓增加至0.2MPa時(shí)，過(guò)載加速度為1.494×105g，電壓在受過(guò)載瞬間從21.84V下降至21.62V，下降了0.22V，然后在不到1ms時(shí)間間隔內(nèi)回到初始電壓值并穩(wěn)定。當(dāng)氣壓增加至0.3MPa時(shí)，過(guò)載加速度為2.113×105g，電壓在受過(guò)載瞬間從21.77V下降至20.85V，下降了0.92V，而后升至21.57V并趨于平穩(wěn)，與初始電壓稍有偏差，但不影響雷管的正常起爆。當(dāng)氣壓繼續(xù)增加，過(guò)載達(dá)到2.586×105g和2.742×105g時(shí)，電壓也分別下降了1.90和2.70V。當(dāng)氣壓為0.4和0.5MPa時(shí)，電壓在驟降到一定值后開始抬升，由于連接的起爆器一直為高壓恒壓充電狀態(tài)，因此，上升速率隨電壓增大而減小，電壓上升曲線為鉭電容恒壓充電過(guò)程中的電壓變化。

當(dāng)氣壓增加至0.6MPa，電容電壓的變化規(guī)律與氣壓為0.5MPa時(shí)相似，在過(guò)載加速度達(dá)到3.043×105g后，電壓從21.40V降至15.58V，下降了5.82V。當(dāng)氣壓增加到0.7MPa時(shí)，過(guò)載加速度為3.316×105g，電壓瞬間從21.30V降低至4.85V，并在5V上下波動(dòng)近8.5ms后上升，上升速率隨電壓增大而減緩，整個(gè)變化過(guò)程持續(xù)約20ms；在此氣壓下，電壓下降了16.45V。而當(dāng)氣壓為0.8MPa，過(guò)載加速度達(dá)到3.625×105g時(shí)，電壓在驟降到0.87V后在近20ms的時(shí)間內(nèi)只回升至5.30V。氣壓繼續(xù)增大后，過(guò)載加速度達(dá)到3.848×105g，電容電壓從21.40V直降至零后不再變化。

利用起爆器逐一檢測(cè)施加過(guò)載后的試樣，發(fā)現(xiàn)0.1～0.6MPa氣壓撞擊的試樣檢測(cè)顯示橋絲斷開，剝開管殼發(fā)現(xiàn)橋絲有明顯燒灼熔斷痕跡。0.7MPa氣壓撞擊的試樣顯示雷管合格，剝開管殼發(fā)現(xiàn)橋絲與未施加加載前一致，沒有熔斷，對(duì)該試樣進(jìn)行第2次起爆，在延期結(jié)束瞬間，可以清楚地看到橋絲位置有火光顯現(xiàn)，即橋絲正常熔斷。0.8MPa氣壓加載的試樣檢測(cè)顯示雷管合格，但二次起爆時(shí)仍拒爆，用萬(wàn)用表測(cè)量該試樣的鉭電容容值，發(fā)現(xiàn)電容值超出原始數(shù)量級(jí)，多次測(cè)量后電容值又能保持在原始值的有效誤差以內(nèi)，再對(duì)該試樣進(jìn)行多次起爆后發(fā)現(xiàn)橋絲也能熔斷。對(duì)0.9和1.0MPa氣壓撞擊的模塊檢測(cè)顯示通信錯(cuò)誤，剝開管殼發(fā)現(xiàn)橋絲未熔斷。

結(jié)果表明，0.6MPa及以下氣壓對(duì)處于管殼內(nèi)的鉭電容穩(wěn)定性存在影響，在受到?jīng)_擊載荷時(shí)出現(xiàn)短路失效現(xiàn)象，然后在較短時(shí)間內(nèi)各參數(shù)恢復(fù)至原來(lái)的量級(jí)，這與鉭電容內(nèi)部的特殊陰極材料有關(guān)[26–27]，它能夠保證電容電壓在一定時(shí)間內(nèi)回到起始值，不影響延期結(jié)束后的正常起爆。電壓回升至初始值可以確保起爆器在延期階段保持電容電壓穩(wěn)定，但電容與橋絲、芯片相連，存在外部放電電路，因此，電壓下降除了鉭電容內(nèi)部介電層被擊穿導(dǎo)致短路失效的原因外，還應(yīng)考慮連接電容與橋絲的開關(guān)K2在過(guò)載瞬間短暫閉合，導(dǎo)致電容電量流失進(jìn)入橋絲線路，使橋絲未到延期結(jié)束就已熔斷，造成雷管早爆。當(dāng)電子雷管試件承受0.7MPa氣壓撞擊后，由于模塊在延期結(jié)束瞬間受高過(guò)載或跌落振動(dòng)影響，電容內(nèi)電壓過(guò)低使得殘存的電荷量不足以熔斷橋絲，而該加載壓力下的過(guò)載并未對(duì)電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成致命損傷，鉭電容依舊能夠自愈，導(dǎo)致模塊第1次無(wú)法成功起爆而能成功二次起爆。上述現(xiàn)象在現(xiàn)場(chǎng)工況出現(xiàn)的頻率不減，因后爆炮孔內(nèi)電子雷管在延期階段結(jié)束時(shí)受到來(lái)自先爆炮孔爆炸產(chǎn)生的沖擊波的影響，電容處于低壓不足狀態(tài)，即使芯片正常傳遞指令，殘留的電量也無(wú)法引燃藥頭，致使雷管拒爆。當(dāng)氣壓增加到0.8MPa時(shí)，鉭電容受高過(guò)載影響，無(wú)法在有限時(shí)間內(nèi)回到穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致延期結(jié)束時(shí)內(nèi)部存儲(chǔ)的電量無(wú)法滿足橋絲熔斷要求。當(dāng)試件承受0.9和1.0MPa氣壓撞擊后，過(guò)高的載荷導(dǎo)致內(nèi)部電量全部流失，電容徹底損傷且無(wú)法逆轉(zhuǎn)，失去存儲(chǔ)電荷的能力；而芯片在該加載下的損傷狀態(tài)難以判斷，起爆器顯示的通信錯(cuò)誤表明可能存在電容、芯片或電路內(nèi)其他元件的損壞。

實(shí)驗(yàn)中需剝開包裹在鉭電容外的黑塑膠，并且在電容上固定薄層絕緣材料，同時(shí)模塊與管壁間還存有薄空氣層，因此，與未剝膠的電容抗過(guò)載效果存在些許差異。試件完成一次撞擊后，會(huì)跌落到地面上再次發(fā)生碰撞，本研究的不足之處是實(shí)驗(yàn)中未考慮跌落對(duì)電子引火元件穩(wěn)定性的影響。

2.2.3延期狀態(tài)下單獨(dú)加載芯片實(shí)驗(yàn)

由整體模塊加載實(shí)驗(yàn)可知，芯片的抗過(guò)載能力強(qiáng)于電容，在電容受撞擊短暫失效時(shí)芯片仍能正常通信。將B型電子雷管試件固定于入射桿與透射桿之間，同樣調(diào)整氮?dú)鈮毫Γ?.7～1.2MPa范圍內(nèi)6個(gè)壓力進(jìn)行加載測(cè)試，每個(gè)壓力下分別進(jìn)行3次撞擊實(shí)驗(yàn)。

對(duì)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)電壓變化規(guī)律較為相似，大致可以分為2類。圖8給出了B型試件受不同過(guò)載時(shí)出現(xiàn)的2種電容電壓變化類型。從圖8（a）可以看出，類型Ⅰ的電壓在延期過(guò)程中保持在起爆器的輸出電壓22V左右，當(dāng)3000ms延期結(jié)束后，電壓驟降至3.8V之后保持穩(wěn)定，用起爆器重新檢測(cè)雷管，結(jié)果顯示橋絲斷開。由此可知，電容內(nèi)存儲(chǔ)的大部分電量能夠在規(guī)定的延期時(shí)間內(nèi)傳輸至橋絲并將其熔斷，芯片在該過(guò)載條件下能夠正常工作且電路暢通完整。從圖8（b）可以看出，類型Ⅱ的電容電壓一直穩(wěn)定不變，因過(guò)載強(qiáng)度太大，芯片或電路板上其他元件受損，導(dǎo)致電容內(nèi)電量無(wú)法釋放，重新檢測(cè)雷管顯示通信錯(cuò)誤，剝開管殼觀察橋絲無(wú)發(fā)火痕跡。實(shí)驗(yàn)所得B型試件在高過(guò)載加載下模塊各組件的失效情況如表2所示。

4.100×105g以下的過(guò)載對(duì)模塊內(nèi)的芯片沒有影響。當(dāng)過(guò)載達(dá)到4.249×105g時(shí)，芯片檢測(cè)正常，但在4.155×105g的過(guò)載下出現(xiàn)異常，可見同一批次的芯片在出廠質(zhì)量上無(wú)法保證完全一致；抗沖擊載荷的差異還應(yīng)考慮芯片外部黑塑膠的注塑壓力以及制作試件時(shí)將模塊塞入管殼時(shí)預(yù)留的空氣層。芯片在4.155×105g和4.173×105g過(guò)載后出現(xiàn)通信錯(cuò)誤，橋絲有燒灼痕跡，可見試件在受沖擊后有電流經(jīng)過(guò)橋絲，但產(chǎn)生的熱量無(wú)法保證引燃藥頭。受沖擊載荷的影響，在芯片由完好到損壞的過(guò)程中，控制連接電容與橋絲的開關(guān)可能短暫打開，因電容內(nèi)逃逸的電荷量有限，在短時(shí)間進(jìn)入橋絲后無(wú)法將其熔斷，只出現(xiàn)燒灼痕跡；而起爆器在芯片受損后無(wú)法傳遞指令維持對(duì)電容的高壓充電，電壓在延期結(jié)束前就已出現(xiàn)與圖8（a）中的類型Ⅰ相似的變化，且電壓下降幅度小很多。當(dāng)過(guò)載加速度達(dá)到4.200×105g以上時(shí)，芯片檢測(cè)出現(xiàn)通信錯(cuò)誤，說(shuō)明過(guò)高的加載會(huì)使芯片直接損壞，在延期結(jié)束時(shí)無(wú)法控制開關(guān)傳遞電量熔斷橋絲。在3.817×105g和4.249×105g過(guò)載下，芯片檢測(cè)正常，橋絲未熔斷且無(wú)燒灼痕跡，考慮到電路板上焊件繁多復(fù)雜，對(duì)板上除芯片外的其他元件和電路進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在個(gè)別電阻損壞，而損壞的電阻會(huì)阻礙電路暢通，在延期結(jié)束時(shí)電荷無(wú)法正常傳遞，引起拒爆。爆破作業(yè)中雷管內(nèi)的電容和芯片要同時(shí)承受先爆炮孔釋放的沖擊波，因此，要以模塊整體承受極限為閾值，全面考慮雷管各組件性能，提升雷管的抗沖擊載荷能力。

本研究對(duì)整體電子控制模塊和剝離出鉭電容的其余電子控制模塊進(jìn)行加載，氣壓范圍為0.1～1.2MPa，過(guò)載加速度最高達(dá)到4.581×105g。試件在加載后隨即受到應(yīng)力波的影響，應(yīng)力脈沖持續(xù)時(shí)間在百微秒量級(jí)，因鋼錠材質(zhì)與壓桿材質(zhì)相同，觀察管殼并未受到擠壓，且試件內(nèi)部模塊與管壁間留有空氣層和黑塑膠，使得模塊受應(yīng)力波影響很小。在現(xiàn)場(chǎng)爆破環(huán)境中，火工品爆炸產(chǎn)生的沖擊過(guò)載持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于本研究中試件承受過(guò)載時(shí)間，因受到SHPB實(shí)驗(yàn)特性的限制，這一不足尚難以改善。此外，在實(shí)際工況中，炮孔內(nèi)雷管受到的過(guò)載并非單次，多次連續(xù)的沖擊波疊加效應(yīng)會(huì)使電子控制模塊更易出現(xiàn)問(wèn)題。本研究難以準(zhǔn)確模擬現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)雷管所處環(huán)境，但能夠監(jiān)測(cè)并分析雷管內(nèi)元件在受高過(guò)載時(shí)出現(xiàn)的失效現(xiàn)象，可為電子雷管的可靠性改進(jìn)提供方向。

3結(jié)論

利用SHPB測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)含整體電子控制模塊的雷管試件和含分離出鉭電容的其余電子控制模塊的雷管試件，在延期狀態(tài)下進(jìn)行了不同強(qiáng)度的高過(guò)載加載測(cè)試，得到以下主要結(jié)論。

（1）管殼內(nèi)鉭電容最先失穩(wěn)，在達(dá)到1.495×105g過(guò)載時(shí)電容出現(xiàn)短路掉電現(xiàn)象，此時(shí)鉭電容由于其自愈特性，能夠在一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至起始值。而過(guò)載達(dá)到3.848×105g后，鉭電容損壞且無(wú)法逆轉(zhuǎn)。

（2）電子控制模塊其余組件的抗沖擊能力強(qiáng)于電容，在4.155×105g過(guò)載后芯片出現(xiàn)異常，而電阻的損壞基本出現(xiàn)在4.249×105g以上過(guò)載。

（3）受實(shí)驗(yàn)條件所限，SHPB測(cè)試系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確模擬現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)時(shí)電子雷管所處環(huán)境，但實(shí)驗(yàn)可為電子控制模塊在延期狀態(tài)下受沖擊載荷失效性研究提供方向，為電子雷管的使用可靠性提供保障。