工业电雷管在电磁环境下的受作用机理与安全性研究

论文摘要

电磁环境会影响到工业电雷管在生产,运输和使用中的安全性和可靠性,历史上由于电雷管接收到电磁辐射能曾引发过多起严重的事故。本文开展了对工业电雷管在电磁环境下所受到的危害,危害产生的机理,以及如何防止和减小射频危害的研究。本文探讨了电磁辐射对工业电雷管安全性和可靠性的危害,研究了电磁场能量耦合的方式和射频致使工业电雷管发火的模式。本文提出了工业电雷管受电磁环境危害的机理:工业电雷管相当于天线从射频场中接收到能量,该能量在桥丝中产生电流,从而导致电雷管意外发火或瞎火。本文通过数值模拟,建立了工业电雷管在射频环境下的二维模型。计算表明桥丝的几何参数对工业电雷管在电磁环境下的意外发火起着至关重要的作用,而桥丝、药剂的热学参数对桥丝温度有一定的影响,但不是主要影响因素。本文在中国兵器第213研究所火工品安全性可靠性国防科技实验室进行了工业电雷管射频阻抗和射频感度试验,给出了煤矿许用和地震勘探电雷管的射频感度。本文由最不利情况分析法对工业电雷管安全功率密度和防射频安全距离进行推算,给出了工业电雷管防射频安全距离。该防射频安全距离可以作为工程人员施工时的一个参考,也可用于爆炸安全事故的分析。本文设计出了一套利用等效远距离处电磁场强度来检验工业电雷管防射频安全距离的试验方法。并利用此方法在强电磁场国防科技重点试验室对工业电雷管防射频安全距离进行了现场验证,证明了工业电雷管防射频安全距离具有10倍的安全裕度。在最后本文提出应该从从提高工业电雷管的射频感度,衰减射频能量和隔离射频源三个方面着手采取预防措施以提高工业电雷管在电磁环境中的安全性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 说明
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国外研究的历史和现状
• 1.3 国内对该问题的研究情况
• 1.4 本论文研究的主要内容及创新点
• 2 电磁辐射对工业电雷管的危害
• 2.1 引言
• 2.2 电磁辐射源
• 2.3 工业电雷管
• 2.4 工业电雷管在电磁辐射下的发火模式
• 2.5 电磁辐射对工业电雷管危害的能量耦合途径
• 2.5.1 导线感应耦合
• 2.5.2 偶极天线耦合
• 2.5.3 闭合回路耦合
• 2.6 工业电雷管接收电磁能量的计算和分析
• 2.7 电磁辐射对工业电雷管的危害
• 2.8 结论
• 3 电磁辐射对工业电雷管的危害机理及数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 弗里斯传输方程
• 3.3 偶极天线感应电流的估算
• 3.4 电磁场数值计算方法
• 3.5 电磁环境下工业电雷管二维温度场数值模拟
• 3.5.1 桥丝二维热传导数学模型
• 3.5.2 计算边界条件处理
• 3.5.3 计算结果分析
• 3.6 小结
• 4 工业电雷管的电磁环境模拟试验及分析
• 4.1 引言
• 4.2 工业电雷管射频阻抗试验
• 4.2.1 工业电雷管的射频阻抗试验方法和原理
• 4.2.2 工业电雷管的射频阻抗试验结果分析
• 4.3 工业电雷管射频感度试验
• 4.3.1 试验原理及方法
• 4.3.2 工业电雷管的50%发火射频感度试验分析
• 4.4 工业电雷管在GTEM传输装置内电磁敏感度试验
• 4.4.1 试验原理及方法
• 4.4.2 工业电雷管在TGEM传输装置内的射频敏感性试验
• 4.4.3 工业电雷管在TGEM小室中模拟GPS定位系统的实验结果分析
• 4.5 工业电雷管在GPS系统辐射场中的现场安全性模拟试验
• 4.6 结论
• 5 工业电雷管在电磁辐射下安全距离的计算及实验验证
• 5.1 引言
• 5.2 安全功率密度
• 5.3 安全功率密度曲线
• 5.4 工业电雷管防射频安全距离的计算
• 5.5 对防射频安全距离计算结果的试验验证
• 5.5.1 验证试验设计
• 5.5.2 试验方法
• 5.5.3 试验装置
• 5.5.4 被试产品
• 5.5.5 试验结果
• 5.6 结论
• 6 工业电雷管在电磁辐射场中的安全预防措施
• 6.1 引言
• 6.2 安全性预防措施
• 6.2.1 采取一定措施降低工业电雷管的射频感度
• 6.2.2 在能量耦合途径中衰减射频能量
• 6.2.3 通过一定的措施预防和隔离射频源
• 结论
• 参考文献
• 附录A 国内电波频段划分及主要用途
• 附录B 关于若干电台站电磁发射和接收参量的调研结果
• 附录C 工业电雷管射频感度（50%）试验报告
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果