[发明专利]一种微秒级精确延时起爆装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种用于工程爆破控制领域的延时起爆装置，特别是一种微秒级精确延时起爆装置。

二、背景技术

随着经济社会的发展，工程爆破技术得到越来越广泛的应用。在一些对爆破深度要求比较高的场所，如矿山、隧道、建筑等，由于一次大当量炸药爆破的威力过大,容易造成对周围环境不必要的破坏,工程质量上也不易保证,因此多采用小当量多级起爆的方法。多级起爆需要对延时时间进行精确控制,延时时间过长或过短都得不到预期的爆破效果。现有的一些技术方案中,延时时间精度通常只有毫秒级,不能很好的满足实际需求,我们经过研究发现，延时时间精度达到微秒级在实际爆破中能够取得很好的爆破效果，延时时间精度达到微秒级的技术方案目前还未见相关专利。

现有的技术方案一般分为两类。一类是采用远程控制方式，起爆器远离爆破现场，可以方便地控制延时时间。如中国人民解放军长沙工程兵学院的中国专利申请87204661.3提出的“智能起爆器” ，该技术方案通过采用单板机控制可控硅电子开关的通断来实现对各通道雷管的智能引爆。其控制方式可以选择短线控制或者远程长线控制，延时时间由键盘输入，便于调整。该技术方案有着明显的缺点：一是延时精度很低，只能达到10ms,远不能适应现代工程爆破领域的应用需求；二是采用远程长线控制方式时，引爆器与雷管之间距离过长，由于导线电阻和分布电容的存在，会导致引爆信号变形，使雷管引爆时间发生较大误差。

另一类采用现场控制方式，起爆器放在爆破现场，避免了因为起爆器和雷管之间距离过长，电线电阻和分布电容导致引爆信号变形使雷管引爆时间发生较大误差的问题。如山东科技大学资源与环境工程学院的中国专利申请01216085.7提出的“毫秒延时发爆器”，其特点是以振荡器、升压电路、整流充电电路、继电器和延时控制电路组成的延时引爆控制器来控制瞬发雷管爆炸。具体实施方案是由瞬发雷管通过继电器与振荡器、升压电路、整流充电电路相连，以SE555定时器和电容构成延时控制电路来控制继电器的通断，从而控制瞬发雷管的爆炸，使用多个这样的延时引爆控制器就可以控制多级起爆。该技术方案虽然能够控制多级延时起爆，但还存在着明显的不足：一是由SE555定时器和电容构成的延时控制电路，其延时时间精度不高，只能达到毫秒级；二是通过控制继电器通断来控制雷管爆炸，继电器通断时间误差较大，造成整个装置延时时间控制误差较大；三是延时时间虽然可以控制，但需要通过修改SE555定时器和电容构成的延时控制电路参数来实现，这在实际应用中很不方便。

近年来，工程爆破领域引进了一些新的技术，如中国专利申请200710139370.3提出的“工业电雷管的遥控起爆控制方法”和中国专利申请201020191746.2提出的“一种具有GPRS通讯及定位功能的数码电子雷管起爆器”，但它们都没有解决高精度延时等问题。如何克服以上现有技术的不足已成为当今工程爆破控制领域亟待解决的重大难题。

三、发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种微秒级精确延时起爆装置，能够实现对多级瞬发雷管的微秒级精确延时起爆，而且延时时间可控、安全可靠，适于在各种工程爆破场合推广应用。

根据本发明提出的一种微秒级精确延时起爆装置，包括直流稳压电源，其特征在于设有远程编程控制单元、RS485通讯总线、起爆充电开关、延时起爆控制单元，远程编程控制单元通过RS485通讯总线与延时起爆控制单元相连接，直流稳压电源分别与远程编程控制单元、起爆充电开关和延时起爆控制单元连接，延时起爆控制单元输出延时起爆控制信号。其中：本发明的远程编程控制单元为计算机或包括键盘、显示器件、RS485通信电路和电压转换模块在内的单片机电路装置；延时起爆控制单元包括绝缘隔爆外壳和设有电压转换电路、RS485通信电路、FPGA延时电路和引信电路的延时控制电路板，电压转换电路将直流稳压电源提供的12~36V电压转换为分别供RS485通信电路、FPGA延时电路和引信电路工作的工作电源，FPGA延时电路通过RS485通信电路与远程编程控制单元相连接，FPGA延时电路还与引信电路相连接，引信电路与起爆充电开关相连接；引信电路为2~16路；RS485通讯总线长度不超过1000 m。