Page 14 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019

低 温 共 烧 陶 瓷 爆 炸 箔 起 爆 芯 片 的 设 计 、制 备 与 发 火 性 能 451

表 2 Au 桥箔电爆参数
Table 2 The parameters of electric explosion of the Au bridge foil
firing voltage Resistance current of burst peak voltage power of burst energy of burst energy utilization ratio η 1
/ kV / mΩ / A / V / MW / mJ / %
1.8 60 1733 943 1.65 143 40.12
2.0 57 1843 1051 1.94 154 35.00
2.2 59 1971 1196 2.36 179 33.62
2.4 60 1993 1318 2.63 171 26.99
2.6 61 2177 1416 2.79 181 24.34

图 5 PDV 系统原理图
Fig.5 The schematic diagram for PDV system

图 6 所示的在不同发火电压下，飞片的速度‑时间曲线
以及飞片的位移‑时间曲线。其中，飞片的能量利用率
图 4 1.8 kV / 0.22 μF发火电压下Au桥箔电流、电压和功率曲线 按公式（2）计算，表示飞片动能与回路中总能量之比：
Fig. 4 The current，voltage and power curves of the Au 2
bridge foil at 1.8 kV / 0.22 μF firing voltage η = mv （2）
2
CU 0 2
峰值电流时间差仅为 2 ns，电压峰值与电流峰值几乎 式中， m 为飞片的质量，kg； v 为飞片飞出加速膛出口
重合在一起，能量利用率为 40.12% 达到最大。 时的速度，m∙s 。
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3.2 陶瓷飞片速度特征及运动形貌分析
飞片的速度和完整性是冲击起爆的关键指标。因
此 ，本 研 究 中 采 用 课 题 组 自 主 研 发 的 PDV 系 统 ，对
LTCC‑EFIc 的陶瓷飞片的加速历程进行了研究，包括
飞 片 速 度 特 征 及 其 在 运 动 过 程 中 的 形 貌 。 采 用
1550 nm 波长半导体激光器辐射的激光作为光源，干
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涉 信 号 的 频 率 1.29 MHz 对 应 1 m ∙ s 运 动 速 度 。
PDV 系统原理图如图 5 所示。
PDV 利用光学多普勒效应进行速度测量，以自激
图 6 在不同发火电压下的陶瓷飞片速度‑时间曲线与位移时
光探头表面的反射光作为参考光，飞片表面反射回来
间曲线
的激光作为信号光，使两次反射光发生干涉后，利用探
Fig.6 The velocity‑time curves and displacement‑time curves
测器检测参考光和信号光的差拍干涉信号，利用半导
of ceramic flyer under different firing voltages
体光电转换器实现光信号到电信号的转换，并由数字
示波器采集记录电信号，最后通过快速傅里叶变换处 由图 6 可知，在加速膛尺寸相同的条件下，飞片
理，可获得陶瓷飞片的速度历程。 的速度和加速度均随着发火电压的增大呈增加趋势，
3.2.1 发火电压对飞片速度的影响 将飞片的速度-时间曲线进行积分，从而得到飞片的
选用桥箔尺寸为 300 μm×300 μm×5 μm、飞片 位移-时间曲线。在起始的 75 ns 处，三组试验的飞
厚度为 50 μm 且加速 膛 尺 寸 为 圆 形 的 Ф=400 μm、 片速度-时间历程上均出现拐点，加速度明显减小；
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H=300 μm 的 LTCC‑EFIc，利用 PDV 测速系统，测量在 此 时 飞 片 速 度 分 别 加 速 到 了 1787~1920 m ∙ s 和
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不同的发火电压下飞片的速度，数据处理后可获得如 2066 m∙s ，达到了最大速度的 80%~82% 左右，在

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 6 期 （448-455）