电火工品小电流无损检测的可行性

张杨

摘要：介绍电火工品无损检测的一次试验结果，发现电火工品在大电流作用下的发火时间与其小电流无损检测的输出有关。因此，认为有实现电火工品单发发火性能预报的可能性，并对发火性能预报的两种无损检测方法进行了讨论。

关键词：电火工品；无损检测；发火性能

一、基本测试慨况

数调电阻应用在电火工品无损检测的电桥部分电路如图1所示图1中电火工品桥丝R4作为电桥的一个桥臂和电阻R1R2R3组成一个电桥利用电火工品的桥丝电阻在通电情况下随温度增加而增大的特性向电桥输入单次恒流脉冲I测出电桥的差分输出电压Uab随时间变化的曲线温升曲线则该曲线反应了消耗在桥丝R4上的电能转变为热能并向药剂界面传递的过程此过程与电火工品发火过程具有相似的电热反应可以反应电火工品的受潮焊接质量压药压力和感度等信息。

二、瞬态脉冲试验的基本原理

瞬态脉冲试验是由美国科学家RosenthalLA首次提出的，它的基本原理就是：电火工品桥丝的电阻具有正温度系数，即电阻随温度升高而增大，根据公式，在无损检验中，向电火工品通入一个较小的恒定电流脉冲，火工品桥丝两端就会产生一个电压信号。再用无损检测仪测取桥丝两端电压增量随时间变化的曲线，所得的曲线我们称之为电热响应曲线。该曲线反映了输入到桥丝的电能转变为热量并向药剂散热最终使桥丝与药剂之间的界面温度升高的过程，此过程与火工品的发火过程类似，可以在一定程度上反映电火工品的发火感度。基于Rosenthal集总参数模型，对所测得的电热响应曲线进行处理，就可以得出产品的热参数，从而判定该发产品的感度。

三、无损检测结果与发火时间关系

电火工品的发火过程是电能变热能、热能向药剂传递、药剂化学反应放热、反应热使药剂加速反应、一直到自动发火的过程，发火过程桥丝温度变化的规律，它受很多因素的影响，很难定量计算求解。电火工品无损检测就是利用桥丝电阻随温度变化的规律，恒流时，桥丝两端电压增量（）反映了桥丝当时的温度，无损检测时输出的反映了电火工品在各种影响因素的作用下，温度变化的实际情况。同批产品中每发产品的影响因素不尽相同，但不论是输入小电流（安全电流）或输入大电流（发火电流），每发产品影响桥丝升温的因素是一样的。所以用小电流无损检测的结果，可以预估大电流时的发火性能。对电火工品的单发性能预估，已作了一组试验。恒流脉冲宽度为30ms，无损检测时电流分别为50mA、100mA和150mA，发火时测试电流为390mA。

1.输入电流大，对应的值也较大，并且50mA时值较大的电火工品，在100mA和150mA时也相应较大。这说明虽然每发电火工品的桥丝和药剂的状态有各自的特征，但输入大电流或输入小电流时影响桥丝升温的因素是相同的。

2."V值较大的电火工品，发火时间较短。故有可能利用小电流无损检测的结果来预测该发电火工品的性能（包括安全电流、发火电流及发火时间等）。

四、实现电火工品单发性能预报的途径

要实现对电火工品单发性能预报，必须建立小电流无损检测结果和大电流发火性能之间的定量数学关系，一般方法如下。

1.无损检测性能预报可按下列步骤进行：（1）在小电流（50mA、100mA或150mA）下无损检测得-t曲线的数据组。（2）利用数学方法（如偏最小=乘回归法），将无损检测的数据输入方程组，求得该发电火工品的参数。（3）利用该发电火工品的参数，按方程组计算大电流（发火电流）时桥丝的升温情况，对其进行性能预估（计算最大安全电流、最小发火电流和发火时间等）。

2.计算机神经网络模拟解法。神经网络模型已在电火工品无损检测中得到应

用，可进行感度分级、检筛不合格品等，如图1的二层感知器模型。

二层感知器模型作为电火工品无损检测的判断工具，xn就是无损检测结果升温曲线的采样点值，Z就是判断的结果。“学习”就是用合格电火工品的xnS和输出目标ZS来调选参数。使用“学习”后的网络模型，就能用Z值来区别电火工品是否合格。随着计算机新型控制技术的发展，运用BP（BackPropagation）神经网络及其学习算法程序设计，一定能实现电火工品无损检测单发性能的预报。

五、应用范围和局限性

1.应用范围。试验主要使用在以下几个方面：（1）作为设计和评价新型电火工品的工具。对于改进了焊接形式或焊接方法的新结构，对于改进了低温点火性能或增加了散热能力的新方法，都可用该技术进行改进前后的对比评价，并且在组装产品之前，可以评价新产品的各个生产阶段。（2）可以完善常规电火工品储存寿命的分析。产品长期储存可能会发生物理化学变化，利用这种技术可以在无损的条件下确定电火工品在储存期间的变质情况，更重要的是它可以用来确定产品变质的速度。（3）可以作为工厂自动化生产线上的检验工具。依靠它，在产品组装之前，可随时剔除某工艺过程的疵病，使成品的总废品率达到最小，相应地提高了产品的质量与可靠度。

2.局限性。如瞬态脉冲试验是无损检验电火工品性能的一种有效方法，但是该技术还处于发展中，有些方面还不够完善。它仍然处于统计性处理阶段，使用过程中有时还会出现个别数据偏离现象；对桥丝药剂界面的某些疵病还无法检查；对疵病曲线也不能进行定量研究。科学家们通过在产品中预设疵病或发现不正常响应后解剖产品的方法，已确定了某些界面疵和响应曲线间的对应关系。但是疵病的严重程度如何，试验无法检验；在什么程度响应曲线能够反应出来；疵病的不同严重程度在曲线上的不同反应，还都无法区别。另外，最重要的是在利用这种技术的基础上，还没有找到一个合适的数据处理方法。前人经验表明：经数据处理后所得到的结果与破坏性试验实测结果差异较大。因此，这也限制了TPT技术的应用与发展。而且现有的数据处理方法只能对所测产品的感度进行分类，还不能根据每发产品的无损检验测试结果预估该发产品的性能，对其进行单发预报。从理论上分析，只要试验所用的电流脉冲适当大，桥丝有温升，还是可以得到理想的电热响应曲线的。

参考文献

[1]王悦.电火工品电热起爆的数学模型.2014

[2]冉涛.电火工品电热参数的测定.2014