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                  技術文章

                  氣體粉塵爆炸試驗測試系統

                  一.測試系統概述

                        管道內氣體粉塵爆炸壓力火焰試驗中,對測試系統的構組建有很特殊的要求,歸納起來有:傳感器的選擇,與選定傳感器相對應的放大器,高速同步數據采集儀器以及測試系統各部分的安裝連接等,其中傳感器的選擇是*關鍵的。近十年來,我公司參與組建了數十套爆炸壓力測試系統,對系統的構建特別是壓力傳感器的選擇進行了全面系統的研究。

                        已建成的系統代表性的有:煤科院重慶分院的粉塵氣體爆炸壓力火焰測試系統、重慶后勤工程學院供油系的管道內氣體爆炸測試系統、北京理工大學爆炸壓力測試系統、太原中北大學安全工程系的氣體爆炸測試系統、太原山西煤檢中心的粉塵爆炸壓力測試系統、河北科技大學管道內氣體爆炸測試系統等。

                   

                  二.傳感器

                  1.壓力傳感器:

                        爆炸測試中,應該選用高頻壓力傳感器。目前爆炸測試,壓力傳感器一般選用壓電式或壓阻式。我們認為在氣體粉塵爆炸壓力測試中,選用壓阻式壓力傳感器比壓電式傳感器更好。

                        壓電式壓力傳感器測量的壓力較大,*可到1000Mpa,目前國內的產品,*小量程為15Mpa,更小量程的傳感器制作很難。因此用國內的壓電式壓力傳感器測量氣體壓力是不合適的,進口傳感器的價格又太高,售后也不方便。

                        壓電傳感器在測量管道內氣體爆炸壓力時,更大的問題是傳感器對熱敏感,測量由于熱的作用,會產生負信號。

                        關于熱作用對壓電傳感器的影響,《科學通報》2007,52(17)有一篇中科院力學所的報告中(一種壓電式壓力傳感器的放防熱方法)有進一步的分析。

                        以前一般認為,壓電式傳感器的頻率響應很高。實際上,目前壓阻傳感器的頻響可以作得更高。進口壓電壓力傳感器的自振頻率*的為400KHz—500kHz,國產的在150KHz—200KHz。而國產的壓阻式壓力傳感器自振頻率可以作到800KHz—1MHz。

                        但壓阻壓力傳感器在制成高頻響時,又必須考慮光對傳感器的影響,目前我們成都科大勝英科技有限公司和有關傳感器廠家合作,生產出了防光影響的高頻壓阻式壓力傳感器,并在氣體爆炸壓力測試中,得到了很好的壓力波形。河北科技大學、中北大學的氣體爆炸壓力測試就是用這種傳感器,測量的壓力波形很好。

                  有必要強調一點,在爆炸瞬態測試中,傳感器出來的信號不一定是需要的測試信號。

                  成都科大勝英科技有限公司的CY400高頻壓力傳感器

                  氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

                   

                  2.火焰傳感器

                     爆炸過程的火焰,一般通過測試爆炸過程的光來實現。目前常見的火焰傳感器是用光敏電阻作為傳感器,光敏電阻的頻率響應很低,將光信號轉換為開關量,只檢測有無火焰,事實上除了火焰在管道內的傳播規律,檢測點火焰的持續時間也是很重要的參數,我公司為重慶煤科院制作的火焰傳感器,利用光電管的高頻特性,把光電信號作為模擬信號,通過數據采集,能測量火焰的持續時間。

                  成都科大勝英科技有限公司的CKG100火焰傳感器

                  氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

                   

                   3.溫度傳感器

                   

                  三.信號調理和數據采集

                  順應測量系統的發展趨勢,我公司開發了CR6000系列動態測試分析系統。CR6000系列是將動態信號采集、嵌入式總線、網絡通訊、模擬信號處理及計算機等多種技術融為一體的現代網絡化測試設備,它集信號調理、傳感器供電、數據采集、數據存儲為一體,通過TCP/IP協議與上位機進行通訊。直接聯接應變式傳感器、壓電式傳感器、ICP型傳感器,CR6300可完成速度、加速度、位移、力、壓力、溫度等物理量的信號采集。

                  采用嵌入式網絡數據采集方式,可避免計算機軟硬件升級帶來的問題,有效的延長儀器的使用時間。

                  氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

                   

                  四.測試系統的構成 

                  爆炸壓力、火焰測試系統框圖如下:本測試系統由傳感器、CR6300高速動態測試儀,上位計算機及相應的連接線組成。壓力傳感器、火焰傳感器、溫度傳感器信號直接接到CR6300測試儀上,測試儀的控制、參數設置、數據傳輸等通過操作上位計算機實現(計算機帶網卡)

                   

                  試驗現場圖

                  氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

                   

                  技術指標

                    1、通道數: 8CH/16CH臺

                  2、采樣率:瞬態200K sps/CH,連續采集10K sps/CH,向下多檔可調。

                   3、存儲深度:256K樣點/CH(瞬態模式),海量(連續)

                   4、觸發方式:內觸發、外觸發、手動觸發

                    5、量程:±5mV~±5V多檔可調。其中±5V檔單端輸入,其余檔差分/單端均可。

                    6供橋電壓:4V,5V,6V,8V(電流50mA)

                   7、綜合誤差:±0.2% FS

                  8、耦合方式:直流耦合,接地,交流耦合(隔直)

                  9、低通濾波器(3dB):1.5K、2K、5K、10K、20K、50K、100K、直通,程控可調

                  10、信號輸入接頭:5芯接頭

                  11、通訊接口:RJ45

                  12、電源:220V/50Hz帶濾波器(防電網干擾)

                  氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

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