2009.8

管道內氣體粉塵爆炸壓力火焰試驗中，對測試係統的構組建有很特殊的要求，歸納起來有：chuanganqidexuanze，yuxuandingchuanganqixiangduiyingdefangdaqi，gaosutongbushujucaijiyiqiyijiceshixitonggebufendeanzhuanglianjiedeng
，qizhongchuanganqidexuanzeshizuiguanjiande。jinshinianlai
，wogongsicanyuzujianleshushitaobaozhayaliceshixitong，duixitongdegoujiantebieshiyalichuanganqidexuanzejinxinglequanmianxitongdeyanjiu。yijianchengdexitongdaibiaoxingdeyou：煤科院重慶分院的粉塵氣體爆炸壓力火焰測試係統
、重慶後勤工程學院供油係的管道內氣體爆炸測試係統

、北京理工大學爆炸壓力測試係統、太原中北大學安全工程係的氣體爆炸測試係統、太原山西煤檢中心的粉塵爆炸壓力測試係統、河北科技大學管道內氣體爆炸測試係統等。下麵分別介紹

1．壓力傳感器：

爆(bao)炸(zha)測(ce)試(shi)中(zhong)，應(ying)該(gai)選(xuan)用(yong)高(gao)頻(pin)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)。目(mu)前(qian)爆(bao)炸(zha)測(ce)試(shi)，壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)一(yi)般(ban)選(xuan)用(yong)壓(ya)電(dian)式(shi)或(huo)壓(ya)阻(zu)式(shi)。我(wo)們(men)認(ren)為(wei)在(zai)氣(qi)體(ti)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)壓(ya)力(li)測(ce)試(shi)中(zhong)，選(xuan)用(yong)壓(ya)阻(zu)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)比(bi)壓(ya)電(dian)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)更(geng)好(hao)。

壓電式壓力傳感器測量的壓力較大，最大可到1000Mpa
，目前國內的產品
，最小量程為15Mpa，gengxiaoliangchengdechuanganqizhizuohennan。yinciyongguoneideyadianshiyalichuanganqiceliangqitiyalishibuheshide
，jinkouchuanganqideliangchengbushitebieqingchu，danjiagetaigao。

壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)測(ce)量(liang)管(guan)道(dao)內(nei)氣(qi)體(ti)爆(bao)炸(zha)壓(ya)力(li)時(shi)
，更(geng)大(da)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)熱(re)敏(min)感(gan)
，測(ce)量(liang)由(you)於(yu)熱(re)的(de)作(zuo)用(yong)
，會(hui)產(chan)生(sheng)負(fu)信(xin)號(hao)

，下(xia)圖(tu)為(wei)我(wo)們(men)用(yong)打(da)火(huo)機(ji)打(da)著(zhe)時(shi)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)到(dao)的(de)曲(qu)線(xian)。

圖中最大負壓約為150Kpa
，最大正壓為430Kpa

關於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(yi)前(qian)一(yi)般(ban)認(ren)為(wei)，壓(ya)電(dian)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)很(hen)高(gao)。實(shi)際(ji)上(shang)
，目(mu)前(qian)壓(ya)阻(zu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)頻(pin)響(xiang)可(ke)以(yi)作(zuo)得(de)更(geng)高(gao)。進(jin)口(kou)壓(ya)電(dian)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)自(zi)振(zhen)頻(pin)率(lv)最(zui)高(gao)的(de)為(wei)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。

danyazuyalichuanganqizaizhichenggaopinxiangshi

，youbixukaolvguangduichuanganqideyingxiang，muqianwomenheyouguanchuanganqichangjiahezuo，shengchanchulefangguangyingxiangdegaopinyazushiyalichuanganqi，bingzaiqitibaozhayaliceshizhong
，dedaolehenhaodeyaliboxing。hebeikejidaxue
、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。

2．火焰傳感器

   baozhaguochengdehuoyan，yibantongguoceshibaozhaguochengdeguanglaishixian。muqianchangjiandehuoyanchuanganqishiyongguangmindianzuzuoweichuanganqi，guangmindianzudepinlvxiangyinghendi
，jiangguangxinhaozhuanhuanweikaiguanliang，zhijianceyouwuhuoyan，shishishangchulehuoyanzaiguandaoneidechuanboguilv，jiancedianhuoyandechixushijianyeshihenzhongyaodecanshu，wogongsiweizhongqingmeikeyuanzhizuodehuoyanchuanganqi，liyongguangdianguandegaopintexing，baguangdianxinhaozuoweimonixinhao
，tongguoshujucaiji
，nengcelianghuoyandechixushijian。xiatuweigaichuanganqi+TST6300采集儀器，用照相機閃光燈和打火機測量的曲線。

圖一.打火機著火過程測量曲線

 

圖二.閃光燈測量曲線

從圖中可以看出，打火機著火時，光線持續時間約40毫秒；閃光燈的光線時間35微秒。傳感器的響應時間在10微秒內

順應測量係統的發展趨勢，我公司開發了TST6000係列動態測試分析係統。TST6000係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
，TST6300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。

 

爆炸壓力
、火焰測試係統框圖如下：本測試係統由傳感器、TST6300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TST6300測試儀上，測試儀的控製、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）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖  測試係統框圖

 

  1
、通道數： 8CH/台

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
，其餘檔差分/單端均可。

  6供橋電壓：4V
，5V，6V，8V（電流50mA）

　7、綜合誤差：±0.3% F・S

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（防電網幹擾）

13、工作溫度：-10°C ―― +50°C

 

1、通訊功能：設定需要使用的采集器個數並與上位機聯通

2、采集參數設定

    1)

、采樣率設定

    2)、采樣長度、采樣延時及采樣時長設定

    3)、觸發方式、觸發通道及觸發沿設定，其中觸發方式有：手動觸發、內觸發、外觸發

觸發沿有：上升沿
、下降沿。

3、標定

1)

、靜態標定：按照GJB770-97規範做係統靜態標定。任意工程單位定標，直接得到工程單位值的時間（如Pa
、g、dB 等）曲線。

2）
、手動標定：輸入工程單位及對應的K、B值，直接加載到測試數據中。

   3）
、零漂采集及恢複零漂

   4)
、清除標定

 4、顯示及波形操作

    1)、支持8條或16條波形（通道波形或文件波形，下同）同時顯示

    2)
、支持波形展開或壓縮

    3）
、支持局部波形的放大或恢複

    4)、支持波形左右移動、及上下拖動

    5)
、支持單光標、雙光標操作、幅度平均光標，光標讀數顯示在波形上方

    6)、支持坐標網格

 5、數學處理

      1)、曲線特征值計算

      2)、波形時域處理：波形相加
、相減、相乘、積分、微分、相關計算

      3)、波形頻域處理：線性FFT幅度、對數FFT幅度、功率譜
、通道FFT相位譜

      4)
、波形濾波處理：IIR濾波（包括高通、低通、帶通、帶阻）、FIR濾波（包括高通
、低通
、帶通、帶阻）平滑濾波

 6

、波形存盤、回放、打印功能

      1)
、支持存當前窗口拷貝

      2)、支持選擇性存儲：數據存儲起點、存盤長度

3）存儲格式：二進製文件格式、文本文件（可供 word\excele\matlab等應用程序直接調用）、位圖格式（*.Bmp）

      4)、數據文件回放

      5)、支持所見即所得的打印