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气体粉尘爆炸试验测试系统

一.测试系统概述

      管道内气体粉尘爆炸压力火焰试验中,对测试系统的构组建有很特殊的要求,归纳起来有:传感器的选择,与选定传感器相对应的放大器,高速同步数据采集仪器以及测试系统各部分的安装连接等,其中传感器的选择是*关键的。近十年来,我公司参与组建了数十套爆炸压力测试系统,对系统的构建特别是压力传感器的选择进行了全面系统的研究。

      已建成的系统代表性的有:煤科院重庆分院的粉尘气体爆炸压力火焰测试系统、重庆后勤工程学院供油系的管道内气体爆炸测试系统、北京理工大学爆炸压力测试系统、太原中北大学安全工程系的气体爆炸测试系统、太原山西煤检中心的粉尘爆炸压力测试系统、河北科技大学管道内气体爆炸测试系统等。

 

二.传感器

1.压力传感器:

      爆炸测试中,应该选用高频压力传感器。目前爆炸测试,压力传感器一般选用压电式或压阻式。我们认为在气体粉尘爆炸压力测试中,选用压阻式压力传感器比压电式传感器更好。

      压电式压力传感器测量的压力较大,*可到1000Mpa,目前国内的产品,*小量程为15Mpa,更小量程的传感器制作很难。因此用国内的压电式压力传感器测量气体压力是不合适的,进口传感器的价格又太高,售后也不方便。

      压电传感器在测量管道内气体爆炸压力时,更大的问题是传感器对热敏感,测量由于热的作用,会产生负信号。

      关于热作用对压电传感器的影响,《科学通报》2007,52(17)有一篇中科院力学所的报告中(一种压电式压力传感器的放防热方法)有进一步的分析。

      以前一般认为,压电式传感器的频率响应很高。实际上,目前压阻传感器的频响可以作得更高。进口压电压力传感器的自振频率*的为400KHz—500kHz,国产的在150KHz—200KHz。而国产的压阻式压力传感器自振频率可以作到800KHz—1MHz。

      但压阻压力传感器在制成高频响时,又必须考虑光对传感器的影响,目前我们成都科大胜英科技有限公司和有关传感器厂家合作,生产出了防光影响的高频压阻式压力传感器,并在气体爆炸压力测试中,得到了很好的压力波形。河北科技大学、中北大学的气体爆炸压力测试就是用这种传感器,测量的压力波形很好。

有必要强调一点,在爆炸瞬态测试中,传感器出来的信号不一定是需要的测试信号。

成都科大胜英科技有限公司的CY400高频压力传感器

气体、粉尘爆炸试验测试系统

 

2.火焰传感器

   爆炸过程的火焰,一般通过测试爆炸过程的光来实现。目前常见的火焰传感器是用光敏电阻作为传感器,光敏电阻的频率响应很低,将光信号转换为开关量,只检测有无火焰,事实上除了火焰在管道内的传播规律,检测点火焰的持续时间也是很重要的参数,我公司为重庆煤科院制作的火焰传感器,利用光电管的高频特性,把光电信号作为模拟信号,通过数据采集,能测量火焰的持续时间。

成都科大胜英科技有限公司的CKG100火焰传感器

气体、粉尘爆炸试验测试系统

 

 3.温度传感器

 

三.信号调理和数据采集

顺应测量系统的发展趋势,我公司开发了CR6000系列动态测试分析系统。CR6000系列是将动态信号采集、嵌入式总线、网络通讯、模拟信号处理及计算机等多种技术融为一体的现代网络化测试设备,它集信号调理、传感器供电、数据采集、数据存储为一体,通过TCP/IP协议与上位机进行通讯。直接联接应变式传感器、压电式传感器、ICP型传感器,CR6300可完成速度、加速度、位移、力、压力、温度等物理量的信号采集。

采用嵌入式网络数据采集方式,可避免计算机软硬件升级带来的问题,有效的延长仪器的使用时间。

气体、粉尘爆炸试验测试系统

 

四.测试系统的构成 

爆炸压力、火焰测试系统框图如下:本测试系统由传感器、CR6300高速动态测试仪,上位计算机及相应的连接线组成。压力传感器、火焰传感器、温度传感器信号直接接到CR6300测试仪上,测试仪的控制、参数设置、数据传输等通过操作上位计算机实现(计算机带网卡)

 

试验现场图

气体、粉尘爆炸试验测试系统

 

技术指标

  1、通道数: 8CH/16CH台

2、采样率:瞬态200K sps/CH,连续采集10K sps/CH,向下多档可调。

 3、存储深度:256K样点/CH(瞬态模式),海量(连续)

 4、触发方式:内触发、外触发、手动触发

  5、量程:±5mV~±5V多档可调。其中±5V档单端输入,其余档差分/单端均可。

  6供桥电压:4V,5V,6V,8V(电流50mA)

 7、综合误差:±0.2% FS

8、耦合方式:直流耦合,接地,交流耦合(隔直)

9、低通滤波器(3dB):1.5K、2K、5K、10K、20K、50K、100K、直通,程控可调

10、信号输入接头:5芯接头

11、通讯接口:RJ45

12、电源:220V/50Hz带滤波器(防电网干扰)

气体、粉尘爆炸试验测试系统

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