一、試驗(yàn)系統(tǒng)概述

管道內(nèi)氣體粉塵爆炸壓力火焰試驗(yàn)中，對測試系統(tǒng)的構(gòu)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(yīng)的放大器，高速同步數(shù)據(jù)采集儀器以及測試系統(tǒng)各部分的安裝連接等，其中傳感器的選擇是最關(guān)鍵的。近十年來，我公司參與組建了數(shù)十套爆炸壓力測試系統(tǒng)，對系統(tǒng)的構(gòu)建特別是壓力傳感器的選擇進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。已建成的系統(tǒng)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(tǒng)、重慶后勤工程學(xué)院供油系的管道內(nèi)氣體爆炸測試系統(tǒng)、北京理工大學(xué)爆炸壓力測試系統(tǒng)、太原中北大學(xué)安全工程系的氣體爆炸測試系統(tǒng)、太原山西煤檢中心的粉塵爆炸壓力測試系統(tǒng)、河北科技大學(xué)管道內(nèi)氣體爆炸測試系統(tǒng)等。

二、傳感器

1．壓力傳感器：

爆炸測試中，應(yīng)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(rèn)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，最大可到1000Mpa，目前國內(nèi)的產(chǎn)品，最小量程為15Mpa，更小量程的傳感器制作很難。因此用國內(nèi)的壓電式壓力傳感器測量氣體壓力是不合適的，進(jìn)口傳感器的價(jià)格又太高，售后也不方便。

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

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

以前一般認(rèn)為，壓電式傳感器的頻率響應(yīng)很高。實(shí)際上，目前壓阻傳感器的頻響可以作得更高。進(jìn)口壓電壓力傳感器的自振頻率最高的為400KHz—500kHz，國產(chǎn)的在150KHz—200KHz。而國產(chǎn)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(shí)，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(guān)傳感器廠家合作，生產(chǎn)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(xué)、中北大學(xué)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(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，在爆炸瞬態(tài)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

2．火焰?zhèn)鞲衅?/span>

  爆炸過程的火焰，一般通過測試爆炸過程的光來實(shí)現(xiàn)。目前常見的火焰?zhèn)鞲衅魇怯霉饷綦娮枳鳛閭鞲衅鳎饷綦娮璧念l率響應(yīng)很低，將光信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)量，只檢測有無火焰，事實(shí)上除了火焰在管道內(nèi)的傳播規(guī)律，檢測點(diǎn)火焰的持續(xù)時(shí)間也是很重要的參數(shù)，我公司為重慶煤科院制作的火焰?zhèn)鞲衅?，利用光電管的高頻特性，把光電信號作為模擬信號，通過數(shù)據(jù)采集，能測量火焰的持續(xù)時(shí)間。

成都科大勝英科技有限公司的CKG100火焰?zhèn)鞲衅?/span>

3.溫度傳感器

三、信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集

順應(yīng)測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，我公司開發(fā)了CR6000系列動(dòng)態(tài)測試分析系統(tǒng)。CR6000系列是將動(dòng)態(tài)信號采集、嵌入式總線、網(wǎng)絡(luò)通訊、模擬信號處理及計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)融為一體的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化測試設(shè)備，它集信號調(diào)理、傳感器供電、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲為一體，通過TCP/IP協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通訊。直接聯(lián)接應(yīng)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(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集方式，可避免計(jì)算機(jī)軟硬件升級帶來的問題，有效的延長儀器的使用時(shí)間。

四、測試系統(tǒng)的組成

爆炸壓力、火焰測試系統(tǒng)框圖如下：本測試系統(tǒng)由傳感器、CR6300高速動(dòng)態(tài)測試儀，上位計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的連接線組成。壓力傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌囟葌鞲衅餍盘栔苯咏拥?/span>CR6300測試儀上，測試儀的控制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄟ^操作上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)（計(jì)算機(jī)帶網(wǎng)卡）

五、試驗(yàn)現(xiàn)場實(shí)拍圖

六、高速瞬態(tài)信號分析儀

技術(shù)指標(biāo)

1、通道數(shù)： 8CH/16CH臺

2、采樣率：瞬態(tài)200K sps/CH，連續(xù)采集10K sps/CH，向下多檔可調(diào)。

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

4、觸發(fā)方式：內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)、手動(dòng)觸發(fā)

5、量程：±5mV~±5V多檔可調(diào)。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(diào)

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(wǎng)干擾）

七、儀器專用機(jī)柜