一．測(cè)試系統(tǒng)概述

      管道內(nèi)氣體粉塵爆炸壓力火焰試驗(yàn)中,，對(duì)測(cè)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(duì)應(yīng)的放大器，高速同步數(shù)據(jù)采集儀器以及測(cè)試系統(tǒng)各部分的安裝連接等,，其中傳感器的選擇是*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(cè)試系統(tǒng),，對(duì)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(cè)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(cè)試系統(tǒng),、北京理工大學(xué)爆炸壓力測(cè)試系統(tǒng)、太原中北大學(xué)安全工程系的氣體爆炸測(cè)試系統(tǒng),、太原山西煤檢中心的粉塵爆炸壓力測(cè)試系統(tǒng),、河北科技大學(xué)管道內(nèi)氣體爆炸測(cè)試系統(tǒng)等。

二．傳感器

1．壓力傳感器：

      爆炸測(cè)試中,，應(yīng)該選用高頻壓力傳感器,。目前爆炸測(cè)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(cè)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(cè)量的壓力較大，*可到1000Mpa,，目前國內(nèi)的產(chǎn)品,，*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(cè)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(cè)量管道內(nèi)氣體爆炸壓力時(shí),，更大的問題是傳感器對(duì)熱敏感，測(cè)量由于熱的作用,，會(huì)產(chǎn)生負(fù)信號(hào),。

      關(guān)于熱作用對(duì)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*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(duì)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(cè)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(cè)試就是用這種傳感器,，測(cè)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(cè)試中,，傳感器出來的信號(hào)不一定是需要的測(cè)試信號(hào),。

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?/p>

   爆炸過程的火焰,，一般通過測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換為開關(guān)量,，只檢測(cè)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(cè)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(hào)作為模擬信號(hào),，通過數(shù)據(jù)采集,，能測(cè)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?/p>

 3.溫度傳感器

三．信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集

順應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),，我公司開發(fā)了CR6000系列動(dòng)態(tài)測(cè)試分析系統(tǒng)。CR6000系列是將動(dòng)態(tài)信號(hào)采集,、嵌入式總線,、網(wǎng)絡(luò)通訊、模擬信號(hào)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(cè)試設(shè)備,，它集信號(hào)調(diào)理,、傳感器供電、數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(hào)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(jí)帶來的問題，有效的延長儀器的使用時(shí)間,。

四．測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成 

爆炸壓力、火焰測(cè)試系統(tǒng)框圖如下：本測(cè)試系統(tǒng)由傳感器,、CR6300高速動(dòng)態(tài)測(cè)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?、溫度傳感器信?hào)直接接到CR6300測(cè)試儀上,，測(cè)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）

試驗(yàn)現(xiàn)場圖

技術(shù)指標(biāo)

  1、通道數(shù)： 8CH/16CH臺(tái)

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(chǔ)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(hào)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）