CN103954623A - 一种非接触式固体燃烧速率的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式固体燃烧速率的测试方法。其燃烧检测部分包括点火装置、试样承烧板、检测感应区。所述点火装置包括固体点火器和气体点火器两种；试样承烧板为不渗透、不燃烧、低导热的平板；检测感应区包括遮光罩、导光柱、光敏传感器等部件。光敏传感器安装于遮光罩内，导光柱安装于遮光罩外侧固定孔内，正对光敏传感器的感应窗口，且垂直于火焰蔓延方向。该测试方法通过采用光敏传感器代替传统的热电偶，结合导光柱结构控制光信号传导范围，实现了固体燃烧速率的非接触式测量，避免了对试样燃烧状态的影响，减小燃烧距离误差，提高测量精度。

Description

一种非接触式固体燃烧速率的测试方法

技术领域

本发明涉及一种固体燃烧速率的测试方法，特别涉及一种非接触式固体燃烧速率的测试方法。

背景技术

燃烧是可燃物迅速氧化，放出热量并产生可见火焰的物理化学过程。燃烧速率是指沿火焰蔓延方向可燃物被烧掉的速率，反映了单位时间内烧去可燃物的数量。燃烧速率是衡量可燃固体安全性的一个重要指标，在工矿产业、烟花爆竹企业、海关进口质检等众多领域都有广泛的应用。燃烧速率的快慢取决于两方面：一方面是可燃物与氧的化学反应速率；另一方面是氧和可燃物的接触混合速率。前者称化学反应速率，也称化学条件；后者称物理混合速率，也称物理条件。固体燃烧速率测定试验对燃烧距离和燃烧时间的控制要求较高，因此要求传感器具有较高的灵敏度和分辨力，加之化学过程的复杂性，使得同一试样的检测结果受仪器、人员、环境等诸多因素的影响。

现有固体燃烧速率测试方法多采用热电偶。因热电偶属于接触式温度测量仪表，测温时与试样相接触，会影响试样形状，扰动被测目标温度分布场，进而影响测量精度。且热电偶在一些特殊工况下易受腐蚀，故精度会随时间而降低，加之其响应速度较慢，会引入测量误差。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的缺点，提供了一种非接触式、可提高测量精度、便于统计分析的固体燃烧速率测试方法。该方法适用性强，可用于测试普通固体及粉末状、颗粒状物质，通过试验确定可燃物传播燃烧的能力。具体是将试样点燃，根据两测试点之间燃烧时间和距离计算固体燃烧速率。

为达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案是：一种非接触式固体燃烧速率的测试方法，包括以下步骤：

第一步，将试样按测试要求置于试样承烧板上，若待测物质为粉末状或颗粒状则使用堆垛模具制成粉带，若待测物质为固体则直接取连续、完整的带状作为试样。

第二步，使用合适的点火装置加热试样一端，直到将试样点燃。

第三步，试样燃烧到测试点时，利用导光柱将光信号传导给光敏传感器，光敏传感器接收到信号后，通过电子电路传导感应信号，启动计时器。

第四步，试样燃烧到下一测试点时，计时器停止计时，同时记录下两测试点间的燃烧时间，根据两测试点间的距离和燃烧时间自动计算固体燃烧速率值。

进一步的，所述点火装置包括固体点火器和气体点火器两种，可满足不同类型试样试验的需要。

进一步的，所述承烧板为不渗透、不燃烧、低导热的平板，其位于检测感应区前部。

进一步的，采用光敏传感器测量温度变化，代替了现有测试方法中普遍采用的热电偶，能同时检测到明火与阴燃现象。

进一步的，采用导光柱结构传导光信号，屏蔽了斜向入射的光信号，控制试样燃烧产生光信号的传导范围。

进一步的，所述导光柱安装于遮光罩外侧固定孔内且正对光敏传感器的感应窗口，同时垂直于火焰蔓延方向。

进一步的，所述导光柱为热的不良导体，导热系数小，不影响试样燃烧状态，能够承受各类试样燃烧的温度范围，物理化学与热电特性稳定。

本发明的有益效果：采用光敏传感器代替传统的热电偶，实现了固体燃烧速率的非接触式测量，避免了对试样燃烧状态的影响。此外，其还具有温度分辨力高、响应速度快、稳定性好等优点；利用导光柱结构传导光信号，有效屏蔽了斜向入射的红外光信号，将距离误差控制在小范围内，提高测量精度。

附图说明

图1为本发明实施例燃烧检测部分的结构示意图。

其中，1为点火装置，2为试样承烧板，3为遮光罩，4为导光柱，5为光敏传感器，6为气体点火器，7为固体点火器，8为试样。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，以红外热释电传感器作为光敏传感器为例，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

（1）将带状或粉带状的试样8按测试要求置于不渗透、不燃烧、低导热的试样承烧板2上。若待测物质为粉末状或颗粒状则使用堆垛模具制成粉带；若待测物质为固体则直接取连续、完整的带状作为试样。

（2）使用合适的点火装置1加热试样一端，直到将试样点燃。点火装置1包括气体点火器6和固体点火器7两种，若待测物质为粉末状则建议使用固体点火器7加热试样，避免气体点火器6喷嘴压力造成试样被吹散，粉带形状被破坏的问题。

（3）试样8被点燃后，当火焰燃烧到测试点时，试样燃烧辐射产生的红外光信号通过遮光罩外侧固定孔内的导光柱4，传导给红外热释电传感器5。导光柱4内壁粗糙，光线在导光柱内部形成漫反射，有效屏蔽了斜向射入的红外光信号。其内孔直径小于                                               ，有利于控制红外光信号的入射量，将距离误差控制在内，提高单点测量精度。选用刚玉作为其制造材料，A-95刚玉在时导热系数为1.590，是热的不良导体，故其不会影响到试样燃烧状态，且能够承受各类试样燃烧的温度范围，物理化学与热电特性稳定。

（4）遮光罩3内部的红外热释电传感器5接收到信号后，通过电子电路传导感应信号，启动计时器。所述红外热释电传感器5的主要工作原理是利用红外辐射的热效应和热释电效应来测量所吸收的红外辐射，间接地感应辐射红外光物体的温度变化，故能够同时检测到明火与阴燃现象。典型的红外热释电传感器时间常数为，响应速度快，且分辨力高、稳定性好、不扰动被测目标温度分布场。

（5）火焰蔓延到下一个测试点时，利用相同的原理将感应信号传递给计时器，计时器停止计时。同时记录下两测试点间的燃烧时间，根据两测试点间的距离及燃烧时间自动计算固体燃烧速率值。所述导光柱4正对红外热释电传感器5的感应窗口，且固定方向垂直于火焰蔓延方向。

本发明选用了光敏传感器感应温度变化代替传统的热电偶测温，采用了导光柱结构控制并传导光信号，做到不影响试样燃烧状态，减小测量误差，提高测量精度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种非接触式固体燃烧速率的测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步，将试样按测试要求置于试样承烧板上，若待测物质为粉末状或颗粒状则使用堆垛模具制成粉带，若待测物质为固体则直接取连续、完整的带状作为试样；

第二步，使用合适的点火装置加热试样一端，直到将试样点燃；

第三步，试样燃烧到测试点时，利用导光柱将光信号传导给光敏传感器，光敏传感器接收到信号后，通过电子电路传导感应信号，启动计时器；

第四步，试样燃烧到下一测试点时，计时器停止计时，同时记录下两测试点间的燃烧时间，根据两测试点间的距离和燃烧时间自动计算固体燃烧速率值。

2.根据权利要求1所述的非接触式固体燃烧速率的测试方法，其特征在于：采用光敏传感器测量温度变化，能同时检测到明火与阴燃现象。

3.根据权利要求1所述的非接触式固体燃烧速率的测试方法，其特征在于：采用导光柱结构传导光信号，屏蔽了斜向入射的光信号，控制试样燃烧产生光信号的传导范围。

4.根据权利要求1所述的非接触式固体燃烧速率的测试方法，其特征在于：导光柱安装于遮光罩外侧固定孔内且正对光敏传感器的感应窗口，同时垂直于火焰蔓延方向。

5.根据权利要求1所述的非接触式固体燃烧速率的测试方法，其特征在于：所述导光柱选用A-95刚玉作为其制造材料。

6.根据权利要求1所述的非接触式固体燃烧速率的测试方法，其特征在于：所述点火装置包括固体点火器和气体点火器两种，可满足不同类型试样试验的需要。

7.根据权利要求1所述的非接触式固体燃烧速率的测试方法，其特征在于：所述承烧板为不渗透、不燃烧、低导热的平板，其位于检测感应区前部。