CN105424904A - 一种火药燃气成分测试系统 - Google Patents

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高永亮
李军
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels, explosives
    • G01N33/227—Explosives, e.g. combustive properties thereof

Abstract

本发明公开了一种火药燃气成分测试系统，包括火药燃烧测试箱体、若干气体检测仪、烟尘检测仪和控制主机；在火药燃烧测试箱体的顶端开设有与火药点燃设备连接的用于通过燃烧产生气体和烟尘的导流孔，在火药燃烧测试箱体还开设有若干用于安装气体检测仪和烟尘检测仪的安装孔，气体检测仪通过安装孔安装于所述火药燃烧测试箱体上，气体检测仪测得的气体浓度数据通过电缆线分别与控制主机连接传输；烟尘检测仪安装于箱体侧面，通过法兰套管与控制主机固定，所测箱体内的烟尘浓度数据通过电缆输出上传到控制主机；控制主机采用触摸显示屏，用于连续监测火药燃爆后烟气成分和烟尘浓度。

Description

一种火药燃气成分测试系统
技术领域
本发明涉及气体检测装置领域，具体地说，特别涉及到一种火药燃气成分测试系统。
背景技术
随着工业的迅速发展,人类接触有害气体及易燃易爆气体的场所越来越多,由此造成对人类本身的危害越来越大。一次次的中毒或爆炸事故，使人们清醒的认识到在发展工业的同时保护人类自身安全的重要性。因此各种有害气体及易燃易爆气体报警仪器渐渐成为工业安全中必不可少的防护设备。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种火药燃气成分测试系统，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种火药燃气成分测试系统，其特征在于：包括火药燃烧测试箱体、若干气体检测仪、烟尘检测仪和控制主机；在所述火药燃烧测试箱体的顶端开设有与火药点燃设备连接的用于通过燃烧产生气体和烟尘的导流孔，在所述火药燃烧测试箱体还开设有若干用于安装气体检测仪和烟尘检测仪的安装孔，所述气体检测仪通过安装孔安装于所述火药燃烧测试箱体上，气体检测仪的探测端和火药燃烧测试箱体螺纹连接，并插入火药燃烧测试箱体内部，气体检测仪测得的气体浓度数据通过电缆线分别与控制主机连接传输；所述烟尘检测仪安装于箱体侧面，通过法兰套管与控制主机固定，所测箱体内的烟尘浓度数据通过电缆输出上传到控制主机；所述控制主机采用触摸显示屏，用于连续监测火药燃爆后烟气成分和烟尘浓度。
所述气体检测仪具有传感器组件，所述传感器组件包括气敏传感器、激光传感器、电化学传感器、可燃性气体传感器和氧气传感器。
进一步的，所述气敏传感器用于将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，电信号的强弱可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，气敏传感器可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
进一步的，所述激光传感器由激光器、激光检测器和测量电路组成。
进一步的，所述电化学传感器应用控制电位电解法原理，其构造是在电解池内安装工作电极、对电极、参比电极，并施加以一定的极化电压，被测气体透过薄膜到达工作电极，发生氧化还原反应，传感器此时将有一微小电流输出，此电流与有毒有害气体浓度成正比关系，这个电流信号经采样处理转变为电压，电压信号再经过放大后进行电压电流转换，并把有毒有害气体检测范围内的含量转换成4～20mA标准信号输出。
进一步的，所述可燃性气体传感器与二只固定电阻构成检测桥路，当空气中含有可燃性气体扩散到检测元件表面上，在检测元件表面催化剂作用下迅速进行无焰燃烧，产生反应热使检测元件的铂丝电阻值增大，检测桥路输出一个差压信号；所述电压信号的大小与可燃性气体浓度成正比例关系，经过放大后，进行电压电流转换并把可燃性气体爆炸下限值以内的百分含量转换成4～20mA标准信号输出。
进一步的，所述氧气传感器在原电池内装置了阳极和阴极，以薄膜同外部隔开，当空气中的含氧气体透过此薄膜到达阴极，发生氧化还原反应；传感器将与氧气浓度成正比关系的mV级电压输出，电压信号经放大后，进行电压电流转换并把氧气的百分比(0～30％)以内含量转换成4～20mA标准信号输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
采用电化学、红外、紫外激光传感器或激光光谱分析方法来检测环境中的烟气气体的分析仪器，可以快速的检测分析环境中烟气气体成分的浓度，可以同时检测二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、水分、烟尘浓度等多个指标，具有测量精度高、可靠性高、响应时间快、适用范围广等特点，各项指标达到或超过国内外同类产品，可广泛应用于环保在线监测、工业控制、安全监测等场合。
附图说明
图1为本发明所述的火药燃气成分测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明所述的一种火药燃气成分测试系统，其特征在于：包括火药燃烧测试箱体、若干气体检测仪、烟尘检测仪和控制主机；在所述火药燃烧测试箱体的顶端开设有与火药点燃设备连接的用于通过燃烧产生气体和烟尘的导流孔，在所述火药燃烧测试箱体还开设有若干用于安装气体检测仪和烟尘检测仪的安装孔，所述气体检测仪通过安装孔安装于所述火药燃烧测试箱体上，气体检测仪的探测端和火药燃烧测试箱体螺纹连接，并插入火药燃烧测试箱体内部，气体检测仪测得的气体浓度数据通过电缆线分别与控制主机连接传输；所述烟尘检测仪安装于箱体侧面，通过法兰套管与控制主机固定，所测箱体内的烟尘浓度数据通过电缆输出上传到控制主机；所述控制主机采用触摸显示屏，用于连续监测火药燃爆后烟气成分和烟尘浓度。
所述气体检测仪具有传感器组件，所述传感器组件包括气敏传感器、激光传感器、电化学传感器、可燃性气体传感器和氧气传感器。
气敏传感器的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂(R11、R12)的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
声表面波器件的波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用(化学作用或生物作用，或者是物理吸附)，使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以获得准确的反应气体浓度的变化值。
激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
激光气体分析技术通过分析光被气体的选择性吸收来测得气体浓度。红外激光穿过被测气体后会发生光强衰减，其衰减程度符合Lamber-Beer定律。与传统红外光谱分析技术不同的是，红外激光气体分析技术所采用的半导体激光光源的线宽远小于传统红外光源的光谱线宽，甚至是气体分子单根吸收谱线的线宽。例如，应用较广的DFB半导体激光器的线宽小于10MHz，而传统红外的NDIR红外光源的线宽则达到数百GHz。由于激光器的线宽远小于被测气体单根吸收谱线的线宽，所以其频率扫描范围也仅包含被测气体的单根吸收谱线，因此可以有效避免气体的交叉干扰，从而满足衡量气体分析的需要。
科学研究表明大部分气体分子在中红外(3-14μm)存在基频吸收，吸收很强。因此对于气体分析而言，中红外波段具备独特的优势，位于该波段的红外激光气体传感器的探测精度、探测气体种类都远远高于近红外波段。激光气体传感器基于自有的量子级联激光技术和QWIP单元探测器，传感器能够在各种复杂工况环境中进行气体浓度现场在线分析，具备准确性高(达到ppm、ppb量级)、响应速度快(毫秒量级)、可靠性高、运行费用低等诸多优点，可检测的气体可达数十种(包括NH3,CH4,N2O,CO2,CO等)。产品可以应用于工业过程控制、大气监测与环境检测、医疗诊断等领域。
电化学传感器，应用控制电位电解法原理，其构造是在电解池内安置了三个电极，即工作电极，对电极和参比电极，并施加以一定的极化电压，更换不同气体的传感器并改变极化电压数值，即可测量出不同的有毒有害气体。被测气体透过薄膜到达工作电极，发生氧化还原反应，传感器此时将有一微小电流输出，此电流与有毒有害气体浓度成正比关系，这个电流信号经采样处理转变为电压，电压信号再经过放大后进行电压电流转换，并把有毒有害气体检测范围内的含量(ppm值)转换成4～20mA标准信号输出。
可燃性气体传感器采用最新一代低功耗高抗干扰型载体催化元件。它与二只固定电阻构成检测桥路。当空气中含有可燃性气体扩散到检测元件表面上，在检测元件表面催化剂作用下迅速进行无焰燃烧，产生反应热使检测元件的铂丝电阻值增大，检测桥路输出一个差压信号。这个电压信号的大小与可燃性气体浓度成正比例关系。它经过放大后，进行电压电流转换并把可燃性气体爆炸下限值以内的百分含量(％LEL)转换成4～20mA标准信号输出。
氧气传感器应用了伽伐尼原电池原理，其构造是在原电池内装置了阳极(铅)和阴极(银)，以薄膜同外部隔开，当空气中的含氧气体透过此薄膜到达阴极，发生氧化还原反应。传感器此时将有个与氧气浓度成正比关系的mV级电压输出，这个电压信号经放大后，进行电压电流转换并把氧气的百分比(0～30％)以内含量转换成4～20mA标准信号输出。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种火药燃气成分测试系统，其特征在于：包括火药燃烧测试箱体、若干气体检测仪、烟尘检测仪和控制主机；在所述火药燃烧测试箱体的顶端开设有与火药点燃设备连接的用于通过燃烧产生气体和烟尘的导流孔，在所述火药燃烧测试箱体还开设有若干用于安装气体检测仪和烟尘检测仪的安装孔，所述气体检测仪通过安装孔安装于所述火药燃烧测试箱体上，气体检测仪的探测端和火药燃烧测试箱体螺纹连接，并插入火药燃烧测试箱体内部，气体检测仪测得的气体浓度数据通过电缆线分别与控制主机连接传输；所述烟尘检测仪安装于箱体侧面，通过法兰套管与控制主机固定，所测箱体内的烟尘浓度数据通过电缆输出上传到控制主机；所述控制主机采用触摸显示屏，用于连续监测火药燃爆后烟气成分和烟尘浓度。
2.根据权利要求1所述的火药燃气成分测试系统，其特征在于：所述气体检测仪具有传感器组件，所述传感器组件包括气敏传感器、激光传感器、电化学传感器、可燃性气体传感器和氧气传感器。
3.根据权利要求2所述的火药燃气成分测试系统，其特征在于：所述气敏传感器用于将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，电信号的强弱可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，气敏传感器可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
4.根据权利要求2所述的火药燃气成分测试系统，其特征在于：所述激光烟尘仪由激光器、激光检测器和测量电路组成。
5.根据权利要求2所述的火药燃气成分测试系统，其特征在于：所述电化学传感器应用控制电位电解法原理，其构造是在电解池内安装工作电极、对电极、参比电极，并施加以一定的极化电压，被测气体透过薄膜到达工作电极，发生氧化还原反应，传感器此时将有一微小电流输出，此电流与有毒有害气体浓度成正比关系，这个电流信号经采样处理转变为电压，电压信号再经过放大后进行电压电流转换，并把有毒有害气体检测范围内的含量转换成4～20mA标准信号输出。
6.根据权利要求2所述的火药燃气成分测试系统，其特征在于：所述可燃性气体传感器与二只固定电阻构成检测桥路，当空气中含有可燃性气体扩散到检测元件表面上，在检测元件表面催化剂作用下迅速进行无焰燃烧，产生反应热使检测元件的铂丝电阻值增大，检测桥路输出一个差压信号；所述电压信号的大小与可燃性气体浓度成正比例关系，经过放大后，进行电压电流转换并把可燃性气体爆炸下限值以内的百分含量转换成4～20mA标准信号输出。
7.根据权利要求2所述的火药燃气成分测试系统，其特征在于：所述氧气传感器在原电池内装置了阳极和阴极，以薄膜同外部隔开，当空气中的含氧气体透过此薄膜到达阴极，发生氧化还原反应；传感器将与氧气浓度成正比关系的mV级电压输出，电压信号经放大后，进行电压电流转换并把氧气的百分比以内含量转换成4～20mA标准信号输出。
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