CN106767200A - 烟花爆竹环保性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟花爆竹环保性能检测装置，包括金属材质制成的密闭的检测箱体，检测箱体的两侧壁设有相对应的观测窗，一侧的观测窗附近安装标准光源，另一侧的观测窗附近安装光敏传感器，标准光源发射的光线横穿检测箱体后照射至光敏传感器；检测箱体的前壁中部开设开合门，在检测箱体的底部、开合门的附近设置有电子火药点燃装置和颗粒物浓度测试装置，PLC控制器通过信号线与中间继电器连接，中间继电器分别与排风机、轴流风机、标准光源、电子火药点燃装置、电磁阀门连接，光敏传感器与PLC控制器连接，PLC控制器通过通讯电缆与测控计算机连接。解决了现有技术中烟花爆竹燃放时产生烟雾量的检测方法繁琐，检测误差大的问题。

Description

烟花爆竹环保性能检测装置

技术领域

本发明属于烟花爆竹燃放检测技术领域，涉及一种烟花爆竹环保性能检测装置。

背景技术

烟花爆竹是指以烟火药为主要原料制成，引燃后通过燃烧或爆炸，产生光、声、色、型、烟雾等效果，用于观赏，具有易燃易爆危险的物品。烟花爆竹的燃放给人们带来欢乐的同时也对公共卫生和人体健康造成很大威胁，给生态环境带来很大压力，主要表现为大气污染和噪音污染。由于烟花爆竹其中的火药成分，烟花爆竹燃烧或爆炸时会产生大量可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和重金属粒子等，对环境空气造成很大污染。2014年1月31日，中国多个城市因燃放烟花爆竹而导致空气重度污染。

目前烟花爆竹燃放有害气体检测是在室外用集气袋采集气体样本，然后去实验室使用烟气分析仪和红外光谱分析仪等大型设备进行检测。现在的方法比较繁琐，所需设备昂贵，而且检测结果与所采集气体样本关系很大，容易产生误差。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种烟花爆竹环保性能检测装置，解决了现有技术中烟花爆竹燃放时产生烟雾量的检测方法繁琐，检测误差大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种烟花爆竹环保性能检测装置，包括金属材质制成的密闭的检测箱体，检测箱体的外壁设有喷塑层，检测箱体的内衬设有无反射黑色涂层，检测箱体的内部安装轴流风机，检测箱体的顶部设置排烟管道，排烟管道内设置有排风机，排烟管道的入口处设有电磁阀门；检测箱体的两侧设有相对应的观测窗，一侧的观测窗附近安装标准光源，另一侧的观测窗附近安装光敏传感器，标准光源发射的光线横穿检测箱体后照射至光敏传感器；检测箱体的箱壁中部开设开合门，在检测箱体的底部、开合门的附近设置有电子火药点燃装置和颗粒物浓度测试装置，PLC采集系统包括PLC控制器、24V稳压电源、中间继电器，24V稳压电源与PLC控制器连接，PLC控制器通过信号线与中间继电器连接，中间继电器分别与排风机、轴流风机、标准光源、电子火药点燃装置、电磁阀门连接，光敏传感器与PLC控制器连接，PLC控制器通过通讯电缆与测控计算机连接。

本发明的特征还在于，进一步的，所述光敏传感器的型号为TBQ-6。

进一步的，所述电子火药点燃装置包括点火台、点火盘、氮化硅加热片，氮化硅加热片、烟花爆竹的火药均放置在点火盘内，点火盘放置在点火台上，氮化硅加热片与PLC控制器连接。

进一步的，所述标准光源采用LED光源。

进一步的，所述检测箱体的外壁设置有吊耳。

进一步的，所述检测箱体的底部设置支座，电子火药点燃装置的底部设有踏板。

本发明的有益效果是：本发明根据光路系统经烟雾颗粒折射、反射和吸收后，光强度减弱原理，通过测试光照烟雾颗粒前后的强度，经比较计算，得到烟雾对可见光的透过率，研究烟花爆竹燃放时产生的烟雾量大小，进而测试和评价烟花爆竹产品的环保性能。在相同的测试条件下，烟雾透过率高，则药剂燃烧产生烟雾量小；反之，烟雾透过率低，则药剂燃烧产生烟雾量大。整个实验在密闭黑色箱体内，有效地抑制了杂散光和背景光对测试系统的干扰，测试结果可靠。

本发明采用钢质箱体，密封性好，光程长，具有防爆性能，有利于火药燃烧后产生的烟雾颗粒均匀分布和收集，有利于烟雾浓度评价检测方法的建立和检测准确性。利用自动化技术，实现数据自动采集，通过信息化存储技术，实现对检测数据的有效管理、存储，即时生成检测原始记录。提高检测工作的实时性、稳定性、可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例烟雾检测设备的结构示意图。

图2是本发明实施例烟雾检测设备主视图。

图3是本发明实施例烟雾检测设备左视图。

图中，1.排烟管道，2.排风机，3.轴流风机，4.标准光源，5.光敏传感器，6.电子火药点燃装置，7.颗粒物浓度测试装置，8.测控计算机，9.PLC采集系统，10.电磁阀门，11.吊耳，12.检测箱体，13.观察窗，14.开合门，15.支座，16.踏板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例烟雾检测设备的结构，如图1-3所示，包括金属材质制成的密闭的检测箱体12，检测箱体12的外壁设有喷塑层，检测箱体12的内衬设有无反射黑色涂层，检测箱体12的内部安装轴流风机3作为搅拌装置，检测箱体12的顶部设置排烟管道1，排烟管道1内设置有排风机2，排烟管道1的入口处设有电磁阀门10；检测箱体12的两侧设有相对应的观测窗13，一侧的观测窗13附近安装标准光源4，另一侧的观测窗13附近安装光敏传感器5，标准光源4发射的光线横穿检测箱体12后照射至光敏传感器5；检测箱体12的中部开设开合门14，在检测箱体12的底部、开合门14的附近设置有电子火药点燃装置6和颗粒物浓度测试装置7；PLC采集系统9包括PLC控制器、24V稳压电源、中间继电器及之间相互连接的信号线，中间继电器分别与排风机2、轴流风机3、标准光源4、电子火药点燃装置6、电磁阀门10连接，PLC控制器与中间继电器连接，PLC控制器通过中间继电器控制排风机2、轴流风机3、标准光源4、电子火药点燃装置6、电磁阀门10的打开与关闭，光敏传感器5与PLC控制器连接，24V稳压电源与PLC控制器连接，PLC控制器通过通讯电缆与测控计算机8连接；利用高精度PLC采集系统9进行数据采集，PLC采集系统9将实时检测的控制信号、照度值数据传输到测控计算机8中进行处理、存储。检测箱体12的外壁设置吊耳11，检测箱体12的底部设置支座15，电子火药点燃装置6的底部设有踏板16。

电子火药点燃装置6包括点火台、点火盘、氮化硅加热片，氮化硅加热片、烟花爆竹的火药均放置在点火盘内，点火盘放置在点火台上，氮化硅加热片与PLC控制器连接，通过氮化硅加热片使火药周围温度升高，达到火药燃点自动点燃火药。火药点燃后由PLC控制器精确控制时间自动关闭点火。电子火药点燃装置6的电源由接插件连接，方便放置样品与更换。电子火药点燃装置6设置在开合门14的附近，方便实验火药的放入。

标准光源4采用LED光源，该光源具有抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制LED光源的电流强弱能够方便地调制LED光源的发光强弱。

光敏传感器5的型号为TBQ-6，光敏传感器5将积分球表面光电信号转换为标准电信号，PLC采集系统9采集标准电信号转化为照度值，通过信号线传输至测控计算机8进行数据处理与存储。

颗粒物浓度测试装置7采用现有颗粒物浓度检测设备，用于检测火药燃烧产生PM_2.5、PM₁₀以及颗粒物总浓度。

PLC采集系统9装置具有性价比高、可靠性高、抗干扰能力强，与测控计算机8上位机连接进行数据的实时传输、存储，保证烟雾浓度评价数据的真实可靠。

本装置采用密闭式的测量方法：根据光路系统经烟雾颗粒折射、反射和吸收后，光强度减弱原理，通过测试烟雾颗粒光照前后的光强度，经比较计算，得到烟雾对可见光的透过率；具体按照以下步骤进行：

步骤1，使用电子天平对实验烟花爆竹的火药进行称重，记录药剂质量。打开开合门14，利用观测窗13观察电磁阀门10是否为关闭状态，取出点火托盘放入已经称取的火药，将点火托盘放回点火台，点火托盘通过信号线与测控计算机8连接，关闭开合门14；

步骤2，启动测控计算机8修改系统时间，连接测控计算机8与PLC采集系统9之间的USB通讯电缆，接通设备电源插座，打开稳压器电源开关；

步骤3，通过两侧观察窗13，确保电磁阀门10关闭，标准光源4透过烟雾投射到光敏传感器5，检测空白照度值(即燃烧前光源的照度E₀)；密闭的检测箱体12的内衬设有无反射黑色涂层，有效地抑制了杂散光和背景光对测试系统的干扰，测试结果可靠；

步骤4，利用点火盘中的加热片加热点燃火药，火药点燃后自动关闭点火；

步骤5，启动轴流风机3，燃烧产生的烟雾通过轴流风机3搅拌均，匀分布在检测箱体12内，待实时照度值达到稳定，关闭轴流风机3，稳定时间开始计时；

步骤6，稳定时间计时结束，采用光敏传感器5检测燃烧后光源的照度E；燃烧前光源的照度E₀、燃烧后光源的照度E参与数据计算得到烟雾透过率T，烟雾透过率采集时间计时结束后，保存实验数据、打印实验数据；从开始试验到打印原始、保存数据需在10分钟之内完成操作。

步骤7，原始记录数据打印、保存完成，打开电磁阀门10进行排烟操作，烟雾排除干净后关闭电磁阀门10，结束试验。

在相同的测试条件下，烟雾透过率高，则药剂燃烧烟雾量小；反之，烟雾透过率低，则药剂燃烧烟雾量大。烟雾透过率按式(1)计算：

T＝E/E₀×100％ (1)

其中，T代表烟雾透过率；E₀代表燃烧前光源的照度，单位lum；E代表燃烧后光源的照度，单位lum。

根据透过率测试结果，也可以将烟雾透过率折算成烟雾量相对降低百分率结果来表示，其计算式为式(2)、式(3)：

τ＝(α₁-α₀)/α₀×100％ (2)

α＝1-T (3)

其中，τ代表烟雾量相对降低百分率，％；α₁代表某药剂相对于基准药剂的烟雾遮蔽率，％；α₀代表基准药剂的烟雾遮蔽率，％；α代表烟雾遮蔽率，％。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种烟花爆竹环保性能检测装置，其特征在于，包括金属材质制成的密闭的检测箱体(12)，检测箱体(12)的外壁设有喷塑层，检测箱体(12)的内衬设有无反射黑色涂层，检测箱体(12)的内部安装轴流风机(3)，检测箱体(12)的顶部设置排烟管道(1)，排烟管道(1)内设置有排风机(2)，排烟管道(1)的入口处设有电磁阀门(10)；检测箱体(12)的两侧设有相对应的观测窗(13)，一侧的观测窗(13)附近安装标准光源(4)，另一侧的观测窗(13)附近安装光敏传感器(5)，标准光源(4)发射的光线横穿检测箱体(12)后照射至光敏传感器(5)；检测箱体(12)的箱壁中部开设开合门(14)，在检测箱体(12)的底部、开合门(14)的附近设置有电子火药点燃装置(6)和颗粒物浓度测试装置(7)，PLC采集系统(9)包括PLC控制器、24V稳压电源、中间继电器，24V稳压电源与PLC控制器连接，PLC控制器通过信号线与中间继电器连接，中间继电器分别与排风机(2)、轴流风机(3)、标准光源(4)、电子火药点燃装置(6)、电磁阀门(10)连接，光敏传感器(5)与PLC控制器连接，PLC控制器通过通讯电缆与测控计算机(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种烟花爆竹环保性能检测装置，其特征在于，所述光敏传感器(5)的型号为TBQ-6。

3.根据权利要求1所述的一种烟花爆竹环保性能检测装置，其特征在于，所述电子火药点燃装置(6)包括点火台、点火盘、氮化硅加热片，氮化硅加热片、烟花爆竹的火药均放置在点火盘内，点火盘放置在点火台上，氮化硅加热片与PLC控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种烟花爆竹环保性能检测装置，其特征在于，所述标准光源(4)采用LED光源。

5.根据权利要求1所述的一种烟花爆竹环保性能检测装置，其特征在于，所述检测箱体(12)的外壁设置有吊耳(11)。

6.根据权利要求1所述的一种烟花爆竹环保性能检测装置，其特征在于，所述检测箱体(12)的底部设置支座(15)，电子火药点燃装置(6)的底部设有踏板(16)。