CN106771674B - 实验用粉尘静电自动检测装置及检测方法 - Google Patents
实验用粉尘静电自动检测装置及检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
实验用粉尘静电自动检测装置及检测方法，属于静电检测领域，用于解决实验中，对于粉尘的静电参数检测值能够更为实际接近工业环境的问题，技术要点是：主要由底座、轨道、支撑座、粉尘静电检测罐、控制系统组成；轨道布设于底座上，支撑座沿轨道滑动，所述支撑座具有用于支撑并配合粉尘静电检测罐进行转动的支撑架，所述粉尘静电检测罐由支撑座带动进行水平移动和转动，所述粉尘静电检测罐具有静电检测传感器，所述控制系统控制粉尘静电检测罐的水平移动和转动，且接收静电检测传感器采集的静电参数。效果是：在水平和垂直方向的两个维度，实现静电检测罐的水平移动和旋转，从而使粉尘可以充分接触，更为真实还原了工业粉尘的环境，检测的静电参数更为准确。
Description
技术领域
本发明属于静电检测领域，涉及一种粉尘静电检测装置及方法。
背景技术
数以百万计的微小粉尘的表面积加在一起是非常大的，表面分子与空气接触的机会增多了，使得表面分子的化学性质特别活泼。它们只要不多的热量，很少的空气，就可以充分燃烧。无数粉尘激烈燃烧，使周围的空气剧烈膨胀，就像炸药一样，引起爆炸，破坏力极大。由于粉尘应用范围广、种类繁多、环境复杂，给粉尘爆炸预防工作带来很大困难。粉尘爆炸严重危害到工业生产及人们的日常生活。其中在工业生产中的粉尘爆炸事故很多情况下是由粉尘在输送和存储过程中的静电而引发的。最近几年国内外研究粉尘爆炸机制、预防和粉尘静电吸附的文章和专利也日益增多。
现有技术对于粉尘静电的检测，多使用粉尘静电检测传感器进行检测，然而，易爆粉尘的种类繁多，输送和存储介质各异，温湿度、压力等环境参数突变无常。特别是在工业生产和实验研发过程中，有时会发生多种粉尘混合的情况，这给粉尘静电的预防和检测带来不小的难度，对于实验中，不同外部环境参数的改变，往往需要对粉尘静电进行检测，然而，为了模拟实际工业环境中，实验环境中的粉尘，在当前环境中，由于接触时间和面积的不统一，往往引起实验检测静电参数存在较大偏差，与实际工业环境不符，不能更好的对实际环境静电参数提供参考。
发明内容
为了能够解决实验中，对于粉尘的静电参数检测值能够更为实际接近工业环境的问题，本发明提出了一种实验用粉尘静电自动检测装置，可以对粉尘在不同环境下，使其充分接触，以更为接近实际环境，以增加静电参数检测的准确性。
为了实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种实验用粉尘静电自动检测装置，主要由底座、轨道、支撑座、粉尘静电 检测罐、控制系统组成；轨道布设于底座上，支撑座沿轨道移动，所述支撑座具有用于支撑并配合粉尘静电检测罐进行转动的支撑架，所述粉尘静电检测罐由支撑座带动进行水平移动和转动，所述粉尘静电检测罐具有静电检测传感器，所述控制系统控制粉尘静电检测罐的水平移动和转动，且接收静电检测传感器采集的静电参数。
作为技术方案的补充，所述支撑座内部，具有第一电机，所述第一电机驱动锯齿轮转动，该锯齿轮与锯齿带啮合，锯齿轮转动以带动支撑座沿锯齿带水平方向移动。
作为技术方案的补充，所述粉尘静电检测罐是圆柱形，两个底面为水平朝向放置，且支撑架由粉尘静电检测罐的两个底面插入其内部，在粉尘静电检测罐的圆周上开有与底面平行的传动槽，该传动槽的轮齿与其下方的齿轮啮合，所述齿轮位于支撑座内部，并由第二电机驱动旋转，齿轮带动粉尘静电检测罐以支撑架为旋转轴而转动。
作为技术方案的补充，所述粉尘静电检测罐，还包括粉尘注入孔、排气孔、防爆孔、微控制器、导电槽，导电槽呈环形，其圆心与罐体底面的圆心重合，并安装在罐体一侧底面，微控制器和粉尘静电检测传感器安装在罐体内部靠近安装导电槽的底面的一侧；粉尘注入孔、排气孔、防爆孔安装在罐体上远离安装导电槽的底面的一侧。
作为技术方案的补充，所述轨道上具有位置开关，导电槽对应电源正极、单总线数据线和电源负极，轨道的一端设有位置可调、可固定的两根导电针和一根数据针，正好对应粉尘静电检测罐的电源正极、单总线数据线和电源负极。
作为技术方案的补充，所述控制系统包括总控制器，总控制器一端与电脑相连，用来双向传输数据，一端与控制电机的控制器相连，控制电机转动；一端与单总线数据传输线相连，所单总线数据线连接于粉尘静电检测罐内的微控制器，微控制器与静电检测传感器连接，用来读取粉尘静电检测罐内静电检测传感器采集，并由微控制器测出的静电数据。
本发明还涉及一种实验用粉尘静电自动检测装置的静电检测方法，使用上述的粉尘静电自动检测装置，检测步骤如下：粉尘静电检测罐固定于支撑座的支撑架上，装置启动，程序通过总线向总控制器发送各条轨道的两个维度的运动数据 及静电检测间隔频率，各支撑座带动粉尘静电检测罐在第一电机的驱动下，分别沿直线在不同位置开关之间做直线往复运动，且在第二电机的驱动下进行正、反旋转，在总控制器的控制下粉尘静电检测罐运动一定时间后，检测罐内的静电参数，此时，第一电机控制支撑座停在靠近总控制器的位置开关处，导电针和数据针与粉尘静电检测罐的导电槽充分接触，粉尘静电检测罐里的微控制器控制静电检测传感器检测罐内的静电参数，并将检测数据通过单总线数据线传输至总控制器。
有益效果：本发明中，粉尘静电检测罐具有静电检测传感器，所述控制系统控制粉尘静电检测罐的水平移动和转动，且接收静电检测传感器采集的静电参数。在水平和垂直方向的两个维度，实现静电检测罐的水平移动和旋转，从而使粉尘可以充分接触，更为真实还原了工业粉尘的环境，检测的静电参数更为准确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的支撑座的机构示意图。
其中：1.底座，2.轨道，3.支撑座，4.粉尘静电检测罐，5.控制系统，6.第一电机，7.锯齿带，8.第二电机，9.传动槽，10.位置开关，11.数据针，12.导电针。
具体实施方式
实施例1：粉尘在输送和存储过程中由于静电而引发的粉尘爆炸之所以难以预防，主要是因为易爆粉尘的种类繁多，输送和存储介质各异。加之温湿度、压力等环境参数突变无常，特别是在工业生产和实验研发过程中，有时会发生多种粉尘混合的情况，这给粉尘静电的预防和检测带来不小的难度。
本实施例提供一种实验用粉尘静电自动检测装置，该装置可用在实验室，能够高效率地对多种粉尘物质、多种存储介质、多种环境参数下长时间模拟粉尘运动并实时进行粉尘静电检测。
实验用粉尘静电自动检测装置，由底座1、轨道2、支撑座3、电机、粉尘静电检测罐4、位置开关、总控制器部分等组成。
底座1用以安装电机、轨道2和支撑座3。
其中静电检测罐由罐体、传动槽9、粉尘注入孔、排气孔、防爆孔、微控制器、粉尘静电检测传感器和导电槽组成。其中三条导电槽呈环形与罐体圆心重合 安装在罐体左侧一面，负责向微控制器供电及传输数据；微控制器和粉尘静电检测传感器安装在罐体内部靠左一面；传动槽9设在罐体中间的外部，由支撑座3上的电机通过驱动传动槽9带动罐体转动；粉尘注入孔、排气孔、防爆孔安装在罐体靠右一侧，负责注入粉尘、排出粉尘及防爆。
轨道2安装在底座1上，该实施例选用三条轨道2，用来确定支撑座3的水平运动路线，支撑座3底部设有上、下两台电机，两台电机都固定于支撑座3内部，分别是第一电机6和第二电机8，所述第一电机6驱动锯齿轮转动，该锯齿轮与锯齿带7啮合，锯齿轮转动以带动支撑座3沿锯齿带7水平方向移动。粉尘静电检测罐4是圆柱形，两个底面为水平朝向放置，且支撑座3上部安有一对宽度、高度可调且上端有向内凸起的支撑架，用以固定静电检测罐的相对位置，在粉尘静电检测罐4的圆周上开有与底面平行的传动槽9，该传动槽9的轮齿与其下方的齿轮啮合，所述齿轮位于支撑座3内部，并由第二电机8驱动旋转，齿轮带动粉尘静电检测罐4以支撑架为旋转轴而转动，静电检测罐在这两个电机的作用下在两个维度做可控的运动，以使粉尘与罐体充分摩擦。粉尘静电检测罐4由罐体、传动槽9、粉尘注入孔、排气孔、防爆孔、微控制器、静电检测传感器和导电槽组成；静电检测罐为满足不同的测试条件可有多种容积型号。
总控制器一端通过USB与电脑相连用来双向传输数据；总控制器一端与控制六台电机的控制器相连；一端与三条单总线数据传输线相连，用来读取罐内微控制器测出的静电数据。
通过改变各种粉尘静电影响参数和记录粉尘静电数据，实验人员可以获得不同粉尘、不同存储介质、不同环境参数和不同时间点的粉尘静电实验数据，通过分析实验数据可以大大提高粉尘静电和粉尘爆炸的预防效率。同时，该装置还具有成本低、占地少、自动化程度高、测量效率高等特点。
该实施例中所述实验用粉尘静电自动检测装置，在进行静电检测时，步骤如下：
实验人员首先按粉尘混合种类不同和空气参数不同来选择不同材质、容积为1.5升、2.5升、3.5升或5升的粉尘静电检测罐4(一般情况下粉尘混合种类多、空气湿度小、空气温度高时倾向于选择容积较大的罐体)；将定量的待检粉尘与定量的温、湿度的空气通过粉尘注入孔注入粉尘静电检测罐4。根据粉尘静电检测罐4的容积大小调整支撑座3上支撑架的宽度和高度，使支撑架一对顶端向内 凸起的中心正对粉尘静电检测罐4两端的圆柱形凹型中心，其中支撑架顶端向内凸起的圆柱体直径略大于粉尘静电检测罐4的凹型中心2毫米。通过支撑架顶端的凸起的圆柱体可以将粉尘静电检测罐4相对固定。每条轨道2上设有三个位置开关A、B和C，粉尘静电检测罐4在两个电机的作用下在两个维度做可控的运动，以使粉尘与罐体充分摩擦。总控制器一端通过USB与电脑相连用来双向传输数据；总控制器一端与控制6台电机的控制器相连；一端与3条单总线数据传输线相连，用来读取罐内微控制器测出的静电数据。粉尘静电检测罐4固定完毕之后，装置启动。电脑程序通过USB总线向总控制器发送各条轨道2的两个维度的运动数据及静电检测间隔频率。支撑座3夹住粉尘静电检测罐4在两个电机的驱动下，分别沿X轴在位置开关B和位置开关C之间做直线反复运动和沿Y轴做罐体正、反旋转。两个维度的罐体运动使得粉尘与罐体充分摩擦并产生静电。在总控制器的控制下罐体运动一定时间后，需检测罐内的静电参数。支撑座3下方的电机控制支撑座3停在位置开关A处。粉尘静电检测罐4的一端设有三条导电槽分别对应为电源正极、单总线数据线和电源负极。轨道2的一端都设有位置可调、可固定的二根导电针12和一根数据针11，正好对应粉尘静电检测罐4的电源正极、单总线数据线和电源负极。当支撑座3停在位置开关A处时，导电针12和数据针11与粉尘静电检测罐4的三条导电槽充分接触，粉尘静电检测罐4里的微控制器控制静电检测传感器检测内部静电参数，并将检测数据通过单总线数据线传给总控制器。电脑软件将详细记录各个粉尘静电检测罐4的实时静电数据，以此帮助实验人员分析多种粉尘在不同条件的静电特性。
本实施例的实验用粉尘静电自动检测装置可以在实验室环境下对多种粉尘进行静电检测，该装置具有成本低、效率高、实时性强且自动化程度高的特点。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种实验用粉尘静电自动检测装置，其特征在于，主要由底座（1）、轨道（2）、支撑座（3）、粉尘静电检测罐（4）、控制系统(5)、粉尘注入孔、排气孔、防爆孔、微控制器、导电槽组成；轨道（2）布设于底座（1）上，支撑座（3）沿轨道（2）移动，所述支撑座（3）具有用于支撑并配合粉尘静电检测罐（4）进行转动的支撑架，所述粉尘静电检测罐（4）由支撑座（3）带动进行水平移动和转动，所述粉尘静电检测罐（4）具有静电检测传感器，所述控制系统(5)控制粉尘静电检测罐（4）的水平移动和转动，且接收静电检测传感器采集的静电参数；导电槽呈环形，其圆心与罐体底面的圆心重合，并安装在罐体一侧底面，微控制器和粉尘静电检测传感器安装在罐体内部靠近安装导电槽的底面的一侧；粉尘注入孔、排气孔、防爆孔安装在罐体上远离安装导电槽的底面的一侧；所述轨道（2）上具有位置开关，导电槽对应电源正极、单总线数据线和电源负极，轨道（2）的一端设有位置可调、可固定的两根导电针(12)和一根数据针(11)，正好对应粉尘静电检测罐（4）的电源正极、单总线数据线和电源负极。
2.如权利要求1所述的实验用粉尘静电自动检测装置，其特征在于，所述支撑座（3）内部，具有第一电机(6)，所述第一电机(6)驱动锯齿轮转动，该锯齿轮与锯齿带(7)啮合，锯齿轮转动以带动支撑座（3）沿锯齿带(7)水平方向移动。
3.如权利要求1所述的实验用粉尘静电自动检测装置，其特征在于，所述粉尘静电检测罐（4）是圆柱形，两个底面为水平朝向放置，且支撑架由粉尘静电检测罐（4）的两个底面插入其内部，在粉尘静电检测罐（4）的圆周上开有与底面平行的传动槽(9)，该传动槽(9)的轮齿与其下方的齿轮啮合，所述齿轮位于支撑座（3）内部，并由第二电机(8)驱动旋转，齿轮带动粉尘静电检测罐（4）以支撑架为旋转轴而转动。
4.如权利要求1所述的实验用粉尘静电自动检测装置，其特征在于，所述控制系统(5)包括总控制器，总控制器一端与电脑相连，用来双向传输数据，一端与控制电机的控制器相连，控制电机转动；一端与单总线数据传输线相连，所述单总线数据线连接于粉尘静电检测罐（4）内的微控制器，微控制器与静电检测传感器连接，用来读取粉尘静电检测罐（4）内静电检测传感器采集，并由微控制器测出的静电数据。
5.一种实验用粉尘静电自动检测装置的静电检测方法，使用权利要求1所述的粉尘静电自动检测装置，其特征在于，检测步骤如下：粉尘静电检测罐（4）固定于支撑座（3）的支撑架上，装置启动，程序通过总线向总控制器发送各条轨道（2）的两个维度的运动数据及静电检测间隔频率，各支撑座（3）带动粉尘静电检测罐（4）在第一电机(6)的驱动下，分别沿直线在不同位置开关之间做直线往复运动，且在第二电机(8)的驱动下进行正、反旋转，在总控制器的控制下粉尘静电检测罐（4）运动一定时间后，检测罐内的静电参数，此时，第一电机(6)控制支撑座（3）停在靠近总控制器的位置开关处，导电针(12)和数据针(11)与粉尘静电检测罐（4）的导电槽充分接触，粉尘静电检测罐（4）里的微控制器控制静电检测传感器检测罐内的静电参数，并将检测数据通过单总线数据线传输至总控制器。
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