CN106964086A - 一种用于实验的声波灭火装置 - Google Patents

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胡海兵
白静
张结文
张文达
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment

Abstract

本发明公开了一种用于实验的声波灭火装置，包括电机和支撑座，支撑座的周围设置高速相机，支撑座的中央设置火盆旋转台，电机位于火盆旋转台的下方且固定在支撑座上，电机的输出端与旋转轴的一端连接，火盆旋转台固定在旋转轴上，火盆旋转台内设置火盆，位于火盆旋转台周围的支撑座上设置温度传感器，火盆旋转台的上方设置扬声器，扬声器于可调声波信号发生器电性连接且扬声器通过升降杆与支撑座固定。本发明结构简单，无需其他化学灭火材料做介质，可调声波信号发生器和扬声器的组合结构，通过低频声波和空气的共同作用灭火，不会产生二次污染，发明中加入的温度传感器和高速相机可对整个灭火的过程进行监测控制，实时记录声波对火焰的影响。

Description

一种用于实验的声波灭火装置
技术领域
本发明属于消防灭火应用领域，具体涉及一种用于实验的声波灭火装置。
背景技术
由于火灾数量的居高不下，各种灭火剂应运而生，并且大家也在不断探索更有效的灭火设备，目前灭火剂类型主要有水系灭火剂、泡沫灭火剂、干粉灭火剂、气体灭火剂，但是这些灭火剂都存在不容忽视的缺点，如水成膜泡沫灭火剂稀释后稳定性差，不能长期保存，这就给灭火带来巨大不方便，而干粉灭火器喷出的粉不容易清理，如果不慎吸入对人体呼吸道以及肺有严重损伤，二氧化碳灭火剂对储存环境的温度要求比较严格，在夏季更可能存在因储存环境温度升高而导致的钢瓶爆炸的危险，同时二氧化碳会导致温室效应，因此，有必要对灭火的实验进行相应的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于实验的声波灭火装置，结构简单，无需其他化学灭火材料做介质，通过低频声波和空气的共同作用灭火，不会对周围环境造成二次污染。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于实验的声波灭火装置，包括电机和支撑座，支撑座的周围设置高速相机，支撑座的中央设置火盆旋转台，电机位于火盆旋转台的下方且固定在支撑座上，电机的输出端与旋转轴的一端连接，火盆旋转台固定在旋转轴上，火盆旋转台内设置火盆，位于火盆旋转台周围的支撑座上设置温度传感器，火盆旋转台的上方设置扬声器，扬声器与可调声波信号发生器电性连接且扬声器通过升降杆与支撑座固定；
可调声波信号发生器由数字音频信号发生电路和音频信号功率放大电路组成：数字音频信号发生电路包括TLC555定时器、运算放大器TL081C、比较器LMV331和运算放大器OPA551，比较器LMV331的反向输入端与TLC555定时器的输出端电性连接，同向输入端与运算放大器TL081C的输出端电性连接，比较器LMV331的输出端与运算放大器OPA551的同向输入端电性连接，运算放大器OPA551的反向输入端外接地线；音频信号功率放大电路包括STM32F103RGT7型号单片机、SWD接口、EEPROM带电可擦写可编程只读存储器、LCD触摸屏和音频输出接口，STM32F103RGT7型号单片机和电源电性连接，SWD接口上设置SWCLK接口和SWD IO接口，SWCLK接口和SWDIO接口与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接，EEPROM带电可擦写可编程只读存储器与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接，LCD触摸屏和音频输出接口与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接。
优选地，温度传感器为热电偶。
优选地，火盆旋转台为圆柱形。
优选地，火盆的数量为八个，且火盆以旋转轴为中心环形分布。
优选地，高速相机为两个，垂直固定在三脚架上。
进一步地，升降杆包括插接杆和套筒，插接杆活动插接在套筒内部。
优选地，温度传感器的数目多于五个，且温度传感器等间距分布。
优选地，火盆为圆柱槽结构，火盆内部放置燃烧材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明结构简单，无需其他化学灭火材料做介质，而是加入了可调声波信号发生器和扬声器的组合结构，通过低频声波和空气的共同作用灭火，不会对周围环境造成二次污染，同时，发明中加入的温度传感器和高速相机可对整个灭火的过程进行监测控制，实时记录声波对火焰的影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
图1为本发明结构示意图；
图2为电机与火盆旋转台连接示意图；
图3为可调声波信号发生器原理框结构示意图；
图4为数字音频信号发生电路图；
图5为音频信号功率放大电路图；
其中，1-支撑座、2-旋转轴、3-火盆旋转台、4-火盆、5-温度传感器、6-扬声器、7-升降杆、71-接杆、72-套筒、8-可调声波信号发生器、9-高速相机、10-电机。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例进行详细描述。
如图1～5所示，本发明公开了一种用于实验的声波灭火装置，包括电机10和支撑座1，支撑座1的周围设置高速相机9，高速相机9为两个，垂直固定在三脚架上，用于记录火焰图像；支撑座1的中央设置火盆旋转台3，火盆旋转台3为圆柱形，电机10位于火盆旋转台3的下方且固定在支撑座1上，电机10的输出端与旋转轴2的一端连接，火盆旋转台3固定在旋转轴2上，火盆旋转台3内设置火盆4，火盆4的数量为八个，且火盆4以旋转轴2为中心环形分布，火盆4为圆柱槽结构，火盆4内部放置燃烧材料；位于火盆旋转台3周围的支撑座1上设置温度传感器5，用来采集火焰温度数据，温度传感器5可以为热电偶，温度传感器5的数目多于五个，且温度传感器5等间距分布；火盆旋转台3的上方设置扬声器6，扬声器6与可调声波信号发生器8电性连接且扬声器6通过升降杆7与支撑座1固定；扬声器6接收可调声波信号发生器8的信号以后，将电信号转换成声波，扬声器6的声腔将声波进行定向聚集后，激发出来，利用声波频率、幅度和气压的关系，减少火源所在环境的空气中的氧密度，达到灭火的效果。
扬声器6通过升降杆7与支撑座1连接，且扬声器6与可调声波信号发生器8电性连接，可调声波信号发生器8可以调节波形、频率、振幅，用于驱动扬声器6发声。
可调声波信号发生器由数字音频信号发生电路和音频信号功率放大电路组成。其中，数字音频信号发生电路包括TLC555定时器、运算放大器TL081C、比较器LMV331和运算放大器OPA551，比较器LMV331的反向输入端与TLC555定时器的输出端电性连接，同向输入端与运算放大器TL081C的输出端电性连接，比较器LMV331的输出端与运算放大器OPA551的同向输入端电性连接，运算放大器OPA551的反向输入端外接地线；
音频信号功率放大电路包括STM32F103RGT7型号单片机、SWD接口、EEPROM带电可擦写可编程只读存储器、LCD触摸屏和音频输出接口，STM32F103RGT7型号单片机和电源电性连接，SWD接口上设置SWCLK接口和SWDIO接口，SWCLK接口和SWDIO接口与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接，EEPROM带电可擦写可编程只读存储器与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接，LCD触摸屏和音频输出接口与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接，LCD触摸屏上设有LED灯，通过音频输出接口和扬声器6电性连接,STM32F103RGT7型号单片机通过OSC接口与GND电线接地端电性连接，电源为三相电，供电给STM32F103RGT7型号单片机。
通过数字音频信号发生电路传递电信号给音频信号功率放大电路，然后再通过音频信号功率放大电路传递电信号至扬声器6，升降杆7包括插接杆71和套筒72，且插接杆71活动插接在套筒72内部，通过插接杆71和套筒72的插接深度可以调节扬声器6和火盆4之间的距离，从而可以进行多组的实验灭火，对灭火的情况详细分析。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于实验的声波灭火装置，包括电机和支撑座，其特征在于，支撑座的周围设置高速相机，支撑座的中央设置火盆旋转台，电机位于火盆旋转台的下方且固定在支撑座上，电机的输出端与旋转轴的一端连接，火盆旋转台固定在旋转轴上，火盆旋转台内设置火盆，位于火盆旋转台周围的支撑座上设置温度传感器，火盆旋转台的上方设置扬声器，扬声器与可调声波信号发生器电性连接且扬声器通过升降杆与支撑座固定；
可调声波信号发生器由数字音频信号发生电路和音频信号功率放大电路组成：数字音频信号发生电路包括TLC555定时器、运算放大器TL081C、比较器LMV331和运算放大器OPA551，比较器LMV331的反向输入端与TLC555定时器的输出端电性连接，同向输入端与运算放大器TL081C的输出端电性连接，比较器LMV331的输出端与运算放大器OPA551的同向输入端电性连接，运算放大器OPA551的反向输入端外接地线；音频信号功率放大电路包括STM32F103RGT7型号单片机、SWD接口、EEPROM带电可擦写可编程只读存储器、LCD触摸屏和音频输出接口，STM32F103RGT7型号单片机和电源电性连接，SWD接口上设置SWCLK接口和SWD IO接口，SWCLK接口和SWD IO接口与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接，EEPROM带电可擦写可编程只读存储器与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接，LCD触摸屏和音频输出接口与STM32F103RGT7型号单片机的引脚电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于实验的声波灭火装置，其特征在于，温度传感器为热电偶。
3.根据权利要求1所述的一种用于实验的声波灭火装置，其特征在于，火盆旋转台为圆柱形。
4.根据权利要求1所述的一种用于实验的声波灭火装置，其特征在于，火盆的数量为八个，且火盆以旋转轴为中心环形分布。
5.根据权利要求1所述的一种用于实验的声波灭火装置，其特征在于，高速相机为两个，垂直固定在三脚架上。
6.根据权利要求1所述的一种用于实验的声波灭火装置，其特征在于，升降杆包括插接杆和套筒，插接杆活动插接在套筒内部。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于实验的声波灭火装置，其特征在于：温度传感器的数目多于五个，且温度传感器等间距分布。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种用于实验的声波灭火装置，其特征在于：火盆为圆柱槽结构，火盆内部放置燃烧材料。
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