CN107894438A - 远程控制液体燃料烟点自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，由三部分组成：烟点测定仪及其驱动部分，远程点火部分和图像影像记录部分。远程点火部分给烟点测定仪点火，由图像影像记录部分对点火图像进行拍摄记录，进而得到烟点。本装置可以在低气压实验舱内进行，实验人员可在任意时间实现远程控制点火；本装置通过远程半自动全适应记忆性烟点仪能极大提高火焰高度的精度；本装置结构简单、造价低廉、操作便利且安全程度高。

Description

远程控制液体燃料烟点自动测试系统

技术领域

本发明涉及一种燃烧控制装置，一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统。

背景技术

烟点定义为火焰刚开始发出烟气的最小火焰高度或燃料流量，被用来测量燃料的发碳倾向。烟点与燃料的组成结构及所处环境有关，可以为航空煤油、汽油等液体燃料提供有关发烟性能的指标。根据液体可燃物使用增长趋势和高海拔地区实际应用需求现状，有必要对液体可燃物在低气压条件下发烟倾向(烟点)等燃烧特性开展基础研究，这样才能为液体可燃物在高原、高空等低压环境下的正确使用提供科学指导。

中华人民共和国国家标准《煤油烟点测定法GB 382-83》和美国国家标准《Standard Test Method for Smoke Point of Kerosine and Aviation Turbine FuelASTM D1322-97》，规定了如何使用手动方法测定煤油和喷气燃料的烟点，包括测量方法概要、仪器(烟点灯、灯芯、量筒、滴定管)、试剂、实验准备工作和步骤、仪器校正系数的测定等内容，但手动测量要求实验人员具有经验，测量准确度受操作人员主观判断的限制，而且测试过程耗时长、对操作人员的健康存在一定隐患。目前国外已研发出的全自动烟点仪产品单一、价格昂贵，且在低压环境下，对设备极易造成损害。

鉴于上述情况，设计一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，可以在适当的成本条件下，运用于多种实验条件的密闭实验舱的测试实验，有效地降低成本并且达到一样的实验效果。

发明内容

本发明结合现已有的烟点测定仪，设计了一套以舵机及点火臂远程控制点火、单片机程序控制步进电机驱动、摄像与图像处理技术相结合的液体燃料烟点测定系统。利用单片机驱动步进电机，通过同步带传动装置带动烟点仪灯芯管螺旋零件旋转以调节灯芯高度以及控制舵机点火来测定烟点，实现烟点仪的远程操作。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，包括烟点测定仪，；所述的烟点测定仪的手动控制旋钮外围同轴设有一个齿轮；手动控制旋钮与齿轮固定连接；远程控制液体燃料烟点自动测试系统还包括远程点火部分、驱动部分和图像影像记录部分。

所述的远程点火部分包括舵机、点火臂、火柴、激光笔；所述的点火臂一端与舵机输出轴固定连接，另一端上固定有火柴；所述的舵机通过点火臂带动火柴在水平面做圆周运动。所述的激光笔用于引燃火柴。

所述的驱动部分包括单片机、步进电机、同步带和同步带轮；单片机与步进电机相连，步进电机输出轴与同步带轮相连，同步带轮通过同步带与烟点测定仪上的齿轮相连。

所述的图像影像记录部分包括两台摄影机。

所述的远程点火部分：利用舵机、激光笔、火柴等可实现远程点火。在实验舱外通过控制旋钮遥控舵机工作，带动火柴到达棉线顶端，用激光笔点燃火柴，从而引燃棉线实现点火。

将烟点仪原有升降贮油器装置中手动控制螺旋部分装置进行改造，改造成一个同步带轮与螺旋部位直接结合，利用步进电机控制同步带轮转动，从而实现对贮油器升降的控制。对于步进电机的控制通过单片机和红外装置远程实现。

图像影像记录部分：在远程点火控制实现的同时开始利用摄影机记录燃料的燃烧状况，便于后期利用Spotlight和Matlab软件处理测定燃料在一定条件下的烟点。

优选的，所述的同步带轮和齿轮处于同一水平高度。

优选的，所述的点火臂包括横向支臂和竖向支臂，所述的横向支臂和竖向支臂上均设有若干通孔，横向支臂和竖向支臂通过通孔选择可改变竖向支臂安装高度和旋转半径，横向支臂和竖向支臂的通孔用螺栓固定连接。

优选的，所述的远程控制液体燃料烟点自动测试系统，还包括密闭空间，所述的烟点测定仪、舵机、点火臂、火柴均设置密闭空间内，密闭空间连接有气泵进气阀；密闭空间上设有透明视窗。气泵(包含真空泵)用于制造密闭空间内所需的测试压力。进气阀用于恢复密闭空间压力与外界相同

优选的，两台摄影机中的一台摄影机上加有碳氢自由基滤波片，滤波波长430nm。两台摄像机分别获得有无滤光片的图像，用于最终得到烟点高度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本装置可以在低气压实验舱内进行，实验人员可在任意时间实现远程控制点火；

本装置通过远程半自动全适应记忆性烟点仪能极大提高火焰高度的精度；

本装置结构简单、造价低廉、操作便利且安全程度高。

附图说明

图1为本发明远程控制液体燃料烟点自动测试系统的组成示意图。

图2为图像影像记录部分拍摄的图像。

图3为图片处理得到烟点的示意图。

图4为本发明加装齿轮的烟点测定仪的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体使用方法对本发明进行详细说明。

如图1和4所示，在本发明的一个具体实施例中，远程控制液体燃料烟点自动测试系统由三部分组成：烟点测定仪及其驱动部分，远程点火部分和图像影像记录部分。

所述的远程点火部分包括舵机1、点火臂2、火柴3、激光笔；所述的点火臂一端与舵机输出轴固定连接，另一端上固定有火柴；所述的舵机通过点火臂带动火柴在水平面做圆周运动。所述的激光笔用于引燃火柴。

所述的驱动部分包括单片机、步进电机5、同步带6和同步带轮；单片机与步进电机相连，步进电机输出轴与同步带轮相连，同步带轮通过同步带与烟点测定仪上控制灯芯高度升降的齿轮7相连。齿轮7位于贮油器4上方，设置在原烟点测定仪的手动控制旋钮外围；手动控制旋钮与齿轮固定连接，且同轴安装。

所述的图像影像记录部分包括两台摄影机，其中一台摄影机上加有碳氢自由基滤波片，滤波波长430nm。该部分可根据实际情况自行配置。

参照国家标准GB 382-83《煤油烟点测定法》；本发明中的烟点测定仪未提及部分均按照国家标准的结构；本发明的烟点测定仪部分相对于国家标准的改进在于将原来烟点测定仪旋转调节灯芯高度升降的螺纹盘设计为与同步带匹配的齿轮7，改进方法可以在原螺纹盘上固接一个同步带轮。本系统通过单片机控制灯芯高度升降；精度更高，克服了传统烟点仪的使用者需要有丰富的经验，需要手动操作螺纹盘调节灯芯高度，精确度只有0.5mm的问题。步进电机接收单片机的脉冲控制信息，可通过控制脉冲数来控制角位移量，达到准确定位、控制电机角速度的目的，每次可控制升高0.1mm。本发明还可以通过调整步进电机输出轴与输入抽齿轮数比例可以实现精确度的提高。

使用本系统时工作步骤如下，其中方法流程未尽步骤参照国家标准GB382-83《煤油烟点测定法》。

(1)准备试样：量取20毫升试样倒入清洁干燥的贮油器4中，把灯芯管放入贮油器中并拧紧；

(2)将液体燃料烟点检测系统放置在检测环境中，并确保完全避风；

(3)远程控制点火：按下舵机控制按钮，舵机按照设定好的角度移动，带动火柴靠近灯芯，利用激光透过观察窗引燃火柴；

(4)远程控制均匀升高灯芯：编程单片机控制步进电机，带动同步带轮升高灯芯每次升高1mm，直到目测超出冒烟高度5mm为止；

(5)舵机工作的同时打开摄影机记录整个试验过程中灯芯燃烧变化情况。

实验结束后，使用Spotlight和Matlab软件处理图像影像记录部分有无滤光片的图像，得到烟点高度。本发明适用于非正常试验压力情况(负压、变压力，变氧气等)。如图2所以，为拍摄到的有无滤光片的图像，图2中上图为无滤光片的图像，下图为油滤光片的图像，根据图2的灯芯高度和火焰高度可得烟点高度，如图3所示。

Claims (5)

1.一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，包括烟点测定仪，其特征在于还包括远程点火部分、驱动部分和图像影像记录部分；所述的烟点测定仪的手动控制旋钮外围同轴设有一个齿轮；手动控制旋钮与齿轮固定连接；

所述的远程点火部分包括舵机、点火臂、火柴、激光笔；所述的点火臂一端与舵机输出轴固定连接，另一端上固定有火柴；所述的舵机通过点火臂带动火柴在水平面做运动，所述的激光笔用于引燃火柴；

所述的驱动部分包括单片机、步进电机、同步带和同步带轮；单片机与步进电机相连，步进电机输出轴与同步带轮相连，同步带轮通过同步带与烟点测定仪上的齿轮相连；

所述的图像影像记录部分包括两台摄影机。

2.根据权利要求1所述的一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，其特征在于所述的同步带轮和齿轮处于同一水平高度。

3.根据权利要求1所述的一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，其特征在于所述的点火臂包括横向支臂和竖向支臂，所述的横向支臂和竖向支臂上均设有若干通孔，横向支臂和竖向支臂通过通孔选择可改变竖向支臂安装高度和旋转半径，横向支臂和竖向支臂的通孔用螺栓固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，其特征在于还包括密闭空间，所述的烟点测定仪、舵机、点火臂、火柴均设置密闭空间内，密闭空间连接有气泵和进气阀；密闭空间上设有透明视窗。

5.根据权利要求1所述的一种远程控制液体燃料烟点自动测试系统，其特征在于两台摄影机中的一台摄影机上加有碳氢自由基滤波片，滤波波长430nm。