一種非接觸式固體燃燒速率的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非接觸式固體燃燒速率的測試方法。其燃燒檢測部分包括點火裝置、試樣承燒板、檢測感應(yīng)區(qū)。所述點火裝置包括固體點火器和氣體點火器兩種；試樣承燒板為不滲透、不燃燒、低導(dǎo)熱的平板；檢測感應(yīng)區(qū)包括遮光罩、導(dǎo)光柱、光敏傳感器等部件。光敏傳感器安裝于遮光罩內(nèi)，導(dǎo)光柱安裝于遮光罩外側(cè)固定孔內(nèi)，正對光敏傳感器的感應(yīng)窗口，且垂直于火焰蔓延方向。該測試方法通過采用光敏傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱電偶，結(jié)合導(dǎo)光柱結(jié)構(gòu)控制光信號傳導(dǎo)范圍，實現(xiàn)了固體燃燒速率的非接觸式測量，避免了對試樣燃燒狀態(tài)的影響，減小燃燒距離誤差，提高測量精度。
【專利說明】一種非接觸式固體燃燒速率的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體燃燒速率的測試方法，特別涉及一種非接觸式固體燃燒速率的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃燒是可燃物迅速氧化，放出熱量并產(chǎn)生可見火焰的物理化學(xué)過程。燃燒速率是指沿火焰蔓延方向可燃物被燒掉的速率，反映了單位時間內(nèi)燒去可燃物的數(shù)量。燃燒速率是衡量可燃固體安全性的一個重要指標，在工礦產(chǎn)業(yè)、煙花爆竹企業(yè)、海關(guān)進口質(zhì)檢等眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。燃燒速率的快慢取決于兩方面:一方面是可燃物與氧的化學(xué)反應(yīng)速率；另一方面是氧和可燃物的接觸混合速率。前者稱化學(xué)反應(yīng)速率，也稱化學(xué)條件；后者稱物理混合速率，也稱物理條件。固體燃燒速率測定試驗對燃燒距離和燃燒時間的控制要求較高，因此要求傳感器具有較高的靈敏度和分辨力，加之化學(xué)過程的復(fù)雜性，使得同一試樣的檢測結(jié)果受儀器、人員、環(huán)境等諸多因素的影響。
[0003]現(xiàn)有固體燃燒速率測試方法多采用熱電偶。因熱電偶屬于接觸式溫度測量儀表，測溫時與試樣相接觸，會影響試樣形狀，擾動被測目標溫度分布場，進而影響測量精度。且熱電偶在一些特殊工況下易受腐蝕，故精度會隨時間而降低，加之其響應(yīng)速度較慢，會引入
測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供了一種非接觸式、可提高測量精度、便于統(tǒng)計分析的固體燃燒速率測試方法。該方法適用性強，可用于測試普通固體及粉末狀、顆粒狀物質(zhì)，通過試驗確定可燃物傳播燃燒的能力。具體是將試樣點燃，根據(jù)兩測試點之間燃燒時間和距離計算固體燃燒速率。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:一種非接觸式固體燃燒速率的測試方法，包括以下步驟:
第一步，將試樣按測試要求置于試樣承燒板上，若待測物質(zhì)為粉末狀或顆粒狀則使用堆垛模具制成粉帶，若待測物質(zhì)為固體則直接取連續(xù)、完整的帶狀作為試樣。
[0006]第二步，使用合適的點火裝置加熱試樣一端，直到將試樣點燃。
[0007]第三步，試樣燃燒到測試點時，利用導(dǎo)光柱將光信號傳導(dǎo)給光敏傳感器，光敏傳感器接收到信號后，通過電子電路傳導(dǎo)感應(yīng)信號，啟動計時器。
[0008]第四步，試樣燃燒到下一測試點時，計時器停止計時，同時記錄下兩測試點間的燃燒時間，根據(jù)兩測試點間的距離和燃燒時間自動計算固體燃燒速率值。
[0009]進一步的，所述點火裝置包括固體點火器和氣體點火器兩種，可滿足不同類型試樣試驗的需要。
[0010]進一步的，所述承燒板為不滲透、不燃燒、低導(dǎo)熱的平板，其位于檢測感應(yīng)區(qū)前部。
[0011]進一步的，采用光敏傳感器測量溫度變化，代替了現(xiàn)有測試方法中普遍采用的熱電偶，能同時檢測到明火與陰燃現(xiàn)象。
[0012] 進一步的，采用導(dǎo)光柱結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)光信號，屏蔽了斜向入射的光信號，控制試樣燃燒產(chǎn)生光信號的傳導(dǎo)范圍。
[0013]進一步的，所述導(dǎo)光柱安裝于遮光罩外側(cè)固定孔內(nèi)且正對光敏傳感器的感應(yīng)窗口，同時垂直于火焰蔓延方向。
[0014]進一步的，所述導(dǎo)光柱為熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)小，不影響試樣燃燒狀態(tài)，能夠承受各類試樣燃燒的溫度范圍，物理化學(xué)與熱電特性穩(wěn)定。
[0015]本發(fā)明的有益效果:采用光敏傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱電偶，實現(xiàn)了固體燃燒速率的非接觸式測量，避免了對試樣燃燒狀態(tài)的影響。此外，其還具有溫度分辨力高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點；利用導(dǎo)光柱結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)光信號，有效屏蔽了斜向入射的紅外光信號，將距離誤差控制在小范圍內(nèi)，提高測量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例燃燒檢測部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中，I為點火裝置，2為試樣承燒板,3為遮光罩,4為導(dǎo)光柱,5為光敏傳感器,6為氣體點火器，7為固體點火器，8為試樣。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0019]如圖1所示，以紅外熱釋電傳感器作為光敏傳感器為例，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0020](I)將帶狀或粉帶狀的試樣8按測試要求置于不滲透、不燃燒、低導(dǎo)熱的試樣承燒板2上。若待測物質(zhì)為粉末狀或顆粒狀則使用堆垛模具制成粉帶；若待測物質(zhì)為固體則直接取連續(xù)、完整的帶狀作為試樣。
[0021](2)使用合適的點火裝置I加熱試樣一端，直到將試樣點燃。點火裝置I包括氣體點火器6和固體點火器7兩種，若待測物質(zhì)為粉末狀則建議使用固體點火器7加熱試樣，避免氣體點火器6噴嘴壓力造成試樣被吹散，粉帶形狀被破壞的問題。
[0022](3)試樣8被點燃后，當火焰燃燒到測試點時，試樣燃燒輻射產(chǎn)生的紅外光信號通過遮光罩外側(cè)固定孔內(nèi)的導(dǎo)光柱4，傳導(dǎo)給紅外熱釋電傳感器5。導(dǎo)光柱4內(nèi)壁粗糙，光線在導(dǎo)光柱內(nèi)部形成漫反射，有效屏蔽了斜向射入的紅外光信號。其內(nèi)孔直徑小于1--,有利于控制紅外光信號的入射量，將距離誤差控制在±0.5--內(nèi)，提高單點測量精度。選用剛玉作為其制造材料，A-95剛玉在500°σ時導(dǎo)熱系數(shù)為1.590 Wim-K ,是熱的不良導(dǎo)體，故其不會影響到試樣燃燒狀態(tài)，且能夠承受各類試樣燃燒的溫度范圍，物理化學(xué)與熱電特性穩(wěn)定。
[0023](4)遮光罩3內(nèi)部的紅外熱釋電傳感器5接收到信號后，通過電子電路傳導(dǎo)感應(yīng)信號，啟動計時器。所述紅外熱釋電傳感器5的主要工作原理是利用紅外輻射的熱效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)來測量所吸收的紅外輻射，間接地感應(yīng)輻射紅外光物體的溫度變化，故能夠同時檢測到明火與陰燃現(xiàn)象。典型的紅外熱釋電傳感器時間常數(shù)r為5?s，響應(yīng)速度快，且分辨力高、穩(wěn)定性好、不擾動被測目標溫度分布場。
[0024](5)火焰蔓延到下一個測試點時，利用相同的原理將感應(yīng)信號傳遞給計時器，計時器停止計時。同時記錄下兩測試點間的燃燒時間，根據(jù)兩測試點間的距離及燃燒時間自動計算固體燃燒速率值。所述導(dǎo)光柱4正對紅外熱釋電傳感器5的感應(yīng)窗口，且固定方向垂直于火焰蔓延方向。
[0025]本發(fā)明選用了光敏傳感器感應(yīng)溫度變化代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱電偶測溫，采用了導(dǎo)光柱結(jié)構(gòu)控制并傳導(dǎo)光信號，做到不影響試樣燃燒狀態(tài)，減小測量誤差，提高測量精度。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式固體燃燒速率的測試方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 第一步，將試樣按測試要求置于試樣承燒板上，若待測物質(zhì)為粉末狀或顆粒狀則使用堆垛模具制成粉帶，若待測物質(zhì)為固體則直接取連續(xù)、完整的帶狀作為試樣； 第二步，使用合適的點火裝置加熱試樣一端，直到將試樣點燃； 第三步，試樣燃燒到測試點時，利用導(dǎo)光柱將光信號傳導(dǎo)給光敏傳感器，光敏傳感器接收到信號后，通過電子電路傳導(dǎo)感應(yīng)信號，啟動計時器； 第四步，試樣燃燒到下一測試點時，計時器停止計時，同時記錄下兩測試點間的燃燒時間，根據(jù)兩測試點間的距離和燃燒時間自動計算固體燃燒速率值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式固體燃燒速率的測試方法，其特征在于:采用光敏傳感器測量溫度變化，能同時檢測到明火與陰燃現(xiàn)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式固體燃燒速率的測試方法，其特征在于:采用導(dǎo)光柱結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)光信號，屏蔽了斜向入射的光信號，控制試樣燃燒產(chǎn)生光信號的傳導(dǎo)范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式固體燃燒速率的測試方法，其特征在于:導(dǎo)光柱安裝于遮光罩外側(cè)固定孔內(nèi)且正對光敏傳感器的感應(yīng)窗口，同時垂直于火焰蔓延方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式固體燃燒速率的測試方法，其特征在于:所述導(dǎo)光柱選用A-95剛玉作為其制造材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式固體燃燒速率的測試方法，其特征在于:所述點火裝置包括固體點火器和氣體點火器兩種，可滿足不同類型試樣試驗的需要。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式固體燃燒速率的測試方法，其特征在于:所述承燒板為不滲透、不燃燒、低導(dǎo)熱的平板，其位于檢測感應(yīng)區(qū)前部。
【文檔編號】G01N21/84GK103954623SQ201410194035
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】葉樹亮, 楊遂軍 申請人:中國計量學(xué)院