一．測試系統概述

管道內氣體粉塵爆炸壓力火焰試驗中，對測試系統的構組建有很特殊的要求，歸納起來(lái)有：傳感器的選擇，與選定傳感器相對應的放大器，高速同步數據采集儀器以及測試系統各部分的安裝連接等，其中傳感器的選擇是*關(guān)鍵的。近十年來(lái)，我公司參與組建了數十套爆炸壓力測試系統，對系統的構建特別是壓力傳感器的選擇進(jìn)行了全面系統的研究。

已建成的系統代表性的有：煤科院重慶分院的粉塵氣體爆炸壓力火焰測試系統、重慶后勤工程學(xué)院供油系的管道內氣體爆炸測試系統、北京理工大學(xué)爆炸壓力測試系統、太原中北大學(xué)安全工程系的氣體爆炸測試系統、太原山西煤檢中心的粉塵爆炸壓力測試系統、河北科技大學(xué)管道內氣體爆炸測試系統等。

二．傳感器

1．壓力傳感器：

爆炸測試中，應該選用高頻壓力傳感器。目前爆炸測試，壓力傳感器一般選用壓電式或壓阻式。我們認為在氣體粉塵爆炸壓力測試中，選用壓阻式壓力傳感器比壓電式傳感器更好。

壓電式壓力傳感器測量的壓力較大，*可到1000Mpa，目前國內的產(chǎn)品，*小量程為15Mpa，更小量程的傳感器制作很難。因此用國內的壓電式壓力傳感器測量氣體壓力是不合適的，進(jìn)口傳感器的價(jià)格又太高，售后也不方便。

壓電傳感器在測量管道內氣體爆炸壓力時(shí)，更大的問(wèn)題是傳感器對熱敏感，測量由于熱的作用，會(huì )產(chǎn)生負信號。

關(guān)于熱作用對壓電傳感器的影響，《科學(xué)通報》2007,52(17)有一篇中科院力學(xué)所的報告中(一種壓電式壓力傳感器的放防熱方法)有進(jìn)一步的分析。

以前一般認為，壓電式傳感器的頻率響應很高。實(shí)際上，目前壓阻傳感器的頻響可以作得更高。進(jìn)口壓電壓力傳感器的自振頻率*的為400KHz—500kHz，國產(chǎn)的在150KHz—200KHz。而國產(chǎn)的壓阻式壓力傳感器自振頻率可以作到800KHz—1MHz。

但壓阻壓力傳感器在制成高頻響時(shí)，又必須考慮光對傳感器的影響，目前我們成都科大勝英科技有限公司和有關(guān)傳感器廠(chǎng)家合作，生產(chǎn)出了防光影響的高頻壓阻式壓力傳感器，并在氣體爆炸壓力測試中，得到了很好的壓力波形。河北科技大學(xué)、中北大學(xué)的氣體爆炸壓力測試就是用這種傳感器，測量的壓力波形很好。

有必要強調一點(diǎn)，在爆炸瞬態(tài)測試中，傳感器出來(lái)的信號不一定是需要的測試信號。

成都科大勝英科技有限公司的CY400高頻壓力傳感器

氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

2．火焰傳感器

爆炸過(guò)程的火焰，一般通過(guò)測試爆炸過(guò)程的光來(lái)實(shí)現。目前常見(jiàn)的火焰傳感器是用光敏電阻作為傳感器，光敏電阻的頻率響應很低，將光信號轉換為開(kāi)關(guān)量，只檢測有無(wú)火焰，事實(shí)上除了火焰在管道內的傳播規律，檢測點(diǎn)火焰的持續時(shí)間也是很重要的參數，我公司為重慶煤科院制作的火焰傳感器，利用光電管的高頻特性，把光電信號作為模擬信號，通過(guò)數據采集，能測量火焰的持續時(shí)間。

成都科大勝英科技有限公司的CKG100火焰傳感器

氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

3.溫度傳感器

三．信號調理和數據采集

順應測量系統的發(fā)展趨勢，我公司開(kāi)發(fā)了CR6000系列動(dòng)態(tài)測試分析系統。CR6000系列是將動(dòng)態(tài)信號采集、嵌入式總線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò )通訊、模擬信號處理及計算機等多種技術(shù)融為一體的現代網(wǎng)絡(luò )化測試設備，它集信號調理、傳感器供電、數據采集、數據存儲為一體，通過(guò)TCP/IP協(xié)議與上位機進(jìn)行通訊。直接聯(lián)接應變式傳感器、壓電式傳感器、ICP型傳感器，CR6300可完成速度、加速度、位移、力、壓力、溫度等物理量的信號采集。

采用嵌入式網(wǎng)絡(luò )數據采集方式，可避免計算機軟硬件升級帶來(lái)的問(wèn)題，有效的延長(cháng)儀器的使用時(shí)間。

氣體、粉塵爆炸試驗測試系統

四．測試系統的構成

爆炸壓力、火焰測試系統框圖如下：本測試系統由傳感器、CR6300高速動(dòng)態(tài)測試儀，上位計算機及相應的連接線(xiàn)組成。壓力傳感器、火焰傳感器、溫度傳感器信號直接接到CR6300測試儀上，測試儀的控制、參數設置、數據傳輸等通過(guò)操作上位計算機實(shí)現（計算機帶網(wǎng)卡）