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专利号: 2019111318383
申请人: 南京林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种木质粉尘爆炸等级的实时测量装置,其特征在于,包括激光器、分光器、多芯光纤、初始光强检测模块、气室、测点光强检测模块、局域网模块和上位机;

激光器,通过光纤与分光器实现光源信号传输;用于发射激光,作为粉尘浓度测量的光源;

分光器,输入端通过光纤与激光器连接,输出端通过多芯光纤分别与光强检测模块、粉尘浓度测量模块连接;用于将激光器发射的激光进行分光输送至光强检测模块、粉尘浓度测量模块中;

多芯光纤,一端连接分光器,另一端连接初始光强检测模块、测点光强检测模块;用于传递激光信号;

初始光强检测模块,与多芯光纤的一个通道相连;用于测量激光器分光后的初始光强;

气室,设置于厂房内所需测量浓度的位置;用于对厂房内测点空气进行取样;

测点光强检测模块,设置于气室内,与多芯光纤的各通道相连;用于测量厂房内各测点设置的气室内光强;

局域网模块,与初始光强检测模块、测点光强检测模块、上位机实现信号连接;用于将初始光强检测模块、测点光强检测模块采集的传输数据传输至上位机中;

上位机,用于接受并处理计算初始光强检测模块和测点光强检测模块传输回的数据。

2.根据权利要求书1所述的一种木质粉尘爆炸等级的实时测量装置,其特征在于,所述分光器采用1比8形式的分光器,一个通道与初始光强检测模块相连,七个通道与测点光强检测模块相连。

3.根据权利要求书1所述的一种木质粉尘爆炸等级的实时测量装置,其特征在于,所述局域网模块数量为八个。

4.根据权利要求书1所述的一种木质粉尘爆炸等级的实时测量装置,其特征在于,所述初始光强检测模块数量为一个,所述初始光强检测模块包括初始光电探测器和初始光强记录芯片,初始光电探测器一端通过多芯光纤与分光器相连,一端与初始光强记录芯片通过导线电连接,初始光强记录芯片与局域网模块通过导线电连接;初始光电探测器,用于探测激光器的初始光强;芯片,用于记录初始光电探测器探测的初始光强。

5.根据权利要求书1所述的一种木质粉尘爆炸等级的实时测量装置,其特征在于,所述测点光强检测模块数量为七个,每个所述测点光强检测模块包括测点光电探测器和测点光强记录芯片,测点光电探测器一端通过多芯光纤与分光器相连,一端与测点光强记录芯片通过导线电连接,测点光强记录芯片与局域网模块通过导线电连接;测点光电探测器,用于探测设置于测点的气室内光强;测点光强记录芯片,用于记录测点光电探测器探测的测点光强。

6.一种木质粉尘爆炸等级的实时测量方法,基于权利要求1至5所述的一种木质粉尘爆炸等级的实时测量装置,其特征在于,步骤为:步骤1,将若干已知量预存至上位机中,方法如下:

(1)通过20L爆炸球实验测出不同浓度ni(i=1,2,3….,ni

(2)根据记录下各时间点t下与爆炸压力p的数值,将爆炸压力P和时间t数值带入经验公式 对实验数据进行计算拟合,得到不同浓度ni对应的特征量ai,bi,ci;

(3)将测量的浓度ni及其对应的ai,bi,ci作为已知量存入上位机;

步骤2,打开激光器,激光器发生激光,并将激光通过光纤传输至分光器中,激光光束通过分光器的分光作用,分成多个通道输出,分光后的激光光束进入多芯光纤中传输;

步骤3,多芯光纤具有多个通道,一个通道与初始光强检测模块连接,激光进入初始光电探测器,测量激光器分光后的初始光强,并通过初始光强记录芯片记录初始光强数据;多芯光纤剩余的七个通道与测点光强检测模块连接,激光分别进入每个测点光电探测器,测量设置于厂房内测点的光强,并通过测点光强记录芯片记录各个测点的测点光强数据;

步骤4,初始光强数据和各个测点的测点光强数据通过局域网模块无线传输至上位机中;

步骤5,上位机接收数据,将各个测点的测点光强数据与分别与初始光强数据比较,并根据朗伯比尔定律对数据分析比较,得到各个测点的木粉浓度数据n;

步骤6,上位机计算获得木粉的浓度n后,通过以下方法得出每个测点的木粉的最大爆炸指数kmax、最大爆炸压力pmax:(1)根据不同的树种类别,上位机搜索对应树种木粉浓度n所处的区间n∈[ni,ni+1];

(2)上位机查找对应木粉浓度n所处的区间ni的特征值ai,bi,ci,并根据各个测点浓度n在区间内进行二点插值法计算,得到对应浓度n的爆炸参量a,b,c;

(3)爆炸压力p随时间t的变化曲线符合经验公式 将a,b,c代入,得到粉尘在时间t所对应的爆炸压力p,记录下计算数值;

(4)将每一端时间内爆炸压力变化值dp与时间间隔dt的比值dp/dt,并对比值进行差分运算比较,并搜索得到差分的最大值 带入公式 求得最大爆炸指数kmax;

(5)将每一个时间点t的爆炸压力p的数值进行大小比较,得出爆炸压力的最大值,即最大爆炸压力pmax。