气雾剂点火距离检测仪的研制

　　0引言

　　近年来我国气雾剂工业迅速发展,2002~2006年期间,气雾剂产品每年都以2位数的速度增长[1]。据不完全统计,2006年我国气雾剂产量不低于9.16亿罐。但由于厂家在气雾剂的生产、储存和运输等环节中粗心大意以及技术水平的限制,气雾剂产品迅速发展的同时也出现了各种问题,如:泄漏、腐蚀、爆炸等[2-3]。因此,为保证气雾剂产品能正常安全使用,必须对其各项参数进行检测[4]。其中,点火距离是必须检测的参数之一。目前气雾剂产品检测手段落后,只能通过人工对气雾剂的点火距离进行估测,导致部分不合格产品流入市场。

　　1检测仪机械结构的设计

　　气雾剂点火距离检测仪是通过确定气雾剂向火源方向喷洒时发生喷雾点火或持续燃烧的距离,以评估相关的火焰危险程度。该仪器的机械部分主要由兼容式定位夹持机构、气雾剂自动喷洒机构、气罐自动翻转机构、点火源保护机构及火焰探测传感器等组成。

　　由于各种型号气罐的大小、高度各不相同,该仪器设计了一种“V”型多功能定位夹持机构,能够兼容常见形态气罐的装夹,并与气罐高度调节机构相结合实现喷嘴中心高度与火焰高度一致。为提高测试仪自动化程度,同时保障测试人员安全,设计了气雾自动喷洒机构,通过对推拉电磁铁控制实现气雾剂的自动喷洒。为满足倒置测试要求,设计了气罐自动翻转机构,该机构由行星减速直流电机、同步带轮和翻转轴构成,以光电传感器定位角度,并且翻转时气罐喷嘴中心与点火源始终位于同一高度。点火源采用蜡烛,为防止气雾燃烧时将蜡烛融化,点火防护机构采用陶瓷纤维纺织品作为隔热材料,蜡烛下方安装弹簧,保证火焰始终在同一高度上。运动平台采用步进电机做动力源,实现点火源位置的自动调节。

　　2硬件系统的设计

　　电路以AT89C55单片机为控制核心,实现与CPLD(complex programmable logic device)内的数据交互、实时采集温湿度、直流电机的正反转、步进电机的运动与定位及推拉电磁铁的运动控制,并通过彩屏LCD、数据存储器对测量结果进行显示输出和保存;预留串行口,实现上下位机之间的通信。气雾剂点火距离检测仪测控系统的原理如图1所示。

　　2. 1　火焰传感

　　火焰传感系统主要由热敏传感器和光敏传感器组成。热敏传感器采用K型热电偶,并选用带冷端补偿的热电偶放大器AD595[5]。AD595内部有2个差分放大器G1、G2,其输出之和用来控制一个高增益放大器A。热电偶信号经G1和A放大输出,经增益调整电阻R1反馈至G2,再通过求和电路发送给A,以减小差分信号。同时冷端补偿电压经增益调整电阻R2、R3后接至G2,使放大器输出与热电偶输出一致。AD595集成放大器和热电偶冷端补偿器的结构如图2所示。