[實用新型]實現爆燃實驗測試系統中多個目標同步控制的系統

有效

• 申請號: 202020073052.2
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN211785266U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 胡洋;徐景德;何寧;張莉聰;王曄;秦漢圣;張延煒
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本實用新型涉及一種實現爆燃實驗測試系統中多個目標同步控制的系統，該系統包括激波管、預混氣體供給系統、阻燃劑噴射系統、火焰信號采集系統、壓力信號采集系統、數據采集系統、激光紋影系統、高壓點火系統以及對各系統進行控制的同步控制系統；激波管包括依次相連的多個實驗管道和1個可視化觀察窗實驗段；預混氣體供給系統與激波管內部連通，產生預設當量比的預混氣體并輸入激波管內；阻燃劑噴射系統和激光紋影系統均與可視化觀察窗實驗段相連；火焰信號采集系統和壓力信號采集系統布置在每段實驗管道的側壁上；高壓點火系統與激波管端部連接，用于點火。本實用新型可以廣泛應用于安全科學與技術領域。

技術領域

本實用新型屬于安全科學與技術領域，涉及一種實現爆燃實驗測試系統中多個目標同步控制的系統。

背景技術

煤礦井下瓦斯/空氣預混氣體爆燃給礦山安全生產帶來了極大的災害，同時該類問題也一直是力學學科和安全學科所研究的經典問題和前沿問題。

近年來，學者們對其研究方法可分為數值模擬研究和激波管實驗研究兩類。目前雖然數值模擬研究已經可以揭示火焰傳播過程中的流動現象，有助于理解層流火焰向湍流火焰轉變、燃燒不穩定性和火焰形態變化等，但是其計算結果卻可能因為受到算法及網格的影響而產生偏差，因此激波管實驗研究仍然是該類問題不可替代的研究方法。

目前激波管實驗研究大多還采用壓力、火焰速度測試系統，這些方法只能給出預混氣體爆燃流場內多個單一的點源信息，只能定性的分析壓力峰值和火焰速度在巷道內的變化趨勢以及影響因素，而對激波和火焰結構、障礙物對火焰的加速機制及阻燃劑抑制機理等微觀科學問題卻無能為力。因此，必須由現代的超高速激光紋影和瞬態光譜測試系統取代傳統的壓力、火焰速度傳感器測試系統，才可以得到預混氣體爆燃過程中激波的演化過程及火焰的微觀結構。然而，在激波管配合超高速激光紋影和瞬態光譜測試系統進行微觀流場測試時卻涉及到多個大時間差目標的時間尺度控制問題，如電火花點火響應時間、激波陣面到達觀察窗時間、火焰陣面到達觀察窗時間、控制惰性阻燃劑噴射系統的響應時間、瞬態光譜ICCD相機電子快門響應時間和超高速相機CCD電子快門響應時間等。上述目標的時間特征分別從秒到納秒量級，為得到清晰的流場微觀結構和光譜圖像，需協調多個目標的時間，解決測試系統的同步控制問題。

發明內容

針對上述提出的問題，本實用新型的目的是提供一種實現爆燃實驗測試系統中多個目標同步控制的系統，通過分析不同目標的時間特征，提出一種合理的延時時間控制方法，為完成系統中預混氣體爆燃過程中激波演化及火焰微觀結構的測試奠定基礎。

為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案：一種實現爆燃實驗測試系統中多個目標同步控制的系統，其包括激波管、預混氣體供給系統、阻燃劑噴射系統、火焰信號采集系統、壓力信號采集系統、數據采集系統、激光紋影系統、高壓點火系統和同步控制系統；所述激波管包括依次相連的多個實驗管道和1個可視化觀察窗實驗段；所述預混氣體供給系統與所述激波管內部連通，用于根據實驗要求產生預設當量比的預混氣體并輸入所述激波管內；所述阻燃劑噴射系統通過所述可視化觀察窗實驗段上設置的惰性介質噴射孔與所述激波管內部連通，用于研究阻燃劑參數對瓦斯爆炸傳播特性及DDT過程的影響；所述火焰信號采集系統和壓力信號采集系統布置在每段所述實驗管道的側壁上，用于對所述激波管內全程的壓力和火焰傳播速度的規律進行測量，測量結果經所述數據采集系統發送到所述同步控制系統；所述激光紋影系統設置在所述可視化觀察窗實驗段，用于對爆燃流場典型自由基濃度和溫度的分布圖像進行測量；所述高壓點火系統與所述激波管的實驗管道端部連接，用于對所述激波管內的預混氣體進行點火；所述同步控制系統用于對所述阻燃劑噴射系統、火焰信號采集系統、壓力信號采集系統、激光紋影系統和高圧點火系統進行同步控制。

進一步的，所述激波管中各所述實驗管道采用截面形狀為200mm×200mm的正方形管道，每一段所述實驗管道長度為2500mm，共14段，總長為35m；所述可視化觀察窗實驗段采用兩塊直徑為200mm的K9石英有機玻璃，長度為1000mm。