專利名稱：一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置，屬于信號(hào)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)爆炸事故時(shí)有發(fā)生。1989年M&MPC(Marsh&Mclennan Protection Conclusion)對(duì)150起工業(yè)災(zāi)害事故的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，工業(yè)爆炸災(zāi)害約占總工業(yè)災(zāi)害的60%，是最主要的工業(yè)災(zāi)害之一。在各類工業(yè)爆炸事故中，有相當(dāng)一部分是由于懸浮于空氣中的可燃性物質(zhì)的爆炸引起的。如采煤過程中，瓦斯、煤塵和空氣混合并達(dá)到一定濃度后，遇火花等意外能量即可發(fā)生爆炸事故；石油和化工生產(chǎn)中，泄漏出的可燃?xì)怏w或小液滴散布在空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，在適當(dāng)?shù)哪芰孔饔孟?電火花、明火)也可發(fā)生燃燒或爆炸。上述爆炸一般為云霧爆轟，云霧爆炸場(chǎng)的溫度毀傷是一種非常重要的毀傷形式。 然而，由于受到研究手段的限制，現(xiàn)有的爆轟溫度場(chǎng)熱毀傷的研究，還停留在依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的定性分析。近年來，非接觸式光學(xué)測(cè)溫理論發(fā)展很快，出現(xiàn)了許多新的測(cè)溫手段。單色測(cè)溫是利用物體的單色輻射強(qiáng)度隨著溫度升高而增加的原理來進(jìn)行溫度測(cè)量的，這種測(cè)量方法對(duì)限定譜段的輻射測(cè)量是有效的，對(duì)爆轟波在大譜段范圍內(nèi)的連續(xù)輻射就不是很適用了。比色測(cè)溫是通過測(cè)量爆轟產(chǎn)物在兩個(gè)狹窄波段上的輻射亮度的比值來確定其溫度，當(dāng)選擇的兩個(gè)波長(zhǎng)(λ ，λ 2)足夠接近時(shí)，就可由在這兩個(gè)窄譜段上由雙光路的光電檢測(cè)器件測(cè)得的與光亮度信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓測(cè)量值Vl和ν2之比求出爆溫來。兩波長(zhǎng)相差越小，因發(fā)射率近似的假設(shè)帶來的誤差就會(huì)越小，但同時(shí)在一定的測(cè)溫誤差要求下儀器可允許的相對(duì)測(cè)量誤差也會(huì)變得越小，給儀器的測(cè)量精度提出很高的要求。紅外測(cè)溫屬于全輻射測(cè)溫領(lǐng)域，主要是熱成像技術(shù)，即根據(jù)不同物體或物體的不同部位具有不同的紅外輻射特性，熱成像系統(tǒng)可以探測(cè)到這種有差異的輻射信號(hào)，將其以可見光圖像的形式顯示出來，優(yōu)點(diǎn)是成像范圍廣，靈敏度較高，能根據(jù)物體溫度的微小變化，輻射能量就有較大改變，可以進(jìn)行微小溫度場(chǎng)的溫度測(cè)量和溫度分布測(cè)量。但是紅外測(cè)溫易于受到背景輻射、大氣、煙塵的影響。云霧爆轟有完全反應(yīng)區(qū)也有非完全反應(yīng)區(qū)，造成環(huán)境較為復(fù)雜，煙、塵比較大，這樣嚴(yán)重影響紅外測(cè)溫的精度。單色、比色、紅外測(cè)得的都不是物體的真實(shí)溫度，要測(cè)到物體的真實(shí)溫度，必須知道物體的另一參數(shù)-材料發(fā)射率ε，才能夠求得物體的真實(shí)溫度，因此，研究學(xué)者發(fā)展的多波長(zhǎng)測(cè)試方法。多波長(zhǎng)溫度測(cè)量的基本思想是利用被測(cè)物體在多個(gè)光譜下的輻射測(cè)量信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到物體的真實(shí)溫度和光譜發(fā)射率。以上這幾種方法在云爆測(cè)溫領(lǐng)域都有應(yīng)用，也各有優(yōu)缺點(diǎn)。但是，這些方法都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即一方面由于其光學(xué)系統(tǒng)比較復(fù)雜且配合精密，爆炸場(chǎng)內(nèi)強(qiáng)烈震動(dòng)會(huì)使光學(xué)系統(tǒng)發(fā)生紊亂，無法進(jìn)行測(cè)試。另一方面，光學(xué)器件抗震能力比較差，有些光學(xué)器件易碎。因此這些精密儀器只能在遠(yuǎn)離云霧爆炸場(chǎng)區(qū)外對(duì)整個(gè)云爆區(qū)進(jìn)行探測(cè)，只能云霧爆炸區(qū)域的表面溫度進(jìn)行測(cè)試，而無法得到爆轟中心溫度以及其溫度梯度的分布；雖然紅外探測(cè)法能夠顯示其大體的溫度梯度，但是由于云霧爆炸中不透明物質(zhì)以及煙塵比較多，嚴(yán)重影響其測(cè)試精度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，得到云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)中心溫度以及其分布情況，提出了一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型的一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置，由一個(gè)或者一個(gè)以上的光路傳感部件1、一個(gè)或者一個(gè)以上的鋼管支架4、一個(gè)或者一個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5和上位機(jī)7數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成；光路傳感部件1位于云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)的地上部分，光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5位于云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)的地下部分，鋼管支架4的一部分埋在土里；光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5的數(shù)量與光路傳感部件1的數(shù)量相同，且每個(gè)光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5均與一個(gè)光路傳感部件1配合工作；光路傳感部件1由光路保護(hù)殼體、腔內(nèi)光學(xué)裝置、腔內(nèi)短光纖3和對(duì)外光纖3接口組成，其中光路保護(hù)殼體為不銹鋼材質(zhì)的中空結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流罩，殼體頭部為錐形結(jié)構(gòu)，殼體的主體部分為最大直徑小于3厘米的柱形結(jié)構(gòu)，在殼體的主體部分外側(cè)面上開有光路接收窗口 2 ；腔內(nèi)光學(xué)裝置、腔內(nèi)短光纖3和對(duì)外光纖3接口均鑲嵌于光路保護(hù)殼體的主體部分， 對(duì)外光纖3接口鑲嵌于殼體主體部分的尾部；腔內(nèi)光學(xué)裝置負(fù)責(zé)完成光信號(hào)的采集、濾波、 傳輸功能，完成所需頻點(diǎn)的光信號(hào)的采集傳輸；光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5包括光電倍增管、運(yùn)算放大電路、存儲(chǔ)器、微處理器、USB通信接口 6，其中光電倍增管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大電路進(jìn)行信號(hào)放大后進(jìn)入微處理器的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，微處理器讀取其電壓值并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)存入存儲(chǔ)器，光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5通過USB通信接口 6與上位機(jī)7進(jìn)行通信；光路傳感部件1按照現(xiàn)場(chǎng)需要分布于云霧爆炸轟內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)，用于對(duì)應(yīng)區(qū)域的光亮度檢測(cè)，光路傳感部件1的尾部通過螺栓固定在鋼管支架4上，根據(jù)光路傳感部件1在爆炸場(chǎng)內(nèi)的位置分布，每個(gè)鋼管支架4上可固定一個(gè)或者一個(gè)以上的光路傳感部件1 ；鋼管支架4為中空結(jié)構(gòu)，光路傳感部件1與光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5之間連接的光纖3從鋼管支架 4的中空部分經(jīng)過。本實(shí)用新型的一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置，其工作過程為云霧爆轟發(fā)生時(shí)，位于云霧區(qū)內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的光路傳感部件1將接收到的光信號(hào)由對(duì)外光纖3接口輸出，經(jīng)過鋼管支架4中空部分的光纖3將信號(hào)送至對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5 ；光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換并將電信號(hào)存儲(chǔ)起來；爆炸結(jié)束光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過USB通信接口 6與上位機(jī)7進(jìn)行通信，利用上位機(jī)7處理軟件對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析解算，從而完成云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)光譜溫度的測(cè)試， 最后擬合各個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以得出云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)溫度梯度的分布。[0018]有益效果本實(shí)用新型采用光路傳感系統(tǒng)與存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)云霧爆炸區(qū)內(nèi)溫度的近場(chǎng)探測(cè)；光路傳感部件1體積小，可以在云霧區(qū)內(nèi)按需求放置，完成多點(diǎn)測(cè)試，最后擬合出云霧區(qū)內(nèi)的溫度分布情況；采用存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)，使得數(shù)據(jù)在測(cè)試后進(jìn)行處理，可以按照現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器配置方式，靈活選擇多種數(shù)據(jù)處理方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

圖1為本實(shí)用新型的原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型在云霧場(chǎng)中的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1-光路傳感部件，2-光路接收窗口，3-光纖，4-鋼管支架，5-光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件，6-USB通信接口，7-上位機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。實(shí)施例一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置，由光路傳感部件1、鋼管支架4、光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5和上位機(jī)7數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示，光路傳感部件1位于云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)的地上部分，光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5位于云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)的地下部分，鋼管支架4的一部分埋在土里，光路傳感部件1的尾部通過螺栓固定在鋼管支架4上，光路傳感部件1與光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5之間連接的光纖3從鋼管支架4的中空部分經(jīng)過，光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5通過USB通信接口 6與上位機(jī)7進(jìn)行通信；該測(cè)溫裝置用于燃料空氣炸藥靜爆試驗(yàn)，如圖2所示，由4個(gè)的光路傳感部件1、2 個(gè)的鋼管支架4、4個(gè)的光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件5和上位機(jī)7數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成；4個(gè)光路傳感部件1按照現(xiàn)場(chǎng)需要，2個(gè)一組分布于云霧爆炸轟內(nèi)的兩個(gè)不同點(diǎn)，用于對(duì)應(yīng)區(qū)域的光亮度檢測(cè)，根據(jù)光路傳感部件1在爆炸場(chǎng)內(nèi)的位置分布，每個(gè)鋼管支架4上固定2個(gè)光路傳感部件1。以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，本實(shí)用新型不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。凡是不脫離本實(shí)用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1. 一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置，其特征在于由一個(gè)或者一個(gè)以上的光路傳感部件、一個(gè)或者一個(gè)以上的鋼管支架、一個(gè)或者一個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件和上位機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成；光路傳感部件位于云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)的地上部分，光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件位于云霧爆炸場(chǎng)內(nèi)的地下部分，鋼管支架的一部分埋在土里；光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件的數(shù)量與光路傳感部件的數(shù)量相同，且每個(gè)光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件均與一個(gè)光路傳感部件配合工作；光路傳感部件由光路保護(hù)殼體、腔內(nèi)光學(xué)裝置、腔內(nèi)短光纖和對(duì)外光纖接口組成，其中光路保護(hù)殼體為不銹鋼材質(zhì)的中空結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流罩，殼體頭部為錐形結(jié)構(gòu)，殼體的主體部分為最大直徑小于3厘米的柱形結(jié)構(gòu)，在殼體的主體部分外側(cè)面上開有光路接收窗口 ；腔內(nèi)光學(xué)裝置、腔內(nèi)短光纖和對(duì)外光纖接口均鑲嵌于光路保護(hù)殼體的主體部分，對(duì)外光纖接口鑲嵌于殼體主體部分的尾部；腔內(nèi)光學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的采集、濾波、傳輸功能，完成所需頻點(diǎn)的光信號(hào)的采集傳輸；光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件包括光電倍增管、運(yùn)算放大電路、存儲(chǔ)器、微處理器、USB通信接口，其中光電倍增管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大電路進(jìn)行信號(hào)放大后進(jìn)入微處理器的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，微處理器讀取其電壓值并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)存入存儲(chǔ)器，光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件通過USB通信接口與上位機(jī)進(jìn)行通信；光路傳感部件按照現(xiàn)場(chǎng)需要分布于云霧爆炸轟內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)，用于對(duì)應(yīng)區(qū)域的光亮度檢測(cè)，光路傳感部件的尾部通過螺栓固定在鋼管支架上，根據(jù)光路傳感部件在爆炸場(chǎng)內(nèi)的位置分布，每個(gè)鋼管支架上可固定一個(gè)或者一個(gè)以上的光路傳感部件；鋼管支架為中空結(jié)構(gòu)， 光路傳感部件與光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件之間連接的光纖從鋼管支架的中空部分經(jīng)過。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于云霧爆炸場(chǎng)的分布式光譜測(cè)溫裝置，屬于信號(hào)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。由一個(gè)或者一個(gè)以上的光路傳感部件、一個(gè)或者一個(gè)以上的鋼管支架、一個(gè)或者一個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)部件和上位機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。本實(shí)用新型采用光路傳感系統(tǒng)與存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)云霧爆炸區(qū)內(nèi)溫度的近場(chǎng)探測(cè)；光路傳感部件體積小，可以在云霧區(qū)內(nèi)按需求放置，完成多點(diǎn)測(cè)試，最后擬合出云霧區(qū)內(nèi)的溫度分布情況；采用存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)，使得數(shù)據(jù)在測(cè)試后進(jìn)行處理，可以按照現(xiàn)場(chǎng)光路探測(cè)器配置方式(一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè))，靈活選擇多種數(shù)據(jù)處理方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)G01J5/10GK202204597SQ20112022014
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者劉長(zhǎng)林, 李建平, 王永強(qiáng), 閆曉鵬 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)