大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置及其陣列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置,包括光電二極管和套筒;光電二極管設(shè)置在套筒的后端;套筒用于限制光電二極管的感光區(qū)域的感光角度。套筒為不透光的空心裝置,套筒的前端開有細(xì)縫;套筒所形成的光路通道為從細(xì)縫經(jīng)套筒的內(nèi)部到達(dá)光電二極管的感光區(qū)域。套筒為柱體,其中,套筒垂直于軸向方向的截面的輪廓為扇形。細(xì)縫將光電二極管感光的光路限制在與細(xì)縫同一高度的區(qū)域平面內(nèi)。扇形的角度為90度。本發(fā)明還提供其組成陣列。本發(fā)明包括光電二極管和套筒,套筒上設(shè)置有細(xì)縫,光只能通過這條細(xì)縫到達(dá)光電二極管的感光區(qū)域,減小由光電二極管的感光角度引起的測量誤差,提供了測量精度。
【專利說明】大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置及其陣列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火焰測量,具體地,涉及一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置及其陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站嚴(yán)重事故中,堆芯金屬構(gòu)件(鋯合金)高溫下與水發(fā)生反應(yīng)以及堆芯熔融物與混凝土的反應(yīng)和水分子在高溫輻照下裂解會產(chǎn)生大量的氫氣。氫氣與反應(yīng)堆安全殼內(nèi)的空氣混合形成可燃混合氣體,一旦發(fā)生氣體的燃燒,其產(chǎn)生的高溫高壓會嚴(yán)重威脅到安全殼的完整性和殼內(nèi)構(gòu)件的安全。為緩解嚴(yán)重事故中的氫氣風(fēng)險(xiǎn),目前壓水堆核電站中普遍采用的一種措施為氫氣的早期點(diǎn)燃,即在氫氣釋放前期階段進(jìn)行主動的點(diǎn)燃,實(shí)現(xiàn)低濃度氫氣下的燃燒,將氫氣含量控制在低濃度水平。在氫氣燃燒機(jī)理的試驗(yàn)研究中,氫氣傳播的火焰速度是一個非常關(guān)鍵的參數(shù),低濃度下的氫氣燃燒只會產(chǎn)生以亞音速傳播的火焰,而高濃度的氫氣燃燒(即爆炸)會產(chǎn)生以超音速傳播的火焰,會嚴(yán)重威脅到壓力容器的安全。
[0003]目前氫氣燃燒的試驗(yàn)中,一種測量火焰的方法為使用光電二極管通過檢測火焰?zhèn)鞑サ墓庑盘栟D(zhuǎn)換成的電壓信號確定火焰?zhèn)鞑サ奈恢?。光電二極管的有一定的感光角度,在較細(xì)管道內(nèi)進(jìn)行火焰位置的測量,產(chǎn)生的誤差較小。而在大空間內(nèi),由于這個感光角度的存在,離光電二極管的位置越遠(yuǎn)產(chǎn)生的測量誤差越大。所以要實(shí)現(xiàn)在大空間內(nèi)通過光電二極管測量火焰?zhèn)鞑サ奈恢煤退俣?,必須尋求方法減少測量的誤差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷,本發(fā)明的目的是提供一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣?br>
測量裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供的一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置,其特征在于,包括光電二極管和套筒;
[0006]所述光電二極管設(shè)置在所述套筒的后端;所述套筒用于限制所述光電二極管的感光區(qū)域的感光角度。
[0007]優(yōu)選地,所述套筒為不透光的空心裝置,套筒的前端開有細(xì)縫;所述套筒所形成的光路通道為從細(xì)縫經(jīng)套筒的內(nèi)部到達(dá)光電二極管的感光區(qū)域。
[0008]優(yōu)選地,所述套筒為柱體,其中,所述套筒垂直于軸向方向的截面的輪廓為扇形。
[0009]優(yōu)選地,細(xì)縫將光電二極管感光的光路限制在與細(xì)縫同一高度的區(qū)域平面內(nèi)。
[0010]優(yōu)選地,所述扇形的角度為90度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供的一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置的陣列,包括以陣列分布的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置。
[0012]優(yōu)選地,多個所述大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置沿同一直線方向依次分布。
[0013]優(yōu)選地,陣列的長度方向?yàn)檩S向,多個所述大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置在同一平面內(nèi)沿徑向方向依次分布。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0015]本發(fā)明包括光電二極管和套筒,套筒上設(shè)置有細(xì)縫,光只能通過這條細(xì)縫到達(dá)光電二極管的感光區(qū)域,減小由光電二極管的感光角度引起的測量誤差,提高了測量精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述,本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖2為本發(fā)明中火焰位置測量的誤差分析圖;
[0019]圖3為本發(fā)明中一種測試方案示意圖。
[0020]圖中:
[0021]I為光電二極管;
[0022]2為套筒;
[0023]3為細(xì)縫;
[0024]4為光線;
[0025]5為壓力容器;
[0026]11為第一光電二極管;
[0027]12為第二光電二極管;
[0028]13為第三光電二極管;
[0029]14為第一位置;
[0030]15為第二位置;
[0031]16為第三位置。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明,但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是,對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]本發(fā)明的目的在于減小大空間內(nèi)使用光電二極管測量火焰位置的誤差,并使用光電二極管陣列測量火焰的速度。為實(shí)現(xiàn)這一目的,本發(fā)明提供的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置采用以下技術(shù)方案:
[0034]本發(fā)明提供的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置包括光電二極管和套筒。所述光電二極管I設(shè)置在所述套筒2的后端。所述套筒2用于限制所述光電二極管的感光區(qū)域的感光角度。所述套筒2為柱體,其中垂直于所述套筒2的軸向方向的截面的輪廓為扇形。所述扇形的角度為90度。套筒2為一個不透光的空心裝置,采用隔光材料制成。在變化例中,套筒2的角度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。所述套筒2的前端開有細(xì)縫3,所述套筒所形成的光路通道為從細(xì)縫經(jīng)套筒的內(nèi)部到達(dá)光電二極管的感光區(qū)域。細(xì)縫3將光電二極管感光的光路限制在與細(xì)縫3同一高度的區(qū)域平面內(nèi)。光線4只能通過細(xì)縫3到達(dá)光電二極管I的感光區(qū)域,即只有當(dāng)火焰?zhèn)鞑サ脚c細(xì)縫3同一高度的區(qū)域時達(dá)光電二極管I才能產(chǎn)生光電信號,通過這種方式可減小由于光電二極管I的感光角度引起的誤差。
[0035]實(shí)際測量的誤差計(jì)算如圖2所示,圖中LI為光電二極管的感光區(qū)域長度,L2為套筒的長度(以距光電二極管感光區(qū)域最短距離為準(zhǔn)),L3為套筒設(shè)計(jì)的透光縫隙寬度,L4為距光電二極管可能的最遠(yuǎn)距離,即空間內(nèi)可能的最遠(yuǎn)距離,L5為誤差區(qū)域。通過簡單的幾何計(jì)算就可得到L5的大小,即測量的絕對誤差。測量誤差由套筒的長度和細(xì)縫的寬度決定,還應(yīng)綜合考慮由細(xì)縫引起的光強(qiáng)衰減等問題,根據(jù)實(shí)際所需的測量誤差要求設(shè)定套筒的長度和細(xì)縫的寬度。
[0036]在測量過程中,可根據(jù)實(shí)際情況選擇光電二極管陣列的數(shù)量和具體的布置位置。本發(fā)明提供的一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置的陣列,當(dāng)多個所述大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置沿同一直線方向依次分布時,如圖3所示,利用三個光電二極管測量火焰?zhèn)鞑ノ恢煤退俣鹊氖疽鈭D所示,圖中第一光電二極管1、第二光電二極管2和第三光電二極管3分別布置于壓力容器5的一個側(cè)面的下、中和上三個位置處,yl、y2和y3分別為三個光電二極管各自所處的高度。
[0037]在初始時刻,由于套筒不透明,沒有光射到光電二極管的感應(yīng)區(qū)域,三個光電二極管的感應(yīng)電壓值均為O。當(dāng)在壓力容器5的底部進(jìn)行點(diǎn)火,火焰從底部向上發(fā)展,并依次到達(dá)第一光電二極管11、第二光電二極管12和第三光電二極管13所處的平面,三個光電二極管分別在tl、t2和t3時刻感應(yīng)到火焰發(fā)出的光,并在此時刻光信號轉(zhuǎn)換出的電壓信號開始上升。則在誤差允許范圍內(nèi),可以認(rèn)為火焰在tl、t2和t3時刻分別傳播到第一位置yl、第二位置12和第三位置y3所處的平面位置處,火焰從第一位置yl處傳播到第二位置y2處、從第二位置12處傳播到第三位置y3處的平均速度可分別通過下式得出:
【權(quán)利要求】
1.一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置,其特征在于,包括光電二極管和套筒; 所述光電二極管設(shè)置在所述套筒的后端;所述套筒用于限制所述光電二極管的感光區(qū)域的感光角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置,其特征在于,所述套筒為不透光的空心裝置,套筒的前端開有細(xì)縫;所述套筒所形成的光路通道為從細(xì)縫經(jīng)套筒的內(nèi)部到達(dá)光電二極管的感光區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置,其特征在于,所述套筒為柱體,其中,所述套筒垂直于軸向方向的截面的輪廓為扇形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置,其特征在于,細(xì)縫將光電二極管感光的光路限制在與細(xì)縫同一高度的區(qū)域平面內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置,其特征在于,所述扇形的角度為90度。
6.一種大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置的陣列,其特征在于,包括以陣列分布的權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置的陣列,其特征在于,多個所述大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置沿同一直線方向依次分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量系統(tǒng),其特征在于,陣列的長度方向?yàn)檩S向,多個所述大空間內(nèi)火焰?zhèn)鞑ノ恢眉八俣葴y量裝置在同一平面內(nèi)沿徑向方向依次分布。
【文檔編號】G01S11/12GK103792383SQ201410018190
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】朱桂學(xué), 胡珀, 暴凱, 唐琪, 黃興冠, 杜卡帥, 朱晨, 唐超力, 涂騰, 王凡 申請人:上海交通大學(xué)