一、試驗系統概述

管道內氣體粉塵爆炸壓力火焰試驗中，對測試系統的構組建有很特殊的要求，歸納起來有：傳感器的選擇，與選定傳感器相對應的放大器，高速同步數據采集儀器以及測試系統各部分的安裝連接等，其中傳感器的選擇是最關鍵的。近十年來，我公司參與組建了數十套爆炸壓力測試系統，對系統的構建特別是壓力傳感器的選擇進行了全面系統的研究。已建成的系統代表性的有：煤科院重慶分院的粉塵氣體爆炸壓力火焰測試系統、重慶后勤工程學院供油系的管道內氣體爆炸測試系統、北京理工大學爆炸壓力測試系統、太原中北大學安全工程系的氣體爆炸測試系統、太原山西煤檢中心的粉塵爆炸壓力測試系統、河北科技大學管道內氣體爆炸測試系統等。

二、傳感器

1．壓力傳感器：

爆炸測試中，應該選用高頻壓力傳感器。目前爆炸測試，壓力傳感器一般選用壓電式或壓阻式。我們認為在氣體粉塵爆炸壓力測試中，選用壓阻式壓力傳感器比壓電式傳感器更好。

壓電式壓力傳感器測量的壓力較大，最大可到1000Mpa，目前國內的產品，最小量程為15Mpa，更小量程的傳感器制作很難。因此用國內的壓電式壓力傳感器測量氣體壓力是不合適的，進口傳感器的價格又太高，售后也不方便。

壓電傳感器在測量管道內氣體爆炸壓力時，更大的問題是傳感器對熱敏感，測量由于熱的作用，會產生負信號。

關于熱作用對壓電傳感器的影響，《科學通報》2007,52(17)有一篇中科院力學所的報告中(一種壓電式壓力傳感器的放防熱方法)有進一步的分析。

以前一般認為，壓電式傳感器的頻率響應很高。實際上，目前壓阻傳感器的頻響可以作得更高。進口壓電壓力傳感器的自振頻率最高的為400KHz—500kHz，國產的在150KHz—200KHz。而國產的壓阻式壓力傳感器自振頻率可以作到800KHz—1MHz。

但壓阻壓力傳感器在制成高頻響時，又必須考慮光對傳感器的影響，目前我們成都科大勝英科技有限公司和有關傳感器廠家合作，生產出了防光影響的高頻壓阻式壓力傳感器，并在氣體爆炸壓力測試中，得到了很好的壓力波形。河北科技大學、中北大學的氣體爆炸壓力測試就是用這種傳感器，測量的壓力波形很好。

有必要強調一點，在爆炸瞬態測試中，傳感器出來的信號不一定是需要的測試信號。

成都科大勝英科技有限公司的CY400高頻壓力傳感器

2．火焰傳感器

  爆炸過程的火焰，一般通過測試爆炸過程的光來實現。目前常見的火焰傳感器是用光敏電阻作為傳感器，光敏電阻的頻率響應很低，將光信號轉換為開關量，只檢測有無火焰，事實上除了火焰在管道內的傳播規律，檢測點火焰的持續時間也是很重要的參數，我公司為重慶煤科院制作的火焰傳感器，利用光電管的高頻特性，把光電信號作為模擬信號，通過數據采集，能測量火焰的持續時間。

成都科大勝英科技有限公司的CKG100火焰傳感器

3.溫度傳感器

三、信號調理和數據采集

順應測量系統的發展趨勢，我公司開發了CR6000系列動態測試分析系統。CR6000系列是將動態信號采集、嵌入式總線、網絡通訊、模擬信號處理及計算機等多種技術融為一體的現代網絡化測試設備，它集信號調理、傳感器供電、數據采集、數據存儲為一體，通過TCP/IP協議與上位機進行通訊。直接聯接應變式傳感器、壓電式傳感器、ICP型傳感器，CR6300可完成速度、加速度、位移、力、壓力、溫度等物理量的信號采集。

采用嵌入式網絡數據采集方式，可避免計算機軟硬件升級帶來的問題，有效的延長儀器的使用時間。

四、測試系統的組成

爆炸壓力、火焰測試系統框圖如下：本測試系統由傳感器、CR6300高速動態測試儀，上位計算機及相應的連接線組成。壓力傳感器、火焰傳感器、溫度傳感器信號直接接到CR6300測試儀上，測試儀的控制、參數設置、數據傳輸等通過操作上位計算機實現（計算機帶網卡）

五、試驗現場實拍圖

六、高速瞬態信號分析儀

技術指標

1、通道數： 8CH/16CH臺

2、采樣率：瞬態200K sps/CH，連續采集10K sps/CH，向下多檔可調。

3、存儲深度：256K樣點/CH（瞬態模式），海量（連續）

4、觸發方式：內觸發、外觸發、手動觸發

5、量程：±5mV~±5V多檔可調。其中±5V檔單端輸入，其余檔差分/單端均可。

6供橋電壓：4V，5V，6V，8V（電流50mA）

7、綜合誤差：±0.2% FS

8、耦合方式：直流耦合，接地，交流耦合（隔直）

9、低通濾波器(3dB)：1.5K、2K、5K、10K、20K、50K、100K、直通，程控可調

10、信號輸入接頭：5芯接頭

11、通訊接口：RJ45

12、電源：220V/50Hz帶濾波器（防電網干擾）

七、儀器專用機柜