畢業(yè)答辯林暢

導(dǎo)師:徐海順老師粉塵云最小點(diǎn)火能測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文題目：答辯人:林暢時間：2016年6月3日目錄1234研究背景與意義課題方向論文要點(diǎn)結(jié)論總結(jié)與展望5

研究背景與意義

背景：歐洲國家對最小點(diǎn)火能的研究大概是從19世紀(jì)末20世紀(jì)初，一開始有幾位科學(xué)家最早演示了煤粉可以通過電火花點(diǎn)燃的實(shí)驗(yàn)。在這之后，又有許多學(xué)者對粉塵云最小點(diǎn)火能及其影響因素進(jìn)行了研究。目前用于研究粉塵的設(shè)備主要有1.2L哈特曼裝置、20L球型裝置等。通過大量的實(shí)驗(yàn)測試，科學(xué)家們獲得了很多有關(guān)粉塵點(diǎn)火能的數(shù)據(jù)，記錄下來后從而進(jìn)行更深入的研究。意義：粉塵云最小點(diǎn)火能對研究粉塵爆炸的危險(xiǎn)性和防止爆炸事故的發(fā)生采取相應(yīng)的措施都有重要的意義。并且設(shè)計(jì)的點(diǎn)火裝置在生產(chǎn)生活中也有較為廣泛的應(yīng)用。

研究內(nèi)容理論基礎(chǔ)

本次設(shè)計(jì)的點(diǎn)火裝置主要采用高壓放電低壓續(xù)弧的工作方式，具體的原理圖如下圖所示。

首先，通過高壓電源來給電容組充電，點(diǎn)火產(chǎn)生一個30KV左右的電壓脈沖，將放電電極間隙擊穿，此時電極呈現(xiàn)一個低阻狀態(tài)。電容組通過二極管在電極間繼續(xù)放電，起到續(xù)弧作用。當(dāng)電容組上的電壓降低到一定值時，電極間不能維持導(dǎo)通的狀態(tài)，放電結(jié)束。最后根據(jù)電容器的能量計(jì)算公式E=1/2CU2

得到點(diǎn)火能量的儲存值。

論文的硬件框圖

研究的主要內(nèi)容課題中的系統(tǒng)主要硬件1.高壓電源2.限流電阻4.繼電器5.電容組6.二極管7.點(diǎn)火器3.干簧管主要內(nèi)容1選題的意義與背景

2研究內(nèi)容與擬解決的主要問題3技術(shù)路線、研究方案與可行性分析134導(dǎo)師:徐海順老師答辯人:林暢專業(yè):電氣工程及其自動化論文名稱:

粉塵云最小點(diǎn)火能測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)1選題的背景與意義影響粉塵云最小點(diǎn)火能的因素很多。這些許多因素按照他們的屬性可以分成四類(1)屬于粉塵自身性質(zhì)和狀態(tài)的因素；(2)屬于粉塵云狀態(tài)性質(zhì)和狀態(tài)的因素；(3)屬于環(huán)境氣候條件的因素；(4)屬于點(diǎn)火源一放電火花特性的因素。這些因素都是粉塵最小點(diǎn)火能的測試條件。測試條件的選擇確定對最小點(diǎn)火能的測量值影響極大，可以引起幾倍、幾十倍甚至上百倍差異。

選題的意義這次的課題旨在測量粉塵云最小點(diǎn)火能量，對研究粉塵爆炸的危險(xiǎn)性和防止爆炸事故的發(fā)生采取相應(yīng)的措施有重要的意義。2研究內(nèi)容與擬解決的主要問題

2.1研究內(nèi)容2.2擬解決的主要問題

設(shè)計(jì)一個粉塵云最小點(diǎn)火能測試系統(tǒng)以及點(diǎn)火器的設(shè)計(jì)，電火花發(fā)生器作為粉塵爆炸的點(diǎn)火器，該系統(tǒng)的功能包括：實(shí)現(xiàn)對最小點(diǎn)火能的測量和分析的功能，通過點(diǎn)火電路及軟件的設(shè)計(jì)最終計(jì)算得到粉塵云最小點(diǎn)火的能量值。1)需要根據(jù)本課題設(shè)計(jì)的任務(wù)要求完成對電源開關(guān)、電火花發(fā)生器的按鈕、繼電器等元件的選型。2)需要了解常用的6種電火花發(fā)生系統(tǒng)和最小電火能測試裝置。3)基于對最小點(diǎn)火能的測試，對點(diǎn)火裝置進(jìn)行選擇以及需要知道放電電路的工作原理。

4）熟悉電火花系統(tǒng)放電電路裝置的主要元件及參數(shù)。

5）需要知道放電火花最小點(diǎn)火能的計(jì)算方法。

6）如何設(shè)計(jì)點(diǎn)火電路及測量電路來得到點(diǎn)火能量值。

7）數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)：了解學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集卡的使用方式和用VB程序編寫的最小點(diǎn)火能測試系統(tǒng)分析軟件，完成對測量電路電壓電流采集。

3技術(shù)路線、研究方案與可行性分析

圖1高壓點(diǎn)火電路3.1技術(shù)路線圖1是一種實(shí)現(xiàn)一種點(diǎn)火方式的理想電路，220V交流電通過升壓線圈T1和整流二極管D1、D2對高壓電容C1、C2充電。電壓表DY1用來判斷充電是否完成，再通過高壓干簧管繼電器GH2作為觸發(fā)開關(guān)，在電極兩端產(chǎn)生千伏以上的電壓，擊穿空氣形成放電回路，釋放電能產(chǎn)生電火花。

3技術(shù)路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案系統(tǒng)框圖如圖2所示：

圖2系統(tǒng)框圖

3技術(shù)路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案課題中的系統(tǒng)主要硬件1.高壓電源2.限流電阻4.繼電器5.電容組6.二極管7.點(diǎn)火器3.干簧管

3技術(shù)路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案點(diǎn)火器（電火花發(fā)生器）的原理示意圖如圖3所示：

圖3

原理示意圖電火花發(fā)生器的原理：點(diǎn)火器產(chǎn)生高壓，給電容C1、C2充電，但該電壓不足以在電極間擊穿形成火花。點(diǎn)火器產(chǎn)生的高壓擊穿電極間隙后在電極間形成電?。床捎酶邏悍烹姷蛪豪m(xù)弧的方式）。

3技術(shù)路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案點(diǎn)火電路的設(shè)計(jì)：電點(diǎn)火電路可滿足，充電電壓顯示、手動控制、軟件控制、鎖定開關(guān)、多檔位、連續(xù)可調(diào)的電點(diǎn)火需求，圖4是初步的主體電路原理設(shè)計(jì)圖。電路由充放電電路、點(diǎn)火觸發(fā)電路、安全泄放電路、控制電路四部分構(gòu)成。充放電電路包括可調(diào)電源、高壓電源、限流電阻、電容組和放電電極。點(diǎn)火觸發(fā)電路包括點(diǎn)火器、觸發(fā)開關(guān)和干電池。安全電路包括高壓二極管，TVS保護(hù)二極管和放電電阻?？刂齐娐罚豪^電器、多檔開關(guān)、干簧管、可調(diào)電壓模塊和電壓表。圖4點(diǎn)火電路初步原理設(shè)計(jì)圖

3技術(shù)路線、研究方案與可行性分析3.3可行性分析本課題主要要求測試最小點(diǎn)火的能量值，而課題所涉及的系統(tǒng)主要由點(diǎn)火電路、點(diǎn)火器和最小點(diǎn)火能測試系統(tǒng)分析軟件組成。軟件以VB.NET2005程序編寫，主要實(shí)現(xiàn)采集電壓電流信號和對放電火花能量進(jìn)行積分運(yùn)算求出點(diǎn)火能的功能。最小點(diǎn)火能測試系統(tǒng)分析軟件主界面及計(jì)算最小點(diǎn)火能功率—時間曲線如圖5.1和5.2所示，實(shí)驗(yàn)研究證明采用測量放電電路波形并且對其積分和直接計(jì)算可以得到最小點(diǎn)火能量值，因此課題就有了可行性。圖5.1最小點(diǎn)火能測試系統(tǒng)分析軟件圖5.2計(jì)算最小點(diǎn)火能功能—時間

實(shí)施計(jì)劃第1-2周明確設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相關(guān)中英文資料，撰寫開題報(bào)告；第3周在導(dǎo)師的協(xié)助下修改開題報(bào)告，通過開題報(bào)告答辯；第4-7周根據(jù)開題報(bào)告的既定方案著手實(shí)施，并學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容；第8-11周軟件程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行整體調(diào)試；第12-13周進(jìn)一步修改完善方案；第14-15周進(jìn)行論文撰寫