火花放电能量的测量控制与数据处理

摘要

粉尘云最小点火能是指在最敏感粉尘浓度下，刚好能点燃粉尘引起爆炸的最小能量，用以描述粉尘云的点火敏感性，是衡量粉尘云爆炸危险性的重要标准之一。本文的主要工作是实现粉尘最小点火能火花放电能量的精确控制以及最小点火能数据处理。
　　目前，国内外在对粉尘最小点火能的测试所采用的方法是采用电容存储能量作为标尺，来衡量粉尘的点燃能量，但是由于线路中存在诸多干扰，如杂散电容和杂散电感等，导致实际放出能量与存储能量相差较大，这样就降低了测量的准确性。这里采用一种能量释放精确控制系统-方形波火花发生器来完成粉尘最小点火能量的精确控制，能量级别为1J和100J之间，并完成相关数据处理，可以改变放电时能量的输入速率，提高了测量结果的准确性，对粉尘爆炸参数测试领域有重大的实际意义。
　　本课题围绕火花放电能量测量控制系统的设计，完成了设备的研发和相关实验。主要工作内容如下:
　　(1)设计电火花精确放电控制系统原理图，搭建硬件实验平台进行相关实验，同时对相关电路进行优化改进，以增强整体系统的可靠性。
　　(2)搭建最小点火能最简电路，并测量实际放电能量。
　　(3)采用实验室现有设备，测量10mJ及以下的粉尘最小点火能的实际放电能量，与电容存储能量及最简电路放电能量相比较，分析误差。
　　(4)编写自动控制程序并且设计人机交互界面。
　　(5)采用Matlab与C＃混合编程，实现数字低通滤波器的设计，完成最小点火能的数据处理。
　　(6)通过粉尘云最小点火能实验，测量不同能量输入速率对同一种粉尘点燃效果的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究的意义及目的

1．3 研究现状

1．4 主要工作

第2章 火花放电能量测量与控制系统

2．1 火花发生系统的种类及原理

2．1．1 小能量电火花发生系统

2．1．2 大能量电火花发生系统

2．2 数据采集及能量计算方法

2．2．1 数据采集

2．2．2 能量计算

2．3 火花放电能量精确控制系统理论基础

2．3．1 RLC二阶电路特性分析

2．3．2 Multisim电路仿真分析

2．4 火花放电能量精确控制原理

2．4．1 续弧式高能静电点火器原理

2．4．2 火花放电能量精确控制系统原理

2．5 智能控制系统设计

2．5．1 硬件系统介绍

2．5．2 软件设计系统介绍

2．6 本章小结

第3章 数据滤波系统设计

3．1 FIR数字低通滤波器界面设计

3．1．1 ．NET开发平台简介

3．1．2 C#与Visual Studio集成开发环境

3．1．3 FIR数字低通滤波器界面设计

3．2 C#与Matlab混合编程

3．2．1 混合编程的实现

3．2．2 混合编程时需要注意的问题

3．3 线性相位FIR数字滤波器原理

3．3．1 线性相位FIR滤波器的特点

3．3．2 FIR数字低通滤波程序的设计

3．4 本章小结

第4章 粉尘云最小点燃能量测量分析

4．1 点火能测量系统简介

4．1．1 点火能测量智能控制实验系统简介

4．1．2 最简点火能测量装置简介

4．2 实际放电能量比较及分析

第5章 能量控制及放电时间对点火能影响实验

5．1 火花能量精确控制系统实验论证

5．2 能量精确控制测试实验

5．2．1 100J放电能量

5．2．2 10J放电能量

5．2．3 1000mJ放电能量

5．3 不同放电时间对粉尘云点燃效果的影响实验

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

硕士期间发表论文及获奖情况