基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于火焰监测技术领域的一种基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置及方法。该装置为在燃烧室内部安装由单丝静电传感器和压电传感器构成的静电压电一体化传感器阵列。单丝静电传感器的局部敏感区域，可对火焰内部带电粒子和颗粒进行测量，敏感区域位置可在火焰内部调节；压电薄膜传感器直接缠绕在单丝电极裸露在燃烧室外侧的一端，可感应颗粒与电极碰撞产生的弹性应力波。所述静电压电一体化传感器阵列输出的信号通过数据分析单元中的时域分析、互相关运算、功率谱密度分析、统计分析等处理，可实现火焰内部带电粒子和碳烟颗粒电荷极性、电荷浓度、速度及碳烟颗粒浓度等多种特征参数的实时监测，对改善大气环境具有重大意义。

Flame carbon smoke monitoring device and method based on electrostatic piezoelectric integrated sensor

The invention relates to a flame carbon smoke monitoring device and a method based on an electrostatic piezoelectric integrated sensor, belonging to the field of flame monitoring technology. The device is an electrostatic piezoelectric integrated sensor array consisting of a single wire electrostatic sensor and a piezoelectric sensor in the combustion chamber. Local areas monofilament electrostatic sensor is used to measure the internal flame, charged particles and particles, the sensitive area can be adjusted in position within the flame; piezoelectric film sensor is directly wound on the bare electrode monofilament at one end outside the combustion chamber, can be induced by particles and the electrode collision produced by elastic stress wave. The static voltage integrated sensor array output signal through the data analysis unit in time domain analysis, correlation, power spectrum density analysis, statistical analysis, real-time monitoring can be realized within the flame of charged particles and soot particle charge polarity, charge concentration, velocity and soot particle concentration and other parameters, which is of great significance to improve the atmospheric environment.

【技术实现步骤摘要】
基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置及方法
本专利技术属于火焰监测
，特别涉及一种基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置及方法。
技术介绍
燃烧过程广泛存在于电力、冶金、化工、交通、食品等工业中，碳烟是化石燃料燃烧过程中不完全燃烧产生的主要颗粒物，会导致能源利用率降低，成本增加。而且，碳烟是大气污染物PM的重要来源之一，即使在很低的环境浓度下，碳烟都会对人类健康造成严重的危害，如致畸、致癌、致机体突变等。另外，颗粒物因其辐射特性还被认为是除二氧化碳以外造成全球变暖的重要因素，颗粒物中的碳烟能够造成正的辐射强迫，极大程度地减弱大气气溶胶对地球的冷却效果，严重影响大气辐射平衡以及全球气候变化。因此，对于碳烟的研究一直备受国际能源与环境研究领域的高度关注。目前，国内外对于碳烟的前驱物分子、碳烟微粒生成的物理过程、高温环境下颗粒形态变化规律等问题的理论研究取得了一定的进步，但仍未得到科学、全面的描述。现有的碳烟颗粒监测技术包括热电偶颗粒沉积法等接触式测量技术，基于扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)的粒子粒径分析技术以及如激光诱导炽光法(LII)、平面激光诱导荧光技术(PLIF)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置，其特征在于，所述火焰碳烟监测装置为在燃烧室内安装静电压电一体化传感器阵列，静电压电一体化传感器由单丝静电传感器和压电传感器组成；静电压电一体化传感器阵列的输出与信号调理单元连接，信号调理单元通过采样装置与数据分析单元连接；其中，数据分析单元由时域分析、统计分析、互相关计算和功率谱密度分析组成；并采用适当的信号分析处理技术对火焰内部碳烟颗粒带电量分布、浓度分布、速度分布进行实时监测，从而实现对火焰内部带电粒子和碳烟颗粒的监测。

【技术特征摘要】
1.一种基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置，其特征在于，所述火焰碳烟监测装置为在燃烧室内安装静电压电一体化传感器阵列，静电压电一体化传感器由单丝静电传感器和压电传感器组成；静电压电一体化传感器阵列的输出与信号调理单元连接，信号调理单元通过采样装置与数据分析单元连接；其中，数据分析单元由时域分析、统计分析、互相关计算和功率谱密度分析组成；并采用适当的信号分析处理技术对火焰内部碳烟颗粒带电量分布、浓度分布、速度分布进行实时监测，从而实现对火焰内部带电粒子和碳烟颗粒的监测。2.根据权利要求1所述基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置，其特征在于，所述静电压电一体化传感器阵列由多个静电压电一体化传感器组成，垂直方向上从火焰根部到外焰进行布置，间距根据火焰内部碳烟颗粒监测的空间分辨率调节，以2至5mm为宜，水平方向上穿过火焰，两端贯穿燃烧室两壁，传感器横向长度以大于燃烧室长度为宜。3.根据权利要求1所述基于静电压电一体化传感器的火焰碳烟监测装置，其特征在于，所述单丝静电传感器具有局部敏感区域和非敏感区域，其中敏感区域为两层结构；非敏感区域为三层结构：单丝电极为第一层，单丝电极表面镀绝缘层为第二层，以避免带电粒子及带电碳烟颗粒和电极碰撞导致电荷的直接传递，非敏感区域最外层镀金属屏蔽层为第三层，以屏蔽带电粒子和碳烟颗粒的干扰。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳丽，闫勇，胡永辉，谷珊，钱相臣，卢钢，葛红，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11