一种用于高浓度粉体测试仪的校准装置及校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于高浓度粉体测试仪的校准装置及校准方法，该装置包括均匀气溶胶发生系统，天平称量系统，测试腔体，粉末捕获及处理系统。与现有的技术相比，该装置可在测试段形成稳定、均匀、多分散的固体气溶胶，整体尺寸小巧；可用于对受限空间的高浓度(0～250g/m3)粉体测量装置或系统进行标定，标定误差小。标定误差小。标定误差小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高浓度粉体测试仪的校准装置及校准方法


[0001]本专利技术涉及高浓度粉体测试标定系统及方法的
，具体涉及一种用于高浓度粉体测试仪的校准装置及校准方法。

技术介绍

[0002]哈龙灭火剂曾作为消防的主要灭火产品，它以灭火速度快、效率高、不导电且灭火后无残留等特性，广泛应用于民航客机、电子计算机房、文物保护单位、大型船舶以及舰艇上。然而，自20世纪70年代以来，科学家们发现地球臭氧层内的臭氧在不断减少，并发现消防行业大量使用的哈龙灭火剂参与了对臭氧层的消耗。基于此，1987年，联合国环境计划署(UNEP)制定了《关于破坏臭氧物质的蒙特利尔协定书》。迄今为止，在发达国家中哈龙灭火剂已经遭到禁用，陆续其它发展中国家也将其纳入淘汰物质。
[0003]干粉灭火剂在军用和民用领域都得到的广泛使用。研究发现，干粉颗粒进行超细化之后，其灭火效能将得到成倍提高。灭火时，由于其良好扩散性，可以绕过障碍物在火灾空间保留较长驻留时间，灭火效率高。它能够用于扑灭全、半封闭空间内的A/B类混合火灾、B类、C类火灾，比普通干粉灭火效能高5～9倍，是哈龙灭火剂的2-3倍。
[0004]为了对飞机等交通工具上的干粉灭火系统进行认证，需实时记录监测防护空间内不同区域内的灭火剂浓度变化。灭火剂浓度需要在预期时间内达到火区的临界灭火浓度以上，以保证扑灭区域内的所有火焰。通常，干粉灭火剂的临界灭火浓度在50g/m3以上。这意味着，干粉浓度监测设备需要实时监测在50g/m3的粉体浓度，有时甚至更高。目前市场上无类似的测量设备。为了展开适用于高浓度粉体浓度探测设备的研究，需要研发可以用来校准的高浓度粉尘环境。
[0005]在已有的技术当中，专利《一种大量程粉尘浓度检测仪标定系统和标定方法》(CN109900609A)中，提供了一种大量程粉尘浓度检测仪标定系统和标定方法，能够在粉尘云测试室中形成大浓度的连续稳定粉尘云(稳定粉尘云浓度达20g/m3)，远未达到干粉浓度测试认证要求。专利《粉基剂的测量系统》(CN 101858846 A)公布了一种用于干粉剂的测量系统，包括：传感器系统，其包括至少部分位于粉末校准柱内的至少一个传感头；以及与传感器系统连通的控制系统。然而，该系统中，惰性气体通过高速射流的方式在粉体校准柱内进行混合，所需混合时间长、稳定距离长，且标定误差在
±
16％左右，误差范围大。

技术实现思路

[0006]为了使粉尘浓度测试仪达到更高的精准度，需保证校准环境的均匀性和准确性。基于此，本专利技术提出了一种用于高浓度(0～250g/m3)粉体测试仪的校准系统及校准方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案为：一种用于高浓度粉体测试仪的校准装置，包括均匀气溶胶发生系统，天平称量系统，测试腔体，粉末捕获及处理系统，其中：
[0008]气溶胶发生系统包括气源部分，气溶胶发生器，输送管道，气溶胶出口。气源部分通过输送管道为气溶胶发生器供气，用于分散粉体。气源部分包括可用于调节气体流量的
控制器。气溶胶发生器将粉末样品与气流进行充分混合，形成多分散性的气溶胶。
[0009]天平称量系统包括天平，数据采集系统，数据线。天平实时测量气溶胶发生器中粉体的质量损失，并经数据采集系统进行数据的采集处理。
[0010]测试腔体由一段圆柱形管道构成，选用透明材料，如石英、高硼硅、PMMA，并进行防静电处理。均匀多分散的气溶胶通过气溶胶进口进入管道腔体，经过一段距离的均匀扩散，最终不同粒径的颗粒速度达到稳定，以恒定速度向下运动。校准段离端口的距离应大于15倍的管道直径。
[0011]粉体捕获和处理系统由连接软管，粉体沉降仓，压力释放口。粉体经由连接软管进入粉体沉降仓，粉体在沉降仓中进行沉降。为了避免沉降仓内的压力对粉体运动的影响，多余的气体由压力释放口释放。压力释放口的另一端连接大气环境。
[0012]一种用于高浓度粉体测试仪的校准方法，该标定方法用于高浓度测试仪的准确度校正，其步骤包括：
[0013]步骤S1)、进行校准实验以前，将待测量的粉体在干燥箱中烘干24h，取出放置在干燥器中2h，进行粉体的预处理；
[0014]步骤S2)、设置测试环境为25℃，气源选用干燥的空气，将干粉置入气溶胶发生器，并将气溶胶发生器放置在天平上；
[0015]步骤S3)、打开天平的数据采集系统，实时记录天平的质量变化M'，开启气源，并调节至指定流量Q，随后开启气溶胶发生器，进行多分散气溶胶的发生；
[0016]步骤S4)、采集校准仪器的实时信号，如遮光率、透射率；
[0017]步骤S5)、选取信号当中稳定的一段I，并利用气溶胶发生器的质量损失和流量计算出气溶胶的浓度C＝M'/Q；
[0018]步骤S6)、将信号I与气溶胶的浓度C一一对应，绘制出X-Y图，并通过数据拟合的方式进行拟合处理，便得到了对应的信号与测定浓度之间的关系。
[0019]本专利技术的工作原理是：
[0020]由于标定环境浓度过大，很难采用滤膜称重法对测试环境进行标定。通过质量损失以及指定流量的形式对测试环境中的浓度进行表征，并与待校准仪器所获得的信号进行一一对应。通过数据拟合的方式得到某种粉体在测试在某信号输出下的浓度。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022](1)本专利技术粉体在测试腔体内达到稳定的时间短，距离短，装置小巧；
[0023](2)本专利技术可重复性好；
[0024](3)本专利技术提供的校准环境均匀性好，精度高，使高浓度粉尘测试仪的测量误差控制在10％以内。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种用于高浓度粉体测试仪的校准装置示意图，其中，1为气溶胶发生系统，2为天平称量系统，3为测试腔体，4为粉末捕获及处理系统；
[0026]图2为气溶胶发生系统示意图，其中，11为气源部分，12为气溶胶发生器，13为输送管道，14为气溶胶出口；
[0027]图3为天平称量系统示意图，其中，21为天平，22为数据采集系统，23为数据线；
[0028]图4为主测试腔体及粉体捕获和处理系统示意图，其中，31为气溶胶进口，32为管道腔体，33为校准段，41为连接软管，42为粉体沉降仓，43为压力释放口；
[0029]图5为用于校准测试的一个实施例的示意图，其中，51为激光发射端，52为激光接收端；
[0030]图6为用于校准测试的一个实施例的粉尘气溶胶在测试腔体中扩散示意图；
[0031]图7为用于校准测试的一个实施例光电信号随时间的变化曲线；
[0032]图8为用于校准测试的质量随时间的实时变化曲线；
[0033]图9为校准拟合曲线。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步阐述。应理解的是，下述实施例是对于本
技术实现思路
的进一步说明以作为对本专利技术
技术实现思路
的阐释，但本专利技术的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高浓度粉体测试仪的校准装置，其特征在于，包括均匀气溶胶发生系统(1)、天平称量系统(2)、测试腔体(3)和粉末捕获及处理系统(4)，其中：气溶胶发生系统(1)包括气源部分(11)、气溶胶发生器(12)、输送管道(13)、气溶胶出口(14)；气源部分(11)通过输送管道(13)为气溶胶发生器(12)供气，用于分散粉体；气源部分(11)包括可用于调节气体流量的控制器；气溶胶发生器(12)将粉末样品与气流进行充分混合，形成多分散性的气溶胶；天平称量系统(2)包括天平(21)、数据采集系统(22)、数据线(23)；天平(21)实时测量气溶胶发生器中粉体的质量损失，并经数据采集系统(22)进行数据的采集处理；测试腔体(3)由一段圆柱形管道构成，均匀多分散的气溶胶通过气溶胶进口(31)进入管道腔体(32)，经过一段距离的均匀扩散，最终不同粒径的颗粒速度达到稳定，以恒定速度向下运动，校准段(33)离端口的距离应大于15倍的管道直径；粉体捕获及处理系统(4)由连接软管(41)、粉体沉降仓(42)、压力释放口(43)；粉体经由连接软管(41)进入粉体沉降仓(42)，粉体在沉降仓中进行沉降，为了避免沉降仓内的压力对粉体运动的影响，多余的气体由压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张和平，赵军超，付阳阳，陆松，马伟通，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：