一种多频段射频电磁能防爆点火试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多频段射频电磁能防爆点火试验装置及方法，包括点火试验模组和功率测量电路以及外置射频源模组，所述点火试验模组包括第一偶极子天线金属管、金属盘、驱动电机、同轴设置于第一偶极子天线金属管一侧的第二偶极子天线金属管、馈电极，外置射频源模组为装置供能，可燃性气体通过输气管输送到密闭爆炸腔，输入完毕后金属盘、馈电极分别与第一偶极子天线金属管和第二偶极子天线金属管电气连接，驱动电机通过驱动导杆驱动金属盘转动，金属盘与馈电极发生间歇连接，点燃爆炸性气体发生爆炸，获得信号源安全功率阈值，再通过更换第一增长金属管和第二增长金属管适配外置射频源模组不同频段的射频功率安全阈值，提高试验效率。提高试验效率。提高试验效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多频段射频电磁能防爆点火试验装置及方法


[0001]本专利技术属于无线通信的
，尤其涉及一种多频段射频电磁能防爆点火试验装置及方法。

技术介绍

[0002]5G技术的大带宽、低延时和广连接能够解决煤矿井下、石油平台等智能化开采中的大数据同步传输、远程实时控制和多传感器集中接入的难题数据，是实现智能化各系统协调高效运行的技术基础。然而，电磁波的使用传播处于甲烷、粉尘等易燃易爆气体环境中，满足了爆炸三要素中一定浓度的爆炸性气体和氧气两个因素，当电磁波传播过程中通过某种方式释放出来的能量大于最小点火能量时，将极易引发环境爆炸。随着5G技术在煤矿井下的推广应用，这些射频电磁波设备在发挥技术优越性的同时也产生了不可预知的安全隐患，基站等大功率射频源设备的电磁波防爆问题受到广泛关注。
[0003]为了进一步提供通信带宽，现在5G通信技术的频率已经最高可达3.5GHz，除此之外，700MHz、2.1GHz和2.6GHz也是5G通信的典型频段。GB/T 3836.1《GBT 3836.1
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2021 爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求》中规定I类爆炸性射频信号阈功率不得超过6W，但上述规定的依据来源来自于针对10MHz以下频段展开的试验，并将其试验结果作为标准依据直接推广到9kHz
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60GHz频段的。随着频率的变化，电压击穿间隙形成电火花的难易程度也在发生变化，上述推广显然是不合理的。
[0004]在爆炸性场所使用射频设备，如5G基站等，射频电磁能存在被金属导体耦合并释放造成环境爆炸的可能性。当金属导体与电磁波发生谐振时，能量便可以被耦合下来；当金属导体由于外界的物理因素（如震动）导体电气状态发生改变时（如普通电路开关启闭时极容易产生电火花），能量极容易被释放出去，值得一提的是，能量的释放除了和金属导体自身的电气参数有关外，也与电磁波的频率也有密切的关系，总的来说金属导体是否能耦合下射频电磁能主要与电磁波的频率有关，但是由于普通的试验装置在固有状态下只能耦合单一频段的射频源，如果要在一次试验中测试不同频段的射频源则需要在准备多套不同参数设计的试验装置去进行耦合匹配，如此降低了试验效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提出一种电磁能防爆点火试验装置，不但可以用来模拟金属导体发生“正常状态”与“短路状态”发生切换时的功率安全阈值，更可以方便、快捷地获得待测射频源模组在不同频率下的功率安全阈值。
[0006]第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：一种射频电磁能防爆点火试验装置，包括点火试验模组、功率测量电路以及外置射频源模组，所述点火试验模组连接功率测量电路，所述外置射频源模组用于向所述点火试验模组发射射频信号；所述点火试验模组包括第一偶极子天线金属管、金属盘、驱动电机、第二偶极子天
线金属管和馈电极；所述第二偶极子天线金属管在所述第一偶极子天线金属管的一侧同轴设置；所述第一偶极子天线金属管的一端密封有第一隔板，所述第一偶极子天线金属管的另一端设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有驱动杆，所述驱动杆穿设并伸出所述第一隔板，所述金属盘设置于所述驱动杆的输出端；所述第二偶极子天线金属管一端密封有第二隔板，所述第二隔板和所述第一隔板正对设置，所述第二偶极子天线金属管内设置有输气管，所述输气管穿设于所述第二隔板；所述金属盘沿着圆周设置有缺口，当所述驱动电机转动所述金属盘时，所述馈电极与所述金属盘间歇性接触；所述第一偶极子天线金属管的第一端套设有第一法兰，所述第二偶极子天线金属管的第一端套设有第二法兰，所述第一法兰与所述第二法兰之间连接有管罩，所述第一法兰、所述第二法兰、所述管罩、所述第一隔板和所述第二隔板构成密闭爆炸腔，所述密闭爆炸腔内设置有用于检测爆炸的传感器；所述馈电极设置于所述第二隔板侧壁，并位于所述密闭爆炸腔内部；所述第一偶极子天线金属管的第二端可拆卸连接有第一增长金属管，所述所述第二偶极子天线金属管的第二端可拆卸连接有第二增长金属管。
[0007]在一些实施例中，所述外置射频源模组连接有保护电路，所述保护电路的输出端连接有同轴电缆，所述同轴电缆的外芯与所述第二偶极子天线金属管电气连接，所述同轴电缆的内芯与所述第一偶极子天线金属管电气连接，所述第一偶极子天线金属管和所述第二偶极子天线金属管作为所述外置射频源模组的发射天线；在进行电磁能防爆试验时，所述驱动电机驱动所述金属盘相对所述馈电极转动，以使所述馈电极的另一端与所述金属盘板面间歇性接触，在所述外置射频源模组的输出功率达到阈值后点燃可燃气体，所述功率测量电路用于在所述传感器探测到所述密闭爆炸腔内发生爆炸时，获得所述外置射频源模组的输出功率作为安全能量阈值。
[0008]在一些实施例中，所述外置射频源模组为无线射频源模组，所述第一偶极子天线金属管和所述第二偶极子天线金属管作为所述无线射频源模组的接收天线；在进行电磁能防爆试验时，所述驱动电机驱动所述金属盘相对所述馈电极转动，以使所述馈电极的另一端与所述金属盘板面的间歇性接触，在所述外置射频源模组的输出功率达到阈值后点燃可燃气体，所述功率测量电路用于在所述传感器探测到所述密闭爆炸腔内发生爆炸时，获得所述外置射频源模组的输出功率作为安全能量阈值。
[0009]在一些实施例中，所述馈电极在所述密闭爆炸腔内的长度大于等于所述第二隔板与所述金属盘板面之间的距离。
[0010]在一些实施例中，所述第一偶极子天线金属管与所述第一隔板一体成型，所述第二偶极子天线金属管与所述第二隔板一体成型。
[0011]在一些实施例中，所述馈电极为钨丝，所述金属盘为镉盘。
[0012]在一些实施例中，所述输气管远离密闭爆炸腔的一端设置有火焰截止阀。
[0013]在一些实施例中，所述管罩的材质为防爆透明材料。
[0014]第二方面，基于同一专利技术构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：一种多频段射频电磁能防爆点火试验方法，其特征在于，应用于第一方面提供的
任一项所述的试验装置，所述试验方法包括：S1、控制可燃性气体通过所述输气管输送到所述密闭爆炸腔中；S2、控制所述金属盘与所述第一偶极子天线金属管电气连接，控制所述馈电极与所述第二偶极子天线金属管电气连接；S3、控制所述驱动电机通过所述驱动杆驱动所述金属盘转动，以使所述金属盘与所述馈电极发生间歇性电气连接；S4、控制外置射频源模组基于设定频率向所述点火试验模组输出功率递增的射频信号，在所述传感器探测到所述密闭爆炸腔发生爆炸时，获得所述外置射频源模组的输出功率，作为所述外置射频源模组在所述设定频率下的安全能量阈值；S5、调整所述外置射频源模组输出的射频信号的设定频率，更换适配调整后的设定频率的第一增长金属管和第二增长金属管，重复步骤S1~S4，获得所述外置射频源模组在所述调整后的设定频率下的安全能量阈值。
[0015]在一些实施例中，所述控制外置射频源模组基于设定频率向所述点火试验模组输出功率递增的射频信号，包括：将所述第一偶极子天线金属管和所述第二偶极子天线金属管作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频电磁能防爆点火试验装置，其特征在于，包括点火试验模组、功率测量电路以及外置射频源模组，所述点火试验模组连接功率测量电路，所述外置射频源模组用于向所述点火试验模组发射射频信号；所述点火试验模组包括第一偶极子天线金属管、金属盘、驱动电机、第二偶极子天线金属管和馈电极；所述第二偶极子天线金属管在所述第一偶极子天线金属管的一侧同轴设置；所述第一偶极子天线金属管的一端密封有第一隔板，所述第一偶极子天线金属管的另一端设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有驱动杆，所述驱动杆穿设并伸出所述第一隔板，所述金属盘设置于所述驱动杆的输出端；所述第二偶极子天线金属管一端密封有第二隔板，所述第二隔板和所述第一隔板正对设置，所述第二偶极子天线金属管内设置有输气管，所述输气管穿设于所述第二隔板；所述金属盘沿着圆周设置有缺口，当所述驱动电机转动所述金属盘时，所述馈电极与所述金属盘间歇性接触；所述第一偶极子天线金属管的第一端套设有第一法兰，所述第二偶极子天线金属管的第一端套设有第二法兰，所述第一法兰与所述第二法兰之间连接有管罩，所述第一法兰、所述第二法兰、所述管罩、所述第一隔板和所述第二隔板构成密闭爆炸腔，所述密闭爆炸腔内设置有用于检测爆炸的传感器；所述馈电极设置于所述第二隔板侧壁，并位于所述密闭爆炸腔内部；所述第一偶极子天线金属管的第二端可拆卸连接有第一增长金属管，所述第二偶极子天线金属管的第二端可拆卸连接有第二增长金属管。2.根据权利要求1所述的点火试验装置，其特征在于，所述外置射频源模组连接有保护电路，所述保护电路的输出端连接有同轴电缆，所述同轴电缆的外芯与所述第二偶极子天线金属管电气连接，所述同轴电缆的内芯与所述第一偶极子天线金属管电气连接，所述第一偶极子天线金属管和所述第二偶极子天线金属管作为所述外置射频源模组的发射天线；在进行电磁能防爆试验时，所述驱动电机驱动所述金属盘相对所述馈电极转动，以使所述馈电极的另一端与所述金属盘板面间歇性接触，在所述外置射频源模组的输出功率达到阈值后点燃可燃气体，所述功率测量电路用于在所述传感器探测到所述密闭爆炸腔内发生爆炸时，获得所述外置射频源模组的输出功率作为安全能量阈值。3.根据权利要求1所述的点火试验装置，其特征在于，所述外置射频源模组为无线射频源模组，所述第一偶极子天线金属管和所述第二偶极子天线金属管作为所述无线射频源模组的接收天线；在进行电磁能防爆试验时，所述驱动电机驱动所述金属盘相对所述馈电极转动，以使所述馈电极的另一端与所述金属盘板面的间歇性接触，在所述外置射...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟积渐，郭子文，徐建文，张勇，李子涵，李梅香，冯喜旺，宋磊，
申请(专利权)人：安标国家矿用产品安全标志中心有限公司，
类型：发明
国别省市：