一种氧指数测定仪制造技术

本发明专利技术公开一种氧指数测定仪，其包括氧气通道、氮气通道、控制器模块和人机接口模块；氧气通道以及氮气通道皆连接气体混合筒，后经温控仪和氧传感器连接燃烧筒；氧气通道以及氮气通道上皆设有流通开关阀和质量流量控制器；温控仪中设有温度传感器；控制器模块连接温控仪的控制输入端；同时采集温控仪中温度传感器以及氧传感器的检测值，并将检测值输出至人机接口模块中；人机接口模块中包括显示部分、输入部分以及控制部分，输入部分向控制部分输入控制量相关参数值，控制部分根据相关参数值分别计算氧气和氮气的控制量，后输出至控制器模块中；控制器模块根据接收到的控制量来控制质量流量控制器，达到自动调节控制并提高测定精度的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对材料燃烧所需氧指数进行测定的
，特别是一种氧指数测定仪。
技术介绍
氧指数测定仪可以测定多种材料如塑料、橡胶、纺织织物、木材、泡沫材料和其它聚合物材料的氧指数。氧指数(LOI)是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度。以氧所占的体积百分数的数值来表示。根据国家标准Gi3/ T2406. 2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》其测试原理是指定尺寸的试样垂直支撑在一个规定尺寸的透明燃烧筒内，其内有一定浓度自下向上按规定流速流动的氧和氮的混合气体，用点火器点燃试样上端，试样燃烧时开始计时，并观察试样燃烧情况，火焰熄灭时记录燃烧时间和燃烧长度，通过和国家标准中规定的数值相比较确定实验结果。实际测试中， 首先根据试样在空气中燃烧情况估计一个初始氧浓度，然后根据实验结果通过“升-降法” 原理，逐步找到试样燃烧所需最低氧浓度。目前，氧指数测定是主要是采用以下两种方法进行的方法一通过反馈控制氧气和氮气的流量来改变氧浓度。LOI = X 100%N2-O2公式中LOI为氧指数，O2示氧气流量L/min，N2表示氮气流量L/min。测定原理参见说明书附图4. 1，氧气和氮气分别经过开关阀、减压阀、手动调节阀或带流量反馈的自动调节阀、玻璃转子气体流量计，进入气体混合装置，经混合后导入燃烧筒，测试时操作人员根据试样估计一个氧浓度，然后通过双手同时不断调节两个手动调节阀，或者通过计算机自动控制控制两个自动调节阀，并观察转子流量计上的刻度，直到达到设定的氧浓度值所需氧氮气的流量，然后再点燃燃烧筒内的试样，试样燃烧时同时按下计时器，记录燃烧时间，或者熄灭后记录燃烧长度。然后和国家标准中的规定数值相比较，然后根据实验结果通过“升-降法”原理，逐步找到试样燃烧所需最低氧浓度。最后根据国家标准中规定的计算方法，人工通过查表、校验、数学统计等步骤得到最后的氧指数。方法二 通过最终混合氧气浓度的反馈手动调节氧氮气流量改变氧浓度。测定原理参见说明书附图4. 2，氧气和氮气分别经过开关阀、减压阀、手动调节阀、 玻璃转子气体流量计，进入气体混合装置，经混合后导入燃烧筒，在混合装置里安装氧浓度传感器，实时监测混合筒内的氧浓度，测试时操作人员根据试样估计一个氧浓度，然后通过双手同时不断调节两个手动调节阀，并观察氧传感器的显示值和转子流量计上的刻度，直到达到设定的氧浓度值，并切保证氧氮气的总流量在国家规定范围内，然后再点燃燃烧筒内的试样，试样燃烧时同时按下计时器，记录燃烧时间，或者熄灭后记录燃烧长度。然后和国家标准中的规定数值相比较，然后根据实验结果通过“升-降法”原理，逐步找到试样燃烧所需最低氧浓度。最后根据国家标准中规定的计算方法，人工通过查表、校验、数学统计等步骤得到最后的氧指数。这两种测试方法存在的不足是方法一中通过调节氧氮气流量的方法来确定混合气体氧浓度，忽略了氧氮气的纯度，这种计算方法假定的是初始氧氮气是纯氧和纯氮。当实验人员使用的不是纯氧和纯氮时，按此方法得到的混合气体的氧浓度和期望值差距较大。 方法二中通过手动调节氧氮流量，控制精度低，需要双手同时操作，同时人眼还要观察氧浓度值和流量值，难度大，整个过程操作复杂，劳动强度大，气体和试样浪费严重。同时，这两种方法还存在着共同缺点忽略了混合气体温度对测试结果的影响，混合气体的温度不能稳定在国家标准规定的范围内。而且实验过程需要经验丰富的操作人员才可以操作，设备不能引导用户自动进行实验，而且对于后期数值计算复杂，需要人工进行计算，对操作人员要求较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种能够根据最终氧浓度对氧氮气流量进行反馈调节的氧指数测定仪，其调节过程中混合气体的温度相对恒定，且能够自动引导用户进行相应测试步骤，并可对测试数据进行相关处理的氧指数测定仪。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为一种氧指数测定仪，包括氧气通道、 氮气通道，氧气通道以及氮气通道的出口皆连接气体混合筒的入口，气体混合筒的出口连接燃烧筒；其中，氧气通道的入口与出口之间依次设有氧气流通开关阀和氧气质量流量控制器；氮气通道的入口与出口之间依次设有氮气流通开关阀和氮气质量流量控制器；气体混合筒的出口与燃烧筒之间还设有温控仪和氧传感器，温控仪中设有温度传感器；还包括控制器模块和人机接口模块；控制器模块控制温控仪对通过温控仪中的气体温度进行调节；同时采集温控仪中温度传感器的检测值以及氧传感器的检测值，并将检测值输出至人机接口模块中；人机接口模块中包括显示部分、输入部分以及控制部分显示部分的输入端连接控制部分的输出端；输入部分向控制部分输入控制量相关参数值，控制部分根据相关参数值分别计算氧气和氮气的控制量，并将控制量传输至控制器模块中；控制器模块将接收到的氧气和氮气的控制量，分别输出至氧气质量流量控制器和氮气质量流量控制器中。作为一种改进，氧气通道上氧气流通开关阀与氧气质量流量控制器之间，以及氮气通道上氮气流通开关阀与氮气质量流量控制器之间，均依次设有气体压力表、气瓶减压阀、过滤筒和稳压阀，稳压阀连接稳压表。具体的，流通开关阀可控制氧气通道或氮气通道的气体流通或断开；本专利技术的控制器模块中还包括模数转换器和数模转换器；控制器模块通过数模转换器将从人机接口模块接收到的数字控制量转换成模拟量输出至质量流量控制器中；通过模数转换器将从氧传感器中接收到的检测值转化成数字量输出至人机接口模块中。优选的，本专利技术的温控仪中包括换热管和一面与换热管相接触的半导体制冷片； 控制器模块向半导体制冷片提供直流电源，并通过控制直流电源的电流输入方向来控制半导体制冷片的正负极翻转，从而实现对换热管中通过的气体进行加温或降温。具体的，半导体制冷片可选用现有技术中的成熟产品，其结构是由两种不同的半导体材料串联而成的电偶，工作原理是利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，即半导体制冷片在工作时是一面制冷一面加热的，制冷面与加热面的切换可通过改变电源输入的正负极来实现，进而实现由半导体制冷片通过热传导和热交换对换热管及其内部混合气体进行制冷和加热的目的。为实现温控仪的温度控制功能，本专利技术中控制器模块还包括处理器、电源转换器和继电器；处理器控制电源转换器的启动和停止，电源转换器的直流电源输出端通过继电器连接半导体制冷片的电源输入端；处理器通过控制继电器触点的通断控制半导体制冷片电源正负极的翻转。具体的，处理器对电源转换器的工作状态也通过继电器来实现，继电器的触点串接在交流电源输入端与电源转换器的交流电源输入接口之间。用于连接半导体制冷片和电源转换器直流输出端的继电器为2个转换型(Z型)继电器，两个继电器的动触点分别连接半导体制冷片的正极和负极，每个继电器的两个静触点分别连接电源转换器的两个电源输出端，本专利技术中2个电源输出端分别为+12V和0V。作为一种改进，温控仪中半导体制冷片的另一面上有散热器和风扇。可有助于制冷时半导体制冷片的散热，提高制冷的效率。散热器和风扇皆可采用现有成熟产品，散热器为利用热传导原理进行散热。温控仪中的换热管优选为热传导性能和抗氧化性能均较好的紫铜管制作，其入口和出口分别与气体混本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种氧指数测定仪，包括氧气通道、氮气通道，氧气通道以及氮气通道的出口皆连接气体混合筒的入口，气体混合筒的出口连接燃烧筒；其特征是，氧气通道的入口与出口之间依次设有氧气流通开关阀和氧气质量流量控制器；氮气通道的入口与出口之间依次设有氮气流通开关阀和氮气质量流量控制器；气体混合筒的出口与燃烧筒之间还设有温控仪和氧传感器，温控仪中设有温度传感器；还包括控制器模块和人机接口模块；控制器模块控制温控仪对通过温控仪中的气体温度进行调节；同时采集温控仪中温度传感器的检测值以及氧传感器的检测值，并将检测值输出至人机接口模块中；人机接口模块中包括显示部分、输入部分以及控制部分：显示部分的输入端连接控制部分的输出端；输入部分向控制部分输入控制量相关参数值，控制部分根据相关参数值分别计算氧气和氮气的控制量，并将控制量传输至控制器模块中；控制器模块将接收到的氧气和氮气的控制量，分别输出至氧气质量流量控制器和氮气质量流量控制器中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，张赤斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84