[发明专利]用于爆炸品爆炸环境下的气体浓度检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及爆炸品(如：雷管、炸药、烟花爆竹、炮弹、火药等)爆炸性能测试领域，用于获得爆炸品爆炸现场不同位置处的气体浓度、及气体浓度随时间变化的关系曲线，具体是一种用于爆炸品爆炸环境下的气体浓度检测系统。

背景技术

现有气体浓度检测方法很多，例如：红外分光法、声光薄膜压力法、光离子化法、电化学法等，而针对爆炸品爆炸性能测试这一特殊领域，为评估爆炸品爆炸的杀伤威力，以便缩短研制周期、节省研制费用，获取爆炸品爆炸环境下的气体(如：氧气、一氧化碳气体等)浓度参数、及浓度变化有其必然性，但由于受爆炸品爆炸的恶劣环境影响：瞬间达到1000℃的高温、瞬间达到15MP的高压、强烈的震动、以及爆炸引起的飞溅物，目前还没有行之有效的气体浓度检测方法和手段，使得爆炸品爆炸环境下的气体浓度参数值很难获得。

发明内容

本发明为了解决目前爆炸品爆炸环境下的气体浓度参数值不易获得的问题，基于可调谐二极管激光光谱法TDLAS，提供了一种用于爆炸品爆炸环境下的气体浓度检测系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：用于爆炸品爆炸环境下的气体浓度检测系统，包括若干在爆炸品爆炸波及区域内沿以爆炸品起爆点为端点的同一射线方向排列设置的测试点、分设于各测试点的气体浓度传感装置、以及设置于远端的气体浓度分析仪；每处测试点的地面上开设有与测试点排列设置方向垂直的直槽，且直槽两端分别罩设有突出地面的、且窗口侧正对设置的水泥保护罩；所述气体浓度传感装置包括下方均布有高强度减震弹簧的底架、分别固定于底架两端并正对设置的可调谐二极管激光发射接收装置和激光反射装置，可调谐二极管激光发射接收装置和激光反射装置外分别加装有耐高温高压材质的防护罩，且两防护罩的相对面上设有石英光学窗口，底架置于直槽内，底架下方的高强度减震弹簧与直槽槽底固定，可调谐二极管激光发射接收装置、激光反射装置分别置于水泥保护罩内，可调谐二极管激光发射接收装置的激光束输入口、检测信号输出端分别通过光纤、电缆与气体浓度分析仪的激光束输出口、检测信号采集端连接。其中，测试点的设置数量、测试点间的间距、以及测试点处直槽的长度等系统参数根据测试实际需要确定。

在进行测试时，起爆爆炸品的同时，控制气体浓度分析仪输出与被测气体(如CO、O₂)特征吸收波峰对应的激光束，激光束经由光纤导入各测试点的可调谐二极管激光发射接收装置，各测试点的可调谐二极管激光发射接收装置对激光束调整后发射至其正对面的激光反射装置，并经由激光反射装置反射回可调谐二极管激光发射接收装置，激光束在可调谐二极管激光发射接收装置与激光反射装置之间的传输过程中受被测气体吸收，其光谱信号发生变化，可调谐二极管激光发射接收装置将表征被测气体浓度的激光束光谱信号调理后通过电缆传输至气体浓度分析仪，经由气体浓度分析仪进行数据处理得到各测试点所在位置的被测气体浓度，并通过气体浓度分析仪上的显示器予以显示，或通过RS232通讯口、网口将气体浓度分析仪与外部计算机连接，以便将被测气体浓度参数传输至外部计算机进行后续评估与分析。本发明所述测试系统中的各测试点主要完成对爆炸品起爆后其所在位置处被测气体浓度随时间变化情况的检测；气体浓度分析仪通过各测试点的检测结果可以得到爆炸品爆炸波及区域内被测气体浓度随距离变化的情况，进而为评价爆炸品爆炸性能提供有效检测数据。

其中，所述气体浓度传感装置借助底架实现了可调谐二极管激光发射接收装置和激光反射装置的整体设置，并在底架下方均布设置高强度减震弹簧，该结构具有如下优点：1、底架下方均布设置的高强度减震弹簧，降低了爆炸品爆炸引起的强烈震动对可调谐二极管激光发射接收装置和激光反射装置的“损害”；2、由于可调谐二极管激光发射接收装置和激光反射装置为整体设置，在爆炸品爆炸引起的强烈震动中，可调谐二极管激光发射接收装置和激光反射装置之间光路不会发生偏移，时刻处于对准状态；达到了抗震动的目的。

另外，测试点处水泥保护罩、直槽的设置可以保护所述气体浓度传感装置中可调谐二极管激光发射接收装置、激光反射装置、以及固定两装置的底架不遭到爆炸品爆炸冲击波的直接冲击，并避免爆炸品爆炸波及范围内因直接热辐射(光辐射)引起的瞬间温度急剧上升对所述气体浓度传感装置的影响；同时，可调谐二极管激光发射接收装置和激光反射装置外还加装有耐高温高压材质的防护罩，且防护罩上设能耐高温、高压的石英光学窗口，使得所述气体浓度传感装置的实际瞬间温度比预想的要低，达到了抗高温、高压的目的。