[发明专利]一种消除环境光干扰的壁面火焰蔓延特性诊断装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料火焰蔓延领域，更具体的说，涉及一种消除环境光干扰的壁面火焰蔓延特性诊断装置。

背景技术

火灾是一种在时间和空间上失去控制的燃烧，建筑火灾的诸多防治环节中，各类建筑材料的火焰蔓延特性的掌握是其中重要的一环。火焰形态及其动态蔓延过程，也是火蔓延理论中传热模型准确建立的关键环节。现有的火焰蔓延实验方法与装置(如：《火灾科学》2001年第2期第88-91页的文章“垂直壁面火蔓延速率的实验测量”、中国发明专利CN201310166620.8，公开号CN103792318A，公开日期2014.05.14、中国发明专利CN201210389422.3，公开号CN102879520A，公开日期2013.01.16)，都采用在有光环境下进行测量的方案，由于环境光对于火焰测量的干扰，导致无法进一步更高清晰的对火焰前锋向未燃区域的动态爬行过程进行诊断，且不利于对火焰的整体动态抖动细节进行精确测量，而该形态结构对于分析与建立火蔓延模型中“高温火焰对材料未燃区域的加热速率”具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种可以采用普通摄像机对壁面火焰的动态爬行细节和整体形态进行精确诊断的装置，通过带有消光补风模块的燃烧腔室，在其中实现环境背景光的消除，从而使得材料燃烧火焰成为腔室内唯一的光源，大大提高材料火蔓延过程中火焰前锋细节和火焰整体结构的诊断精度。

本发明的技术方案为：一种消除环境光干扰的壁面火焰蔓延特性诊断装置，包括一个燃烧腔室，所述燃烧腔室的上部分为集烟罩形状，燃烧腔室顶部与排烟管道相连通，排烟管道的末端安装风机，所述燃烧腔室的内壁是一层黑色吸光涂层，燃烧腔室墙壁的下部是一种消光补风模块，燃烧腔室的中央区域安装一个材料竖直火蔓延模拟模块，该材料竖直火蔓延模拟模块包括一个竖直放置的支架、安装于支架上的防火板和待测试可燃材料，整个材料竖直火蔓延模拟模块放置于一个电子天平之上，待测试可燃材料表面的正前方和侧方各布置一台摄像机，燃烧腔室内部的上方两个相对的屋角位置各布设一个摄像机，燃烧腔室的一面墙的底端开有一个小孔，四个摄像机和电子电平的信号线和电源线都通过该小孔引出至燃烧腔室外面，四个摄像机所拍摄视频通过信号线输出至位于燃烧腔室外的计算机，由其实时显示与存储。燃烧腔室的顶部安装有若干个照明光源。燃烧腔室的一侧墙壁开有一扇门。

所述燃烧腔室墙壁下端的消光补风模块，是一种透气而不透光的曲折结构，腔室外部的新鲜空气可由该曲折结构顺利进入，整个曲折结构的内部均为黑色吸光涂层，外界光线无法由该消光补风模块进入腔室内部，腔室下端墙壁可由单层或多层该模块构成。

所述安装有风机的排烟管道，主要用于排出腔室内防火板和待测试可燃材料燃烧过程中生成的烟气。

所述放置于材料竖直火蔓延模拟模块下方的电子天平，测量的是整个材料竖直火蔓延模拟模块燃烧过程中的质量变化。

所述待测试可燃材料表面的正前方布设的摄像机，记录的是材料火蔓延过程中的正面火蔓延形态与结构。

所述待测试可燃材料表面的侧方布设的摄像机，记录的是材料火蔓延过程中的侧面火蔓延形态与结构。

所述燃烧腔室内部上方布设的摄像机，记录的是燃烧腔室内的整体燃烧过程，两台摄像机位于对角的位置是为了实现对燃烧腔室内部的无死角监控。

所述位于燃烧腔室墙壁底端的小孔，将各电源线与信号线穿过其中之后，需采用不燃软质填料，将小孔内的剩余空间封堵填实，避免外界光线进入室内。

所述安装于燃烧腔室顶部的照明光源，用于实验开始之前实验人员布置各实验部件以及实验结束之后的清理。

所述开于燃烧腔室墙壁内的门，用于实验开始之前和结束之后的人员与物件的进出，并在实验进行中保持关闭与密封。

与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：

(1)实现了一种具有消光补风模块且无环境光的燃烧腔室，在该“黑暗”的燃烧腔室内进行材料壁面火蔓延实验与诊断，由于消除了环境光源的干扰，使得壁面可燃板材的爬行火焰成为了室内唯一的光源，通过普通摄像机即可清晰地测试诊断出壁面火蔓延过程中的整体火蔓延形态和火焰前锋的细节结构。

(2)通过材料壁面燃烧的正面和侧面同时图像诊断的方法，可获取壁面火焰的动态立体形态，从而进一步发展壁面燃烧火焰前锋的详细结构模型，为解决火蔓延模型发展中的难点，即，控制“火焰”向“材料未燃区域”传热过程的火焰模型的建立，提供直接、科学的依据。

附图说明