[发明专利]用于解析本质安全型电路引燃机理的实验平台及研究方法

说明书

本发明公开了一种用于解析本质安全型电路中易燃易爆气体引燃机理的实验平台及研究方法，平台包括激光发射器、红外热成像仪、记忆示波器、可调直流电源、超高速相机、高速摄像机、光束扩展器、光束处理器、光分束器。通过红外热成像仪、记忆示波器、高速摄像仪三种测量装置在热、电气及光三个角度检测试验现象；借助激光发射器、光分束器、高速摄像仪组成的光通道记录放电间隙火花形成过程；红外热成像仪检测放电击穿间隙的能量分布；记忆示波器获取电弧击穿的电流和电压数据。本发明能够更深层次解析本质安全型电路中易燃易爆气体引燃机理，可用于对本质安全型设备的容量提升、检验检测、标准制定等提供基础理论依据。

技术领域

本发明涉及一种用于解析本质安全型电路中易燃易爆气体引燃机理的实验平台及研究方法，具体用于解析本质安全型电路中易燃易爆气体引燃机理研究。

背景技术

随着煤矿、石油、化工、纺织、镀金等易燃易爆危险场所机械化、自动化和信息化程度的提高，电气设备得到快速的推广和应用，同时本质安全型设备的应用也随之快速增长。涉及各类易燃易爆物品的生产、加工以及运输和储存过程中，都伴随着爆炸性危险物质的产生，这对于用电设备的安全性、供电设备的容量提升以及检验检测等都提出了更高的要求。本质安全型电路中潜在的点燃易燃易爆气体的能力，一直是影响本质安全电路防爆性能的关键因素。本质安全型电路中易燃易爆气体引燃机理是在本质安全型电路低电压放电机理研究基础上研究总结得来的，涉及物理、化学、电气工程和安全工程等多个学科。近年来，本质安全电路中击穿放电引燃机理的相关研究一直是本质安全型防爆电路研究的重点和难点。

传统的本质安全型电路放电击穿引燃易燃易爆气体的研究方法还停留在本质安全型电路低电压放电机理研究的基础上，利用示波器和高速摄像仪两种测量装置分别在电气和光两个角度监测研究。其研究基础在电弧放电间隙试验装置上获取大量实验波形，寻找总结放电间隙火花电流及电压等电参数和干涉图像的变化规律的初级阶段。该方法仅在电气和光学角度阐释了本质安全型电路的放电特性，在放电的易燃易爆气体引燃机制方面没有更进一步的研究。

发明内容

发明目的：

为解决上述传统的本质安全型电路研究方法存在的一些不足，本发明综合热力学、光学和电学多学科研究方法，对于本质安全型电路中易燃易爆气体点燃机制解析提供更深层次的研究方法，可用于在易燃易爆气体复杂环境下本质安全型设备的容量提升、检验检测、标准制定等提供基础理论依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于解析本质安全型电路易燃易爆气体引燃机理的实验平台，包括沿激光发射方向依次设置的激光干涉仪、光束扩展器、第一光分束器、电弧放电间隙装置、第二光分束器、摄像机；还包括可调直流电源、测控单元；

所述第一光分束器用于将激光分成测量光束和参考光束，测量光束进入电弧放电间隙装置；

所述电弧放电间隙装置放置于配备有供激光穿过的侧视窗的密闭容器中，所述密闭容器内填充有易燃气体；所述电弧放电间隙装置的放电过程由可调直流电源供电；

所述测控单元记录不同间隙参量下的击穿电压电流数据，以及监测放电击穿起始阶段至发展过程密闭容器中间隙的能量分布规律；

所述第二光分束器将电弧放电间隙装置出来的测量光束和第一光分束器出来的参考光束重新组合；

所述摄像机包括超高速相机、高速摄像机，超高速相机用于记录放电起始阶段的电弧建立的干涉图案，高速摄像机用于记录电弧放电过程。

优选的，所述测控单元包括记忆示波器和红外热成像仪；记忆示波器记录不同间隙参量下的击穿电压电流数据，红外热成像仪监测放电击穿起始阶段至发展过程密闭容器中间隙的能量分布规律。

基于上述实验平台的研究方法，包括如下步骤：