[发明专利]一种基于距离控制的时变辐射热流实验系统及测定方法

说明书

本发明一种基于距离控制的时变辐射热流实验系统及测定方法涉及一种可实现随时间变化辐射热流（时变热流）的实验装置及测试系统。包括辐射源、辐射源承重架、辐射源移动支架、辐射源控制器、控制器、驱动器、直流电源和实验台底座；辐射源移动支架采用导轨滑台，导轨滑台上设有导轨滑块；导轨滑块上安装有辐射源承重架，辐射源固定安装在辐射源承重架下方；导轨滑块下部装有固定架，在固定架上通过螺栓安装有挡板转杆，挡板转杆固定连接有挡板，所述挡板位于辐射源的正下方，电机安装在导轨滑台上方，带动丝杆转动；控制器和直流电源分别与驱动器连接，驱动器与电机连接；直流电源为电机提供动力；辐射源控制器与辐射源相连。

技术领域

本发明一种基于距离控制的时变辐射热流实验系统及测定方法涉及一种可实现随时间变化辐射热流（时变热流）的实验装置及测试系统，特别是一种通过控制辐射源与可燃物距离实现随时间变化辐射热流的实验系统及测定方法。

背景技术

固体可燃物包括天然和人工合成材料。尤其是高分子聚合物等合成材料，因其具有良好的物理化学特性在国民的生产生活中得到广泛的应用。如海陆空运输工具、医用材料、建筑物装饰、航天仪器设备、工业装置以及休闲娱乐装置等，是工业、农业、国防和科技等领域的重要材料。但是固体可燃物具有遇高温或明火容易发生热解和燃烧的特性，极易失去控制引发火灾。固体可燃物的火灾危险性是多样的，包括热危险性、烟危险性、毒危险性和腐蚀危险性等。随着科学技术的发展，各种天然或合成的材料尤其是新型聚合物材料因其具有良好的物理特性，越来越多的被运用到各类建筑（建筑墙体保温材料和内部装饰材料等）和领域（如航空航天领域）中。但是对材料本身火灾安全性的研究相对滞后，包括热解动力学基础研究、着火机理、相变影响（如受热变形、膨胀、熔融、滴落和气化等）、火蔓延、外部条件影响和防火阻燃等。

目前，中等尺度材料热安全性研究中，由美国国家标准和技术研究院（NIST）基于国际标准ISO 5660、ASTM E1354等研制的锥形量热仪（Cone Calorimeter）和基于ASTME2058研制的FPA(Fire Propagation Apparatus，火焰传播装置)作为标准仪器在世界各国得到广泛的应用。在实际的火灾场景中，未燃的固体可燃物受到的热辐射是随时间不断变化的。但是在材料的测试过程中，由于锥形量热仪自身的局限性，只能测量恒定辐射热流下固体可燃物的热解着火过程，因此会导致实验场景和实际火灾场景之间存在很大的差别。

发明内容

本发明的目的是针对现有标准仪器（如锥形量热仪等）无法实现时变辐射热流的缺陷，提供一种基于距离控制的时变辐射热流实验系统及测定方法，是一种针对时变热流下固体可燃物热解的实验装置及测定方法。通过设计一种采用程序控制辐射源位置及移动速度的装置，动态改变辐射源与待测样件间的距离，实现时变热流下待测样件温度和质量的定量测定。

本发明是采取以下技术方案实现的：

基于距离控制的时变辐射热流实验系统，包括辐射源、辐射源承重架、辐射源移动支架、辐射源控制器、控制器、驱动器、直流电源和实验台底座；

实验台底座用于固定整个实验装置和辐射源移动支架，实验台底座整体为L形，具有纵向支架和实验台底座平台，在纵向支架的下部设有突出的矩形窄平台；实验台底座平台横截面为矩形，在实验台底座平台中部开有正方形通孔，在使用时用于放置支架承载电子天平和样件，以避免辐射源上下移动产生的震动对样件质量测量的影响；

辐射源移动支架采用导轨滑台，导轨滑台的背部固定安装在实验台底座的纵向支架上半部，导轨滑台的底部设置在矩形窄平台上；在导轨滑台上设有能在导轨滑台上上、下移动的导轨滑块；

在导轨滑块上安装有辐射源承重架，辐射源固定安装在辐射源承重架下方；在导轨滑台的承重架安装部位下方，固定安装有固定架，在固定架上通过螺栓安装有挡板转杆，挡板转杆能在固定架上水平转动；挡板转杆的另一端固定连接有挡板，所述挡板位于辐射源的正下方，并挡住辐射源，用于阻止实验准备阶段热流对样件的预加热；