[发明专利]一种基于气体拉曼光谱的干粉灭火剂性能测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于气体拉曼光谱的干粉灭火剂性能测试系统及方法，其中系统包括燃烧装置、光纤探头及拉曼光谱检测装置，燃烧装置用于提供稳定安全的燃烧环境，燃烧装置包括进气模块、干粉输送模块、燃料输送模块、耐高温玻璃外罩及杯式燃烧器，所述光纤探头用于采集燃烧装置中高温气体的拉曼散射光数据；拉曼光谱检测装置用于为所述光纤探头提供激光光源并对采集到的拉曼散射光数据进行拉曼光谱分析，获取高温气体的成分信息及浓度信息。本发明通过对燃烧产物的拉曼光谱检测可以准确评估燃烧要素在灭火过程中的组分变化信息，有效提高了干粉灭火剂效能检测的准确度和精度。

技术领域

本发明涉及消防工程技术领域，更具体的说是涉及一种基于气体拉曼光谱的干粉灭火剂性能测试系统及方法。

背景技术

干粉灭火剂是由灭火基料(如小苏打、碳酸铵、磷酸铵盐等)和适量润滑剂(硬脂酸镁、云母粉、滑石粉等)、少量防潮剂(硅胶)混合后共同研磨制成的细小颗粒，以二氧化碳作为喷射动力。干粉灭火剂喷射出的粉末，浓度密集、颗粒微细，可以在固体燃烧物上构成阻碍燃烧的隔离层，同时会析出不可燃气体，使燃烧火焰周围空气中的氧气浓度降低，火焰熄灭，适用于扑灭油类、可燃气体、电器设备等的初燃火灾。

灭火效能是衡量一种灭火剂好与坏最为重要的技术指标，能反映灭火剂的灭火效率，同时也是灭火系统设计的主要依据。目前，现有的干粉灭火剂灭火效能的测试方法或者实验设备大多通过灭火时间、灭火剂用量、火焰区温度、烟气浓度等指标对干粉灭火器的灭火效能进行检测，如我国专利（CN207051255U）通过热电偶测量干粉灭火剂燃烧时的温度，同时使用高速摄像系统对灭火过程进行录制，观测整个灭火过程和测定准确的灭火时间；又如专利（CN206837310U）通过测量灭火时间和最小灭火剂用量，并且通过实时监测火焰区上方各个位置的温度和烟气中有毒气体（CO和NO_x）的浓度来表征某种干粉灭火剂的灭火效能。

然而现有的检测方法难以准确评估燃烧要素在灭火过程中的组分变化信息，导致其检测结果不精准，难以满足检测需要。

因此，如何监测干粉灭火剂灭火过程中的组分变化，提高干粉灭火剂灭火效能的检测精度是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于气体拉曼光谱的干粉灭火剂性能测试系统及方法，用于解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于气体拉曼光谱的干粉灭火剂性能测试系统，包括：燃烧装置、光纤探头及拉曼光谱检测装置；

所述燃烧装置用于为干粉灭火剂提供稳定安全的燃烧环境，燃烧装置包括进气模块、干粉输送模块、燃料输送模块、耐高温玻璃外罩及杯式燃烧器；

所述光纤探头用于采集燃烧装置中产生的高温气体的拉曼散射光数据；

所述拉曼光谱检测装置用于为所述光纤探头提供激光光源并对采集到的拉曼散射光数据进行拉曼光谱分析，获取高温气体的成分信息及浓度信息。

优选的，所述燃烧装置还包括废气收集处理系统，所述废气处理系统用于收集处理产生的烟气。

优选的，所述光纤探头外部设置有氮气保护套，用于降低光纤探头的温度。

优选的，所述拉曼光谱检测装置包括激光发射器、红外焦平面成像阵列、拉曼光谱光路、CCD型光谱仪及计算机处理系统。

一种基于气体拉曼光谱的干粉灭火剂性能测试方法，所述方法包括：

根据燃料种类选择特征气体，并将所述特征气体作为标准气体进行光谱标定，构建拉曼光谱分析模型；

启动测试系统，当燃烧装置中的火焰燃烧状态到达稳定后利用光纤探头采集火焰周边高温气体的拉曼光谱数据，并根据拉曼光谱分析模型获取高温气体的成分信息及浓度信息。