一种火焰传播速度在线测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种火焰传播速度在线测量仪，其中，待测的定容燃烧弹内设有点火电极正极、点火电极负极、左测量电极和右测量电极；其中，点火电极正极和点火电极负极分别设置在定容燃烧弹的上下壁面，左测量电极和右测量电极分别设置在定容燃烧弹的左右壁面；点火电极负极、左测量电极和右测量电极的外端接地并与测量电路的一端连接，点火电极正极的外端与保护电路的负极相连，保护电路的正极与直流电源的正极相连，直流电源的负极与测量电路的另一端连接。本实用新型结构简单、价格低廉、体积小、测定迅速、响应快、准确率高，可实现高温高压下连续检测，可推广用于发动机、锅炉等燃烧室内的碳氢类火焰传播速度测量。
【专利说明】一种火焰传播速度在线测量仪
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于定容燃烧弹工作过程燃烧参数测量领域，具体涉及一种火焰传播 速度在线测量仪。
【背景技术】
[0002] 近年来汽车保有量的急剧增长使我国面临严峻的能源短缺问题，此外排放法规也 日益严格，寻找清洁高效的发动机替代燃料并对它们的燃烧特性进行研究成为我国汽车工 业研究者非常关注的课题。层流火焰传播速度是评价燃料燃烧特性的重要指标之一，它可 以在理论上预测气缸内燃烧过程的好坏及燃烧排放物的生成，具有重要的理论和工程应用 价值。目前测量火焰传播速度的方法都是利用高速摄影技术，基于球形火焰扩散理论，通过 记录定容燃烧弹中球形膨胀火焰的半径变化而得到。这种"光学法"对实验设备要求高，计 算工作量也相当大，并且很难直接应用到燃烧的在线检测；当替代燃料种类繁多时这种方 法工作量巨大。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种火焰传播速度在线测量 仪。
[0004] 为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案予以实现：
[0005] -种火焰传播速度在线测量仪，待测的定容燃烧弹内设有点火电极正极、点火电 极负极、左测量电极和右测量电极；其中，点火电极正极和点火电极负极分别设置在定容燃 烧弹的上下壁面，左测量电极和右测量电极分别设置在定容燃烧弹的左右壁面；点火电极 负极、左测量电极和右测量电极的外端接地并与测量电路的一端连接，点火电极正极的外 端与保护电路的负极相连，保护电路的正极与直流电源的正极相连，直流电源的负极与测 量电路的另一端连接。
[0006] 本实用新型进一步的改进在于：点火电极正极与点火电极负极之间的间隙在 0. 7mm~ 1. 5mm 之间。
[0007] 本实用新型进一步的改进在于：点火电极正极与点火电极负极均为电火花点火电 极。
[0008] 本实用新型进一步的改进在于：左测量电极和右测量电极均为柱状电极。
[0009] 本实用新型进一步的改进在于：左测量电极和右测量电极分别水平安装在定容燃 烧弹的左右壁面，外端分别接地，内端距离定容燃烧弹的中心距离分别记为U、L 2，其中，U 大于 5mm, L2 小于 45mm,且 15臟〈1^-1^〈25111111〇
[0010] 本实用新型进一步的改进在于：保护电路为高压硅堆，其中，点火电极正极与高压 硅堆的负极相连接，高压硅堆的正极与直流电源的正极相连接，直流电源的负极与测量电 路相连接。
[0011] 本实用新型进一步的改进在于：直流电源为电池或蓄电池，其额定工作电压为 100 ?500V。
[0012] 本实用新型进一步的改进在于：测量电路由并联的电阻和电容组成，其中，电阻和 电容并联后的一端与点火电极负极、左测量电极和右测量电极的外端相连，电阻和电容并 联后的另一端与直流电源的负极相连。
[0013] 本实用新型进一步的改进在于：还包括控制电极点火的装置，其包括点火控制器、 初级线圈和次级线圈；其中，点火控制器与初级线圈相连，点火线圈次级的正极与点火电 极正极的外端和保护电路的负极相连接，点火线圈次级的负极与点火电极负极的外端相连 接。
[0014] 与现有技术相比，本实用新型用于定容燃烧弹中，利用安装在定容燃烧弹中的一 对测量电极，运用离子电流法，通过离子电流信号特征值检测火焰接触测量电极的时刻，最 后应用简单的公式计算出火焰传播速度。通过上述方式实现火焰传播速度的无附加设备测 量，发展一种使用可靠、成本低廉、测定迅速、响应时间快和连续检测的在线测量传感器，为 研究燃料燃烧特性提供一种新型的测量系统。
[0015] 当待测的定容燃烧弹工作时，在点火电极上加一适当的直流电压，使电极两端产 生一定的电势差，当燃气燃烧时，燃气与氧气发生作用，生成CH0+、c 3h3+、c2h2+、ch3+、ch 3o+、 CH3H3+、N0+、eT等大量离子和电子，这些燃气离子和电子通过容弹内电极在测量回路中产生 离子电流。容弹点火成功后，火焰稳定传播，火焰前锋面接触到左右测量电极的时刻（分别 记为ti、t 2)，离子电流都会出现的一个明显的上升信号。因为火焰传播速度基本不变，所以 可以根据离子电流特征值测量出火焰在这段时间的平均传播速度h
【权利要求】
1. 一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：待测的定容燃烧弹（1)内设有点火电 极正极⑵、点火电极负极⑶、左测量电极⑷和右测量电极（5);其中，点火电极正极（2) 和点火电极负极（3)分别设置在定容燃烧弹（1)的上下壁面，左测量电极（4)和右测量电 极（5)分别设置在定容燃烧弹（1)的左右壁面；点火电极负极（3)、左测量电极（4)和右测 量电极（5)的外端接地并与测量电路（8)的一端连接，点火电极正极（2)的外端与保护电 路（6)的负极相连，保护电路（6)的正极与直流电源（7)的正极相连，直流电源（7)的负极 与测量电路（8)的另一端连接。
2. 根据权利要求1所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：点火电极正极 (2)与点火电极负极（3)之间的间隙在0.7mm-l. 5mm之间。
3. 根据权利要求1或2所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：点火电极 正极⑵与点火电极负极⑶均为电火花点火电极。
4. 根据权利要求1所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：左测量电极（4) 和右测量电极（5)均为柱状电极。
5. 根据权利要求1或4所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：左测量 电极（4)和右测量电极（5)分别水平安装在定容燃烧弹（1)的左右壁面，外端分别接地， 内端距离定容燃烧弹（1)的中心距离分别记为Q、L2，其中，U大于5mm，L2小于45mm，且 15臟〈1^-1^〈 2 5mm 〇
6. 根据权利要求1所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：保护电路（6) 为高压硅堆（D)，其中，点火电极正极（2)与高压硅堆（D)的负极相连接，高压硅堆（D)的正 极与直流电源（7)的正极相连接，直流电源（7)的负极与测量电路（8)相连接。
7. 根据权利要求1所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：直流电源（7) 为电池或蓄电池，其额定工作电压为100?500V。
8. 根据权利要求1所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：测量电路（8) 由并联的电阻（R1)和电容（C)组成，其中，电阻（R1)和电容（C)并联后的一端与点火电极 负极（3)、左测量电极⑷和右测量电极（5)的外端相连，电阻（R1)和电容（C)并联后的另 一端与直流电源（7)的负极相连。
9. 根据权利要求1所述的一种火焰传播速度在线测量仪，其特征在于：还包括控制电 极点火的装置，其包括点火控制器（9)、初级线圈（R2)和次级线圈（R3);其中，点火控制器 (9)与初级线圈（R2)相连，点火线圈次级（R3)的正极与点火电极正极⑵的外端和保护电 路（6)的负极相连接，点火线圈次级（R3)的负极与点火电极负极（3)的外端相连接。
【文档编号】G01N27/62GK204188564SQ201420639933
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】高忠权, 李春艳, 刘兵, 吴筱敏, 黄佐华 申请人:西安交通大学