专利名称：一种气体灭火剂浓度测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明属于飞机防火技术领域，特别是涉及飞机防火领域的气体灭火剂浓度测试装置及其测试方法。
背景技术：
在飞机防火领域对灭火剂浓度的测试要求非常高，国外目前仍采用70年代传统的压差测量法，而我国在飞机气体灭火剂浓度的测试装置和方法方面尚处于空白。传统的压差测量法，利用真空泵把空气和气体灭火剂的混合物抽吸到灭火剂浓度测试装置中，空气和气体灭火剂的混合物通过多孔状限流塞产生一定的压差，采用差压传感器测量压差， 并采用示波器记录压差数据，进行计算得到灭火剂浓度数据。传统的压差测量法存在以下缺陷①装置虽然比较简单，但操作不方便；②多孔状限流塞容易堵塞；③采用示波器进行读数，并进行计算才能得到灭火剂浓度数据，缺乏计算机数据处理手段。
发明内容
本发明的目的在于为克服我国在飞机气体灭火剂浓度测试领域所面临的困境， 本发明提供ー种气体灭火剂浓度测试装置及其测试方法，其操作简便，流量控制准确，并由计算机直接输出测试結果。本发明为了达到上述目的采用的技术方案为一种气体灭火剂浓度测试装置，该装置包括进气ロ、气体过滤器、加热控温模块，气体灭火剂浓度测试模块、流量控制器、数据处理模块，串ロ通讯模块、计算机和真空泵，由放置在一个机箱内的气体过滤器、加热控温模块、气体灭火剂浓度测试模块、流量控制器、数据处理模块和串ロ通讯模块組成相互连接的整体，通过串ロ与计算机相连，并在机箱后端连接真空泵；待测空气和气体灭火剂的混合气体经气体过滤器过滤掉存在的杂质后，进入气体加热室，按设定的加热温度加热，以确保气体灭火剂充分气化并与空气均勻混合，流量控制器控制系统中流过的混合气体总流量，并将流量值传输给计算机，由气体灭火剂浓度测试模块检测到的与气体灭火剂浓度有关的信号经由数据处理模块转换为气体灭火剂浓度值，经串ロ通讯模块传输给计算机，并记录为浓度测试曲线，混合气体经真空泵排出测试系统；气体灭火剂浓度测试模块中，加入节流孔和旁通管路，热膜传感模块放置在旁通管路中，只允许微量的气体流经热膜传感模块的感温膜表面，计算机通过加热控温模块显示装置内部的加热温度；其中装置的机械部分通过气体管路连接在一起，气体的流动过程依次为由进气ロ进入，经气体过滤器过滤，在气体加热室内加热，经节流孔节流后，一部分被测气体进入旁通管路，被测气体在旁通管道内检测灭火剂浓度信息后，再与主管路上的气体汇合，经流量控制模块和真空泵排出系统；
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装置的电路部分应分别满足供电电源满足各部位的使用要求，确保流入測量管路的混合气体达到测试需求的温度，对气体灭火剂浓度进行检测并输出测试信号，使得流过装置的总流量恒定在预设的数值上，对温度信息、浓度信息和流量信息进行处理，实现与计算机的通讯。ー种气体灭火剂浓度测试方法，该方法将待测空气与气体灭火剂混合物通过气体过滤器过滤掉杂质，加热控温模块将待测气体加热至恒定温度，通过流量控制模块恒定控制被测气体的流量，通过气体灭火剂浓度测试模块得到气体浓度信息并输出数字信号，由串ロ通讯模块将信号传输给计算机，计算机按设定的数据处理方法对数字信号进行处理， 最终输出浓度测试结果；气体灭火剂浓度测试原理为热膜传感原理，其通过在主管路中加入节流孔，迫使恒定的微量气流进入旁通管路，流经旁通管路中安装的感温膜表面时，气流与感温膜之间发生热量交換，引起感温膜电阻值变化，电路中相应的电信号亦随之改变，输出此变化的电信号，即可获得与气体灭火剂浓度有关的信息，由于此信息只与被测气体的流量和气体灭火剂的浓度有关，当装置内气流流量恒定的条件下，则只与气体灭火剂的浓度相关；其物理原理是交換的热量Q与气体的比热容C和质量M有关，而M固定不变时，对种类确定的混合气体，比热容由混合气体的浓度決定，故所获得的信息为气体灭火剂的浓
/又イ曰息。本发明与现有技术相比的优点在于1、本发明对气体灭火剂浓度测试数据进行处理的计算程序，内置于数据处理模块中，测试吋，测试装置自动读取测试数据，经程序自动处理，就可对外输出气体灭火剂浓度的测试结果，并在计算机上记录其曲线。2、本发明通过气体过滤器确保流入测试装置的被测混合气体不含粉尘等杂质；利用加热控温模块加热待测混合气体，使其混合均勻，保证测试的准确性；通过控制系统流量使气体浓度测试成为可能；采用热膜传感原理测试气体灭火剂浓度，测试快速准确；使用计算机输出测试結果，结果简单易懂。3、本发明可广泛应用于各类气体灭火剂浓度的测试，其推广应用将促进气体灭火剂浓度测试设备的生产，为验证气体灭火系统的灭火效能提供测试手段，为我国飞机防火技术的发展提供技术支持。
图1为本气体灭火剂浓度测试装置结构示意图。图2为加热控温与浓度测试模块结构示意图。图3为系统电路原理框图。图4为数据处理流程图。图中1.进气ロ，2.气体过滤器，3.加热控温模块，4.气体灭火剂浓度测试模块， 5.流量控制器，6.数据处理模块，7.串ロ通讯模块，8.计算机，9.真空泵，10.气体加热室， 11.温度探測器，12.加热器，13.控温电路，14.节流孔，15.旁通管路，16.热膜传感模块。
具体实施例方式下面结合附图以及具体实施方式
说明本发明。
装置的整体结构如图1所示，装置包括进气ロ 1、气体过滤器2、加热控温模块3， 气体灭火剂浓度测试模块4、流量控制器5、数据处理模块6，串ロ通讯模块7、计算机8和真空泵9，机械部分通过气体管路连接在一起，电路设计为各个电气部位供电并实现信息传递。将气体过滤器2、加热控温模块3、气体灭火剂浓度测试模块4、流量控制器5、数据处理模块6、串ロ通讯模块7组装在一个机箱内，通过管路在后端连接真空泵9，在串ロ通讯模块 7处设置计算机接ロ。通过加热控温模块3实现装置的加热要求，由气体灭火剂浓度测试模块4完成浓度测试，流量控制器5实现流量控制要求，数据处理模块6和串ロ通讯模块7实现与计算机8的通讯；数据经过预置的数据处理方法，将气体灭火剂浓度测试模块4输出的电信号，转换为气体灭火剂浓度值作为测试结果输出。本实施例中气体灭火剂浓度测试模块4采用基于热膜传感原理的测试模块，加热控温模块3和气体灭火剂浓度测试模块4的具体结构如图2所示。加热控温模块3包括气体加热室10、温度探測器11、加热器12和控温电路13 ；由温度探測器11检测将要进入浓度测试模块4的混合气体温度，温度信号经数据处理模块6根据温度探測器11检测到的温度信号，判断并控制控温电路13和加热器12是否动作。气体灭火剂浓度测试模块4由节流孔14、旁通管路15和热膜传感模块16組成；由于节流孔14的作用，使微量混合气体自动流入旁通管路15，热膜传感模块16获得气体灭火剂浓度信息，并将它传输给数据处理模块6，再通过串ロ通讯模块7与计算机8相连，处理并输出测试結果。装置的电路原理框图如图3所示，电源输出分别供给温度探測器、温控电路、加热器、流量控制器和热膜传感模块所需的稳定电压；温度探测器检测到气体温度信号转换成数字信号输出给数据处理模块，判断是否需要给气体加热，并将指令发送给加热器；流量控制器对外输出流量数字信号到数据处理模块，并由数据处理模块控制流量控制器的开度； 热膜传感模块检测到的信号转换为数字信号，输出给数据处理模块，数据处理模块在判断温度和流量都达到设定数值(温度80°C，流量2L/min)的前提下，处理此信号，并输出给计算机，计算机记录气体灭火剂浓度测试曲线。数据处理流程如图4所示，数据处理模块(MCU)要实现四个功能，第一，读取流量控制器5输出的流量信号，并判断流量是否为设置的2L/min，如果不是2L/min，则自动调节流量控制器的开度，如果是2L/min，则继续进行温度判断；第二，读取温度探測器11检测到的温度信息，判断其与设定温度80°C之间的关系，如果温度低于80°C则驱动加热器动作直到检测到的温度达到80°C为止，如果温度达到80°C则执行第三个功能；第三，对热膜传感模块输出的电信号进行处理，计算气体灭火剂浓度；第四，输出测试结果到计算机。计算机将读取到的信号，通过预置的程序，记录为气体灭火剂浓度测试曲线。测试装置工作时，对已知种类的气体灭火剂，启动真空泵9按设定流量将其与空气的混合气体吸入装置内，通过流量控制器5设定装置内流过的气体总流量为2L/min，混合气体先经过气体过滤器2过滤，由气体管道进入气体加热室10，温度探測器11将检测到的温度信号传输给数据处理模块6，数据处理模块6按预先设置好的温度控制条件80°C，对加热室内的混合气体进行温度控制，在温度和流量都达到设定条件的前提下，气体灭火剂浓度测试模块4测试到的信号，由数据处理模块6进行数据处理，得到所要測定的气体灭火剂的浓度值，并将此值输出到计算机，在计算机的用户界面显示气体灭火剂浓度随时间变化的曲线。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技木。
权利要求
1.ー种气体灭火剂浓度测试装置，该装置包括进气ロ(1)、气体过滤器O)、加热控温模块(3)，气体灭火剂浓度测试模块G)、流量控制器(5)、数据处理模块(6)，串ロ通讯模块(7)、计算机(8)和真空泵(9)，其特征在于由放置在一个机箱内的气体过滤器O)、加热控温模块(3)、气体灭火剂浓度测试模块G)、流量控制器(5)、数据处理模块(6)和串ロ 通讯模块(7)組成相互连接的整体，通过串ロ与计算机(8)相连，并在机箱后端连接真空泵 (9)；待测空气和气体灭火剂的混合气体经气体过滤器过滤掉存在的杂质后，进入气体加热室(10)，按设定的加热温度加热，以确保气体灭火剂充分气化并与空气均勻混合，流量控制器( 控制系统中流过的混合气体总流量，并将流量值传输给计算机(8)，由气体灭火剂浓度测试模块(4)检测到的与气体灭火剂浓度有关的信号经由数据处理模块(6)转换为气体灭火剂浓度值，经串ロ通讯模块(7)传输给计算机(8)，并记录为浓度测试曲线，混合气体经真空泵(9)排出测试系统；气体灭火剂浓度测试模块中，加入节流孔(14)和旁通管路(15)，测试元件放置在旁通管路(1 中，只允许微量的气体流经测试元件表面，计算机 (8)通过加热控温模块C3)显示装置内部的加热温度；其中装置的机械部分通过气体管路连接在一起，气体的流动过程依次为由进气ロ(1)进入，经气体过滤器( 过滤，在气体加热室(10)内加热，经节流孔(14)节流后，一部分被测气体进入旁通管路(15)，被测气体在旁通管道内检测灭火剂浓度信息后，再与主管路上的气体汇合，经流量控制器(5)和真空泵(9)排出系统；装置的电路部分应分别满足供电电源满足各部位的使用要求，确保流入旁通管路 (15)的混合气体达到测试需求的温度，对气体灭火剂浓度进行检测并输出测试信号，使得流过装置的总流量恒定在预设的数值上，对温度信息、浓度信息和流量信息进行处理，实现与计算机(8)的通讯。
2.ー种气体灭火剂浓度测试方法，其特征在于待测空气与气体灭火剂混合物通过气体过滤器( 过滤掉杂质，加热控温模块( 将待测气体加热至恒定温度，通过流量控制器 (5)恒定控制被测气体的流量，通过气体灭火剂浓度测试模块(4)得到气体浓度信息并输出数字信号，由串ロ通讯模块(7)将信号传输给计算机(8)，计算机按设定的数据处理方法对数字信号进行处理，最终输出浓度测试结果；气体灭火剂浓度测试的原理为热膜传感原理，其通过在主管路中加入节流孔(14)，迫使恒定的微量气流进入旁通管路(15)，流经旁通管路中安装的热膜传感模块(16)时，气流与热膜传感模块(16)中的感温膜之间发生热量交換，引起感温膜电阻值变化，电路中相应的电信号亦随之改变，输出此变化的电信号， 即可获得与气体灭火剂浓度有关的信息，由于此信息只与被测气体的流量和气体灭火剂的浓度有关，当装置内气流流量恒定的条件下，则只与气体灭火剂的浓度相关；其物理原理是交換的热量Q与气体的比热容C和质量M有关，而M固定不变时，对种类确定的混合气体，比热容由混合气体的浓度決定，故所获得的信息为气体灭火剂的浓度信息。
全文摘要
本发明公开了一种气体灭火剂浓度测试装置及其测试方法，其将气体过滤器、加热控温、流量控制、浓度测试、数据处理模块与串口通讯模块组装在一个机箱内，机箱前端为进气口，后端连接真空泵，通过串口实现与计算机的通讯，经过数据处理，将气体灭火剂浓度数据传送到计算机上。空气与气体灭火剂的混合气由真空泵抽吸到测试装置中，经过气体过滤器去除杂质后，由气体加热器加热到设定的温度，流入浓度测试模块，利用热膜传感原理获得浓度信息后，混合气体由真空泵出口排出，由数据处理模块对测试信息进行处理，得到气体灭火剂的浓度值，由计算机记录其曲线。本发明可广泛应用于各类气体灭火剂浓度的测试，为验证气体灭火系统的灭火效能提供测试手段。
文档编号A62C3/08GK102553119SQ201110436998
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者赵建华, 陈迎春 申请人:中国科学技术大学