一种垂直燃烧性能自动检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种垂直燃烧性能自动检测系统，该系统由如下组成：本系统由3部分构成，包括气体传感器外采样模块，下位机处理模块，工业级相机和上位机软件处理部分。本实用新型通过一个复合型的智能传感器，实现代替手工计算，并且为多项燃烧、化学危害指标提供出筛选，减少低效模拟测试，提高检测的科学性与合理性，能够提供高效的检测技术服务，更可以对口岸轻纺产品的阻燃安全项目进行更加有力的监管。
【专利说明】一种垂直燃烧性能自动检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于检测系统领域，尤其涉及一种垂直燃烧性能自动检测的系统。
技术背景
[0002]当前，轻工和纺织制品，这些能够与人类日常生活密切接触的消费品，它的阻燃安全性，已经引起了国内外广大民众的高度关注，各国政府也先后提出了多项阻燃性能的法规标准，涉及的项目众多。加之，阻燃检测的标准，大多需要一个模拟燃烧，在计算的过程，这就引入了人工意识的影响因素，加之多种检测的模拟条件的差异性和待测样品量的“爆炸式”增长，都对阻燃检测的智能化、快速化提出了前所未有的要求。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，需要通过一个复合型的智能传感器，实现代替手工计算，并且为多项燃烧、化学危害指标提供出筛选，减少低效模拟测试，提高检测的科学性与合理性，能够提供高效的检测技术服务，更可以对口岸轻纺产品的阻燃安全项目进行更加有力的监管。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种垂直燃烧性能自动检测系统；在现有垂直燃烧测试仪的基础上，附加一套能够自动测试燃烧性能的系统。能够在电脑上的自动测试的指标有:燃烧距离、燃烧烟雾中有害物质生成量(CO、卤素)、燃烧与否的判定。并通过现有垂直燃烧测试仪外的电脑工作站中的软件，采集上述测试指标。
[0005]本实用新型提供一种垂直燃烧性能自动检测系统，该系统由如下组成:
[0006]本系统由3部分构成，包括气体传感器，下位机，工业级相机和上位机，
[0007]传感器部分负责将CO、Cl2气体传感器信号转换为0-5V的标准模拟信号，并发送到MCU的ADC模块输入通道；下位机将采样传感器模拟信息实时转换为对应气体浓度，并借助近红外传感器接收温度的变化曲线完成燃烧性能的判定，最后将相关燃烧参数通过串口上传给上位机，供实验参考；在燃烧结束后，通过工业相机取样照片分析测试品的燃烧距离；并由上位机处理软件结合下位机上传数据判定燃烧时间，同时将系列燃烧参数显示于PC终端界面。
[0008]系统模块连接示意图如图2所示。
[0009]本发明系统的模块具体说明如下:
[0010]气体传感器:
[0011]系统采用速丽德公司CO和CL2电化学传感器，电化学传感器每一个电极都有特殊的用途。感应电极(S)用来氧化或者还原气体，并产生与该气体浓度呈比例的电流。参考电极(R)，用来稳定感应电极电动势。对于没有偏压的传感器，感应电极电动势与才能考电极电动势保持一致。对电极(C)，用来还原或氧化感应电极上被氧化或还原的物种，与感应电极一起形成电化学电路。对电极的电动势允许随着气体的浓度的增加而漂移。对于三电极传感器，其电势是感应电极，参考电极和对电极电势之和。[0012]电化学传感器在推荐的工作气体浓度范围内输出信号与气体浓度成线性关系，可以用公式:输出信号(uA)=灵敏度(uA/ppm)x气体浓度(ppm)。本系统采用的CO传感器量程为0-500ppm，灵敏度为0.07uA/ppm，分辨率为lppm。属于无偏压的电化学传感器。CL2传感器的量程为0-50ppm,灵敏度为0.45uA/ppm,分辨率为0.lppm。属于无偏压的电化学
传感器。
[0013]通过设计气体传感器的外围电路，实现使电化学传感器的电流信号转换为电压信号，从而传到下位机以做进一步的信号处理。部分外围电路如图3所示:
[0014]MCU:
[0015]具有3级流水线的哈佛结构，8K字节Flash，IK字节RAM，640字节真正的数据EEPR0M，可达30万次擦写。10000次擦写后在55°C环境下数据可保存20年。
[0016]工业级COMS相机:
[0017]采用嘉恒公司的0K-SC1310的USB数字彩色摄像头，黑白/彩色逐行扫描，有局部采集模式，USB2.0视频输出，支持热插拔。像元时钟24M，分辨率为1300x1024，A/D位数为IObit0可编程控制包括曝光时间、幅面尺寸、黑电平、增益、饱和度等。
[0018]下位机系统:
[0019]采用处理速度最高达16Mhz的高性能MCU，对传感器传输过来的模拟电信号进行A/D转换，转换的数值精度高达lObit。可以精确的反映燃烧物质在燃烧过程中产生的有害气体浓度的变化过程。MCU将采集的数据通过USART串口传输给上位机软件，并通过温度传感器使用GPIO模拟SPI从模式读取温度值，实时采集燃烧目标的温度，并通过内部算法分析处理判断燃烧的结果，最终将燃烧结果传到上位机显示。
[0020]上位机软件:
[0021]软件接收下位机系统上传的数据，并经过数据处理后显示于上位机，包括燃烧距离、燃烧烟雾中有害物质生成量(CO、卤素)、燃烧与否的判定。同时，上位机添加了手动测量功能，通过工业级CMOS摄像机对图像进行采集，并运用图像处理算法，将像素值和实际距离做映射，直接在图像上实现距离测定。
[0022]上位机界面示意图如图4:
[0023]针对纤维、织物、家居木制品以及塑料消费品中的阻燃性能测试，如燃烧速率、热释放速率、炭化速率等重要的阻燃指标，进行检测仪器的智能化传感器改造，增加传导速率、终点判定等信号探头，实现智能化、自动化操作，代替人工操作，提高效率的同时，消除人工误差。在一次模拟燃烧过程中，对化学分解衍生物做出准确的初筛，在减少不必要的能源、时间浪费的基础上，节能减排，也为产品的风险评估做出科学判定，能够科学、有效的对下一步阻燃性能检测指标的选取，提供技术依据。进一步，将传感器采集到的数据，通过信息传输系统，在计算机上实现实时、图形化、自动化的呈现。
[0024](I)利用可见光-电传输和CXD图像识别技术，实现对受测材料(海绵)燃烧终点(火焰彻底熄灭，无续燃和阴燃)的判定，响应时间在0.ls，能够识别出有火苗(续燃)和无火苗(阴燃)的燃烧；
[0025](2)利用图像采集过程中的自带标尺测量，实现对受测材料(海绵)起始至燃烧重点距离的自动化测量，精度达到Imm ；
[0026](3)集成传感器，实现对燃烧试验箱内烟雾中CO和卤素气体含量的测定，灵敏度达至丨J I Oppm。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]附图1为本实用新型垂直燃烧性能自动检测系统的机构示意图。其中，1、红外传感器；2、相机；3、上盖；4、吊装柱；5、C0传感器；6、C12传感器；7、燃烧板；8、夹子；9、辅助光源；10、点火器；11、托架。
[0028]附图2是 本实用新型系统模块连接示意图；
[0029]附图3是本实用新型部分外围电路示意图；
[0030]附图4是本实用新型上位机界面示意图。
【具体实施方式】
[0031]本实用新型具体检测步骤如下:
[0032]1、打开气阀，检查是否有漏气。选用厚壁和无气孔的乳胶管连接，使用一定粘稠度的肥皂水均匀涂抹在气路接口处，观察是否有气泡产生，若有，检查连接处，紧固，直至无气泡产生，方可开始实验；
[0033]2、在试验箱内底部铺上铝箔；
[0034]3、打开气源，轻轻打开针阀，点火，使燃烧器顶端的火焰保持在1.5"，将燃烧器放在预备位置；
[0035]4、将试样放入试样夹中，试样下沿应与试样夹下端齐平，打开试样箱门，将试样夹连同试样垂直悬挂于试验箱中，调整燃烧器上沿与试样下边缘距离为0.75"；
[0036]5、关闭箱门，将点火器快速移到试验位置，并计时，火焰作用于试样12s，迅速移走点火器至预备位置，关闭燃气。使用近红外传感器接收温度的变化曲线完成燃烧性能(续燃、阴燃、燃烧终点)的判定，记录续燃时间，阴燃时间，读数应精确到0.1s ；
[0037]6、用CO、CL2气体传感器，实时测试箱体内相应有害气体的浓度；
[0038]7、用工业相机取样照片分析测试品的燃烧距离，对受测材料(海绵和植物源材料)起始至燃烧重点距离的自动化测量，精度达到1_ ;
[0039]8、待所有火焰及发光熄灭后，打开排风系统，慢慢打开箱门，排除箱内烟气；
[0040]9、取出试样夹，卸下试样，去除试样上的已经炭化的部分，测量并记录炭化长度；
[0041]10、清除试验箱内残留物，关闭排风系统，进行下一个试样测试。
【权利要求】
1.一种垂直燃烧性能自动检测系统，该系统由如下组成: 本系统由3部分构成，包括气体传感器，下位机，工业级相机和上位机， 传感器部分负责将C0、C12气体传感器信号转换为0-5V的标准模拟信号,并发送到MCU的ADC模块输入通道；下位机将采样传感器模拟信息实时转换为对应气体浓度，并借助近红外传感器接收温度的变化曲线完成燃烧性能的判定，最后将相关燃烧参数通过串口上传给上位机，供实验参考；在燃烧结束后，通过工业相机取样照片分析测试品的燃烧距离；并由上位机处理软件结合下位机上传数据判定燃烧时间，同时将系列燃烧参数显示于PC终端界面。
【文档编号】G01N35/00GK203502397SQ201320517319
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】周磊, 王娜, 张彬 申请人:天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心