[发明专利]激光辐照下热粉尘引燃可燃气体爆炸特性参数测试装置

权利要求书

1.一种激光辐照下热粉尘引燃可燃气体爆炸特性参数测试装置，其特征在于：包括半导体连续波激光器（19）、红外测温仪（18）、高速纹影摄像系统、同步触发系统（6）和爆炸容器（1），爆炸容器（1）两侧壁上开有用石英玻璃进行密封的视窗（2），爆炸容器（1）中设置有粉尘支架（4），粉尘支架（4）上有一用于放置粉尘的凹槽，爆炸容器（1）设置有预留孔，预留孔安装压力传感器（15）、真空表（16）、真空泵（13）、充气阀（17）和减压阀（14），并采用密封手段密封，爆炸容器（1）上还设置有玻璃视窗（23），半导体连续波激光器（19）和红外测温仪（18）的激光经过激光同轴系统（5）照射于粉尘的中央，高速纹影摄像系统设置于爆炸容器（1）的两侧，半导体连续波激光器（19）、红外测温仪（18）、高速纹影摄像系统、同步触发系统（6）和压力传感器（15）与电脑控制中心（7）连接。

2.根据权利要求1所述的激光辐照下热粉尘引燃可燃气体爆炸特性参数测试装置，其特征在于：所述的激光同轴系统包括设置在半导体连续波激光器（19）激光光路上的准直扩束系统Ⅰ（20.1）以及红外测温仪（18）激光光路上的准直扩束系统Ⅱ（20.2），红外测温仪（18）的激光光路以及半导体连续波激光器（19）的激光光路分列于二向色镜（21）的两侧，并与二向色镜（21）成45°设置，红外测温仪（18）的激光光路与半导体连续波激光器（19）的激光光路的夹角为90°，半导体连续波激光器（19）的激光光路穿过二向色镜（21）以及聚焦镜（22）。

3.根据权利要求2所述的激光辐照下热粉尘引燃可燃气体爆炸特性参数测试装置，其特征在于：所述的高速纹影摄像系统包括高速摄像仪（8）、光源（12）、狭缝（11）、刀口（9）、聚焦镜（10）和反射镜（3），爆炸容器（1）的两侧对称设置有反射镜（3），光源（12）发出的光线经过狭缝（11）和聚焦镜（10）照在一侧的反射镜（3）上并反射进爆炸容器（1）中，爆炸容器（1）另一侧的反射镜（3）将爆炸容器（1）中的光线依次通过聚焦镜（10）和刀口（9）反射进高速摄像仪（8）。

4.根据权利要求3所述的激光辐照下热粉尘引燃可燃气体爆炸特性参数测试装置，其特征在于：所述的同步触发系统（6）包括测温仪控制器、高速摄像仪、压力采集系统和同步触发面板，测温仪控制器、高速摄像仪和压力采集系统分别与电脑控制中心和同步触发面板相连，测温仪控制器分别与半导体连续波激光器（19）和红外测温仪（18）连接，压力采集系统与压力传感器（15）连接。

5.一种如权利要求4所述的激光辐照下热粉尘引燃可燃气体爆炸特性参数测试装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤，

S100-将粉尘置于粉尘支架上；

S200-将爆炸容器与真空泵相连，真空泵阀门打开，充气口和减压口处的阀门关闭；

S300-将真空泵开关打开，将管道内气压抽至-1大气压，关闭真空泵，静置，观察压力表值的变化，30分钟后，若压力变化小于10kPa, 则证明气密性满足试验要求；

S400-在试验装置气密性良好的前提下，打开充气阀，将瓦斯与氧气充入爆炸腔体中至腔内气压为标准大气压；

S500-关闭充气阀、真空阀、减压阀及压力表处的阀门，使整个爆炸容器处于密闭状态，静置30分钟以上；

S600-设置好半导体连续波激光器功率后，点击激光器触发按钮，全套设备同步开始工作，粉尘被加热到将球内可燃气体混合物引爆；

S700-利用红外测温仪记录激光辐照下热粉尘的温度变化过程及引爆气体时的表面温度值；利用压力传感器记录压力峰值及压力上升速率；利用高速纹影摄像系统记录点火延迟时间，气-固两相传热过程及火焰传播过程；

S800-待试验结束后，打开减压阀和真空泵，将腔体内部的反应产物及时清除。