一种试验用耐高温高压火焰传感器

1.本实用新型属于工业安全监测技术领域，具体涉及一种试验用耐高温高压火焰传感器。


背景技术：

2.可燃性气体和可燃性粉尘广泛存在于石油、煤矿、化工与能源行业。可燃介质具有爆炸危险性，一旦发生，可在极短时间内产生高温并释放巨大能量，且在一定的初始条件与边界条件下甚至发生爆燃向爆轰的转变，瞬时产生巨大的破坏力，可能造成重大的人员伤亡与财产损失。非可控的爆炸灾害一直是上述行业最大的安全威胁之一。从基础研究方面来讲，爆炸火焰传播速度是可燃介质燃烧机理探究与爆炸抑制技术开发需要考虑的重要特征参数之一。实际应用中，作为安全生产与输运的最后一道保护屏障，阻爆、隔爆、抑爆等设备性能的检测至关重要，如瓦斯输送管网系统和油气收集与排放系统的阻火器、除尘系统的抑爆器与隔爆阀等。无论是火焰传播速度的试验测量还是阻爆、隔爆、抑爆等设备控制火焰传播性能的试验检测都离不开火焰传感器对爆炸火焰的探测，火焰传感器基于光电效应，将爆炸火焰光信号转换为电信号。爆炸在短时间内产生高温高压的特征对火焰传感器耐温耐压及密封性能提出了很高要求。尤其是在对超音速火焰信号探测采集时，火焰传感器的设计直接决定了火焰信号采集记录效果和整个试验装置的安全性能。
3.目前的火焰传感器主要有外置式火焰传感器和承低压型火焰传感器。外置式传感器不考虑耐温性、承压性和密封性，只能采集透明管道、透明容器或开敞空间的火焰信号，不适用于较长试验管道的全局火焰信号采集，更不适用于可产生较大瞬时爆炸压力爆燃或爆轰火焰信号的采集。承低压型火焰传感器的感光探头部位一般通过四氟垫片、密封胶来密封承压，光电转换的电子元件一体化集成于壳体内部。此种传感器受限于较低冲击压力的爆炸火焰信号采集，不适用于可产生较大瞬时爆炸压力爆燃或爆轰火焰信号的采集，且采集信号易受高电压脉冲点火干扰影响，测试不精确。另外，在压力波强烈冲击振荡下，内置电路元件损坏率增大。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决现有技术存在的不足，提供一种试验用耐高温高压型火焰传感器，解决了现有技术存在的不耐高温高压、采集信号易受干扰测试不精确、损坏率高的问题。
5.本实用新型的技术方案：
6.一种试验用耐高温高压火焰传感器，包括火焰传感器感光组件1、航空插头2、二芯连接导线3和光电信号转换控制箱。火焰传感器感光组件1依次通过航空插头2、二芯连接导线3与光电信号转换控制箱相连。
7.所述的火焰传感器感光组件1包括固定阀1h、光敏二极管1b、石英玻璃柱1a、光敏二极管传输导线1c、开孔聚四氟乙烯柱1f、插针1g和紧固螺帽1i。
8.所述固定阀1h为中空筒状，下部与试验管道的径向开孔以螺纹形式连接，将火焰传感器感光组件1固定在试验管道既定位置；
9.所述光敏二极管1b置于固定阀1h内部下端，用于获得试验管道内火焰信号；
10.所述石英玻璃柱1a置于固定阀1h内部，与光敏二极管1b感光头部接触，能耐瞬态高温高压冲击，用于保护光敏二极管1b；
11.所述光敏二极管传输导线1c置于固定阀1h内部，与光敏二极管1b连接；
12.所述开孔聚四氟乙烯柱1f设置于固定阀1h内部上端，用于固定插针1g和抗压；
13.所述插针1g一端固定在开孔聚四氟乙烯柱1f内，用于连接光敏二极管传输导线1c，另一端伸出开孔聚四氟乙烯柱1f并与航空插头2相连；
14.所述紧固螺帽1i与固定阀1h上部以螺纹连接，用于压住开孔聚四氟乙烯柱1f。
15.所述的光电信号转换控制箱包括控制箱体8、线性电源6、信号转换电路板5、电源插座7、输入接口4和输出接口9。
16.所述的信号转换电路板5依次通过输入接口4、二芯连接导线3与航空插头2相连；信号转换电路板5还与输出接口9、线性电源6相连；线性电源6与电源插座7相连；所述信号转换电路板5用于将光敏二极管1b连接成完整电路，从而完成光信号与电信号的转换。
17.进一步地，所述的固定阀1h分为四段，从上往下开始第一段和第三段设置外螺纹，分别用于与紧固螺帽1i和试验管道相连；第二段为六角螺帽形状，便于火焰传感器感光组件1在试验管道上的拆卸；第四段径向插入试验管道中，但最下端平面不超出试验管道内壁面。
18.进一步地，所述紧固螺帽1i为中空筒状，共两段，上段设置外螺纹，用于与航空插头2相连；下段设置内螺纹，用于与固定阀1h相连。
19.进一步地，固定阀1h中设置固定石英玻璃柱1a、光敏二极管1b及光敏二极管传输导线1c的中空区域灌注环氧树脂灌封胶，用于固定石英玻璃柱1a、光敏二极管1b及光敏二极管传输导线1c，同时起到密封作用。
20.进一步地，光敏二极管1b与信号转换电路板5上的定值电阻形成串联电路。
21.进一步地，光敏二极管1b感知火焰光时，光敏二极管1b的阻值要比信号转换电路板5上串联的定值电阻阻值小两个数量级。
22.进一步地，多个光敏二极管1b与定值电阻组成的串联电路可以相互并联，完成不同管道位置光敏二极管1b的火焰信号的采集。
23.进一步地，石英玻璃柱1a下底面与固定阀1h底部处于同一平面。
24.进一步地，光敏二极管传输导线1c与光敏二极管1b焊点处和光敏二极管1b正负金属套上热缩管。
25.进一步地，所述的线性电源6为ac220v转dc5v线性电源；所述的电源插座7为ac220v电源插座。其中所述ac220v转dc5v线性电源用于为信号转换电路板5提供5v直流电源。
26.本实用新型的有益效果为：本耐高温高压光电型火焰传感器通过在光敏二极管感光探头前端设置石英玻璃柱保证了传感器的耐高温性能，另外，石英玻璃柱将光敏二极管与爆炸压力波隔离开，有效地保障二极管的安全性。通过环氧树脂高透密封胶填充层和聚四氟乙烯柱，以及紧固螺帽上壳体与固定阀螺纹连接方式的设置保证了传感器的密封性能
与耐高温高压性能。同时，火焰传感器感光组件与光电转换电路控制箱分离设置可有效减少电磁干扰，并有效降低电路元件的损坏率。
附图说明
27.图1是本实用新型实施例中提供的耐高温高压火焰传感器的结构示意图。
28.图2是提供的耐高温高压火焰传感器感光组件的结构示意图。
29.图3是提供的耐高温高压火焰传感器的工作原理图。
30.图中：1-火焰传感器感光组件；2-航空插头；3-二芯连接导线；4-输入接口；5-信号转换电路板；6-线性电源；7-电源插座；8-控制箱体；9-输出接口；1a-石英玻璃柱；1b-光敏二极管；1c-光敏二极管传输导线；1e-环氧树脂灌封胶部位；1f-开孔聚四氟乙烯住；1g-插针；1h-固定阀；1i-紧固螺帽
具体实施方式
31.以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。
32.应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本实用新型的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本实用新型的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
33.图1是本实用新型一种试验用耐高温高压火焰传感器的结构示意图。一种试验用耐高温高压火焰传感器包括火焰传感器感光组件1、航空插头2、二芯连接导线3和光电信号转换控制箱；光电信号转换控制箱内，通过ac220v电源插座连接ac220v转dc5v线性电源，为ac220v转dc5v线性电源供电；与此同时，ac220v转dc5v线性电源为信号转换电路板5提供dc5v电源；信号转换电路板5与输入接口4和输出接口9相连；
34.其中，信号转换电路板5信号转换的原理如图3所示：光敏二极管1b依次经过光敏二极管传输导线1c，插针1g，航空插头2，二芯连接导线3通过输入接口4与信号转换电路板5相接，与信号转换电路板5上的定值电阻形成串联电路；其中光敏二极管1b黑暗条件下阻值远大于定值电阻阻值，但当火焰光通过光敏二极管1b感光面时，电阻瞬间减小，且火焰光越强，光敏二极管1b阻值越小，优选感知火焰光时光敏二极管1b的阻值要比串联的定值电阻阻值小两个数量级，当光敏二极管1b感知到火焰时，定值电阻两端输出电压从0v瞬间升高至5v左右，达到微秒级相应，依此表明火焰到达光敏二极管1b位置。试验时只要采集定值电阻两点电压信号。
35.需要说明的是，多个光敏二极管1b与定值电阻组成的串联电路可以相互并联，完成不同管道位置光敏二极管1b的火焰信号的采集。
36.图2所示，通过环氧树脂灌封胶将石英玻璃柱1a固定固定阀1h底部，并保证石英玻璃柱1a下底面与固定阀1h底部处于同一平面。
37.光敏二极管传输导线1c与光敏二极管1b正负极相接，接口处进行焊接，并将焊点处和光敏二极管1b正负金属套上热缩管后置于石英玻璃柱1a上部，保证光敏二极管1b光敏面与石英玻璃柱1a上表面贴合；需要说明的是，套上热缩管能防止与固定阀1h内壁面接触导致短路。
38.灌入环氧树脂灌封胶至完全填充环氧树脂灌封胶部位1e，既能固定光敏二极管1b
以及光敏二极管传输导线1c，也能达到密封的作用。
39.等灌封胶完全固化后，在环氧树脂灌封胶部位1e顶部放置开孔聚四氟乙烯柱1f，并且使光敏二极管传输导线1c穿过开孔聚四氟乙烯柱1f通孔。
40.开孔聚四氟乙烯柱1f通孔内插入插针1g，完成插针1g与光敏二极管传输导线1c的连接；需要说明的是，与插针1g接触部分的光敏二极管传输导线1c是裸露的金属丝，便于与插针导通。
41.紧固螺帽1i与固定阀1h上部通过螺纹相固定，并且利用紧固螺帽1i内部凸台压住稍微突出的开孔聚四氟乙烯柱1f，从而能够保证固定阀1h内部结构的抗压性。
42.以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本实用新型的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本实用新型限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本实用新型的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本实用新型的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。