導師:徐海順老師粉塵云最小點火能測試系統設計論文題目：答辯人:林暢時間：2016年6月3日目錄1234研究背景與意義課題方向論文要點結論總結與展望5

研究背景與意義

背景：歐洲國家對最小點火能的研究大概是從19世紀末20世紀初，一開始有幾位科學家最早演示了煤粉可以通過電火花點燃的實驗。在這之后，又有許多學者對粉塵云最小點火能及其影響因素進行了研究。目前用于研究粉塵的設備主要有1.2L哈特曼裝置、20L球型裝置等。通過大量的實驗測試，科學家們獲得了很多有關粉塵點火能的數據，記錄下來后從而進行更深入的研究。意義：粉塵云最小點火能對研究粉塵爆炸的危險性和防止爆炸事故的發生采取相應的措施都有重要的意義。并且設計的點火裝置在生產生活中也有較為廣泛的應用。

研究內容理論基礎

本次設計的點火裝置主要采用高壓放電低壓續弧的工作方式，具體的原理圖如下圖所示。

首先，通過高壓電源來給電容組充電，點火產生一個30KV左右的電壓脈沖，將放電電極間隙擊穿，此時電極呈現一個低阻狀態。電容組通過二極管在電極間繼續放電，起到續弧作用。當電容組上的電壓降低到一定值時，電極間不能維持導通的狀態，放電結束。最后根據電容器的能量計算公式E=1/2CU2

得到點火能量的儲存值。

論文的硬件框圖

研究的主要內容課題中的系統主要硬件1.高壓電源2.限流電阻4.繼電器5.電容組6.二極管7.點火器3.干簧管主要內容1選題的意義與背景

2研究內容與擬解決的主要問題3技術路線、研究方案與可行性分析134導師:徐海順老師答辯人:林暢專業:電氣工程及其自動化論文名稱:

粉塵云最小點火能測試系統設計1選題的背景與意義影響粉塵云最小點火能的因素很多。這些許多因素按照他們的屬性可以分成四類(1)屬于粉塵自身性質和狀態的因素；(2)屬于粉塵云狀態性質和狀態的因素；(3)屬于環境氣候條件的因素；(4)屬于點火源一放電火花特性的因素。這些因素都是粉塵最小點火能的測試條件。測試條件的選擇確定對最小點火能的測量值影響極大，可以引起幾倍、幾十倍甚至上百倍差異。

選題的意義這次的課題旨在測量粉塵云最小點火能量，對研究粉塵爆炸的危險性和防止爆炸事故的發生采取相應的措施有重要的意義。2研究內容與擬解決的主要問題

2.1研究內容2.2擬解決的主要問題

設計一個粉塵云最小點火能測試系統以及點火器的設計，電火花發生器作為粉塵爆炸的點火器，該系統的功能包括：實現對最小點火能的測量和分析的功能，通過點火電路及軟件的設計最終計算得到粉塵云最小點火的能量值。1)需要根據本課題設計的任務要求完成對電源開關、電火花發生器的按鈕、繼電器等元件的選型。2)需要了解常用的6種電火花發生系統和最小電火能測試裝置。3)基于對最小點火能的測試，對點火裝置進行選擇以及需要知道放電電路的工作原理。

4）熟悉電火花系統放電電路裝置的主要元件及參數。

5）需要知道放電火花最小點火能的計算方法。

6）如何設計點火電路及測量電路來得到點火能量值。

7）數據采集的實現：了解學習數據采集卡的使用方式和用VB程序編寫的最小點火能測試系統分析軟件，完成對測量電路電壓電流采集。

3技術路線、研究方案與可行性分析

圖1高壓點火電路3.1技術路線圖1是一種實現一種點火方式的理想電路，220V交流電通過升壓線圈T1和整流二極管D1、D2對高壓電容C1、C2充電。電壓表DY1用來判斷充電是否完成，再通過高壓干簧管繼電器GH2作為觸發開關，在電極兩端產生千伏以上的電壓，擊穿空氣形成放電回路，釋放電能產生電火花。

3技術路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案系統框圖如圖2所示：

圖2系統框圖

3技術路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案課題中的系統主要硬件1.高壓電源2.限流電阻4.繼電器5.電容組6.二極管7.點火器3.干簧管

3技術路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案點火器（電火花發生器）的原理示意圖如圖3所示：

圖3

原理示意圖電火花發生器的原理：點火器產生高壓，給電容C1、C2充電，但該電壓不足以在電極間擊穿形成火花。點火器產生的高壓擊穿電極間隙后在電極間形成電弧（即采用高壓放電低壓續弧的方式）。

3技術路線、研究方案與可行性分析3.2研究方案點火電路的設計：電點火電路可滿足，充電電壓顯示、手動控制、軟件控制、鎖定開關、多檔位、連續可調的電點火需求，圖4是初步的主體電路原理設計圖。電路由充放電電路、點火觸發電路、安全泄放電路、控制電路四部分構成。充放電電路包括可調電源、高壓電源、限流電阻、電容組和放電電極。點火觸發電路包括點火器、觸發開關和干電池。安全電路包括高壓二極管，TVS保護二極管和放電電阻?？刂齐娐罚豪^電器、多檔開關、干簧管、可調電壓模塊和電壓表。圖4點火電路初步原理設計圖

3技術路線、研究方案與可行性分析3.3可行性分析本課題主要要求測試最小點火的能量值，而課題所涉及的系統主要由點火電路、點火器和最小點火能測試系統分析軟件組成。軟件以VB.NET2005程序編寫，主要實現采集電壓電流信號和對放電火花能量進行積分運算求出點火能的功能。最小點火能測試系統分析軟件主界面及計算最小點火能功率—時間曲線如圖5.1和5.2所示，實驗研究證明采用測量放電電路波形并且對其積分和直接計算可以得到最小點火能量值，因此課題就有了可行性。圖5.1最小點火能測試系統分析軟件圖5.2計算最小點火能功能—時間

實施計劃第1-2周明確設計任務，查閱相關中英文資料，撰寫開題報告；第3周在導師的協助下修改開題報告，通過開題報告答辯；第4-7周根據開題報告的既定方案著手實施，并學習相關的內容；第8-11周軟件程序設計，進行整體調試；第12-13周進一步修改完善方案；第14-15周進行論文撰寫