一．测试系统概述

管道内气体粉尘爆炸压力火焰试验中，对测试系统的构组建有很特殊的要求，归纳起来有：传感器的选择，与选定传感器相对应的放大器，高速同步数据采集仪器以及测试系统各部分的安装连接等，其中传感器的选择是最关键的。近十年来，我公司参与组建了数十套爆炸压力测试系统，对系统的构建特别是压力传感器的选择进行了全面系统的研究。已建成的系统代表性的有：煤科院重庆分院的粉尘气体爆炸压力火焰测试系统、重庆后勤工程学院供油系的管道内气体爆炸测试系统、北京理工大学爆炸压力测试系统、太原中北大学安全工程系的气体爆炸测试系统、太原山西煤检中心的粉尘爆炸压力测试系统、河北科技大学管道内气体爆炸测试系统等。下面分别介绍

二．传感器

1．压力传感器： 爆炸测试中，应该选用高频压力传感器。目前爆炸测试，压力传感器一般选用压电式或压阻式。我们认为在气体粉尘爆炸压力测试中，选用压阻式压力传感器比压电式传感器更好。 压电式压力传感器测量的压力较大，最大可到1000Mpa，目前国内的产品，最小量程为15Mpa，更小量程的传感器制作很难。因此用国内的压电式压力传感器测量气体压力是不合适的，进口传感器的量程不是特别清楚，但价格太高。 压电传感器在测量管道内气体爆炸压力时，更大的问题是传感器对热敏感，测量由于热的作用，会产生负信号，下图为我们用打火机打着时压电传感器测到的曲线。 图中最大负压约为150Kpa，最大正压为430Kpa 关于热作用对压电传感器的影响，《科学通报》2007,52(17)有一篇中科院力学所的报告中(一种压电式压力传感器的放防热方法)有进一步的分析。 以前一般认为，压电式传感器的频率响应很高。实际上，目前压阻传感器的频响可以作得更高。进口压电压力传感器的自振频率最高的为400KHz—500kHz，国产的在150KHz—200KHz。而国产的压阻式压力传感器自振频率可以作到800KHz—1MHz。 但压阻压力传感器在制成高频响时，又必须考虑光对传感器的影响，目前我们和有关传感器厂家合作，生产出了防光影响的高频压阻式压力传感器，并在气体爆炸压力测试中，得到了很好的压力波形。河北科技大学、中北大学的气体爆炸压力测试就是用这种传感器，测量的压力波形很好。 有必要强调一点，在爆炸瞬态测试中，传感器出来的信号不一定是需要的测试信号。 2．火焰传感器 爆炸过程的火焰，一般通过测试爆炸过程的光来实现。目前常见的火焰传感器是用光敏电阻作为传感器，光敏电阻的频率响应很低，将光信号转换为开关量，只检测有无火焰，事实上除了火焰在管道内的传播规律，检测点火焰的持续时间也是很重要的参数，我公司为重庆煤科院制作的火焰传感器，利用光电管的高频特性，把光电信号作为模拟信号，通过数据采集，能测量火焰的持续时间。下图为该传感器+TST6300采集仪器，用照相机闪光灯和打火机测量的曲线。 从图中可以看出，打火机着火时，光线持续时间约40毫秒；闪光灯的光线时间35微秒。传感器的响应时间在10微秒内

三．信号调理和数据采集

顺应测量系统的发展趋势，我公司开发了TST6000系列动态测试分析系统。TST6000系列是将动态信号采集、嵌入式总线、网络通讯、模拟信号处理及计算机等多种技术融为一体的现代网络化测试设备，它集信号调理、传感器供电、数据采集、数据存储为一体，通过TCP/IP协议与上位机进行通讯。直接联接应变式传感器、压电式传感器、ICP型传感器，TST6300可完成速度、加速度、位移、力、压力、温度等物理量的信号采集。 采用嵌入式网络数据采集方式，可避免计算机软硬件升级带来的问题，有效的延长仪器的使用时间。

四．测试系统的构成

爆炸压力、火焰测试系统框图如下：本测试系统由传感器、TST6300高速动态测试仪，上位计算机及相应的连接线组成。压力传感器、火焰传感器、温度传感器信号直接接到TST6300测试仪上，测试仪的控制、参数设置、数据传输等通过操作上位计算机实现（计算机带网卡）

压力传感器