光辐射设备的功率测量及传输系统的防爆技术研究

VIP免费
3.0 牛悦 2024-11-19 4 4 878.33KB 80 页 15积分
侵权投诉
摘 要
随着激光、LED、光纤技术的发展，光辐射设备越来越多的被用于生产、传
输、照明、测量等活动中。在这些活动中，高能量的光辐射被吸收体吸收后，可
能会成为高温热表面或颗粒，在爆炸性环境中，一旦达到燃烧条件，极易发生爆
炸。因此，需要对光辐射点燃源引起足够重视。
文章介绍了光辐射的引燃机理，并重点研究常用的两种。
a) 光辐射被表面或颗粒吸收后，使它们的温度升高，在某些条件下，会使它
们达到点燃周围爆炸性环境的温度。
b) 在强光束聚焦处激光直接导致气体分解，产生等离子和冲击波，二者最终
成为点燃源。接近分解点的固体材料能够对这些过程起到支持作用。
课题引进了解决光辐射点燃的三种防爆技术：固有安全光辐射、保护型光辐
射和联锁装置光学系统。
同时，基于固有安全型光辐射的限制能量的基本原理，结合虚拟仪器的发展
成果，设计开发了光辐射设备辐射功率的测量系统。
具体的研究工作如下：
1.对光辐射信号进行分类识别，针对不同种类的辐射，选用不同的光电传感器
实现光信号的采集。根据测量要求，设计了相应信号调理电路，以便放大后的信
号与数据采集卡输入匹配。
2.基于LabVIEW 的设计平台，对系统的软件进行编程原理分析。研究数据采
集存储、数据分析处理、数据打印和数据显示功能的实现方法。
3.介绍了防爆技术的基本原理、概念和分类；研究了光辐射防爆技术的防爆机
理，运用设计的光辐射功率测量系统对固有安全光辐射评价的参数进行了采集；
研究了光辐射设备及传输系统的保护措施，提出了光辐射防爆评价的解决方案。
课题研究表明，光辐射设备的功率测量系统可以实现固有安全防爆技术中的
评价参数的获取，与标准中规定的限值予以对比参照。根据光辐射防爆技术以及
通用防爆技术原理，结合危险评定规则，解决光辐射设备及传输系统的的防爆问
题。
关键词：光辐射 防爆技术 光电池 光电二极管 LabVIEW
ABSTRACT
With the development of the lasers, LEDs, optical fibers, optical radiation
equipment is increasingly used for production, transmission, lighting and measurement.
In these activities, the high optical radiation is absorbed by the absorbers, which may
become hot surfaces or particles at the high temperature. Once they reach the
combustion conditions, to be prone to explosion in the explosive environment.
Therefore, it is considerable necessary to pay sufficient attention to the optical radiation.
This paper described four possible ignition mechanisms, focusing on two
commonly used.
a) Optical radiation is absorbed by surfaces or particles, causing them to heat up,
and, under certain circumstances, this may allow them to attain a temperature which
will ignite a surrounding explosive atmosphere.
b) Direct laser induced breakdown of the gas at the focus of a strong beam,
producing plasma and a shock wave both eventually acting as the ignition source. These
processes can be supported by a solid material close to the breakdown point.
The thesis brought in three explosion-proof technology to protect the optical
radiation equipment—inherently safe optical radiation, protected optical radiation,
optical system with interlock.
In addition, based on the basic principle of limiting the energy in the inherently
safe optical radiation, combined with the virtual instrument, system was designed for
measuring the power of the optical radiation equipment.
The specific research works are as follows:
1. Optical radiation signals were classified into different types of radiation.
Different photoelectric sensors were used to achieve the acquisition of the optical
signals. According to the measurement requirements, signal conditioning circuits were
designed appropriately, in order to match the amplified signal and the input of data
acquisition card.
2. Principles of programming on system software were analyzed based on
LabVIEW to complete the function of data acquisition and storage, data analysis, data
printing and data display.
3. This paper introduced the basic principles of explosion-proof technology,
concepts and classifications, the explosion-proof mechanism of optical radiation. With
the use of optical radiation power measurement system, the inherent the safe optical
radiation evaluation parameters were picked up. The article studied the protection
measures of the optical radiation equipment and transmission system, in addition, it
provided the solution of the optical radiation explosion-proof evaluate.
The research showed that the optical radiation device power measurement system
can be achieved to obtain the evaluation parameters compared with reference to the
limits specified in the standard of inherently safe explosion-proof technology.
According to the optical radiation explosion-proof technology and common proof
techniques, combined with the risk assessment rules, explosion-proof problem of the
optical radiation equipment and transmission system was solved.
Key Words: Optical radiation, Explosion proof technology, Photocell,
Photo diode, LabVIEW
目录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论 ...................................................... 1
§1.1 课题的研究背景及意义 ...................................... 1
§1.2 国内外研究现状 ............................................ 2
§1.3 本课题主要研究内容 ........................................ 2
§1.4 关键技术与本文的主要工作 .................................. 3
§1.4.1 数据采集系统 ......................................... 4
§1.4.2 防爆技术原理 ......................................... 4
§1.4.3 光辐射引燃机理 ....................................... 5
§1.4.4 本文的组织结构 ....................................... 6
第二章 光辐射测量的基本理论 ......................................... 8
§2.1 光辐射测量基础知识 ........................................ 8
§2.1.1 光辐射学 ............................................. 8
§2.1.2 辐射学与光度学关系 .................................. 10
§2.2 光辐射测量原理 ........................................... 11
§2.2.1 黑体辐射源 .......................................... 11
§2.2.2 电替代绝对辐射计 .................................... 12
§2.2.3 光电测量方法 ........................................ 12
§2.3 光波测量系统 ............................................. 13
§2.3.1 光波测量系统模型 .................................... 14
§2.3.2 光源信号分类 ........................................ 14
§2.3.3 光辐射设备 .......................................... 15
§2.3.4 光学信道 ............................................ 21
§2.3.5 光辐射接收系统简介 .................................. 25
§2.4 本章小结 ................................................. 26
第三章 光辐射功率测量系统硬件设计 .................................. 27
§3.1 光辐射测量系统整体结构 ................................... 27
§3.2 数据采集单元 ............................................. 29
§3.2.1 数据采集系统原理 .................................... 29
§3.2.2 数据采集系统的构成 .................................. 29
§3.2.3 数据采集卡的选型 .................................... 30
§3.3 光电传感器 ............................................... 31
§3.3.1 光电传感器性能参数 .................................. 31
§3.3.2 光电传感器的种类及特点 .............................. 34
§3.3.3 光电传感器选型 ...................................... 34
§3.3.4 光伏型探测器转换原理 ................................ 35
§3.3.5 光辐射测量模式 ...................................... 36
§3.4 光电池测量光电路 ......................................... 37
§3.4.1 硅光电池的结构及性能参数 ............................ 37
§3.4.2 硅光电池的测光原理及负载特性 ........................ 38
§3.4.3 放大器件LM358 简介 .................................. 40
§3.4.4 放大电路设计 ........................................ 41
§3.5 光电二极管测光电路 ....................................... 42
§3.5.1 光电二极管的构成及分类 .............................. 42
§3.5.2 PIN 光电二极管的性能参数 ............................. 44
§3.5.3 CA3140 放大器 ........................................ 44
§3.5.4 光电二极管测光原理 .................................. 45
§3.5.5 信号调理电路设计 .................................... 46
§3.6 基准电源电路设计 ......................................... 48
§3.7 本章小结 ................................................. 48
第四章 光辐射功率测量系统软件设计原理 .............................. 50
§4.1 虚拟仪器和LabVIEW ....................................... 50
§4.1.1 虚拟仪器 ............................................ 50
§4.1.2 虚拟仪器开发平台 LabVIEW ............................ 51
§4.2 软件设计思想及总体设计 ................................... 52
§4.3 软件模块设计 ............................................. 53
§4.3.1 数据采集存储模块设计 ................................ 53
§4.3.2 LabVIEW 访问数据库 ................................... 54
§4.3.3 数据打印模块 ........................................ 54
§4.3.4 图像显示模块 ........................................ 55
§4.3.5 数据分析模块设计 .................................... 55
§4.4 本章小结 ................................................. 56
第五章 光辐射设备及传输系统的防爆技术 .............................. 57
§5.1 防爆技术原理 ............................................. 57
§5.2 防爆技术基本概念及分类 ................................... 58
§5.2.1 按设备适用环境分类 .................................. 58
§5.2.2 按设备温度组别进行分类 .............................. 59
§5.2.3 按爆炸性物质的引燃温度分类 .......................... 60
§5.2.4 按危险场所分类 ...................................... 60
§5.2.5 按设备保护等级分类 .................................. 61
§5.3 光辐射防爆技术原理 ....................................... 62
§5.4 光辐射防爆型式 ........................................... 63
§5.4.1 固有安全型光辐射“op is” ............................ 64
§5.4.2 保护型光辐射“op pr” ............................... 66
§5.4.3 光辐射联锁装置“op sh” ............................. 67
§5.5 本章小结 ................................................. 68
第六章 结论与展望 .................................................. 69
§6.1 结论 ..................................................... 69
§6.2 展望 ..................................................... 69
附录 A：在惰性吸收辐射体（1064nm805nm
8393
%,%
αα==
）和1064nm 的连续波辐射
情况下的最小辐射点燃功率 ........................................... 70
附录 B 电阻性电路最小点燃曲线 ....................................... 71
参考文献 ........................................................... 72
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ..................... 75
致 谢 ............................................................. 76
摘要：

摘要随着激光、LED、光纤技术的发展，光辐射设备越来越多的被用于生产、传输、照明、测量等活动中。在这些活动中，高能量的光辐射被吸收体吸收后，可能会成为高温热表面或颗粒，在爆炸性环境中，一旦达到燃烧条件，极易发生爆炸。因此，需要对光辐射点燃源引起足够重视。文章介绍了光辐射的引燃机理，并重点研究常用的两种。a)光辐射被表面或颗粒吸收后，使它们的温度升高，在某些条件下，会使它们达到点燃周围爆炸性环境的温度。b)在强光束聚焦处激光直接导致气体分解，产生等离子和冲击波，二者最终成为点燃源。接近分解点的固体材料能够对这些过程起到支持作用。课题引进了解决光辐射点燃的三种防爆技术：固有安全光辐射、保护型光辐射...

展开>> 收起<<
光辐射设备的功率测量及传输系统的防爆技术研究.pdf

共80页,预览8页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：牛悦 分类：高等教育资料 价格：15积分 属性：80 页 大小：878.33KB 格式：PDF 时间：2024-11-19

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

/ 80
评分 收藏
分享
立即下载 VIP免费下载
客服
关注