毕业答辩林畅

导师:徐海顺老师粉尘云最小点火能测试系统设计论文题目：答辩人:林畅时间：2016年6月3日目录1234研究背景与意义课题方向论文要点结论总结与展望5

研究背景与意义

背景：欧洲国家对最小点火能的研究大概是从19世纪末20世纪初，一开始有几位科学家最早演示了煤粉可以通过电火花点燃的实验。在这之后，又有许多学者对粉尘云最小点火能及其影响因素进行了研究。目前用于研究粉尘的设备主要有1.2L哈特曼装置、20L球型装置等。通过大量的实验测试，科学家们获得了很多有关粉尘点火能的数据，记录下来后从而进行更深入的研究。意义：粉尘云最小点火能对研究粉尘爆炸的危险性和防止爆炸事故的发生采取相应的措施都有重要的意义。并且设计的点火装置在生产生活中也有较为广泛的应用。

研究内容理论基础

本次设计的点火装置主要采用高压放电低压续弧的工作方式，具体的原理图如下图所示。

首先，通过高压电源来给电容组充电，点火产生一个30KV左右的电压脉冲，将放电电极间隙击穿，此时电极呈现一个低阻状态。电容组通过二极管在电极间继续放电，起到续弧作用。当电容组上的电压降低到一定值时，电极间不能维持导通的状态，放电结束。最后根据电容器的能量计算公式E=1/2CU2

得到点火能量的储存值。

论文的硬件框图

研究的主要内容课题中的系统主要硬件1.高压电源2.限流电阻4.继电器5.电容组6.二极管7.点火器3.干簧管主要内容1选题的意义与背景

2研究内容与拟解决的主要问题3技术路线、研究方案与可行性分析134导师:徐海顺老师答辩人:林畅专业:电气工程及其自动化论文名称:

粉尘云最小点火能测试系统设计1选题的背景与意义影响粉尘云最小点火能的因素很多。这些许多因素按照他们的属性可以分成四类(1)属于粉尘自身性质和状态的因素；(2)属于粉尘云状态性质和状态的因素；(3)属于环境气候条件的因素；(4)属于点火源一放电火花特性的因素。这些因素都是粉尘最小点火能的测试条件。测试条件的选择确定对最小点火能的测量值影响极大，可以引起几倍、几十倍甚至上百倍差异。

选题的意义这次的课题旨在测量粉尘云最小点火能量，对研究粉尘爆炸的危险性和防止爆炸事故的发生采取相应的措施有重要的意义。2研究内容与拟解决的主要问题

2.1研究内容2.2拟解决的主要问题

设计一个粉尘云最小点火能测试系统以及点火器的设计，电火花发生器作为粉尘爆炸的点火器，该系统的功能包括：实现对最小点火能的测量和分析的功能，通过点火电路及软件的设计最终计算得到粉尘云最小点火的能量值。1)需要根据本课题设计的任务要求完成对电源开关、电火花发生器的按钮、继电器等元件的选型。2)需要了解常用的6种电火花发生系统和最小电火能测试装置。3)基于对最小点火能的测试，对点火装置进行选择以及需要知道放电电路的工作原理。

4）熟悉电火花系统放电电路装置的主要元件及参数。

5）需要知道放电火花最小点火能的计算方法。

6）如何设计点火电路及测量电路来得到点火能量值。

7）数据采集的实现：了解学习数据采集卡的使用方式和用VB程序编写的最小点火能测试系统分析软件，完成对测量电路电压电流采集。

3技术路线、研究方案与可行性分析

图1高压点火电路3.1技术路线图1是一种实现一种点火方式的理想电路，220V交流电通过升压线圈T1和整流二极管D1、D2对高压电容C1、C2充电。电压表DY1用来判断充电是否完成，再通过高压干簧管继电器GH2作为触发开关，在电极两端产生千伏以上的电压，击穿空气形成放电回路，释放电能产生电火花。

3技术路线、研究方案与可行性分析3.2研究方案系统框图如图2所示：

图2系统框图

3技术路线、研究方案与可行性分析3.2研究方案课题中的系统主要硬件1.高压电源2.限流电阻4.继电器5.电容组6.二极管7.点火器3.干簧管

3技术路线、研究方案与可行性分析3.2研究方案点火器（电火花发生器）的原理示意图如图3所示：

图3

原理示意图电火花发生器的原理：点火器产生高压，给电容C1、C2充电，但该电压不足以在电极间击穿形成火花。点火器产生的高压击穿电极间隙后在电极间形成电弧（即采用高压放电低压续弧的方式）。

3技术路线、研究方案与可行性分析3.2研究方案点火电路的设计：电点火电路可满足，充电电压显示、手动控制、软件控制、锁定开关、多档位、连续可调的电点火需求，图4是初步的主体电路原理设计图。电路由充放电电路、点火触发电路、安全泄放电路、控制电路四部分构成。充放电电路包括可调电源、高压电源、限流电阻、电容组和放电电极。点火触发电路包括点火器、触发开关和干电池。安全电路包括高压二极管，TVS保护二极管和放电电阻。控制电路：继电器、多档开关、干簧管、可调电压模块和电压表。图4点火电路初步原理设计图

3技术路线、研究方案与可行性分析3.3可行性分析本课题主要要求测试最小点火的能量值，而课题所涉及的系统主要由点火电路、点火器和最小点火能测试系统分析软件组成。软件以VB.NET2005程序编写，主要实现采集电压电流信号和对放电火花能量进行积分运算求出点火能的功能。最小点火能测试系统分析软件主界面及计算最小点火能功率—时间曲线如图5.1和5.2所示，实验研究证明采用测量放电电路波形并且对其积分和直接计算可以得到最小点火能量值，因此课题就有了可行性。图5.1最小点火能测试系统分析软件图5.2计算最小点火能功能—时间

实施计划第1-2周明确设计任务，查阅相关中英文资料，撰写开题报告；第3周在导师的协助下修改开题报告，通过开题报告答辩；第4-7周根据开题报告的既定方案着手实施，并学习相关的内容；第8-11周软件程序设计，进行整体调试；第12-13周进一步修改完善方案；第14-15周进行论文撰写