[发明专利]一种多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统，包括供气组件、测试箱（4）、监测组件和分析控制组件（5）；

其特征在于，

所述供气组件包括储气瓶组（1）和气体混合装置（3），储气瓶组（1）包括氧气、氮气和二氧化碳储气瓶，并且其分别通过输气管路（2）与气体混合装置（3）的进气口连接，气体混合装置（3）将混合后的气体从左侧输入测试箱（4）内；

所述测试箱（4）顶部设有可旋转的平面型辐射源（41）、底部设有可调节长度和宽度的试样架（47）、前端为透明结构并且前侧设有观测组件、右端出口处通过集烟罩（49）开闭；所述测试箱（4）的左侧设有气体加压装置（48），混合后的气体通过气体加压装置（48）加压后进入测试箱（4）内；

所述辐射源（41）的下方设有收缩型挡板（43），挡板（43）通过伸缩组件进行展开和收缩，挡板（43）伸展后的面积不小于辐射源（41）辐射面积；

所述试样架（47）的两端及中部设有点火装置（46），所述观测组件与分析控制组件（5）连接，包括记录试样测试过程中的红外图像和温度信息的红外热像仪（6）和用于拍摄并记录试样的图像变化的高清摄像机（7）；

所述监测组件位于测试箱（4）内并与分析控制组件（5）连接，包括用于测量电缆试样温度的内嵌式热电偶（410）、用于测量电缆试样燃烧或热解时产生的辐射热流的辐射热流计（411）、用于测量测试箱（4）内部的环境温度的热电偶（412）、用于测量注入的混合气体中的气体组分及比例和参与反应后的气体组分的一对气体传感器（413）、用于测量测试中电缆试样的质量变化的质量传感器（45）；

所述分析控制组件（5）包括显示面板（51）、控制面板（52）、数据采集器（53）和微型处理器（54）；控制面板（52）对整个装置进行控制，包括：各个储气瓶的启闭、气体输出压力，气体混合装置（3）中的各气体流量和比例，调节辐射源（41）方向和辐射强度，伸缩组件的展开和收缩，点火装置（46）的点燃和熄灭，观测组件中的拍摄温度范围，气体加压装置（48）的输出流速和压力；

数据采集器（53）分别与监测组件、观测组件连接，用于采集测试过程中的温度、热流、气体组分及比例、质量变化、红外图像及温度信息数据，并输入微型处理器（54）中处理；

微型处理器（54）与数据采集器（53）连接，将数据采集器（53）采集到的数据进行分析处理，输出相应的数据及图线；

显示面板（51）与数据采集器（53）连通，实时显示测试过程中测试箱（4）内传输到数据采集器（53）的数据信息，并根据微型处理器（54）的处理结果，实时生成数据图线并显示。

2.根据权利要求1所述的一种多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统，其特征在于，所述气体混合装置（3）的进气口处设有与控制面板（52）连接的气体比例调节阀（32），控制面板（52）调节进气流量；

气体混合装置（3）内设有扰流风扇（31）和多个相互交叉并与多个储气瓶对应连接的进气管路（33）， 扰流风扇（31）位于多个进气管路（33）出口的中心部。

3.根据权利要求2所述的一种多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统，其特征在于，每个储气瓶上设有出气口（11）、灌装口（12）和安全组件（13）；

安全组件（13）包括压力表、自动泄压阀和压力调节阀，压力表实时显示罐内的压力，并通过压力调节阀进行调节控制，自动泄压阀保证压力处于设置区间内，出气口（11）通过输气管路（2）与气体混合装置（3）的进气口连接；

安全组件（13）与分析控制组件（5）连接。

4.根据权利要求3所述的一种多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统，其特征在于，所述的伸缩组件包括移动电机，所述挡板（43）左端固定设置、右端滑动设置在滑轨（44）上，移动电机通过传动带与挡板（43）右端连接，并带动其展开和收缩；

移动电机通过控制面板（52）进行启停或反转。

5.根据权利要求4所述的一种多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统，其特征在于，所述测试箱（4）为钢制防火结构，外包覆防火隔热板，所述输气管路（2）为高压金属管。

6.一种根据权利要求4所述的多可变参数环境条件下电缆燃烧及热解特性测试系统的测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

a．打开测试箱（4）右侧的集烟罩（49），根据试样尺寸调整试样架（47）长度及宽度，将电缆试样固定在试样架（47）上，关闭集烟罩（49）使测试箱（4）内部密封；启动分析控制组件（5），控制面板（52）控制供气组件及测试箱（4）中各装置的工作状态，设置环境气氛、环境温度和外加辐射强度参数，运行微型处理器（54）及内置的预设程序；

b．打开测试箱（4）正面放置的高清摄像机（7）和红外热像仪（6），控制面板（52）根据材料参数设定拍摄的火焰温度范围，打开氧气、氮气及二氧化碳相应储气瓶的阀门，调节出气压力将其流向气体混合装置（3），通过气体比例调节阀（32）使各气体以设定比例进入气体混合装置（3）内均匀混合，控制面板（52）设置气体加压装置（48）的气体流速及压力，使混合气体以设定的流速及压力从左端进入测试箱（4）内部，并向右单向流动，电缆试样处于稳定流动的环境气氛中；

c．当所需环境条件为不同辐射强度时，微型处理器（54）根据预设程序自动调节辐射源（41）辐射功率，控制面板（52）控制辐射源（41）调整辐射方向，达到所需辐射强度并维持，测试开始后自动旋转朝向试样，同时控制伸缩组件启动，挡板（43）沿着滑轨（44）收缩折叠，辐射源（41）对试样进行不同辐射强度测试；

当所需环境条件为不同环境温度时，控制面板（52）控制辐射源（41）使其辐射方向正对测试箱（4）内腔，并且控制伸缩组件带动挡板（43）展开并完全遮挡辐射源（41），辐射源（41）对整个测试箱（4）内部加热至设定的环境温度，内部的热电偶（412）测量环境温度，通过数据采集器（53）传输到微型处理器（54），微型处理器（54）通过预设程序根据热电偶（412）采集到的环境温度数据，实时调整辐射源（41）辐射功率，使测试箱（4）内处于设定温度；

d．打开分析控制组件（5）中的数据采集器（53），用于测试过程中的数据采集，并设置显示面板（51）显示及记录参数；当环境气氛、环境温度或辐射强度参数设置后，点击控制面板（52）的开始按钮，电缆热解或燃烧开始：若进行电缆热解特性测试，辐射源（41）调整辐射方向、伸缩组件自动伸缩，试样开始热解；若进行电缆燃烧特性测试，控制面板（52）控制点火装置（46）选择从试样中部或两端引燃电缆；

e．测试开始后，电缆开始热解或燃烧，得到电缆试样在不同环境气氛、辐射强度、环境温度下燃烧或热解时的特性，包括：通过试样架（47）上内嵌式热电偶（410）得到测试过程中电缆的温度变化、通过辐射热流计（411）得到辐射热流值、通过气体传感器（413）得到进入测试箱（4）的混合气体及参与反应后的混合气体成分及比例、通过质量传感器（45）得到电缆在测试过程中的质量损失、通过红外热像仪（6）得到电缆火蔓延过程中火焰前锋位置及火焰形态的实时变化、通过高清摄像机（7）得到图像信息；

数据传输至数据采集器（53），并通过显示面板（51）实时显示；

f．测试过程结束后，点击控制面板（52）结束按钮，各个装置关闭或恢复默认状态，数据采集器（53）停止采集数据；数据经微型处理器（54）处理后，自动生成温度图线、热流图线、气体组分及比例图线和质量损失图线，并通过显示面板（51）显示并自动保存；

测试结束。