專利名稱：一種在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及對火災(zāi)過程的模擬研究時所用的測量裝置，具體講是在中庭模型的火災(zāi)實驗中用到的“釋熱速率”測量裝置。
背景技術(shù)：
中庭就是高層建筑內(nèi)部在豎直方向上具有一層或者連續(xù)貫通數(shù)層的封頂?shù)拇笮涂臻g。由于中庭結(jié)構(gòu)的特殊性，使傳統(tǒng)建筑物所采用的防排煙技術(shù)受到了挑戰(zhàn)。因此，必須針對中庭防火技術(shù)進行其火災(zāi)理論與實驗研究，這對制定中庭防火技術(shù)方案和消防安全設(shè)計是十分重要的。而無論是消防工程的設(shè)計，還是火災(zāi)過程的模擬研究，首先需要確定火災(zāi)大小，即在按適當(dāng)?shù)谋壤s小的中庭模型中模擬出一個“設(shè)計火災(zāi)”。設(shè)計火災(zāi)通常又是以火源釋熱速率(heat release rate)的大小來描述的——火災(zāi)過程中燃燒著的材料在單位時間內(nèi)放出的熱量，單位為kJ/s(即kW)。實驗可采用柴油、汽油、煤油等作火源(大多采用柴油)，按照質(zhì)量損耗率法來確定。其計算式為Q·=q·Δm·]]>(也就是認定Q·∝Δm·]]>)。計算式中 ——火源釋熱速率；kW ——柴油燃燒過程中單位時間內(nèi)的消耗量；kg/sq——單位質(zhì)量的柴油的熱值(42,000kJ/kg)然后再根據(jù)物理模型的相似關(guān)系，計算出原型建筑的釋熱速率。
然而，目前在中庭模型的火災(zāi)實驗中，該釋熱速率的測量均是靜態(tài)的。即測量多少質(zhì)量的柴油、在多少時間內(nèi)燃燒完，再通過前述公式計算得出。由于中庭模型的火災(zāi)實驗，并不僅限于火源釋熱速率，還需要通過布置在中庭模型內(nèi)一串熱電偶樹，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取燃燒過程的溫度分布(以確定煙氣的分布和影響)。這種溫度分布是隨著燃燒過程的變化而變化的，也就是動態(tài)的。因此，在目前只能測量靜態(tài)的釋熱速率的情況下，還沒法測得這種溫度分布與動態(tài)的釋熱速率對應(yīng)的關(guān)系。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是，設(shè)計出一種在中庭模型的火災(zāi)實驗中，能對火源釋熱速率進行實時監(jiān)控、動態(tài)測量的裝置。
實現(xiàn)所述目的的是這樣一種在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，該裝置包括燃油托盤和最終托住該燃油托盤的稱重裝置。也就是說，該組成部分與靜態(tài)測量的基本相同。在中庭模型中的不同高度位置還安裝了一串溫度傳感器或熱電偶。其改進之處是，該裝置中的稱重裝置為力傳感器；為保證力傳感器不會受到燃油燃燒時所產(chǎn)生高溫的不利影響，在該力傳感器與燃油托盤之間隔有絕熱材料層。
與現(xiàn)有的靜態(tài)測量相比較，把稱重裝置改為力傳感器后，測量者就能根據(jù)需要，在選定的合理的時間間隔時刻，測量燃油在該時刻所剩下的或燃燒掉的燃油了。這樣，就實現(xiàn)了所謂的動態(tài)測量、尤其是可以測量瞬時值；就能與那一串溫度傳感器或熱電偶所測得的溫度參數(shù)對應(yīng)地作出供分析、研究的數(shù)據(jù)了。該絕熱材料層確保力傳感器和相應(yīng)的引線不受高溫的影響。
進一步的改進是，該力傳感器和那一串溫度傳感器或熱電偶與同一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)接，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與一臺微型計算機相聯(lián)。也就是說，進一步的改進把傳感器技術(shù)與計算機技術(shù)結(jié)合在了一起。這樣，不但能進行實時的動態(tài)測量，而且，可以通過計算機設(shè)定合理的采樣間隔，進行系統(tǒng)校零、參數(shù)監(jiān)控、參數(shù)錄制和參數(shù)分析等。配上輸出裝置(顯示器和打印機)后，還能顯示、回放和保存歷史記錄。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。


圖1——中庭模型示意圖圖2——本實用新型的一種裝置圖圖3——本實用新型的另一種裝置圖圖4——本實用新型的又一種裝置圖圖5——本實用新型的再一種裝置圖圖6——本實用新型的測量框圖
具體實施方式
實施例1(參考圖1、2)一種在中庭模型1的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置3，該裝置3包括燃油托盤31和最終托住該燃油托盤31的稱重裝置。在中庭模型1中的不同高度位置還安裝了一串溫度傳感器或熱電偶2。本例的稱重裝置是力傳感器中的一類——壓力傳感器34。該壓力傳感器34與燃油托盤31之間隔有絕熱材料層32。具體結(jié)構(gòu)是，該壓力傳感器34支撐著一根移動桿33，該移動桿33(向上穿過一個導(dǎo)向套331)支撐在絕熱材料層32的下方，再由該絕熱材料層32支撐著所述燃油托盤31。
實施例2(參考圖1、3)一種在中庭模型1的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置3，該裝置3包括燃油托盤31和最終托住該燃油托盤31的稱重裝置。在中庭模型1中的不同高度位置還安裝了一串溫度傳感器或熱電偶2。本例的稱重裝置是力傳感器中的一類——橋式剪切力傳感器34′。該橋式剪切力傳感器34′與燃油托盤31之間隔有絕熱材料層32。具體結(jié)構(gòu)是，該橋式剪切力傳感器34′的一端被固定在固定座341上，其另一端(即懸臂端)的取樣部位上支撐著一根移動桿33，該移動桿33(向上穿過一個導(dǎo)向套331)支撐在絕熱材料層32的下方，再由該絕熱材料層32支撐著所述燃油托盤31。
實施例3(參考圖1、5)本例與實施例1的基本相同，相同的部分不贅述。區(qū)別的方面是，其中被壓力傳感器34支撐的移動桿33，是向上穿過絕熱材料層32的一個導(dǎo)向孔而直接支撐著燃油托盤31的。
實施例4(參考圖1、4)本例與實施例2的基本相同，相同的部分不贅述。區(qū)別的方面是，其中被支撐在橋式剪切力傳感器34′懸臂端的取樣部位上的移動桿33，是向上穿過絕熱材料層32的一個導(dǎo)向孔而直接支撐著燃油托盤31的。
顯然，在實施例1至實施例4中，其基本的必要技術(shù)特征是相同的。它們中有差別的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)中庭模型的具體尺寸、燃油托盤31大小等條件和其他要求選用。
作為對上述各例的補充、或說進一步的性能改進(參考圖6)，把其中的力傳感器(壓力傳感器34或橋式剪切力傳感器34′)和那一串溫度傳感器或熱電偶2與同一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4聯(lián)接，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4與一臺微型計算機5相聯(lián)。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4中包括有程控放大器和A/D轉(zhuǎn)換器。更進一步的，在該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4和微型計算機5中還聯(lián)接有顯示器和打印機(由于顯見，圖中未畫)。具體的聯(lián)接是，力傳感器和溫度傳感器2通過接插件與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4相聯(lián)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4再通過RS232串行口與微型計算機5相聯(lián)，各項操作由微型計算機5操作軟件實現(xiàn)(當(dāng)然，某些操作也可以在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4上設(shè)置按鍵來實現(xiàn))。本具體實施方式
中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4控制軟件在Windows(98、2000或XP)中文操作系統(tǒng)下運行。微型計算機5的軟件開發(fā)采用Microsoft公司的Visual Basic 6.0，其操作方法與Windows應(yīng)用程序一致。VB具有動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)、對象鏈接與嵌入(OLE)、支持動態(tài)鏈接庫(DLI)、對數(shù)據(jù)庫的操作管理以及API函數(shù)功能，對于系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)管理和通信傳輸十分有利。為了實時測量，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4的單片機采用匯編語言編寫。匯編語言全部軟件采用模塊化的方法設(shè)計，主要包括人機對話模塊、顯示模塊、數(shù)字量計算模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、速率計算模塊等。軟件可實現(xiàn)定時采樣，包括系統(tǒng)自檢及參數(shù)設(shè)置、選定通道號、力傳感器類型選取、采樣間隔、顯示模式、系統(tǒng)校零、參數(shù)監(jiān)控、參數(shù)錄制等，并能進行存儲、回放和處理，得出測量結(jié)果，根據(jù)需要將結(jié)果輸出和打印。
權(quán)利要求1.一種在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，該裝置(3)包括燃油托盤(31)和最終托住該燃油托盤(31)的稱重裝置；在中庭模型(1)中的不同高度位置還安裝了一串溫度傳感器或熱電偶(2)，其特征在于，所述稱重裝置是力傳感器；在該力傳感器與所述燃油托盤(31)之間隔有絕熱材料層(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，其特征在于，所述力傳感器是壓力傳感器(34)；該壓力傳感器(34)支撐著一根移動桿(33，該移動桿(33)支撐在所述絕熱材料層(32)的下方，該絕熱材料層(32)支撐著所述燃油托盤(31)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，其特征在于，所述力傳感器是橋式剪切力傳感器(34′)；該橋式剪切力傳感器(34′)的一端被固定在固定座上，其另一端的取樣部位上支撐著一根移動桿(33)，該移動桿(33)支撐在所述絕熱材料層(32)的下方，該絕熱材料層(32)支撐著所述燃油托盤(31)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，其特征在于，所述力傳感器是壓力傳感器(34)；該壓力傳感器(34)支撐著一根移動桿(33)，該移動桿(33)向上穿過所述絕熱材料層(32)的一個導(dǎo)向孔而直接支撐著所述燃油托盤(31)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，其特征在于，所述力傳感器是橋式剪切力傳感器(34′)；該橋式剪切力傳感器(34′)的一端被固定在固定座上，其另一端的取樣部位上支撐著一根移動桿(33)，該移動桿(33)向上穿過所述絕熱材料層(32)的一個導(dǎo)向孔而直接支撐著所述燃油托盤(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中之一所述的在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，其特征在于，所述力傳感器和那一串溫度傳感器或熱電偶(2)與同一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)接，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與一臺微型計算機相聯(lián)。
專利摘要一種在中庭模型的火災(zāi)實驗中的動態(tài)釋熱速率測量裝置，該裝置包括燃油托盤和最終托住該燃油托盤的稱重裝置；在中庭模型中的不同高度位置還安裝了一串溫度傳感器或熱電偶。該裝置中的稱重裝置為力傳感器；在該力傳感器與燃油托盤之間隔有絕熱材料層。該力傳感器和那一串溫度傳感器或熱電偶與同一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)接，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與一臺微型計算機相聯(lián)。本實用新型能對火災(zāi)實驗中的釋熱速率進行動態(tài)測量，并能根據(jù)需要，進行參數(shù)監(jiān)控、參數(shù)錄制和參數(shù)分析等。配上輸出裝置(顯示器和打印機)后，還能顯示、回放和保存歷史記錄。
文檔編號G01N25/20GK2811985SQ20052000971
公開日2006年8月30日 申請日期2005年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月1日
發(fā)明者鄭潔, 李百戰(zhàn), 串禾 申請人:重慶大學(xué)