浮游金屬粉塵濃度檢測(cè)技術(shù)及傳感器研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所產(chǎn)生的粉塵有二大危害，一是造成塵肺病的職業(yè)危害，二是會(huì)產(chǎn)生爆炸。粉塵爆炸需要具備三個(gè)條件，粉塵濃度超過(guò)一定限值是必要條件之一。具有爆炸性質(zhì)的粉塵種類有7大類，其中拋光打磨、金屬材料加工等作業(yè)場(chǎng)所產(chǎn)生的金屬粉就是其中之一。因金屬粉塵沉積而引起的二次揚(yáng)塵可導(dǎo)致金屬粉塵在空氣中的濃度超過(guò)爆炸極限，而金屬粉塵爆炸事故一般后果非常嚴(yán)重，往往造成重大人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失，2014年江蘇昆山中榮金屬制品有限公司除塵系統(tǒng)沉積金屬粉塵的

2、二次揚(yáng)塵形成粉塵云導(dǎo)致的粉塵爆炸事故、造成97人死亡、163人受傷就是最好的例證。針對(duì)拋光打磨作業(yè)場(chǎng)所的浮游金屬粉塵的檢測(cè)防護(hù)等相關(guān)研究被列入了2016年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃之中，因此，開展拋光打磨作業(yè)場(chǎng)所浮游金屬粉塵濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)提高高危區(qū)域粉塵濃度超標(biāo)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，有效預(yù)防粉塵爆炸事故的發(fā)生具有十分重要的意義。
　　目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)浮游金屬粉塵濃度檢測(cè)的相關(guān)研究很少。主要是由于國(guó)外針對(duì)工業(yè)作業(yè)場(chǎng)所沉積塵有相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，并且執(zhí)行

3、較好，不易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，但國(guó)內(nèi)因?yàn)楣芾韴?zhí)行的問題，雖有標(biāo)準(zhǔn)但效果不明顯，急需一種檢測(cè)方法來(lái)減少沉積塵帶來(lái)的的粉塵爆炸隱患。本文在深入分析對(duì)比目前主要的粉塵濃度檢測(cè)方法基礎(chǔ)之上，針對(duì)拋光打磨作業(yè)場(chǎng)所，對(duì)開展了基于電荷感應(yīng)原理的可燃性浮游金屬粉塵濃度檢測(cè)技術(shù)及其傳感器研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，根據(jù)金屬粉塵的特性，研究分析了金屬粉塵的起電機(jī)理，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了產(chǎn)生的浮游金屬粉塵的帶電性，為采用電荷感應(yīng)法檢測(cè)金屬粉塵濃度提供了依

4、據(jù)。其次，在分析直流耦合和交流耦合二種電荷感應(yīng)法基礎(chǔ)上，基于高斯靜電場(chǎng)和電荷感應(yīng)理論與交流耦合技術(shù)，確定了測(cè)量浮游金屬粉塵濃度的具體方法，設(shè)計(jì)了一種新式的螺旋環(huán)狀探測(cè)電極，在保證空間靈敏度不降低的條件下克服了傳統(tǒng)棒狀和環(huán)狀探測(cè)電極存在的缺陷。
　　推導(dǎo)出了螺旋環(huán)狀探測(cè)電極的空間靈敏度，根據(jù)其電極空間靈敏度分布特性，為粉塵濃度傳感器探測(cè)電極的匝數(shù)、半徑大小、絕緣層厚度等具體參數(shù)的設(shè)計(jì)，提供了參考依據(jù)。
　　開展了基于電荷感應(yīng)原

5、理的粉塵濃度傳感器研究，分析了金屬粉塵濃度傳感器的組成原理，設(shè)計(jì)了具有高增益的電荷放大電路、濾波電路、A/D采樣電路、控制電路等，探討了傳感器抗干擾處理方法。
　　最后，對(duì)粉塵濃度傳感器的測(cè)量精度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:測(cè)量誤差≤10％，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求;開展了多種環(huán)境影響因素的研究，給出了有效的解決方案。
　　論文研究證明:基于交流耦合技術(shù)和螺旋環(huán)狀探測(cè)電極的電荷感應(yīng)式粉塵濃度檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于浮游金屬粉塵濃度的檢測(cè)是