浮游金屬粉塵濃度檢測技術(shù)及傳感器研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場所產(chǎn)生的粉塵有二大危害，一是造成塵肺病的職業(yè)危害，二是會產(chǎn)生爆炸。粉塵爆炸需要具備三個條件，粉塵濃度超過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塵可導(dǎo)致金屬粉塵在空氣中的濃度超過爆炸極限，而金屬粉塵爆炸事故一般后果非常嚴重，往往造成重大人員傷害和經(jīng)濟損失，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。針對拋光打磨作業(yè)場所的浮游金屬粉塵的檢測防護等相關(guān)研究被列入了2016年國家重點研發(fā)計劃之中，因此，開展拋光打磨作業(yè)場所浮游金屬粉塵濃度的實時監(jiān)測，對提高高危區(qū)域粉塵濃度超標監(jiān)測預(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。
　　目前國內(nèi)外針對浮游金屬粉塵濃度檢測的相關(guān)研究很少。主要是由于國外針對工業(yè)作業(yè)場所沉積塵有相關(guān)規(guī)定與標準，并且執(zhí)行

3、較好，不易產(chǎn)生二次揚塵，但國內(nèi)因為管理執(zhí)行的問題，雖有標準但效果不明顯，急需一種檢測方法來減少沉積塵帶來的的粉塵爆炸隱患。本文在深入分析對比目前主要的粉塵濃度檢測方法基礎(chǔ)之上，針對拋光打磨作業(yè)場所，對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技術(shù)及其傳感器研究。主要研究內(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理，并通過實驗驗證了產(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，基于高斯靜電場和電荷感應(yīng)理論與交流耦合技術(shù)，確定了測量浮游金屬粉塵濃度的具體方法，設(shè)計了一種新式的螺旋環(huán)狀探測電極，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)狀探測電極存在的缺陷。
　　推導(dǎo)出了螺旋環(huán)狀探測電極的空間靈敏度，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，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，對粉塵濃度傳感器的測量精度進行了實驗驗證，實驗結(jié)果表明:測量誤差≤10％，完全達到了設(shè)計要求;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)狀探測電極的電荷感應(yīng)式粉塵濃度檢測技術(shù)應(yīng)用于浮游金屬粉塵濃度的檢測是