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锂离子电池火灾烟雾不对称比研究

中国安全科学学报 2022年第4期32卷 93-98页

作者：李聪周勇中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026

为解决飞机货舱火灾探测器易受环境中粉尘等气溶胶影响而引起误报警的问题,提出一种基于多波长、多观测角的飞机货舱火灾探测方法,通过试验,得到锂离子电池火灾烟雾与ISO 12103-1 A1粉尘、ISO 12103-1 A2粉尘、Dolomite 90粉尘、细水雾... 详细信息

为解决飞机货舱火灾探测器易受环境中粉尘等气溶胶影响而引起误报警的问题,提出一种基于多波长、多观测角的飞机货舱火灾探测方法,通过试验,得到锂离子电池火灾烟雾与ISO 12103-1 A1粉尘、ISO 12103-1 A2粉尘、Dolomite 90粉尘、细水雾等干扰气溶胶的不对称比(前后向散射信号的比值),利用不对称比的值,区分锂离子电池火灾烟雾与干扰气溶胶。结果表明:波长为405 nm时,能区分的锂离子电池火灾烟雾不对称比为7.25~10.54;波长为870 nm时,能区分的锂离子电池火灾烟雾不对称比为6.56~6.82。

关键词：锂离子电池火灾烟雾不对称比干扰气溶胶探测器

低压环境下锂离子电池电解液火灾烟雾不对称比研究

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火灾科学 2023年第4期32卷 236-243页

作者：杨泽伟周勇程旭东全珈兴中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

基于变压变氧浓度试验舱和气溶胶散射实验装置,探究了不同压力环境下电解液火灾烟雾不对称比的差异性,为飞机货舱电解液火灾烟雾与干扰气溶胶区分方法提供理论指导和数据支持。结果表明:环境压力会对电解液火灾烟雾浓度产生影响,随着压... 详细信息

基于变压变氧浓度试验舱和气溶胶散射实验装置,探究了不同压力环境下电解液火灾烟雾不对称比的差异性,为飞机货舱电解液火灾烟雾与干扰气溶胶区分方法提供理论指导和数据支持。结果表明:环境压力会对电解液火灾烟雾浓度产生影响,随着压力的降低,电解液火灾烟雾浓度(即消光率)减小;对于电解液火灾烟雾的不对称比,随着压力的降低,不对称比先增大再减小,但是在405 nm波长下,电解液火灾烟雾的不对称比始终保持在9~12之间,而干扰气溶胶的不对称比保持在3~6之间,二者之间差异性很大。基于此,提出了当不对称比值大于7时,是电解液火灾烟雾,小于7时,是干扰气溶胶的区分方法。

关键词：低压环境电解液火灾烟雾消光率不对称比

18650型三元锂离子电池火灾烟雾不对称比研究

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18650型三元锂离子电池火灾烟雾不对称比研究

作者：李聪中国科学技术大学

学位级别：硕士

锂离子电池凭借寿命长、能量密度高、无记忆效应和无污染等优异性能而广泛应用,但是其本身存在的热安全问题也不能被忽视。锂离子电池在热失控过程中会释放出大量热量和有毒有害烟气,如果不进一步采取有效措施将引发严重的火灾事故。为... 详细信息

锂离子电池凭借寿命长、能量密度高、无记忆效应和无污染等优异性能而广泛应用,但是其本身存在的热安全问题也不能被忽视。锂离子电池在热失控过程中会释放出大量热量和有毒有害烟气,如果不进一步采取有效措施将引发严重的火灾事故。为了保障人们生命财产和降低火灾事故损失,需要利用火灾探测技术对锂离子电池进行实时的安全监测。大多数电池库房、回收厂等大型空间采用烟雾探测技术,目前使用最广泛的烟雾探测器是基于烟雾颗粒光散射原理的光电感烟探测器,但环境中粉尘、水雾等干扰气溶胶颗粒往往会造成感烟探测器发生误报和漏报,并且目前的烟雾探测技术也没有考虑锂离子电池火灾烟雾的特殊性。前人研究结果表明,不同波长和不同散射角条件下的不对称比(前后向散射光强的比值)可以用于区分识别不同类型的气溶胶,但是对于锂离子电池火灾烟雾的区分识别尚需进一步研究。因此,本文采用数值模拟计算和实验测量相结合的方法,研究了 18650型三元锂离子电池火灾烟雾的微观形貌特征与宏观光学特性,具体研究工作如下:(1)对比测试了两种荷电状态的锂离子电池火灾烟雾颗粒的微观形貌及形貌特征参数变化。利用电子显微镜,研究了 100%SOC和50%SOC锂离子电池火灾烟雾颗粒的微观形貌,发现:100%SOC电池烟颗粒与明火烟颗粒类似,具有典型的分形结构,50%SOC电池烟颗粒与阴燃火烟颗粒类似,为近似球形结构;通过图像统计处理的方法,获取了两种烟颗粒的形貌特征参数,发现:100%SOC电池烟颗粒的主粒子平均粒径为45.0 nm、分形维数为1.41,50%SOC电池烟颗粒的平均粒径为130 nm;根据统计的形貌特征参数,建立了烟颗粒物理结构模型,为锂离子电池火灾烟雾颗粒光散射特性的数值模拟计算提供了数据支撑。(2)分析了两种荷电状态的锂离子电池火灾烟雾颗粒的光散射特性。基于烟颗粒物理结构模型,利用Lorenz-Mie散射理论和DDA方法,对100%SOC和50%SOC锂离子电池火灾烟雾颗粒光散射特性进行数值计算,得到两种烟颗粒在不同粒径和不同波长条件下不对称比等散射特性的变化趋势:100%SOC电池火灾烟雾的不对称比随着粒径的增大和波长的减小呈现出单调递增的趋势;50%SOC电池火灾烟雾的不对称比不具有单调性,与颗粒的粒径和光源的波长密切相关,在粒径225 nm和波长405 nm附近出现第一个极大值。对电池火灾烟雾不对称比等散射特性的分析,为气溶胶散射实验的开展提供了理论基础。(3)研究了锂离子电池火灾烟雾、标准试验火及干扰气溶胶的不对称比的区别。基于数值模拟计算,选择合适波长光源和散射角的探测器模型,利用气溶胶散射实验装置,开展锂离子电池火灾烟雾在不同波长和不同散射角条件下的不对称比实验,研究电池荷电状态、非单一气溶胶、光源波长、偏振状态对其不对称比的影响;在此基础上,对标准试验火和干扰气溶胶开展不对称比实验,将其结果与电池火灾烟雾不对称比进行对比分析,提出了锂离子电池火灾烟雾与其他类型气溶胶的区分识别方法。

关键词：锂离子电池探测火灾烟雾不对称比干扰气溶胶

基于数字锁相技术的飞机货舱火灾烟雾光学参数方法研究

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中国安全生产科学技术 2022年第7期18卷 193-200页

作者：韩宙熊枭郝朝龙陈达张伟中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学天津市民航能源环境与绿色发展工程研究中心天津300300

为解决飞机货舱火灾光学探测易受环境杂光和空气中灰尘、水汽干扰,误报率高的问题,提出1种基于数字锁相的双波长火灾烟雾探测方法。利用数字锁相技术调制双波长光源,选择性地提取微弱光散射信号,并设计前、后双向散射光探测光路。采用... 详细信息

为解决飞机货舱火灾光学探测易受环境杂光和空气中灰尘、水汽干扰,误报率高的问题,提出1种基于数字锁相的双波长火灾烟雾探测方法。利用数字锁相技术调制双波长光源,选择性地提取微弱光散射信号,并设计前、后双向散射光探测光路。采用常见火灾材料及干扰源进行真假火源实验,依据米氏散射理论及不同粒径气溶胶颗粒对不同波长光的散射效应差异,以不对称比(AR)和双波长光强比(DWIR)作为火灾检测参数对不同粒径颗粒进行区分,根据2种火灾检测参数建立数据样本,利用BP神经网络进行分析,并加入复合式传感器实验作为对比。研究结果表明:基于数字锁相技术的火灾烟雾光学探测方法能够在一定程度上区分火灾烟雾和干扰源,误报率小于3.5%。

关键词：民航货舱火灾数字锁相技术烟雾光学探测不对称比双波长光强比

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飞机货舱火灾早期探测技术与系统研究

飞机货舱火灾早期探测技术与系统研究

作者：韩宙中国民航大学

学位级别：硕士

飞机货舱火灾烟雾探测器是保障飞机飞行安全的重要设备之一,而现存烟雾探测器因受到货舱环境中杂散光干扰,以及水汽和灰尘等气溶胶的影响,时常出现误报,严重影响飞机正常运行。为了降低飞机货舱火警误报率,提出一种基于数字锁相技术的... 详细信息

飞机货舱火灾烟雾探测器是保障飞机飞行安全的重要设备之一,而现存烟雾探测器因受到货舱环境中杂散光干扰,以及水汽和灰尘等气溶胶的影响,时常出现误报,严重影响飞机正常运行。为了降低飞机货舱火警误报率,提出一种基于数字锁相技术的双波长火灾烟雾探测方法。首先,对光电式烟雾探测器原理及易误报原因进行分析,基于粒子光散射理论和粒度分析,引入双波长发射式探测方法,并利用数字锁相技术抗干扰、去噪的特点,提出基于数字锁相技术的双波长火灾烟雾探测方法,搭建了基于此方法的火灾探测系统。其次提出利用双波长光强比(DWIR)和不对称比(AR)作为火灾检测参数,通过理论分析,设计了双发射前后双向探测方法,并对光学烟雾迷宫进行设计和优化处理;然后进行火灾模拟实验,利用数字锁相放大算法对实验数据进行处理,对两种火灾检测参数进行分析;构建BP神经网络对数据进行学习训练,实现阴燃火灾与干扰源的智能探测。通过实验测试,双波长数字锁相光电烟雾探测系统可以根据DWIR和AR两种检测参数对气溶胶类型进行区分,减少误报次数,误报率不超过3.5%,为飞机货舱火灾探测提供了可靠依据。最后,基于双波长数字锁相光电烟雾探测系统,提出一种多传感器复合式火灾探测器。增加探测其他火灾特征产物的传感器,进一步提高货舱火灾探测器的准确性。

关键词：飞机货舱火灾数字锁相技术烟雾光学探测不对称比双波长光强比

不同环境压力下锂离子电池电解液火灾烟雾特性研究

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不同环境压力下锂离子电池电解液火灾烟雾特性研究

作者：杨泽伟中国科学技术大学

学位级别：硕士

锂离子电池作为当前和未来储能的重要技术,应用越来越广泛,航空运输也已经成为锂离子电池运输的可选择途径之一。然而,由于锂离子电池本身存在很高的危险性,很大程度上会影响民航的安全运输,尤其是它的重要组成部分——电解液。作为稳... 详细信息

锂离子电池作为当前和未来储能的重要技术,应用越来越广泛,航空运输也已经成为锂离子电池运输的可选择途径之一。然而,由于锂离子电池本身存在很高的危险性,很大程度上会影响民航的安全运输,尤其是它的重要组成部分——电解液。作为稳定性较低的可燃液体,电解液是导致航空运输锂离子电池时火灾危险性偏高的关键因素。当锂离子电池发生短路时,所产生的火花会在很短时间内点燃锂离子电池内部的易燃电解液,而锂离子电池的外壳会被发生燃烧的电解液引燃,从而导致整块电池发生燃烧,燃烧的电池则又会引燃周围其他易燃物体,从而形成火灾甚至爆炸事故。同时,飞机货舱环境复杂、低压且多干扰源,导致飞机货舱火灾探测系统误报率一直处于较高水平,不仅容易造成重大损失,更会对航班的飞行安全产生威胁。目前,飞机货舱中所使用的主要是光电感烟探测器,其工作原理为火灾烟雾对入射光的散射作用,而火灾烟雾的形貌特征、粒径分布和光散射特性又是影响探测器性能的关键参数,因此需要对飞机货舱电解液的火灾探测展开研究。前人研究结果表明,利用双波长和双散射角的火灾探测技术可以对火灾烟雾和干扰源进行区分,但是该方法对于飞机货舱的低压环境和电解液是否适用仍需进行进一步研究。因此,本文以不同燃烧阶段的电解液火灾烟雾颗粒形貌特征和粒径分布为基础,结合飞机货舱的常压和低压环境,采用模拟和实验的方法,对电解液火灾烟雾和干扰气溶胶的区分方法展开了研究,主要研究内容和结论如下:(1)开展了不同燃烧阶段电解液火灾烟雾物理特性研究,明确了不同火灾烟雾不同燃烧阶段物理特性之间的差异,为电解液火灾烟雾光散射数值模拟提供了参数指导。自行设计搭建火灾烟雾采集装置,对不同燃烧阶段的三种电解液、正庚烷和煤油的火灾烟雾颗粒进行采集,通过扫描电子显微镜和粒径统计软件获取不同火灾烟雾颗粒的形貌特征和粒径分布。研究结果表明,三种不同类型电解液燃烧产生的烟雾颗粒形貌特征为球形液滴,且粒径均值随着燃烧的发展,呈现出先增大后减小的趋势;EC-DMC、EC-DEC和EC-DEC-DMC三种电解液烟雾颗粒粒径极值分别为205.48 nm、245.82 nm、275.82 nm,且都出现在早中期阶段;三种电解液烟雾颗粒粒径的大小关系为:EC-DMC

关键词：锂离子电池电解液火灾烟雾低压环境粒径分布不对称比干扰气溶胶

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加速度峰值不对称性特征及其影响

自然灾害学报 2008年第1期17卷 191-196页

作者：孟凡超袁晓铭孙锐曹振中中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080

研究了地震波峰值的不对称性特征对土动力响应的影响以及地震波峰值不对称性的特征和规律。实验研究显示，地震荷载自身的不对称性对土体变形发展影响显著，其中加速度峰值的不对称性有重要影响，有时起控制作用。利用国内外287次5级以... 详细信息

研究了地震波峰值的不对称性特征对土动力响应的影响以及地震波峰值不对称性的特征和规律。实验研究显示，地震荷载自身的不对称性对土体变形发展影响显著，其中加速度峰值的不对称性有重要影响，有时起控制作用。利用国内外287次5级以上的实际地震记录，用峰值不对称比描述了加速度峰值不对称性的特征和规律，提出了其估计公式。结果表明：加速度峰值不对称性特征明显，不对称比变化范围在1．0—3．3之间；加速度峰值不对称比出现在1．2—1．4的机率约为1／3，在1．1—1．5的机率约为2／3；加速度峰值不对称比的平均值从5级到8级地震其变化范围为1．4～1．2，总体上随震级加大而略有降低。

关键词：地震波峰值不对称性不对称比土体变形

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地震动有效幅值不对称性特征研究

地震工程与工程振动 2012年第1期32卷 16-22页

作者：孟凡超袁晓铭孙锐防灾科技学院河北三河065201 中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080

利用国内外287次5级以上的实际地震记录,研究了地震动有效幅值的不对称性特征及其规律。分别用有效幅值不对称比和有效幅值作用次数不对称比来描述地震动的不对称性,统计结果具有规律性,并提出了其估计公式。结果表明:地震动有效幅值不... 详细信息

利用国内外287次5级以上的实际地震记录,研究了地震动有效幅值的不对称性特征及其规律。分别用有效幅值不对称比和有效幅值作用次数不对称比来描述地震动的不对称性,统计结果具有规律性,并提出了其估计公式。结果表明:地震动有效幅值不对称性和有效幅值作用次数不对称性特征明显,幅值不对称比的平均值不受震级影响,但与截断比呈非线性递增关系,截断比小于1/3时不对称比在1.07～1.20之间,截断比大于1/3时不对称比在1.13～1.96之间;有效幅值作用次数不对称比的平均值不受震级影响,但与截断比呈非线性递增关系,截断比小于1/3时作用次数不对称比在1.04～1.31之间变化,截断比大于1/3时作用次数不对称比在1.22～1.80之间。

关键词：有效幅值不对称比截断比

基于无线网络的IEEE 1588时钟同步算法

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科学技术与工程 2019年第31期19卷 258-262页

作者：郭震津郑宾中北大学电气与控制工程学院太原030051 中北大学电子测试技术重点实验室太原030051

为了补偿无线网络中链路数据速率的动态变化带来的偏移误差,并提高时钟同步精度,提出基于动态变化的不对称无线传输IEEE 1588时钟同步算法,根据动态变化的无线链路的不对称比来计算主从节点的时钟偏移误差。结果表明:从时钟的偏移误差... 详细信息

为了补偿无线网络中链路数据速率的动态变化带来的偏移误差,并提高时钟同步精度,提出基于动态变化的不对称无线传输IEEE 1588时钟同步算法,根据动态变化的无线链路的不对称比来计算主从节点的时钟偏移误差。结果表明:从时钟的偏移误差可以减小到10-3μs,在无线网络中应用该算法能明显提高时钟同步精度。

关键词： IEEE 1588 无线传输时钟同步不对称比