[实用新型]一种基于闪烁频率的光谱火焰探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及火焰探测技术领域。更具体地，涉及一种基于闪烁频率的光谱火焰探测器。

背景技术

火灾探测器是消防火灾自动报警系统中，对现场进行探查，发现火灾的设备，用于火警报警及启动火灾抑制措施。目前国内外主要火灾探测器类型有感烟火灾探测器、感温火灾探测器、气体型火灾探测器和光谱火灾探测器。其中感烟火灾探测器、感温火灾探测器和气体型火灾探测器由于其探测机理限制，对实际火灾响应时间过长，甚至由于探测参量不能够到达探测器而出现漏报现象。由于光谱火灾探测器具有响应速度快、探测距离远和环境适应性好等特点，所以目前一般都采用光谱火灾探测器进行火灾探测。

燃烧火焰具有各种特性，如发热程度、电离状态、火焰不同部位的辐射、光谱及火焰的脉动或闪烁现象、差压、音响等，均可用来检测火焰的“有”或“无”。所有的燃料燃烧都辐射一定量的紫外线和大量的红外线，且光谱范围涉及红外线、可见光及紫外线。因此，整个光谱范围都可以用来检测火焰的“有”或“无”。由于不同种类的燃料，其燃烧火焰辐射的光线强度不同，相应采用的火焰检测元件也会不一样。一般说来，煤粉火焰中除了含有不发光的CO₂和水蒸气等三原子气体外，还有部分灼热发光的焦炭粒子和炭粒，它们辐射较强的红外线、可见光和一些紫外线，而紫外线往往容易被燃烧产物和灰粒吸收而很快被减弱，因此煤粉燃烧火焰宜采用可见光或红外线火焰检测器。而在用于暖炉和点火用的油火焰中，除了有一部分CO₂和水蒸气外，还有大量的发光碳黑粒子，它也能辐射较强的可见光、红外线和紫外线，因此可采用对这三种火焰较敏感的检测元件进行测量。而可燃气体作为主燃料燃烧时，在火焰初始燃烧区辐射较强的紫外线，此时可采用紫外线火焰检测器进行检测。

除辐射稳态电磁波外，所有的火焰均呈脉动变化。例如，在10-20Hz的低频范围内，煤粉与油有火与无火之间闪烁强度的差异都很小；煤粉有火与无火之间辐射强度最大差异处的闪烁频率约300Hz；油有火与无火之间区别都要在100Hz以上频率才能较好地实现检测。闪烁频率与辐射强度之间的关系取决于燃烧器结构布置、检测方法、燃料种类、燃烧器的运行条件以及观察角度等因素。一般来说：1)火焰闪烁频率在火焰的初始燃烧器较高，然后向燃烬区依次降低；2)检测器距火焰初始燃烧区越近，检测到的高频成分(100—400Hz)越强；3)检测器探头视角越狭窄，所检测到的火焰信号越真实；反之亦然。

因此，需要提供一种基于火焰燃烧特性的，具有高防误报特性，能够实现高速、高灵敏度火焰探测的火焰探测器。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于火焰燃烧辐射及脉动变化特性的，具有高防误报特性，能够实现高速、高灵敏度火焰探测的火焰探测器。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于闪烁频率的光谱火焰探测器，该探测器包括感测单元、计算单元和处理单元，其中：

感测单元，包括感测第一波长的辐射并输出第一信号的第一辐射传感器，及感测红外辐射并输出第二信号的光敏感测器。第一辐射传感器用于感测特征波长的辐射信号并将该辐射信号转化为电信号输出。辐射信号的强度与电信号的幅值线性正相关，即电信号的幅值用于反映对应辐射信号的强度。光敏感测器用于感测待测物辐射的红外信号，并将该红外信号转化为电信号，能够表征光敏感测器感测到的光强。

计算单元，基于第二信号计算待测物闪烁频率。进行闪烁频率计算时，可以根据光敏感测器感测到的红外信号的波形图，计算相邻/不相邻的两个波峰/波谷的时间间隔，进一步计算出闪烁频率。

处理单元，基于第一信号和待测物闪烁频率判断是否存在火焰及发出报警信号。

优选地，第一波长为4.4微米。任何燃料在燃烧时，都会不同程度地向外辐射可见光和红外线等光波。燃料不同，辐射出的光波段就不同。燃烧条件不同，火焰辐射光波在各波段上的可检测性也不同。

实际中，碳氢化合物火灾发生时所产生的明火，具有其特有的光谱特性。火源释放的能量大部分能量集中在红外波段且不同波长的红外辐射能量不同。红外段4.4微米附近出现的曲线凸起部分是被称为CO₂共鸣的CO₂原子团发光光谱，它比火焰中其它原子、分子或基团所发出的线状或带状光谱具有绝对大的辐射强度。