火焰探測(cè)的基本原理

　　火焰的輻射是具有離散光譜的氣體輻射和伴有連續(xù)光譜的固體輻射，其波長(zhǎng)在0.1-10μm或更寬的范圍，為了避免其他信號(hào)的干擾，常利用波長(zhǎng)<300nm的紫外線，或者火焰中*的波長(zhǎng)在4.4μm附近的CO2輻射光譜作為探測(cè)信號(hào)。紫外線傳感器只對(duì)185~260nm狹窄范圍內(nèi)的紫外線進(jìn)行響應(yīng),而對(duì)其它頻譜范圍的光線不敏感,利用它可以對(duì)火焰中的紫外線進(jìn)行檢測(cè)。到達(dá)大氣層下地面的太陽(yáng)光和非透紫材料作為玻殼的電光源發(fā)出的光波長(zhǎng)均大于300nm，故火焰探測(cè)的220m-280nm中紫外波段屬太陽(yáng)光譜盲區(qū)（日盲區(qū)）。紫外火焰探測(cè)技術(shù)，使系統(tǒng)避開(kāi)了zui強(qiáng)大的自然光源一太陽(yáng)造成的復(fù)雜背景，使得在系統(tǒng)中信息處理的負(fù)擔(dān)大為減輕。所以可靠性較高，加之它是光子檢測(cè)手段，因而信噪比高，具有極微弱信號(hào)檢測(cè)能力，除此之外，它還具有反應(yīng)時(shí)間極快的特點(diǎn)。與紅外探測(cè)器相比，紫外探測(cè)器更為可靠，且具有高靈敏度、高輸出、高響應(yīng)速度和應(yīng)用線路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因而充氣紫外光電管正日益廣泛地應(yīng)用于燃燒監(jiān)控、火災(zāi)自報(bào)警、放電檢測(cè)、紫外線檢測(cè)、及紫外線光電控制裝置中。

　　但對(duì)于傳統(tǒng)的紫外光電管器件，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝的限制，其噪聲和靈敏度是一個(gè)互相矛盾的參數(shù)。一般而言，需將靈敏度控制在一個(gè)合適的水平，過(guò)高的靈敏度對(duì)器件的低噪聲指標(biāo)是十分困難的，因?yàn)殪`敏度和噪聲信號(hào)都是由光敏管發(fā)出，傳統(tǒng)的檢測(cè)器會(huì)將兩種信號(hào)同時(shí)放大。所以其靈敏度比較差,檢測(cè)距離小,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報(bào)率。因而需要基于現(xiàn)有或新發(fā)展的探測(cè)原理方法，與其它學(xué)科技術(shù)交叉，通過(guò)改進(jìn)信號(hào)采集和處理等方法來(lái)改善系統(tǒng)性能。

 

火焰探測(cè)器：物質(zhì)燃燒時(shí)，在產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時(shí)，也產(chǎn)生可見(jiàn)或不可見(jiàn)的光輻射。火焰探測(cè)器又稱感光式火災(zāi)探測(cè)器，它是用于響應(yīng)火災(zāi)的光特性。即擴(kuò)散火焰燃燒的光照強(qiáng)度和火焰的閃爍頻率的一種火災(zāi)探測(cè)器。根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測(cè)器有兩種：一種是對(duì)波長(zhǎng)較短的光輻射敏感的紫外探測(cè)器，另一種是對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光輻射敏感的紅外探測(cè)器。

　　紫外火焰探測(cè)器是敏感高強(qiáng)度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測(cè)器，它使用一種固態(tài)物質(zhì)作為敏感元件，如碳化硅或硝酸鋁，也可使用一種充氣管作為敏感元件。

　　紅外光探測(cè)器基本上包括一個(gè)過(guò)濾裝置和透鏡系統(tǒng)，用來(lái)篩除不需要的波長(zhǎng)，而將收進(jìn)來(lái)的光能聚集在對(duì)紅外光敏感的光電管或光敏電阻上。

　　火焰探測(cè)器宜安裝在有瞬間產(chǎn)生爆炸的場(chǎng)所。如石油、*等化工制造的生產(chǎn)存放場(chǎng)所等。

　　針對(duì)不同類型火焰探測(cè)器的特點(diǎn)限制，怎么融入火災(zāi)探測(cè)報(bào)警需要的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，火焰探測(cè)的高速響應(yīng)、遠(yuǎn)距離探測(cè)（針對(duì)不同場(chǎng)所而言）、準(zhǔn)確無(wú)誤報(bào)等特性就成為火焰探測(cè)技術(shù)必須解決的難題。鑒于紫外火焰探測(cè)自身的優(yōu)點(diǎn)和探測(cè)系統(tǒng)的易實(shí)現(xiàn)性、和探測(cè)距離的擴(kuò)展性，所以對(duì)紫外光敏管加入智能火焰探測(cè)模塊，通過(guò)采用放大電路、信號(hào)處理和數(shù)字濾波技術(shù)，改善了市場(chǎng)上現(xiàn)有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)存在的不足，這也是我們研究ZJM-6火焰檢測(cè)器的初衷。

　火焰探測(cè)報(bào)警器技術(shù)的現(xiàn)狀

　　國(guó)標(biāo)中對(duì)于點(diǎn)型紫外火焰探測(cè)器的響應(yīng)規(guī)定30s均可接受，但由于科技的進(jìn)步，市場(chǎng)上的火焰探測(cè)報(bào)警產(chǎn)品的響應(yīng)時(shí)間性均能滿足這個(gè)時(shí)間范圍，但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用和安防要求而言這是必須的，而且對(duì)指標(biāo)和性能要求越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)的大部分報(bào)警系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在S級(jí)，國(guó)外*公司日本濱松、美國(guó)MSA等其響應(yīng)速度zui快可達(dá)到ms級(jí)，可查閱的國(guó)外*的火焰檢測(cè)器探測(cè)距離為500米，不能用在更遠(yuǎn)距離火焰探測(cè)中。市場(chǎng)上的火焰檢測(cè)器主要有感煙傳感器、紅外傳感器和紫外光敏管，即使是采用多信息融合技術(shù)的火焰探測(cè)系統(tǒng)，其檢測(cè)的信息來(lái)源也主要是這三個(gè)方面。傳統(tǒng)的火焰探測(cè)傳感器存在以下不足：

　　a. 煙霧傳感器，這是一種火焰間接檢測(cè)器，當(dāng)火焰產(chǎn)生后煙霧也隨著產(chǎn)生。當(dāng)煙霧達(dá)到一定的濃度時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。用這種方式檢測(cè)火焰有很大的弊病，有很多物質(zhì)燃燒時(shí)不產(chǎn)生煙霧（如天然氣、乙醇、甲醇等），并且檢測(cè)距離較短，傳感器必須在煙霧zui濃的位置，可見(jiàn)當(dāng)火焰發(fā)生到煙霧濃密，然后報(bào)警，在有的場(chǎng)合可能為時(shí)太晚。

　　b. 熱釋放紅外火焰檢測(cè)器，直接檢測(cè)火焰中波長(zhǎng)為4.35±0.15μm的紅外光譜，檢測(cè)目標(biāo)比較明確，它由熱釋放探頭和放大器組成，不足之處是：這種類型的傳感器具有壓電性，對(duì)聲音電磁波以及震動(dòng)都十分敏感，所以使用的地方受到一定的限制，它的檢測(cè)距離小于80m。

　　c. 常規(guī)的紫外火焰檢測(cè)器，直接檢測(cè)火焰中180-260nm的紫外光譜，檢測(cè)的目標(biāo)也十分明確，響應(yīng)速度也比較快。它由紫外光敏探頭和放大器組成，不足之處是:靈敏度差,檢測(cè)距離小于15m,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報(bào)率,因此只能用在距離較短的封閉環(huán)境,如加熱爐、工業(yè)鍋爐等地方。

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