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火焰探測器--工作原理和技術(shù)發(fā)展抉擇方向分析
新聞分類:  技術(shù)資訊    瀏覽:2852    日期:2012/07/14    
    紫外線傳感器只對185~260nm狹窄范圍內(nèi)的紫外線進行響應,而對其它頻譜范圍的光線不敏感,利用它可以對火焰中的紫外線進行檢測。


    但對于傳統(tǒng)的紫外光電管器件,因為結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備工藝的限制,其噪聲和敏捷度是一個互相矛盾的參數(shù)。

    紫外火焰探測器是敏感高強度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測器,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。


    常規(guī)的紫外火焰檢測器,直接檢測火焰中180-260nm的紫外光譜,檢測的目標也十分明確,響應速度也比較快。


火焰探測的基本原理


    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,其波長在0.1-10μm或更寬的范圍,為了避免其他信號的干擾,常利用波長<300nm的紫外線,或者火焰中特有的波長在4.4μm四周的CO2輻射光譜作為探測信號。


    紅外光探測器基本上包括一個過濾裝置和透鏡系統(tǒng),用來篩除不需要的波長,而將收進來的光能會萃在對紅外光敏感的光電管或光敏電阻上。市場上的火焰檢測器主要有感煙傳感器、紅別傳感器和紫外光敏管,即使是采用多信息融合技術(shù)的火焰探測系統(tǒng),管式電爐其檢測的信息來源也主要是這三個方面。即擴散火焰燃燒的光照強度和火焰的閃爍頻率的一種火災探測器。

     紫外火焰探測技術(shù),使系統(tǒng)避開了最強盛的天然光源一太陽造成的復雜背景,使得在系統(tǒng)中信息處理的負擔大為減輕。根據(jù)火焰的光特性,目前使用的火焰探測器有兩種:一種是對波長較短的光輻射敏感的紫外探測器,另一種是對波長較長的光輻射敏感的紅外探測器。

    它由紫外光敏探頭和放大器組成,不足之處是:敏捷度差,檢測間隔小于15m,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報率,因此只能用在間隔較短的封鎖環(huán)境,如加熱爐、產(chǎn)業(yè)鍋爐等地方。到達大氣層下地面的太陽光和非透紫材料作為玻殼的電光源發(fā)出的光波長均大于300nm,故火焰探測的220m-280nm中紫外波段屬太陽光譜盲區(qū)(日盲區(qū))。

    需要基于現(xiàn)有或新發(fā)展的探測原理方法,與其它學科技術(shù)交叉,通過改進信號采集和處理等方法來改善系統(tǒng)機能。用這種方式檢測火焰有很大的弊病,有良多物質(zhì)燃燒時不產(chǎn)生煙霧(如自然氣、乙醇、甲醇等),并且檢測間隔較短,傳感器必需在煙霧最濃的位置,箱式爐可見當火焰發(fā)生到煙霧濃密,然后報警,在有的場合可能為時太晚。所以其敏捷度比較差,檢測間隔小,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報率。如石油、火藥等化工制造的出產(chǎn)存放場所等。


火焰探測報警器技術(shù)的現(xiàn)狀


    國標中對于點型紫外火焰探測器的響應劃定30s均可接受,但因為科技的提高,市場上的火焰探測報警產(chǎn)品的響應時間性均能知足這個時間范圍,但對于實際應用和安防要求而言這是必需的,而且對指標和機能要求越來越高。

    需將敏捷度控制在一個合適的水平,過高的敏捷度對器件的低噪聲指標是十分難題的,由于敏捷度和噪聲信號都是由光敏管發(fā)出,傳統(tǒng)的檢測器會將兩種信號同時放大。


    針對不同類型火焰探測器的特點限制,怎么融入火災探測報警需要的實時性和正確性,火焰探測的高速響應、遠間隔探測(針對不同場所而言)、正確無誤報等特性就成為火焰探測技術(shù)必需解決的挫折。鑒于紫外火焰探測自身的長處和探測系統(tǒng)的易實現(xiàn)性、和探測間隔的擴展性,電爐所以對紫外光敏管加入智能火焰探測模塊,通過采用放大電路、信號處理和數(shù)字濾波技術(shù),改善了市場上現(xiàn)有火災報警系統(tǒng)存在的不足,這也是我們研究ZJM-6火焰檢測器的初衷。

    火焰探測器又稱感光式火災探測器,它是用于響應火災的光特性。海內(nèi)的大部門報警系統(tǒng)響應時間在S級,國外頂級公司日本濱松、美國MSA等其響應速度最快可達到ms級,管式爐可查閱的國外頂級的火焰檢測器探測間隔為500米,不能用在更遠間隔火焰探測中傳統(tǒng)的火焰探測傳感器存在以下不足。


    煙霧傳感器,這是一種火焰間接檢測器,當火焰產(chǎn)生后煙霧也跟著產(chǎn)生。與紅外探測器比擬,紫外探測器更為可靠,且具有高敏捷度、高輸出、高響應速度和應用線路簡樸等特點。   火焰探測器:物質(zhì)燃燒時,在產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時,也產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。

    當煙霧達到一定的濃度時發(fā)出報警信號。所以可靠性較高,加之它是光子檢測手段,因而信噪比高,具有極微弱信號檢測能力,除此之外,它還具有反應時間極快的特點。因而充氣紫外光電管正日益廣泛地應用于燃燒監(jiān)控、火災自報警、放電檢測、紫外線檢測、及紫外線光電控制裝置中。


    火焰探測器宜安裝在有瞬間產(chǎn)生爆炸的場所。


    熱開釋紅外火焰檢測器,直接檢測火焰中波長為4.35±0.15μm的紅外光譜,檢測目標比較明確,它由熱開釋探頭和放大器組成,不足之處是:這種類型的傳感用具有壓電性,對聲音電磁波以及震驚都十分敏感,所以使用的地方受到一定的限制,它的檢測間隔小于80m。

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