[發明專利]一種兩紅外（IR）兩紫外（UV）的紅紫復合探測技術實現火焰探測的裝置及其方法

在審

• 申請號: 201611178761.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106949976A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 孫卿;楊福華;呂志勤;羅紹軍
• 申請（專利權）人: 中蕊（武漢）光電科技有限公司
• 主分類號: G01J5/08
• 分類號: G01J5/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 俞鴻

技術領域

本發明屬于火焰探測技術領域，特別是涉及一種兩紅外(IR) 兩紫外(UV)的紅紫復合探測技術實現火焰探測的裝置及方法。

背景技術

在生產、加工、儲存、使用和運輸各種可燃物質的部門，飛機停機庫、大型油氣罐區、關鍵的石油化工裝置及自動加工工廠等部門，都需要配備性能可靠、反應靈敏的火焰探測器。眾所周知，若能在火苗剛剛燃起時，火焰探檢器就能立即探測到“小火”,人們便能盡快采取滅火措施，從而避免或減少損失，往往比較容易奏效。因此，無論是單純的火焰探測系統，還是作為自動滅火系統一部分的火焰檢測，都對火焰探測探頭提出了相當高的要求。首先是探頭要有高的靈敏度，同時要有高的可靠性，再有就是希望探頭要有大的檢測距離，即有大的保護范圍。

火焰探測器的定義：物質燃燒時，在產生煙霧和放出熱量的同時，也產生可見或不可見的光輻射，因此，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，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。各種光學火焰探測器探頭都選擇火焰光的某些頻帶范圍,而且是“火焰”所具有的比較特殊的頻帶。目前使用廣泛的火焰探測器主要有四種：單紫外(UV) 探測器、單紅外(IR)探測器、雙紅外(IR)探測器和紫外(UV) /紅外(IR)復合探測器。

傳統火焰探測器存在的缺點：單紅外或者單紫外火焰探測器的抗干擾能力較差，較容易受太陽光、熱源、熒光燈、白熾燈等背景光的影響而產生誤報警，因此，這類火焰探測器僅適用于自然光線有限的封閉空間；雙波段紅外火焰探測器一定程度上克服了背景輻射的干擾，提高了火災探測靈敏度，具有比單波段紅外火焰探測器更好的探測性能，但整體上依然存在誤報警率高、探測距離短等缺點；傳統的紫外紅外復合式火焰探測器受限于紫外光電管的使用方式，響應時間較長，這類火焰探測器無法滿足對火焰的快速響應要求；除此之外現有的火焰探測器在信號處理過程中，多采用線性放大技術，無法偵測到微小信號，同時動態范圍較小，致使火焰探測器靈敏度低，探測距離有限。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的缺陷，提供一種兩紅外(IR) 兩紫外(UV)的紅紫復合探測技術實現火焰探測的裝置及方法，改善現有火焰探測器靈敏度低、誤報率高等問題。

本發明提供了一種兩紅外(IR)兩紫外(UV)的紅紫復合探測技術實現火焰探測的裝置，其特征在于：它包括四個火焰探測器；每個火焰探測器均依次經其對應的對數放大器、帶通濾波器和高精度模擬數字轉換器(ADC)與現場可編程門陣列(FPGA)電連接，現場可編程門陣列并行處理四個火焰探測器所在通道的數字信號；現場可編程門陣列與微控制單元(MCU)電連接，微控制單元設置有RS485接口和CAN總線接口，微控制單元輸出0～20mA電流環并通過輸出不同的電流值表明檢測結果；四個火焰探測器分別為兩個紅外探測器和兩個紫外探測器；其中兩紅外探測器的中心波長分別為4.3nm和3.8nm，兩紫外探測器的中心波長分別為254nm和 355nm。

所述微控制單元的輸出端連接有LED指示燈，所述LED指示為三色LED指示燈，通過不同顏色和不同閃爍頻率表明檢測結果。

所述紫外探測器包括管帽和底座，管帽和底座配合形成密閉空間；管帽一端嵌設有窗口材料，所述密閉空間內設置有PCB板，PCB 上設置有光電二極管和前置放大電路；光電二極管檢測管帽外部空氣中的光信號并將其轉換為電流信號傳遞至前置放大電路；前置放大電路將接收到的電流信號轉換為電壓信號輸出；底座上設置有連接前置放大電路輸出端的輸出引腳、連接前置放大電路電源輸入端的電源引腳、連接前置放大電路接地端的接地引腳、用于與外部接地端連接的接地管腳。

上述技術方案中，所述前置放大電路包括放大器；放大器的正極輸入端接地；放大器的負極輸入端連接光電二極管的陰極，光電二極管的陽極的接地；放大器的負極輸入端和輸出端之間連接有反饋電阻；反饋電阻兩端并聯有補償電容；放大器的負極輸入端經PD 內阻接地；放大器的負極輸入端經PD結電容接地。所述密閉空間填充氮氣或者真空；所述窗口材料為石英玻璃或者濾光片；所述光電二極管采用GaN半導體材料制成。