[發(fā)明專利]一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111178802.8
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113916381A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 章軍;楊偉偉;郭晶;曹志兵;俞莉佳
• 申請（專利權）人: 無錫格林通安全裝備有限公司
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 洪煜淼

本發(fā)明公開了一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法及裝置，方法包括樣本集制作、特征提取、設計BP模型、測試結果。裝置包括三通道紅外傳感器，紫外傳感器、放大電路、控制器，所述控制器實現(xiàn)模數(shù)轉換、數(shù)字濾波、特征提取、歸一化處理、建立BP模型輸出結果。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的火焰探測器算法大都采用閾值法結合與或關系的融合策略，但簡單的線性分類和融合策略并未完全發(fā)揮出紅紫外傳感器結合的優(yōu)勢等問題，本發(fā)明可以應用于多種類型的純紅外傳感器和和紫紅外傳感器結合的火焰探測器產品中，效果顯著。

技術領域

本發(fā)明屬于檢測分析領域，具體涉及火焰探測領域，特別涉及一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法及裝置。

背景技術

隨著人們生活質量的提高，安全生產變得尤為重要，火焰探測器在日常生活、生產中應用越來越多。火焰探測器是一種檢測燃燒室或燃燒器火焰強度的裝置，主要由探頭和信號處理器兩部分組成，輸出表示火焰強度的模擬量信號、表示有無火焰的開關量信號和(或)表示火焰強度的視頻信號。基于熱釋電的紅外傳感器選擇不同的濾光片，就可以檢測不同對象信號。紅外通道的濾光片一般選擇3.8um左右(檢測人工熱源干擾信號)、5.0um左右(檢測背景噪聲干擾信號)、2.95um左右(檢測氫火焰信號)、4.4um左右(檢測傳統(tǒng)碳氫火焰信號)；紫外傳感器輸出脈沖信號，脈沖信號密度越大代表信號越強。紫外傳感器對于碳氫火焰和氫火焰均有檢測效果，缺點是檢測距離不如紅外傳感器。

火焰探測器在工業(yè)生產和生活中已經(jīng)得到廣泛應用，熱釋電紅外傳感器、紫外傳感器先后得到應用，并互相融合。基于紅外傳感器和紫外傳感器可以組合出不同類型的火焰探測器，如碳氫紅外探測器、氫紅外探測器、紅外\紫外碳氫混合探測器、紅外\紫外氫混合探測器、四通道紅外碳氫探測器(4.4um左右選擇兩個)、四通道紅外碳氫+氫混合探測器、三通道紅外\紫外碳氫混合探測器、三通道紅外\紫外氫混合探測器、四通道紅外\紫外碳氫+氫混合探測器等。

傳統(tǒng)的基于熱釋電紅外傳感器和紫外脈沖傳感器開發(fā)的火焰探測器，算法大都采用閾值法結合與或關系的融合策略，性能強于單一傳感器，但簡單的線性分類和融合策略并不能完全發(fā)揮出紅紫外傳感器結合的優(yōu)勢，火焰探測算法上仍有較大的進步空間。本發(fā)明為基于紅紫外傳感器開發(fā)出傅立葉+矩形濾波器組+BP神經(jīng)網(wǎng)絡相結合的火焰探測方法及裝置，可以應用在上述純紅外和紅紫外結合的火焰探測器產品中，效果顯著。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了有效地解決以上技術問題，提供了一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測裝置，其特征在于，包括三通道紅外傳感器，紫外傳感器、放大電路、控制器；所述控制器包括A/D采樣芯片、傅立葉變換模塊、矩形濾波器組、三通道紅外傳感器信號歸一化模塊、紫外傳感器信號特征提取模塊、紫外傳感器信號歸一化模塊、BP模型模塊，所述三通道紅外傳感器的信號通過所述放大電路實現(xiàn)信號放大后，信號依次通過所述控制器中的A/D采樣芯片實現(xiàn)信號模數(shù)轉換，再通過所述傅立葉變換模塊和矩形濾波器組實現(xiàn)紅外傳感器信號特征提取，再通過三通道紅外傳感器信號歸一化模塊進行歸一化處理，最后通過所述BP模型模塊建立BP模型輸出結果；所述紫外傳感器通過所述紫外傳感器信號特征提取模塊和紫外傳感器信號歸一化模塊實現(xiàn)紫外傳感器信號特征提取、歸一化處理后，通過所述BP模型模塊建立BP模型輸出結果。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測方法，其特征在于，使用所述一種基于FFT、BP及矩形濾波器組的火焰探測裝置，按照以下步驟進行：

步驟一：樣本集制作，分為樣本錄制和樣本裁剪，用于收集火焰樣本和各種類型干擾源樣本，組成火焰樣本集和干擾源樣本集；

步驟二：三通道紅外傳感器信號特征提取和紫外傳感器信號特征提取，并將所述三通道紅外傳感器信號和紫外傳感器信號均進行歸一化處理，所述三通道紅外傳感器信號特征提取步驟為先進行傅立葉變換，后進行矩形濾波器組設計，所述紫外傳感器信號特征提取為計算紫外脈沖總數(shù)、平均密度、最大值；

步驟三：建立BP模型并輸出；