[发明专利]一种两红外（IR）两紫外（UV）的红紫复合探测技术实现火焰探测的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于火焰探测技术领域，特别是涉及一种两红外(IR) 两紫外(UV)的红紫复合探测技术实现火焰探测的装置及方法。

背景技术

在生产、加工、储存、使用和运输各种可燃物质的部门，飞机停机库、大型油气罐区、关键的石油化工装置及自动加工工厂等部门，都需要配备性能可靠、反应灵敏的火焰探测器。众所周知，若能在火苗刚刚燃起时，火焰探检器就能立即探测到“小火”,人们便能尽快采取灭火措施，从而避免或减少损失，往往比较容易奏效。因此，无论是单纯的火焰探测系统，还是作为自动灭火系统一部分的火焰检测，都对火焰探测探头提出了相当高的要求。首先是探头要有高的灵敏度，同时要有高的可靠性，再有就是希望探头要有大的检测距离，即有大的保护范围。

火焰探测器的定义：物质燃烧时，在产生烟雾和放出热量的同时，也产生可见或不可见的光辐射，因此，火焰探测器又称感光式火灾探测器，它是用于响应火灾的光特性，即扩散火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾探测器。各种光学火焰探测器探头都选择火焰光的某些频带范围,而且是“火焰”所具有的比较特殊的频带。目前使用广泛的火焰探测器主要有四种：单紫外(UV) 探测器、单红外(IR)探测器、双红外(IR)探测器和紫外(UV) /红外(IR)复合探测器。

传统火焰探测器存在的缺点：单红外或者单紫外火焰探测器的抗干扰能力较差，较容易受太阳光、热源、荧光灯、白炽灯等背景光的影响而产生误报警，因此，这类火焰探测器仅适用于自然光线有限的封闭空间；双波段红外火焰探测器一定程度上克服了背景辐射的干扰，提高了火灾探测灵敏度，具有比单波段红外火焰探测器更好的探测性能，但整体上依然存在误报警率高、探测距离短等缺点；传统的紫外红外复合式火焰探测器受限于紫外光电管的使用方式，响应时间较长，这类火焰探测器无法满足对火焰的快速响应要求；除此之外现有的火焰探测器在信号处理过程中，多采用线性放大技术，无法侦测到微小信号，同时动态范围较小，致使火焰探测器灵敏度低，探测距离有限。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种两红外(IR) 两紫外(UV)的红紫复合探测技术实现火焰探测的装置及方法，改善现有火焰探测器灵敏度低、误报率高等问题。

本发明提供了一种两红外(IR)两紫外(UV)的红紫复合探测技术实现火焰探测的装置，其特征在于：它包括四个火焰探测器；每个火焰探测器均依次经其对应的对数放大器、带通滤波器和高精度模拟数字转换器(ADC)与现场可编程门阵列(FPGA)电连接，现场可编程门阵列并行处理四个火焰探测器所在通道的数字信号；现场可编程门阵列与微控制单元(MCU)电连接，微控制单元设置有RS485接口和CAN总线接口，微控制单元输出0～20mA电流环并通过输出不同的电流值表明检测结果；四个火焰探测器分别为两个红外探测器和两个紫外探测器；其中两红外探测器的中心波长分别为4.3nm和3.8nm，两紫外探测器的中心波长分别为254nm和 355nm。

所述微控制单元的输出端连接有LED指示灯，所述LED指示为三色LED指示灯，通过不同颜色和不同闪烁频率表明检测结果。

所述紫外探测器包括管帽和底座，管帽和底座配合形成密闭空间；管帽一端嵌设有窗口材料，所述密闭空间内设置有PCB板，PCB 上设置有光电二极管和前置放大电路；光电二极管检测管帽外部空气中的光信号并将其转换为电流信号传递至前置放大电路；前置放大电路将接收到的电流信号转换为电压信号输出；底座上设置有连接前置放大电路输出端的输出引脚、连接前置放大电路电源输入端的电源引脚、连接前置放大电路接地端的接地引脚、用于与外部接地端连接的接地管脚。

上述技术方案中，所述前置放大电路包括放大器；放大器的正极输入端接地；放大器的负极输入端连接光电二极管的阴极，光电二极管的阳极的接地；放大器的负极输入端和输出端之间连接有反馈电阻；反馈电阻两端并联有补偿电容；放大器的负极输入端经PD 内阻接地；放大器的负极输入端经PD结电容接地。所述密闭空间填充氮气或者真空；所述窗口材料为石英玻璃或者滤光片；所述光电二极管采用GaN半导体材料制成。