[实用新型]一种基于光谱的火焰检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及火焰检测技术领域。更具体地，涉及一种基于光谱的火焰检测装置。

背景技术

火灾检测器是消防火灾自动报警系统中，对现场进行探查，发现火灾的设备，用于火警报警及启动火灾抑制措施。火灾检测器是系统的“感觉器官”，它的作用是监视环境中有没有火灾的发生，一旦有了火情，就将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光强等转换成电信号，并立即动作向火灾报警控制器发送报警信号。目前国内外主要火灾检测器类型有感烟火灾检测器、感温火灾检测器、气体型火灾检测器和光谱火灾检测器。感烟火灾检测器、感温火灾检测器和气体型火灾检测器由于其检测机理限制，对火灾响应时间过长，甚至由于检测参量不能够到达检测器而出现漏报现象。由于光谱火灾检测器具有响应速度快、检测距离远和环境适应性好等特点，所以目前一般都采用光谱火灾检测器进行火灾检测。

任何燃料在燃烧时，都会不同程度地向外辐射可见光和红外线等光波。燃料不同，辐射出的光波段就不同。燃烧条件不同，火焰辐射光波在各波段上的可检测性也不同。实际中，碳氢化合物火灾发生时所产生的明火，具有其特有的光谱特性。火源释放的能量大部分能量集中在红外波段且不同波长的红外辐射能量不同。红外段4.3-4.4微米附近出现的曲线凸起部分是被称为CO₂共鸣的CO₂原子团发光光谱，它比火焰中其它原子、分子或基团所发出的线状或带状光谱具有绝对大的辐射强度。据火焰光谱分析结果，火焰光谱以中心波长4.3-4.4微米的波峰最为明显，因其能量幅值最高，有利于提高检测器灵敏度，而且阳光在这个波段有一个较强的吸收峰，普通灯光在4.3-4.4微米波长处辐射量也非常微弱可以忽略。所以一般选择4.3-4.4微米作为检测波段有利于增强检测器的抗干扰能力，提高可靠性。

现有的火焰检测装置，大多是通过感测4.3-4.4微米波长信号作为特征波长进行火焰判断，而实际检测环境中存在的多种复杂信号，如太阳光、电弧光、红外聚光灯辐射和热辐射等同样会含有该特征波长，造成检测的不准确和高误报率。为解决该问题，发展出的双光谱火焰检测装置，通过选定另一光谱信号作为参考信号，结合特征波长信号与参考信号同时进行火焰判断。由于光谱本身幅值并不是固定值，根据是否存在多个选定光谱或各选定光谱的幅值是否达到阈值并不能有效区分火焰和干扰信号，因此其防误报效果并不理想。应用中，虽然双光谱火焰检测器结合了两个不同波长的红外辐射，但仍不能很好解决高灵敏度与防误报要求的相互制约的问题：检测器的灵敏度设置的过低，容易出现漏报现象；而检测器的灵敏度设置的过高，其干扰信号的输出幅度比例也完全可以满足其两通道火灾信号幅值比例，容易导致误报，如闪电、电焊光、环境光等影响。所以目前的双光谱火焰检测器要么灵敏度低，要么防误报性能不理想，不能满足消防火灾自动报警系统对火灾检测器的要求。由于在火焰检测器的检测范围内经常存在可能的错误警报源，例如强的车灯光源等，现有的火焰检测器出现很高的误报率，对消防工作的开展带来很大不便。

因此，需要一种能够有效降低燃烧火焰检测器误报率，提高报警准确度的基于光谱的火焰检测装置。

实用新型内容

为了改善上述问题，本实用新型的目的在于提供一种火焰检测装置，能够有效降低燃烧火焰检测器误报率，提高报警准确度。

为达到目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于光谱的火焰检测装置，该火焰检测装置包括辐射感测单元和数据处理单元，其中

辐射感测单元，包括感测第一波长的辐射并输出第一信号的第一辐射传感器，第一信号为燃烧火焰的特征波长信号。第一辐射传感器用于感测特征波长的辐射信号并将该辐射信号转化为电信号输出。辐射信号的强度与电信号的幅值线性正相关，即电信号的幅值用于反映对应辐射信号的强度。

数据处理单元，包括控制模块、计算模块和判断模块，其中

控制模块，用于控制辐射感测单元以检测频率进行感测，检测频率的确定应以满足检测需求为目的，同时与数据处理速度及检测装置反应速度相匹配。

计算模块，用于计算第一信号的幅值变化率，信号的幅值变化率为单位时间内信号幅值的变化量。计算模块进行计算时，幅值变化率可以选用相邻两次检测的幅值差与相邻两次检测的时间间隔的商来表示，也可选用任意两次检测的幅值差与相应两次检测的时间间隔的商来表示。通过计算相邻两次检测获得的计算结果具有更好的实时性和高的响应速度，通过计算不相邻两次检测获得的计算结果具有更高的准确度。但如果计算选用的时间间隔过长，会延长获得计算结果的时间，并进一步影响检测装置的时效性。