[发明专利]一种多波段红紫外氢火焰探测器的设计方法

说明书

本发明公开了一种多波段红紫外氢火焰探测器的设计方法，包括以下步骤：步骤一：传感器选型、步骤二：确定硬件电路、步骤三：建立软件模型、步骤四：算法训练，本发明通过选择合适的传感器，对氢火焰进行检测，通过设置硬件电路以及软件模型，使装置可进行算法训练，根据不同场景下的传感器信号制作对应样本，并通过样本建立模型，从而可实现精准检测，防止误报。

技术领域

本发明涉及氢火焰探测技术领域，具体领域为一种多波段红紫外氢火焰探测器的设计方法。

背景技术

人类碳排放超标带来的后果越来越严重，全球气候变的越来越恶劣，针对这种情况，各个国家均提出了“碳中和”的战略目标，清洁能源被视为代替传统能源的首选方案。氢能源是清洁能源中重要的一环，它的产物只有水，被视为最清洁的能源，但是氢能源的风险是其极大的不稳定性和破坏性，氢气泄漏容易产生氢火焰，而氢火焰在白天不明显，人眼不容易看见，而氢火焰一旦引燃储气装置，发生爆炸后果不堪设想，所以在使用氢能源时对氢火焰的探测成为了必不可少的一项安全措施。目前的氢火焰探测器大部分通过UV信号来识别，但是紫外光体倍增管容易受到阳光、特定灯光和电弧的干扰，容易发生误报警；小部分氢火焰探测器使用红外信号来识别氢火焰，同样因为干扰的问题，使其容易发生误报；有的氢火焰探测器使用对氢火焰敏感的红外传感器和紫外光体倍增管来同步识别氢火焰，这减小的红外传感器和紫外传感器对应的误报，但是却无法解决两者都有响应的比如卤素灯、电弧焊等的误报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多波段红紫外氢火焰探测器的设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多波段红紫外氢火焰探测器的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：传感器选型

确定具有合适波段紫外传感器以及红外传感器，用于对氢火焰进行检测；

步骤二：确定硬件电路

通过设置主供电电路、主控制电路、升压电路、信号输出电路、AD转换电路、运放电路以及信号输出电路等，将步骤一中传感器输入的信号转化为电信号输出；

步骤三：建立软件模型

针对步骤二中的硬件电路建立适配的软件，实现装置的电路运算；

步骤四：算法训练

对不同场景下的火焰探测器传感器的信号制作对应的样本，然后分析提取样本的特征制作模型参数。

优选的，步骤一中紫外传感器选择通用的185～260nm波段的敏感元件。

优选的，选用不同的红外传感器分别用来区分光源干扰或者热源干扰。选择2.95um的红外传感器用于检测氢火焰。

优选的，所述步骤四中，火焰探测器的识别模型分为四部分：平静模型、强噪声干扰模型、氢火焰模型和强噪声干扰背景氢火焰模型。

优选的，平静模型的样本分为：传感器自身的噪声样本、室内无人员样本、室内人员流动样本、室外不同天气的样本、室外人员流动样本。强噪声干扰模型的样本分为：不同原理、不同功率、不同频率调制的灯源干扰样本；不同原理、不同功率、不同频率的发热物体的热源干扰样本；电磁兼容发生器的干扰样本；机械振动的干扰样本等可能对红紫外传感器造成响应的干扰信号样本。氢火焰模型的样本分为：不同距离，不同角度下的氢气火焰信号样本。强噪声干扰背景氢火焰模型的样本为：强噪声干扰源叠加氢气火焰的信号样本。

优选的，设置自适应学习实现装置的精准识别，设置筛选库和强氢火焰特征识别的仪表自适应学习。

优选的，对传感器的噪声值扩展一定的范围设为能量阈值用以识别干扰信号，当每天识别到的干扰信号时间超过设定时长，则对该干扰信号进行衰减。