一种基于光谱的火焰检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开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。辐射感测单元包括用于感测第一波长的辐射并输出第一信号的第一辐射传感器；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所述辐射感测单元以检测频率进行感测；计算模块用于计算第一信号的幅值变化率；判断模块基于第一信号的幅值变化率判断是否存在火焰。根据本实用新型专利技术的基于光谱的火焰检测装置，能够有效避免干扰信号的影响，具有极高响应速度、响应灵敏度和探测准确率，实现对火焰的快速准确探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光谱的火焰检测装置
本技术涉及火焰检测
更具体地，涉及一种基于光谱的火焰检测装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了改善上述问题，本技术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，本技术采用下述技术方案：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。判断模块，基于第一信号的幅值变化率判断是否存在火焰。火焰燃烧时，其辐射光谱的幅值处于动态变化中。尤其地，在火焰燃烧的初期，其辐射光谱的幅值大幅增加，基于这个特点，可以根据火焰燃烧特征波长的幅值变化率进行是否存在火焰的判断。现有的检测方法中对待测物是否辐射特征波长进行火焰判断，采用现有的检测方法进行火焰判断时，若存在与感测信号波长相同或相近的干扰信号，该干扰信号将会被误判为火焰信号并进一步导致检测装置的误报。本技术的检测装置利用火焰燃烧特征波长的幅值变化率对燃烧信号和干扰信号进行区分，达到有效避免干扰信号，提高判断准确率的目的。优选地，判断模块基于第一信号的幅值变化率与第一阈值的比较结果，判断是否存在火焰。第一阈值是对第一信号幅值变化率的数值限定，只有第一信号的幅值变化率满足比较结果，火焰判断模块才判断为火焰。通过设定第一阈值，能更加有效的排除一部分干扰信号的影响，达到更高的判断准确性。优选地，第一波长为4.3-4.4微米。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，有利于提高探测器灵敏度，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。所以选择4.3-4.4微米作为探测波段有利于增强探测器的抗干扰能力，提高可靠性。优选地，辐射感测单元进一步包括感测第二波长的辐射并输出第二信号的第二辐射传感器，判断模块基于第一信号的幅值变化率和第二信号，第二波长不同于第一波长，判断是否存在火焰。本技术中，第二信号作为参考信号，通过与第一信号的幅值变化率相结合对火焰进行判断。进行火焰判断时，为了排除具有与选取特征波长光谱相同幅值变化率的干扰信号的影响，进一步选取第二信号为参考信号。第二信号为火焰的另一特征波长光谱，而同时具有与第一信号相同幅值变化率和第二信号相同光谱的干扰信号可能性将大大降低。优选地，当存在第二信号时，判断模块判断存在火焰。因此，该优选的火焰检测装置能大大降低误报率。进一步优选地，为了防止存在微弱的干扰信号对第二信号造成干扰，可以设定第二阈值，只有满足第二信号强度大于第二阈值时，判断模块判断存在第二信号，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光谱的火焰检测装置，其特征在于，所述火焰检测装置包括辐射感测单元，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；数据处理单元，包括控制模块，用于控制所述辐射感测单元以检测频率进行感测；计算模块，用于计算第一信号的幅值变化率；和判断模块，基于第一信号的幅值变化率判断是否存在火焰。

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱的火焰检测装置，其特征在于，所述火焰检测装置包括辐射感测单元，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；数据处理单元，包括控制模块，用于控制所述辐射感测单元以检测频率进行感测；计算模块，用于计算第一信号的幅值变化率；和判断模块，基于第一信号的幅值变化率判断是否存在火焰。2.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于，所述判断模块基于第一信号的幅值变化率与第一阈值的比较结果，判断是否存在火焰。3.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于，所述第一波长为4.3-4.4微米。4.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其特征在于，所述辐射感测单元进一步包括感测第二波长的辐射并输出第二信号的第二辐射传感器，所述判断模块基于所述第一信号的幅值变化率和第二信号，所述第二波长不同于所述第一波长，判断是...

【专利技术属性】
技术研发人员：马相乐，毛林双，
申请(专利权)人：君都智能科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31