分体式检测火焰的装置制造方法及图纸

一种分体式检测火焰的装置，包括一仅包括光电探测器和连接于光电探测器输出端的预处理电路的火检探头和一火检放大器。火检放大器包括一输入端与火检探头中的预处理电路输出端相连接的火焰模拟信号处理电路，输入端与火焰模拟信号处理电路的输出端相连接的Ａ／Ｄ转换器，与Ａ／Ｄ转换器的输出端相连接的数字信号处理电路，分别与数字信号处理电路相连接的显示器，Ｄ／Ａ转换器，开关量输入输出电路和串行通信电路；数字信号处理电路中包括内部置有信号处理系统的微处理器。信号处理系统包括信号采集模块，数字滤波模块和分析处理模块。数字信号处理电路输出有无火焰和有无故障的开关量信号以及燃烧火焰的频率及其对应的功率谱。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种检测火焰的装置，尤其是涉及一种分体式检测火 焰信号的装置，特別适用于火力发电厂或石油化工企业的锅炉内燃烧火焰 状况的检测分析。
技术介绍
通常检测燃烧火焰的探头为一体化的火检探头，就是将所有相关的电 路都做在一个探头的壳体里。这种一体化火检探头的电路比较复杂，功耗较高，而大多数集成电路的工作温度上限是85'C，这就使火检的工作环境 温度上限不超过65'C;传统的分体式火检探头采用光敏电阻作光电传感 器，光敏电阻的温度特性很差，温度升高时其性能急剧下降，导致探头在 高温下检测不到火焰信号，且容易损坏；因为火检探头安装在锅炉壁上， 靠近燃烧器或油枪，其工况相当恶劣，特别是在一些老旧锅炉上，由于锅 炉壁隔热效果不理想，会使探头的工作环境温度比较高，时间-'长，探头 易老化、损坏。综上所述，为了提高火检的可靠性并降低故障率，有必要 提高探头的工作环境温度上限。火焰给人眼的直觉是亮度和火焰根部亮度的脉动。根据理论分析和试 验验证，火焰的闪烁或脉动，其频率与燃料种类有关。由于不同种类的燃 料燃烧时的火焰特征频率不同，每种频率下的火焰的强度也不--样，因此 准确检测、控制燃料燃烧时的火焰状况很不容易。然而传统的火焰检测装 置观测火焰燃烧时，主要是通过光电转换器将接收到的燃烧火焰的光强信 号转换成电压信号后，简单地进行幅值比较后，就对火焰进行有无火的识 辨，及燃烧状况的分析。这样的测量，它忽略了火焰信号的频率特征，也 就难以准确地检测火焰状况。特别在多个燃烧器的大型锅炉控制装置中， 由于有多层火焰在燃烧，同层中又有多个燃烧点，传统火检推算难以对燃 烧器的主火焰和背景火焰进行有效区分的辨识，这就很容易引起对火焰的错误判断从而导致控制的误动作。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提高火检装置的可靠性，保证火检探头能 够在非常恶劣的工况下正常稳定地工作。本技术的另一个目的在于对有效频率段内火焰光强信号进行采 样分析，通过数字滤波器对采样数据进行预处理，去除千扰信号(高频部 分)，并对处理后的数据进行频谱分析，即对信号在频域范围内进行处理， 进而给出火焰的强度及频率的分量值，从而实现对燃烧火焰状况比较的准 确地鉴别。为了达到上述的目的，本技术采取的技术方案是将火检装置分 成火检探头和火检放大器两大部分，具体的结构是包括一火检探头，火检探头仅包括光电探测器和连接于光电探测器输出端 的预处理电路，用于探测燃烧火焰信号；一火检放大器，火检放大器包括一输入端与火检探头中的预处理电路 输出端相连接的火焰模拟信号处理电路，输入端与火焰模拟信号处理电路 的输出端相连接的A/D转换器，与A/D转换器的输出端相连接的数字信 号处理电路，分别与数字信号处理电路相连接的显示器，D/A转换器，开关 量输入输出电路和串行通信接口电路；其中数字信号处理电路中包括内部 置有信号处理系统的微处理器。所述的置于微处理器内的信号处理系统包括 --信号采集模块，用于采集火焰燃烧的数字信号，该数字信号包括在 有限长的时域和频域内等间隔连续采样的时域信号和频率信号以及与时 域信号相对应的火焰强度信号；一数字滤波模块，采用数字滤波器滤掉由上述信号采集模块所采集的 燃烧火焰信号中的干扰信号；-—分析处理模块，对于经过上述数字滤波模块滤除干扰信号的信号， 输出有无火焰燃烧信号和有无故障信号的开关量信号；并对频率信号进行 频谱分析，采用快速傅立叶变换，计算出对应频率下的信号强度值，用以显示火焰燃烧的状况。 本技术的分体式检测火焰的装置的效果显著。*本技术的检测装置，如上述的结构，火检探头只负责火焰信号 的光电转换功能，以简化电路，提高火检探头工作温度的上限和可靠性， 将比较复杂的火焰信号放大和处理电路放在火检放大器内，火检放大器可 以工作在较好的环境里，这样有利于提高可靠性。因为简化了火检探头的 电路设计，所以本技术的火检探头工作环境温度上限达到了 IOO'C; 火检放大器的电路虽比较复杂，但其可以工作在比较理想的环境里，比如， 放大器可以做成标准4U尺寸的电路板卡，能够安装在机房的机柜卡架上 运行；*本技术检测装置中的火检放大器是对火检探头送来的火焰信 号做进一步处理后进行燃烧火焰的强弱和有无火焰和故障进行检测，并输 出表征火焰强度的(比如4 20mADC)模拟量信号和表征有无火焰和故 障的开关量信号；*本技术的信号处理系统中，因为信号采集模块所采集燃烧火焰 的数字信号中包括频率信号，因此，本技术的信号处理系统能够通过 火焰的频率特征，准确地检测火焰燃烧的状况； 本技术的信号处理系统中，因为包括位于信号采集模块与分析 处理模块之间的数字滤波模块，能够将不需要的干扰信号滤掉，使得检测 的特征频率更准确，所检测的火焰状况更真实；*本技术的信号处理系统中，因为包括分析处理模块对经过滤波 后的频率信号进行频谱分析，并采用快速傅立叶变换(FFT)计算出对应 频率下的强度值，以获得燃烧火焰的频率和对应的强度值，因而，能够全 面而比较精确地显示出火焰燃烧的状况。附图说明图1是本实甩新型分体式检测火焰的装置的结构示意图； 图2是本技术的信号处理系统的结构示意图； 图3是本实甩新型火检探头中预处理电路的一实施例结构示意图； 图4是本技术火检放大器中火焰模拟信号处理电路一实施例的结 构示意图5是本发火检明放大器中数字信号处理电路一实施例的结构示意图；图6是本技术火检放大器中开关量输入输出电路； 图7是本技术分析处理模块迸行频谱分析和FFT运算的流程图； 图8是一实施例，信号处理模块所采用的数据是未经数字滤波模块滤波的数据，运用FFT公式计算出的频率及其对应的功率谱；图9是与图8的实施例相同，只是信号处理模块所采用的数据是经过数字滤波模块滤去干扰信号后的数据，运用FFT公式计算出的频率及其对应的功率谱；图10是又一实施例，信号处理模块所采用的数据是未经数字滤波模 块滤波的数据，运用FFT公式计算出的频率及其对应的功率谱；图11是与图10实施例相同，信号处理模块所采用的数据是经过数字 滤波模块滤去干扰信号后的数据，运用FFT公式计算出的频率及其对应的 功率谱。具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术检测装置的结构特征。 图1为本技术分体式检测火焰的装置的结构示意图，如图1所示， 它包括--火检探头1和一火检放大器2两大部分，所述的火检探头1包括 光电探测器102和连接于光电探测器102输出端的预处理电路103，其中 光电探测器102用于探测燃烧火焰信号101，预处理电路103用于对信号 的隔直、放大和滤波的处理；所述的火检放大器2包括一输入端与火检探头1中的预处理电路103 输出端相连接的火焰模拟信号处理电路201，输入端与火焰模拟信号处理 电路201的输出端相连接的A/D转换器202,与A/D转换器202的输出端 相连接的数字信号处理电路203，分别与数字信号处理电路203相连接的 显示器206， D/A转换器204，开关量输入输出电路205和串行通信接口电 路207;所述的数字信号处理电路203中包括内部置有信号处理系统的微 处理器DSP;在本实施例中，显示器203为点阵式LED显示器，串行通 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分体式检测火焰的装置，其特征在于包括：　　　　一火检探头，它包括光电探测器和连接于光电探测器输出端的预处理电路，用于探测燃烧火焰信号；　　　　一火检放大器，它包括一输入端与火检探头中的预处理电路输出端相连接的火焰模拟信号处理电路，输入端与火焰模拟信号处理电路的输出端相连接的Ａ／Ｄ转换器，与Ａ／Ｄ转换器的输出端相连接的数字信号处理电路，分别与数字信号处理电路相连接的显示器，Ｄ／Ａ转换器，开关量输入输出电路和串行通信电路；其中数字信号处理电路中包括内部置有信号处理系统的微处理器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，樊凯凯，张海华，刘国超，叶正桂，
申请(专利权)人：上海神明控制工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[]