基于调制解调技术的离子式火焰检测系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及基于调制解调技术的离子式火焰检测系统及其方法，系统包括包括前置放大模块以及与其连接的运算处理模块；所述前置放大模块包括交流增益单元、离子探针、隔离保护单元、电流采样单元、信号叠加单元和基准电压源；所述离子探针与交流增益单元、隔离保护单元连接；所述隔离保护单元、电流采样单元、信号叠加单元和基准电压源顺序连接；所述信号叠加单元与运算处理模块连接。本发明专利技术将采样电压与基准电压通过信号叠加单元进行叠加，有效实现了采样信号与处理单元的隔离，降低了处理单元受干扰破坏的风险。本发明专利技术可根据方波信号的参数，按照应用需求灵活设置延迟时间和灵敏度，提高了离子电流信号检测的适应性和可靠性。了离子电流信号检测的适应性和可靠性。了离子电流信号检测的适应性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于调制解调技术的离子式火焰检测系统及其方法


[0001]本专利技术属于检测装置
，特别是涉及点火装置中基于调制解调技术的离子式火焰检测系统及其方法。

技术介绍

[0002]点火装置是在一瞬间能提供足够的能量点燃气态燃料并能稳定火焰的燃烧器，应用于锅炉点火、电厂点火、商用炉灶等场合。在燃烧应用领域，需要燃烧器的烧嘴尺寸不一，使用过程中会出现火焰不均匀，甚至是一部分烧嘴没有火焰的情况，此时从烧嘴中拍出来的燃气达到一定程度可能发生爆炸危险。在上述应用场合中为保证火焰稳定，需要火焰检测装置来检测火焰的有误，进而实现火焰稳定的控制。
[0003]目前依靠火焰离子信号检测火焰的装置中，在检测火焰时采用比较器电路，受比较器参数差异的影响，导致火焰检测灵敏度差异；同时在工业应用场合，受到环境温度、湿度、磁场等影响，也会导致检测器稳定性降低，影响检测准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术的目的是针对离子信号检测火焰装置易受环境因素干扰和自身差异的影响导致降低准确性的问题，从而提供基于调制解调技术的离子式火焰检测系统及其方法，提高系统抗干扰能力，提升系统稳定性，确保检测结果准确性。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，包括前置放大模块以及与其连接的运算处理模块；所述前置放大模块包括交流增益单元、离子探针、隔离保护单元、电流采样单元、信号叠加单元和基准电压源；
[0006]所述离子探针与交流增益单元、隔离保护单元连接；
[0007]所述隔离保护单元、电流采样单元、信号叠加单元和基准电压源顺序连接；所述信号叠加单元与运算处理模块连接。
[0008]所述离子探针包括探针电极和外壳电极两部分，所述探针电极和外壳电极分别与交流增益单元的交流输出端相连；所述探针电极与隔离保护单元的正输入端连接，所述外壳电极与隔离保护单元的负输入端连接。
[0009]所述探针电极与外壳电极均安装于火焰燃烧范围内，所述探针电极与外壳电极的距离不大于10mm且不接触。
[0010]所述运算处理模块包括顺序连接的函数发生器、运算比较单元、数据处理单元、信号反馈单元、参数设置单元；所述函数发生器与数据处理单元连接；所述信号反馈单元与外部的点火控制器的信号输入端连接。
[0011]所述函数发生器采用积分电路，所述积分电路输入端与数据处理单元的PWM输出端连接，所述积分电路输出端与运算比较单元连接。
[0012]所述运算比较单元采用比较电路，所述比较电路的第一输入端、第二输入端分别
与信号叠加单元输出端、函数发生器的积分电路输出端连接；所述比较电路的输出端与数据处理单元的PWM输入端连接。
[0013]所述参数设置单元包括按键与显示屏，所述按键、显示屏与数据处理单元GPIO输出端连接。
[0014]所述信号反馈单元包括指示灯和继电器，所述指示灯、继电器与数据处理单元GPIO输出端连接；所述继电器与外部的点火控制器的信号输入端连接。
[0015]基于调制解调技术的离子式火焰检测方法，包括以下步骤：
[0016]当离子探针的探针电极与外壳电极之间出现火焰信号时，离子探针的探针电极与外壳电极之间产生离子电流信号，在交流增益单元产生的交流激励电流的作用下得到增强的离子电流信号；
[0017]离子电流信号经过隔离保护单元的交流与直流隔离后，传输到电流采样单元；电流采样单元将电流信号转换为电压采样信号，传输到信号叠加单元；
[0018]信号叠加单元接收基准电压源的基准电压信号，与电压采样信号叠加后得到输入电压信号，输入电压信号传输到运算处理模块；
[0019]运算处理模块根据输入电压信号产生方波信号，通过预设参数范围得到信号的变化对比，以表示火焰信号的有无。
[0020]所述运算处理模块根据输入电压信号产生方波信号，通过预设参数范围得到信号的变化对比，以表示火焰信号的有无，包括以下步骤：
[0021]数据处理单元的PWM输出端输出方波信号1，控制函数发生器中积分电路产生三角波调试信号，三角波调制信号输出到运算比较单元中比较电路的第二输入端；
[0022]运算比较单元中比较电路将第一输入端接收信号叠加单元的输入电压信号与第二输入端接收的三角波调制信号进行比较，若第一输入端信号大于第二输入端信号，则输出高电平，反之，则输出低电平，从而得到方波信号2；
[0023]数据处理单元根据方波信号2得到占空比，通过预设参数范围得到信号的变化对比，以表示火焰信号的有无。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术采用交流激励电流的方式增强了离子电流的幅值，提高了微弱离子电流信号在噪声中的辨识度。
[0026]2、本专利技术将采样电压与基准电压通过信号叠加单元进行叠加，有效实现了采样信号与处理单元的隔离，降低了处理单元受干扰破坏的风险。
[0027]3、本专利技术三角波信号调制与方波信号解调的方式，可将离子电流的微弱线性变化转换为多周期的占空比变化，提高了检测的准确性和抗干扰能力。
[0028]4、本专利技术可根据方波信号的参数，按照应用需求灵活设置延迟时间和灵敏度，提高了离子电流信号检测的适应性和可靠性。
附图说明
[0029]图1是本专利技术所述离子式火焰检测系统总体示意图；
[0030]图2是本专利技术所述离子探针结构示意图；
[0031]图3是本专利技术所述调制与解调技术中的信号波形图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图及实施实例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0033]本专利技术采用软件调制与解调的方式，是为了解决不同应用环境下，温度、湿度等环境因素变化以及磁场对火焰检测系统硬件电路部分产生影响，进而影响准确性的问题。系统包括前置放大模块、运算处理模块；所述前置放大模块产生交流激励信号，在点火装置处于有火状态时，离子探针检测到离子电流，经过隔离保护、电流电压转换作为采样信号，与基准电压信号叠加后作为输入信号，传输到运算比较单元中比较电路的正输入端；所述运算处理模块中，数据处理单元中PWM比较输出方波信号1控制函数发生器产生三角波调制信号，调制信号输入到运算比较单元中比较电路的负输入端，运算比较单元中比较电路将正输入端信号和负输入端信号比较分析后输出方波信号2到数据处理单元中PWM输入捕获，数据处理单元中PWM输入捕获将方波信号进行滤波后计算得到占空比，根据设置的参数解析比较占空比的数值得到当前点火状态，将有火信号反馈到指示灯、继电器等信号输出单元。本专利技术适用于点火装置的有无火焰状态检测。
[0034]基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，包括前置放大模块、运算处理模块；
[0035]前置放大模块包括交流增益模块、离子探针、隔离保护单元、电流采样单元、信号叠加单元、基准电压源；
[0036]运算处理模块包括函数发生器、运算比较单元、数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，其特征在于，包括前置放大模块以及与其连接的运算处理模块；所述前置放大模块包括交流增益单元、离子探针、隔离保护单元、电流采样单元、信号叠加单元和基准电压源；所述离子探针与交流增益单元、隔离保护单元连接；所述隔离保护单元、电流采样单元、信号叠加单元和基准电压源顺序连接；所述信号叠加单元与运算处理模块连接。2.按权利要求1所述的基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，其特征在于，所述离子探针包括探针电极和外壳电极两部分，所述探针电极和外壳电极分别与交流增益单元的交流输出端相连；所述探针电极与隔离保护单元的正输入端连接，所述外壳电极与隔离保护单元的负输入端连接。3.按权利要求2所述的基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，其特征在于所述探针电极与外壳电极均安装于火焰燃烧范围内，所述探针电极与外壳电极的距离不大于10mm且不接触。4.按权利要求1所述的基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，其特征在于所述运算处理模块包括顺序连接的函数发生器、运算比较单元、数据处理单元、信号反馈单元、参数设置单元；所述函数发生器与数据处理单元连接；所述信号反馈单元与外部的点火控制器的信号输入端连接。5.按权利要求1所述的基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，其特征在于所述函数发生器采用积分电路，所述积分电路输入端与数据处理单元的PWM输出端连接，所述积分电路输出端与运算比较单元连接。6.按权利要求1所述的基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，其特征在于所述运算比较单元采用比较电路，所述比较电路的第一输入端、第二输入端分别与信号叠加单元输出端、函数发生器的积分电路输出端连接；所述比较电路的输出端与数据处理单元的PWM输入端连接。7.按权利要求1所述的基于调制解调技术的离子式火焰检测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，熊锋，赵大勇，李德强，许子昂，朱俊翯，肖文豪，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：