火焰探測報警器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

火焰的輻射是具有離散光譜的氣體輻射和伴有連續(xù)光譜的固體輻射,其波長在0.1-10μm或更寬的范圍,為了避免其他信號的干擾,常利用波長<300nm的紫外線,或者火焰中特有的波長在4.4μm附近的co2輻射光譜作為探測信號。紫外線傳感器只對185~260nm狹窄范圍內(nèi)的紫外線進行響應(yīng),而對其它頻譜范圍的光線不敏感,利用它可以對火焰中的紫外線進檢測。到達大氣層下地面的太陽光和非透紫材料作為玻殼的電光源發(fā)出的光波長均大于300nm,故火焰探測的220nm – 280nm中紫外波段屬太陽光譜盲區(qū)(日盲區(qū))。紫外火焰探測技術(shù),使系統(tǒng)避開了強大的自然光源 - 太陽造成的復(fù)雜背景,使得在系統(tǒng)中信息處理的負擔(dān)大為減輕。所以可靠性較高,加之它是光子檢測手段,因而信噪比高,具有極微弱信測能力,除此之外,它還具有反應(yīng)時間極快的特點。與紅外探測器相比,紫外探測器更為可靠,且具有高靈敏度、高輸岀、高響應(yīng)速度和應(yīng)用線路簡單等特點。因而充氣紫外光電管正曰益廣泛地應(yīng)用于燃燒監(jiān)控、火災(zāi)自報警、放電檢測、紫外線檢測、及紫外線光電控制裝置中。

但對于傳統(tǒng)的紫外光電管器件,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備工藝的限制,其噪聲和靈敏度是一個互相矛盾的參數(shù)。一般而言，需將靈敏度控制在一個合適的水平,過高的靈敏度對器件的低噪聲指標是十分困難的,因為靈敏度和噪聲信號都是由光敏管發(fā)岀,傳統(tǒng)的檢測器會將兩種信號同時放大。所以其靈敏度比較差,檢測距離小,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報率。因而需要基于現(xiàn)有或新發(fā)展的探測原理方法,與其它學(xué)科技術(shù)交叉,通過改進信號釆集和處理等方法來改善系統(tǒng)性能。

火焰探測報警器技術(shù)的現(xiàn)狀：

國標中對于點型紫外火焰探測器的響應(yīng)規(guī)定30s均可接受,但由于科技的進步,市場上的火焰探測報警產(chǎn)品的響應(yīng)時間性均能滿足這個時間范圍,但對于實際應(yīng)用和安防要求而言這是必須的,而且對指標和性能要求越來越高。國內(nèi)的大部炅警系統(tǒng)響應(yīng)時間在s級,國外日本、美國等國家其響應(yīng)速度快可達到ms級,可查閱的國外的火焰檢測器探測距離為500米,不能用在更遠距離火焰探測中。市場上的火焰檢測器主要有感煙傳感器、紅外傳感器和紫外光敏管,即使是采用多信息融合技術(shù)的火焰探測系統(tǒng),其檢測的信息來源也主要是這三個方面。傳統(tǒng)的火焰探測傳感器存在以下不足：

a、煙霧傳感器，這是一種火焰間接檢測器，當(dāng)火焰產(chǎn)生后煙霧也隨著產(chǎn)生。當(dāng)煙霧達到一定的濃度時發(fā)出報警信號。用這種方式檢測火焰有很大的弊病，有報多物質(zhì)燃燒時不產(chǎn)生煙霧（如天然氣、乙醇、甲醇等），并且檢測距離較短，傳感器必須在煙霧濃的位置。可見當(dāng)火焰發(fā)生到煙霧濃密，然后報警，在有的場合可能為時太晚。

b、熱釋放紅外火焰檢測器,直接檢測火焰中波長為4.35±0.15μπ的紅外光譜,檢測目標比較明確,它由熱釋放探頭和放大器組成,不足之處是:這種類型的傳感器具有壓電性,對聲音電磁波以及震動都十分敏感,所以使用的地方受到一定的限制,它的檢測距離小于80m。

c、常規(guī)的紫外火焰檢測器,直接檢測火焰中180-260nm的紫外光譜,檢測的目標也十分明確,響應(yīng)速度也比較快。它由紫外光敏探頭和放大器組成,不足之處是:靈敏度差,檢測距離小于15m,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報率,因此只用在距離較短的封閉環(huán)境,如加熱爐、工業(yè)鍋爐等地方。

針對不同類型火焰探測器的特點限制,怎么融入火災(zāi)探測報警需要的實時性和準確性,火焰探測的高速響應(yīng)、遠距離探測(針對不同場所而言)、準確無誤報等特性就成為火焰探測技術(shù)必須解決的難題。鑒于紫外火焰探測自身的優(yōu)點和探測系統(tǒng)的易實現(xiàn)性和探測距離的擴展性,所以對紫外光敏管加入智能火焰探測模塊,通過采用放大電路、信號處理和數(shù)字濾波技術(shù),改善了市場上現(xiàn)有火災(zāi)報警系統(tǒng)存在的不足。

最后工采網(wǎng)小編給大家介紹兩款能夠應(yīng)用在火焰檢測和紫外線檢測領(lǐng)域的紫外線探測器，首先是從德國進口的紫外光電探測器 - TOCON_ABC1,該款探測器是基于碳化硅的寬頻紫外光電探測器，帶有集成放大器。TOCON是5伏供電的紫外光電探測器，帶有的集成放大器使紫外輻射轉(zhuǎn)化成0~5V電壓輸出。TOCON的輸出電壓引腳可以直接連接到控制器，電壓計或其他帶有電壓輸入的數(shù)據(jù)分析裝置。高度現(xiàn)代化的電子元件和帶有紫外玻璃窗的密封金屬外殼可消除封裝內(nèi)寄生電阻路徑導(dǎo)致的噪聲或電磁干擾。

最后這款產(chǎn)品，也是從德國進口的紫外光電二極管 - SG01D–5LENS，SiC具有獨特的特性，能承受高強度的輻射，對可見光幾乎不敏感，產(chǎn)生的暗電流低，響應(yīng)速度快和噪音低。這些特性使SiC成為可見盲區(qū)半導(dǎo)體紫外探測器的上佳使用材料。SiC探測器可以一直工作于高達170°C(338°F)的溫度中。信號（響應(yīng)率）的溫度系數(shù)也很低，< 0,1%/K。由于噪音低(fA級的暗電流), 能夠有效地檢測到極低的紫外輻射強度。請注意這個裝置需要配置相應(yīng)的放大器。(參見第3頁中的典型電路)。