專利名稱：一種紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型采用紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)技術(shù)，涉及所有需要快速、可靠進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生產(chǎn)和生活的各個(gè)場(chǎng)合，都面臨著各種各樣的火災(zāi)隱患。特別是倉(cāng)庫(kù)，油站，化工及危險(xiǎn)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存等易燃易爆場(chǎng)所，火災(zāi)的監(jiān)控如果靠人工巡視，效果及效率低下，成本高昂；一旦發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸，火勢(shì)將迅速蔓延，十分難以撲救，危及人員安全，給生產(chǎn)部門(mén)和社會(huì)帶來(lái)巨大的財(cái)富損失。因此，火災(zāi)的早期監(jiān)控具有十分重大的意義，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，采用電子裝置應(yīng)用于火災(zāi)監(jiān)控，迅速準(zhǔn)確地探測(cè)火災(zāi)，在火災(zāi)剛開(kāi)始的階段就迅速報(bào)警提醒工作人員采取措施，避免醞釀成大型火災(zāi)，減少財(cái)富及人員安全的損失。高速發(fā)展的電子技術(shù)及各種傳感器件的不斷發(fā)展，為全天候大范圍的火災(zāi)的早期監(jiān)控提供了可能，根據(jù)火災(zāi)的頻譜特征，如何根據(jù)火焰中的輻射特征進(jìn)行檢測(cè)及綜合決策分析，以及檢測(cè)方式的選用，準(zhǔn)確的報(bào)警的實(shí)現(xiàn)和快速響應(yīng)，易于移植和適用于自動(dòng)滅火抑爆系統(tǒng)的構(gòu)建是我們急需解決的問(wèn)題。根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)的信號(hào)特征，以往的火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)有感煙，感紅外及紫紅外雙光譜檢測(cè)方式，感煙和感紅外的檢測(cè)方式均存在各種局限性，感煙傳感器僅對(duì)陰燃導(dǎo)致的大量煙霧敏感，無(wú)法檢測(cè)快速發(fā)生的明火火災(zāi)，對(duì)于爆炸更是無(wú)能為力；感紅外的火災(zāi)探測(cè)容易遭受來(lái)自人體，動(dòng)物以及高溫?zé)狍w及太陽(yáng)等自然光的干擾，火警不準(zhǔn)確。以往的紫紅外雙光譜檢測(cè)技術(shù)也沒(méi)有采用微處理器作為核心控制器件時(shí)間信息的綜合分析決策，火警判斷快速實(shí)時(shí)性明顯不足，一旦環(huán)境溫度發(fā)生變化也將影響火警的準(zhǔn)確性。而我們的快速實(shí)時(shí)紫紅外檢測(cè)技術(shù)，在紅外檢測(cè)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合紫外檢測(cè)手段，同時(shí)檢測(cè)火焰中的紫外和紅外兩種信號(hào)特征，以微處理器進(jìn)行決策分析，一旦發(fā)生異常，能夠迅速排除干擾輸出火警。微處理器對(duì)輸入的紅外、紫外信息進(jìn)行分析，只有紅外信號(hào)和紫外信號(hào)同時(shí)滿足判斷抑爆或火災(zāi)的條件時(shí)，才輸出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)融合紫外、紅外火焰探測(cè)的優(yōu)勢(shì)，克服了探測(cè)靈敏度與誤報(bào)警的矛盾，既具有極高的火災(zāi)探測(cè)靈敏度，又具有傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)器所不具備的非火災(zāi)干擾源識(shí)別能力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于針對(duì)易燃易爆場(chǎng)所早期火災(zāi)及爆炸發(fā)生時(shí)，提供一種實(shí)時(shí)高可靠、成本低廉、易于移植和普及的火災(zāi)及爆炸監(jiān)控技術(shù)，即本實(shí)用新型是一種紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器，其特征在于該紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器的內(nèi)部電路包括微處理器、紅外管、紫外管、紫外信號(hào)處理電路、紅外信號(hào)處理電路、脈沖信號(hào)檢測(cè)電路、輸出控制電路， 所述紫外管通過(guò)所述脈沖信號(hào)檢測(cè)電路與微處理器連接。為了完成上述目的本發(fā)明創(chuàng)造是通過(guò)下述方案予以實(shí)現(xiàn)紫紅外復(fù)合雙光譜檢測(cè)，微處理器作為核心控制器件，以火災(zāi)信息特征為基礎(chǔ)的傳感器信號(hào)的綜合決策分析技術(shù)方案。根據(jù)物質(zhì)燃燒(爆炸)總是伴有煙、溫、氣、光等一系列物理、化學(xué)變化，尤其是烷、 醇、氣油及高碳固體燃料的快速燃燒(爆炸)時(shí)，最快傳遞信息的是光(火焰)，由于不同的物質(zhì)燃燒將產(chǎn)生不同的燃燒光譜及光譜強(qiáng)度，而且燃燒光譜還會(huì)疊加上諸如電磁干擾、太陽(yáng)光、照明光、各種弧光及各種射線等構(gòu)成對(duì)火焰探測(cè)的干擾源。通過(guò)試驗(yàn)，以火災(zāi)中分布最強(qiáng)的紫外光譜和紅外光譜作為檢測(cè)依據(jù)，多個(gè)相互關(guān)聯(lián)參數(shù)綜合分析，準(zhǔn)確判斷真實(shí)火災(zāi)情況。通過(guò)對(duì)不同燃燒物質(zhì)在不同環(huán)境下的火焰和干擾源的紫紅外特征提取，建立火焰特征數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)在微處理器中，作為判斷火災(zāi)的部分參考依據(jù)，以便提高火焰判斷的準(zhǔn)確性。在復(fù)合探測(cè)器在軟件設(shè)計(jì)上，基于性能強(qiáng)大的微處理器平臺(tái)，選擇較優(yōu)的處理紅外、紫外信息融合算法和融合過(guò)程編制成控制程序。同時(shí)對(duì)外界非火災(zāi)因素的變化實(shí)施自動(dòng)補(bǔ)償，對(duì)電干擾及線路分布參數(shù)的影響進(jìn)行自動(dòng)處理，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同環(huán)境，自動(dòng)調(diào)整探測(cè)器的靈敏度。提高對(duì)各種信息進(jìn)行綜合分析、比對(duì)，根據(jù)一定的邏輯和算法，排除干擾因素，確認(rèn)火災(zāi)信號(hào)。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是 本新型紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器，是通過(guò)同時(shí)檢測(cè)周?chē)h(huán)境中的紫外和紅外信號(hào)來(lái)判斷是否發(fā)生了火災(zāi)，紫外和紅外傳感器實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)送入微處理器，由微處理器對(duì)該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同存儲(chǔ)在微處理器內(nèi)部的普通火災(zāi)及爆燃火災(zāi)特征數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行比對(duì)， 一旦發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)符合火災(zāi)的特征，探測(cè)器就輸出火警信號(hào)。此項(xiàng)火災(zāi)探測(cè)探測(cè)技術(shù)響應(yīng)快速可靠，雙光譜檢測(cè)抗誤報(bào)能力強(qiáng)，易于移植和普及。

圖1是本發(fā)明的原理方框圖；圖2是本發(fā)明的紫外信號(hào)處理電路圖，包括脈沖檢測(cè)和強(qiáng)度檢測(cè)兩路；圖3是本發(fā)明的紅外信號(hào)處理電路圖，包括直流信號(hào)檢測(cè)和交流信號(hào)檢測(cè)兩路；圖4是本發(fā)明的控制程序流程框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其它等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。請(qǐng)參閱圖1所示本發(fā)明紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)技術(shù)，包括真空紫外管工作電源及信號(hào)處理電路，紅外管及信號(hào)處理電路，微處理器及輸出控制電路單元。當(dāng)上電工作時(shí)，真空紫外光電管和紅外管將隨時(shí)檢測(cè)所監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的紫外線和紅外線，并將實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)信號(hào)處理電路處理后輸入到微處理器中通過(guò)控制程序做決策分析，一旦符合火災(zāi)特征將輸出火警信號(hào)。紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器的電路包括真空紫外管及其工作電路，紅外管及其工作電路，微處理器及輸出控制單元電路。把微處理器設(shè)計(jì)運(yùn)用在火災(zāi)探測(cè)器中，通過(guò)對(duì)火災(zāi)初期采集到的參數(shù)連續(xù)傳送給控制器。由控制器內(nèi)的主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的分析處理、判斷現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi)。這種探測(cè)報(bào)警方式不同于一般火災(zāi)探測(cè)器，是借助于火災(zāi)在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的物理和化學(xué)效應(yīng)，將火災(zāi)特征參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍┛蓽y(cè)信號(hào)。利用現(xiàn)代信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和處理方法，通過(guò)對(duì)采集的火災(zāi)參數(shù)與前若干次采集貯存的參數(shù)進(jìn)行綜合判斷、處理，達(dá)到識(shí)別真實(shí)火災(zāi)信號(hào)的目的。這樣探測(cè)器不但能夠適應(yīng)各種環(huán)境情況的變化，還具有自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)的自適應(yīng)的能力，為火災(zāi)信號(hào)處理開(kāi)辟了嶄新的發(fā)展途徑。因此火災(zāi)探測(cè)智能化使火災(zāi)探測(cè)能更客觀、更真實(shí)、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火情，大大減少了誤報(bào)，提高了系統(tǒng)的可靠性。紫外管響應(yīng)火焰中的信號(hào)，一路經(jīng)脈沖信號(hào)檢測(cè)電路處理后，送入PIC微處理器， 對(duì)紫外脈沖進(jìn)行分段計(jì)數(shù)處理，另一路對(duì)紫外輻射強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)放大、降噪處理后送入PIC 微處理器分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外管信號(hào)的檢測(cè)。如圖2所示，日盲型真空紫外光電管只對(duì)190l80nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外線作出響應(yīng)，而此波段正是碳?xì)浠衔锶紵鹧嬷凶贤廨椛渥顝?qiáng)的波段，在紫外信號(hào)處理電路中，通過(guò)VI、V2、V3、Tl等構(gòu)成的逆變電路，將+ 15V電壓變成300V以上的交流電壓，通過(guò)整流、 濾波、限流后，為紫外光電管提供工作電壓。同時(shí)為保證紫外管工作電壓的穩(wěn)定，設(shè)計(jì)了電壓負(fù)反饋電路。當(dāng)有紫外源存在且強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，紫外管放電并形成脈沖，其信號(hào)經(jīng)處理后進(jìn)入CPU分析、處理。如圖3所示，所選紅外管峰值波長(zhǎng)為4. 4 μ m，此波段正是碳?xì)浠衔锶紵鹧嬷屑t外輻射最強(qiáng)的波段。紅外管的特性相當(dāng)于一個(gè)光敏電阻，其對(duì)環(huán)境光線、環(huán)境溫度是很敏感的，在實(shí)際電路中，采用了對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行交、直流的檢測(cè)處理，在電路中增加阻抗匹配來(lái)改善紅外管內(nèi)阻的影響；增加了濾波電容來(lái)減小紅外管本身熱噪聲對(duì)信號(hào)的影響；同時(shí)利用軟件對(duì)環(huán)境溫度等實(shí)施補(bǔ)償。在紅外信號(hào)處理電路中，比較器N3的6腳為紅外基準(zhǔn)參考電壓，通過(guò)CPU控制V6 的定時(shí)開(kāi)、關(guān)，獲得紅外管當(dāng)前的環(huán)境信息及相應(yīng)的電壓，正常狀態(tài)下N 3的7腳輸出低電平，當(dāng)有紅外源存在且強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，N 3輸出高電平，其信號(hào)經(jīng)處理后輸入CPU分析、處理。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)、調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，對(duì)紅外信號(hào)的處理和補(bǔ)償范圍窄，調(diào)試很困難，存在調(diào)試好的數(shù)據(jù)在第二天測(cè)試時(shí)又發(fā)生了變化等不確定情況；采用對(duì)紅外信號(hào)的直流信號(hào)進(jìn)行處理，存在受外界的響應(yīng)大，補(bǔ)償不一定合理等因素。針對(duì)這些問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中采取了以下措施1、采用集成溫度芯片檢測(cè)環(huán)境溫度的變化，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)摸索紅外對(duì)溫度的變化曲線，建立補(bǔ)償表，對(duì)紅外參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償2、采用選頻放大電路3、同時(shí)采集交流脈沖信號(hào)和直流電平兩路信號(hào)4、紅外管信號(hào)軟件的改進(jìn)。[0030]紅外信號(hào)的處理采用雙T選頻放大電路，有效抑制了干擾信號(hào)的影響，提高了探測(cè)器的可靠性。同時(shí)又采集交流脈沖信號(hào)和直流電平兩路信號(hào)，通過(guò)一系列的處理，可準(zhǔn)確、有效的檢測(cè)出特定光譜范圍內(nèi)紅外火焰信號(hào)。由于環(huán)境溫度對(duì)紅外器件影響較大，我們還采用了溫度檢測(cè)電路，補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)紅外器件影響；根據(jù)圖4所示的探測(cè)器控制程序流程框圖，控制程序根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)紫外和紅外傳感器作出溫度補(bǔ)償，同時(shí)依據(jù)實(shí)時(shí)采集到的紫紅外信號(hào)同預(yù)先存儲(chǔ)的火災(zāi)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，由火災(zāi)判斷算法綜合決策分析，作出是否火災(zāi)的判斷。硬件處理上首先考慮盡可能減少相關(guān)環(huán)境因素對(duì)探測(cè)器的干擾，即從環(huán)境中提取和測(cè)量火災(zāi)現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)的物理特征參量，然后將這種物理參量在火災(zāi)中表現(xiàn)出來(lái)的特征進(jìn)行提煉和簡(jiǎn)化，并將這種提煉和簡(jiǎn)化形成技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)的火災(zāi)探測(cè)算法。開(kāi)機(jī)上電，軟件系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，首先執(zhí)行初始化程序，對(duì)IO端口，定時(shí)器模塊，通信模塊進(jìn)行配置，然后執(zhí)行自檢程序，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)燈，輸出指示燈光，傳感器是否故障。自檢完畢后，系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)工作過(guò)程，在此過(guò)程中不停監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)和處理通信功能。軟件系統(tǒng)中，定時(shí)器模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊將隨時(shí)監(jiān)測(cè)紫外和紅外傳感器的信號(hào)特征。每2. 5ms時(shí)間內(nèi)，定時(shí)器模塊和AD模塊將每隔100 μ s檢測(cè)一次紫外和紅外傳感器輸出的信號(hào)，并連續(xù)分析最近的若干次數(shù)據(jù)，并將分析結(jié)果與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的火災(zāi)特征庫(kù)的火災(zāi)的紅外和紫外特征進(jìn)行對(duì)比，若符合火災(zāi)特征庫(kù)中的抑爆信號(hào)火災(zāi)特征，系統(tǒng)將在2. 5ms之內(nèi)輸出抑爆火警信號(hào)。若不符合抑爆火警特征，則延長(zhǎng)分析時(shí)間，增加連續(xù)分析的數(shù)據(jù)采樣數(shù)。若符合火災(zāi)特征庫(kù)中的普通火特征，則系統(tǒng)將在3s內(nèi)輸出普通火警信號(hào)。同時(shí)處理通信、日志記錄等功能。在系統(tǒng)的無(wú)限循環(huán)工作過(guò)程中，每10分鐘將會(huì)中斷火警檢測(cè)工作，進(jìn)行系統(tǒng)的故障自檢，啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源對(duì)紫外和紅外傳感器的輸出特性進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)檢測(cè)探測(cè)器玻璃窗口的臟污程度，同時(shí)發(fā)送到上位機(jī)，提醒操作人員維修或處理。以上所描述的最佳實(shí)例僅是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述和說(shuō)明，但并不限于所公開(kāi)的具體任何形式，進(jìn)行許多的修改和變化是可能的。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器，其特征在于該紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器的內(nèi)部電路包括微處理器、紅外管、紫外管、紫外信號(hào)處理電路、紅外信號(hào)處理電路、脈沖信號(hào)檢測(cè)電路、輸出控制電路，所述紫外管通過(guò)所述脈沖信號(hào)檢測(cè)電路與所述微處理器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器，其特征在于所述紅外管、紫外管分別有各自的傳感器，用于將實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器，其特征在于所述紅外信號(hào)處理電路采用雙T選頻放大電路，用于抑制干擾信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器，其特征在于所述紅外信號(hào)處理電路中還包含比較器(N3 )，該比較器(N3 )的6腳為紅外基準(zhǔn)參考電壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型的紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器，該紫紅外復(fù)合火焰探測(cè)器的內(nèi)部電路包括微處理器、紅外管、紫外管、紫外信號(hào)處理電路、紅外信號(hào)處理電路、脈沖信號(hào)檢測(cè)電路、輸出控制電路，所述紫外管通過(guò)所述脈沖信號(hào)檢測(cè)電路與微處理器連接。當(dāng)微處理器接收到紫外光電管和紅外傳感器傳送進(jìn)來(lái)的從周?chē)h(huán)境中采集到的紫外和紅外輻射信號(hào)時(shí)，微處理器會(huì)將這兩種信號(hào)同自身存儲(chǔ)的火災(zāi)特征信息之間作出比對(duì)，復(fù)合火災(zāi)的特征時(shí)，輸出火警信號(hào)，否則進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)繼續(xù)監(jiān)控，此項(xiàng)火災(zāi)探測(cè)探測(cè)技術(shù)響應(yīng)快速可靠，雙光譜檢測(cè)抗誤報(bào)能力強(qiáng)，易于移植和普及。
文檔編號(hào)G01V8/10GK202033865SQ20112012294
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者巨萬(wàn)里, 陳建 申請(qǐng)人:四川天微電子有限責(zé)任公司