一種高速火花探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速火花探測器，主要用于瓦斯、粉塵爆炸場所用快速探測、抑爆阻爆或火花探測熄滅系統(tǒng)，屬于煤炭、石化、工業(yè)粉塵等易燃易爆場所領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，石油石化、煤礦、危險品生產(chǎn)等易燃易爆場所都安裝有火焰探測器和消防滅火系統(tǒng)，但通常火焰探測器響應(yīng)時間都是幾秒，發(fā)生爆炸事故后1-2分鐘才啟動運行消防系統(tǒng)，因此主動預(yù)防和主動防護成為解決此類事故的關(guān)鍵手段。爆炸事故等多發(fā)于石化、金屬加工等工業(yè)粉塵行業(yè)，不同行業(yè)的易燃易爆物質(zhì)有所不同，煤礦主要為瓦斯和煤塵爆炸，而石油石化主要為油氣爆炸，但不同物質(zhì)燃燒爆炸原理分析過程是類似的。如果能在燃燒初期將初始火源消除，環(huán)境溫度降到介質(zhì)著火點以下，將能有效的避免火災(zāi)爆炸的發(fā)生。高速火花探測器能夠?qū)崿F(xiàn)探測時間在毫秒級，這樣配合后續(xù)控制器等，整個抑爆系統(tǒng)工作時間在幾十毫秒，可以有效對初始火花進行抑爆阻爆，防止爆炸放生?，F(xiàn)有的火花探測器，響應(yīng)時間慢，而且可靠性不高，其他干擾源導(dǎo)致誤報率較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種高可靠性，快速火花探測器。
[0004]實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下:
[0005]該高速火花探測器的內(nèi)部電路包括雙CPU的微處理器，紅外光電管、紫外光電管、可見光傳感器、預(yù)處理與校準(zhǔn)電路、輸出報警電路。光學(xué)火花探測器采用雙高速處理器，及硬件濾波算法，可以實現(xiàn)毫秒級的響應(yīng)時間。采用多波段復(fù)合式探測，大大提高探測可靠性，可以防止其他干擾源的影響，包括太陽光、鈉燈、LED燈等。
[0006]不同物質(zhì)在燃燒爆炸時，將產(chǎn)生不同的光譜信號，通?；馂?zāi)中分布最多的是紫外光譜和紅外光譜。紫外光電管反映快速靈敏，可會有本征信號輸出。紅外光電管反映較為靈敏，適合稍遠距離的火花測試。而在實際工作中，太陽光、各種照明光等成為火花探測器的干擾源，因此選用可見光探測器以及雙光譜探測，大大解決誤報率高的問題。
[0007]火花頻譜信號的智能識別需要大量算法，方案采用FPGA和DSP雙CPU，F(xiàn)PGA主要負責(zé)接口通訊，DSP負責(zé)算法處理。其中FPGA采用嵌入式內(nèi)核，部分算法采用硬件實現(xiàn)，大大提高速度。
[0008]紅外光電管易受到溫度、濕度等因素影響靈敏度，方案采用定期自校準(zhǔn)模式，每隔一定時間間隔對其進行校準(zhǔn)，以適應(yīng)不同場合應(yīng)用。
[0009]在某些場所，探測器易受到粉塵、煤粉等污染影響，直接影響探測器的工作狀況，本方案采用污染探測、污染報警以及污染處理等方式，當(dāng)探測到污染時，進行初步警告，當(dāng)污染嚴(yán)重時進行污染報警，并連帶控制信號輸出控制電磁閥進行吹風(fēng)或噴水等措施，提高了污染場所的易用性。
[0010]綜上所述，采用以上技術(shù)方案的成果如下:
[0011]火花探測器反應(yīng)速度快，達到毫秒級，可靠性高，能夠有效避免太陽光以及其它各種干擾源帶來的干擾，適用于快速抑爆場所。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明示意圖
[0013]圖2為紫、紅外管接口采集檢測電路圖
[0014]圖3為校準(zhǔn)電路圖
[0015]圖4為污染檢測電路圖
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細的說明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明主要包括電源電路、預(yù)處理電路、校準(zhǔn)電路、污染檢測電路、處理器部分、輸出及通訊接口等。紅外和紫外光電管探測到初始火花信號，經(jīng)預(yù)處理電路進行調(diào)理濾波，處理完的數(shù)字或脈沖信號進入CPU處理，經(jīng)頻譜分析和強度分析，判斷是否有火警并輸出信號。校準(zhǔn)電路和污染檢測電路則定時進行一次掃描，以判斷紅外管和整個鏡頭部分是否工作正常。
[0018]如圖2所示，電源輸入是12VDC，經(jīng)DC-DC模塊輸出5V、3.3V給CPU和其他相關(guān)芯片供電。為保證紅外信號的高靈敏度和可靠性，單獨設(shè)計一路電源輸出給紅外管供電。紫外管需要高壓250V-300V供電，設(shè)計了單獨升壓模塊完成此功能。
[0019]如圖3所示，紅外光電管受溫度、濕度等影響較大，因此要長期可靠工作，增加了自校準(zhǔn)電路，通過增加一個發(fā)光管，發(fā)光管定期I分鐘發(fā)出固定功率的光，在標(biāo)準(zhǔn)(常溫、濕度等)條件下，紅外管采集到的光強度為標(biāo)準(zhǔn)參考值，隨著條件的變化或器件老化，發(fā)光管接收到的標(biāo)準(zhǔn)光的幅度會有所改變，通過和標(biāo)準(zhǔn)值比較得出修正值，以后每次接收到信號后均要修補修正值，這樣定期校準(zhǔn)不僅可提高適用性也可作為紅外管的自檢，檢查紅外光電管以及調(diào)理電路是否工作正常。
[0020]如圖4所示，在粉塵等條件工作時，探測器鏡頭部分易受到污染，這直接影響探測靈敏度甚至是否工作，因此在鏡頭兩側(cè)增加紅外發(fā)射和接收對管，紅外發(fā)射管發(fā)射固定光功率的紅外光，在沒有污染情況下，接收管接收到固定的光功率，軟件中設(shè)定2個閾值，作為污染警告和污染報警的門檻。污染警告說明需要處理鏡頭，污染報警說明污染比較嚴(yán)重，采集到的數(shù)據(jù)并不可信，需立即進行處理。按照配套設(shè)計了吹風(fēng)和噴水系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場條件進行選擇。
[0021]為提高探測器響應(yīng)速度，方案采用FPGA和DSP雙處理器工作模式，F(xiàn)PGA主要負責(zé)接口采集，另有部分算法直接嵌入軟核中運行，速度大大提高，F(xiàn)PGA為硬件可編程門陣列，通過硬件邏輯門編程實現(xiàn)復(fù)雜的時序邏輯和固化算法。DSP是專用數(shù)字信號處理器，多核并行流水線工作模式尤其適合頻譜分析和模式識別算法處理，峰值速度1000MIPS以上。而FPGA和DSP之間采用并行總線接口連接方式，速度高達10MHz。
[0022]以上僅為本發(fā)明實例的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明實施例，凡在本發(fā)明實施例的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明實施例的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高速火花探測器，其特征在于:該高速火花探測器電路包括雙CPU微處理器，紅外光電管、紫外光電管、可見光傳感器、預(yù)處理與校準(zhǔn)電路、輸出報警電路。光學(xué)火花探測器采用雙高速處理器，及硬件濾波算法，可以實現(xiàn)毫秒級的響應(yīng)時間。采用多波段復(fù)合式探測，大大提高探測可靠性，可以防止其他干擾源的影響，包括太陽光、鈉燈、LED燈等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速火花探測器，其特征在于:紅外光電管、紫外光電管、可見光傳感器多波段同步實時采集信號，并傳送給后續(xù)處理器電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速火花探測器，其特征在于:采用高速FPGA和DSP雙處理器同步工作，提高響應(yīng)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速火花探測器，其特征在于:采用FPGA硬件濾波方式，實現(xiàn)毫秒級的響應(yīng)時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速火花探測器，其特征在于:自校準(zhǔn)電路定期對采集通道進行校準(zhǔn)，無需人工干預(yù)，提高探測器工作可靠性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速火花探測器，包括紫外光電管、紅外光電管、可見光傳感器、預(yù)處理電路、基于FPGA和DSP的雙處理器以及報警輸出電路等。這種火花探測器反應(yīng)速度快，適合應(yīng)用于快速抑爆阻爆或火花探測熄滅系統(tǒng)，當(dāng)探測器探測到初始火花時，光電管探測到信號，經(jīng)過處理器進行分析，并輸出報警信號，光學(xué)火花探測器采用雙高速處理器，以及硬件濾波算法，可以實現(xiàn)毫秒級的響應(yīng)時間。采用多波段復(fù)合式探測，大大提高探測可靠性，可以防止其它干擾源的影響，包括太陽光、鈉燈、LED燈等。
【IPC分類】G01N21-71, G01N21-01
【公開號】CN104833632
【申請?zhí)枴緾N201510161252
【發(fā)明人】陳永奇
【申請人】陳永奇
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月7日