發(fā)布時(shí)間：2021-07-09 19:51

　　針對(duì)現(xiàn)有火焰探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、探測(cè)靈敏度低、探測(cè)距離短等問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了基于R2868型傳感器的火災(zāi)監(jiān)測(cè)用紫外火焰探測(cè)器.采用具有光能量匯聚功能的光學(xué)前窗結(jié)構(gòu),增大了探測(cè)器光學(xué)窗口.通過(guò)脈沖信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形,利用窗口識(shí)別算法有效判別火焰狀態(tài),可及時(shí)響應(yīng)聲光報(bào)警.為了滿(mǎn)足不同工作條件需求,探測(cè)器設(shè)有3檔靈敏度開(kāi)關(guān).經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,該火焰探測(cè)器能夠?yàn)V除環(huán)境干擾,探測(cè)靈敏度高,有效探測(cè)距離可達(dá)27 m,報(bào)警時(shí)間小于2 s,具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性. 

【文章來(lái)源】：測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,34(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

探測(cè)器結(jié)構(gòu)框圖

依據(jù)光能量與傳輸距離的平方反比關(guān)系可知[12], 探測(cè)器距離燃燒火焰愈遠(yuǎn), 接收到的紫外光能量愈弱. 為增大火焰探測(cè)器有效工作距離, 提高其探測(cè)靈敏度, 設(shè)計(jì)如圖 2 所示的光學(xué)前窗結(jié)構(gòu). 其物鏡采用紫外熔爐石英透鏡, 可將視場(chǎng)邊緣的發(fā)散光匯聚到光敏管接收端面, 增加傳感器接收光能量; 同時(shí)在前窗內(nèi)壁鍍有紫外反射膜, 非近軸光入射到前窗內(nèi)壁, 經(jīng)紫外反射膜反射并匯聚到傳感器接收端面, 提高了探測(cè)靈敏度和環(huán)境適應(yīng)性.系統(tǒng)物鏡的孔徑光闌、 入瞳和出瞳重合, 火焰燃燒時(shí)發(fā)出的紫外光經(jīng)折射和反射匯聚到傳感器探測(cè)面, 實(shí)現(xiàn)了小光敏面探測(cè)大面積廣場(chǎng)的效果. 由光能量和有效接收面積的正比關(guān)系可知[13], 當(dāng)探測(cè)器配接該光學(xué)系統(tǒng)后, 其光能量增益比為

火焰探測(cè)器選用基于光電效應(yīng)和繁流放電原理的R2868型傳感器, 其光譜響應(yīng)范圍185～260 nm, 可在火焰燃燒發(fā)生瞬間輸出高信噪比的脈沖電流信號(hào)[14]. 該傳感器工作電壓280 V, 其電源驅(qū)動(dòng)電路如圖 3 所示, 使用DC-DC高壓電源模塊將電源電壓升至傳感器穩(wěn)定工作電壓, 電源濾波電容C5, C6, C7, C8降低輸入輸出紋波, 使電流更加平滑; 為保證電路工作安全, 電源模塊兩端加入保險(xiǎn)絲F1, F2起過(guò)載保護(hù)作用.傳感器信號(hào)獲取及處理電路如圖 4 所示, 當(dāng)紫外光照射時(shí)傳感器兩極導(dǎo)通并迅速放電, 此時(shí)兩級(jí)電壓持續(xù)降低至停止放電; 電源電流經(jīng)R4向C9充電, 使得探測(cè)器兩端電壓再次回升, 隨著紫外光持續(xù)照射, 充放電過(guò)程循環(huán)進(jìn)行, 并在R6兩端產(chǎn)生一定頻率的脈沖電壓信號(hào)[15]. 該傳感器放電時(shí)峰值電流可達(dá)30 mA, R6兩端輸出脈沖電壓信號(hào)達(dá)300 V. 因此, 信號(hào)輸出端并聯(lián)穩(wěn)壓二極管對(duì)脈沖信號(hào)限幅輸出, 并經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器CD4093B整形后輸出矩形波信號(hào)Signals, 單片機(jī)實(shí)時(shí)采集輸出信號(hào)并通過(guò)相應(yīng)處理算法進(jìn)行火焰判別.

【參考文獻(xiàn)】：
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