CN106706659B - 火焰探测器数字化检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火焰探测器数字化检测系统及方法，其中该检测系统置于火焰探测器内部，包括：光脉冲发射装置，置于火焰探测器镜头后方；光脉冲发射驱动装置，与光脉冲发射装置连接，驱动光脉冲发射装置发射脉冲光到火焰探测器镜头上；光脉冲接收装置，置于火焰探测器镜头后方，接收经火焰探测器镜头上污染物反射回的光脉冲；光脉冲放大滤波装置，与光脉冲接收装置连接，对光脉冲接收装置接收的光脉冲进行放大和滤波，并将光脉冲转化为数字信号；后端处理器，与光脉冲发射驱动装置、光脉冲放大滤波装置连接，该后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生不同频率的光脉冲驱动信号；该后端处理器还接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号。

Description

火焰探测器数字化检测系统及方法
技术领域
本发明涉及火焰探测器，尤其涉及具有镜头污染检测的火焰探测器。
背景技术
火焰探测器目前主要应用在油气，化学器，弹药库，交通隧道等场所。这些场所都有大量灰尘，火焰探测器镜头表面污染后，其透光率会降低，当其污染达到一定程度后，火焰探测器会失去了火灾报警功能。传统做法为不检测镜头表面是否污染，定期清洗镜头表面，但这种做法不具有针对性，一方面部分传感器镜头未脏就擦拭，造成人力的浪费，另一方面有些镜头已脏污早失去报警功能。因此实时检测火焰探测器镜头污染在工程应用中是很有必要的。
火焰探测器镜头污染后，污染物主要为尘土和少量油污混合物。其表面的灰尘本身即具有吸收光，又具有反射光的特性，因此照射在镜头上的表面上的光被分为三部分，分别为透射光、反射光和被灰尘吸收的光，三部分光的能量总和与入射光相同。随着镜头表面灰尘厚度的变化，反射光的强度也会随之发生变化。通过检测反射光强度即反射率的变化，即可达到检测灰尘厚度的预期效果。
发明内容
本发明的目的，。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种火焰探测器镜头污染数字化检测系统，该检测系统置于火焰探测器内部，具体包括：
光脉冲发射装置，置于火焰探测器镜头后方；
光脉冲发射驱动装置，与光脉冲发射装置连接，驱动光脉冲发射装置发射脉冲光到火焰探测器镜头上；
光脉冲接收装置，置于火焰探测器镜头后方，接收经火焰探测器镜头上污染物反射回的光脉冲；
光脉冲放大滤波装置，与光脉冲接收装置连接，对光脉冲接收装置接收的光脉冲进行放大和滤波，并将光脉冲转化为数字信号；
后端处理器，与光脉冲发射驱动装置、光脉冲放大滤波装置连接，该后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生不同频率的光脉冲驱动信号；该后端处理器还接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号。
本发明所述的系统中，光脉冲发射装置发射的光信号为单色光，且为波长范围是1um到3um的红外光。
本发明还提供了一种火焰探测器镜头污染数字化检测方法，包括以下步骤：
后端处理器接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号的脉冲数，通过脉冲数的多少来判断是否有环境干扰；
若脉冲数超过一定数量，则判断有环境干扰，此时不发射光脉冲；若脉冲数未超过一定数量，则判断此时无环境干扰，并记下此时的脉冲数；
后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生多个频率下的驱动信号，驱动光脉冲发射装置发射光脉冲；
光脉冲接收装置接收经火焰探测器镜头上污染物反射回的光脉冲；
光脉冲放大滤波装置对接收的光脉冲进行放大和滤波，并将光脉冲转化为数字信号；
后端处理器接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号的脉冲数并记录不同频率周期的脉冲数；
根据记录的脉冲数判断火焰探测器镜头受污染的程度。
接上述技术方案，后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生不同频率的驱动信号。
接上述技术方案，光脉冲发射驱动装置产生的驱动信号频率为10kHz-100kHz。
接上述技术方案，步骤“根据记录的脉冲数判断火焰探测器镜头受污染的程度”具体为：
根据记录的所有频率下返回的脉冲数，判断其中的最大脉冲数是否超过预设值，若超过，则根据相应的频率和脉冲数判断火焰探测器镜头受污染的程度。
本发明产生的有益效果是：本发明通过每次发射脉冲光前检测环境是否有干扰，如无环境光干扰，则依次发送不同频率的光，通过分析接收装置接收到的光脉冲数来判断哪种频率下，反射光衰减较大和较小，进而得到其对应频率的误码率，最终确定镜头污染情况。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例的火焰探测器镜头污染数字化检测系统结构示意图；
图2为镜头污染检测原理流程图；
图3为镜头污染检测发射装置发出的光脉冲为频率f1示意图；
图4为镜头污染检测发射装置发出的光脉冲为频率f2示意图；
图5为镜头污染检测接收装置接收到的光脉冲示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的火焰探测器镜头污染数字化检测系统，该检测系统置于火焰探测器内部，具体包括：
光脉冲发射装置2，置于火焰探测器镜头后方，为本测试装置的主光源，其发出的光为一可调脉冲光，脉冲发射装置2发出的脉冲光1可为单色脉冲光，火焰探测器镜头7表面的污染物5的反射率需要测试，随着污染物的材质和厚度不同，其吸收、透射和反射光特性也不相同。
经镜头后的透射光6的频率和周期与脉冲光1相同，但光强度随着污染物和厚度的不同而不同。
火焰探测器镜头7的表面可选用蓝宝石镜面，当镜面无污染时，波长为1um到5um的光透过率大于85％。
光脉冲发射驱动装置3，与光脉冲发射装置2连接，驱动光脉冲发射装置2发射脉冲光到火焰探测器镜头上；
光脉冲接收装置9，置于火焰探测器镜头后方，接收经火焰探测器镜头上污染物反射回的光脉冲；
光脉冲放大滤波装置10，与光脉冲接收装置9连接，对光脉冲接收装置9接收的光脉冲进行放大和滤波，并将光脉冲转化为数字信号；
后端处理器4，与光脉冲发射驱动装置3、光脉冲放大滤波装置10连接，该后端处理器4控制光脉冲发射驱动装置3产生不同频率的光脉冲驱动信号；该后端处理器4还接收光脉冲放大滤波装置3返回的数字信号。
本发明的一个实施例中，光脉冲发射装置发射的光信号为单色光，且只能为波长范围是1um到3um的红外光。
运用上述实施例的系统进行火焰探测器镜头污染数字化检测的方法，具体包括以下步骤：
后端处理器接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号的脉冲数，通过脉冲数的多少来判断是否有环境干扰；
若脉冲数超过一定数量，则判断有环境干扰，此时不利于发射光脉冲；脉冲数未超过一定数量，则判断此时无环境干扰，并记下此时的脉冲数；
后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生驱动信号，驱动光脉冲发射装置发射光脉冲；
光脉冲接收装置接收经火焰探测器镜头上污染物反射回的光脉冲；
光脉冲放大滤波装置对接收的光脉冲进行放大和滤波，并将光脉冲转化为数字信号；
后端处理器接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号的脉冲数并记下此时的脉冲数；
根据记录的脉冲数判断火焰探测器镜头受污染的程度。
后端处理器可控制光脉冲发射驱动装置产生不同频率的驱动信号。
本发明的一个实施例中，如图2所示，火焰探测器镜头污染数字化检测的方法具体包括以下步骤：
S1、后端处理器4首先接收光脉冲接收装置9和光脉冲放大滤波装置10传送过来的脉冲数；
S2、通过脉冲数的多少来判断环境是否有干扰。如脉冲数超过一定数量，即判断有环境干扰，此时不利于发射光脉冲。系统返回至步骤S1，即接收装置脉冲光检测部分，光脉冲接收装置9和光脉冲放大滤波装置10重新接收及检测。当脉冲光数量小于阈值时，即判断此时无环境干扰，并记下此时的脉冲数。
S3、若此时无环境干扰，后端处理器4控制光脉冲发射驱动装置3和光脉冲发射装置2发送频率为f1的脉冲光，发射波形如图3所示。
S4、当S3执行阶段发射装置脉冲光发射同时，接收装置脉冲光检测同时工作，即后端处理器4实时检测光脉冲接收装置9和光脉冲放大滤波装置10接收到的脉冲光，并将此时接收到的脉冲光数量记录下来。
重复S1到S4的步骤，在步骤S3时，频率调整的目的是根据信号反射频率不同来确认镜面污染物厚度。而镜头表面的污染物主要为机动车排放的颗粒物和车辆行驶引起的地面扬尘。机动车排放颗粒物随着其厚度的变化，反射频率在20kHz到40kHz之间，地面扬尘随着其厚度的变化，反射频率在60kHz到80kHz之间。而实际的镜头表面的污染物为两种混合。因此光脉冲的发射频率范围设置为10kHz-100kHz。如图3和图4所示，发送频率分别为f1和f2，由于ΔX2<ΔX1，因此f2>f1。
S5、由步骤S1到S4，光脉冲的发射频率已发送一个周期，后端处理器4将记录下的数据实时分析。在一个扫频周期中可发射多个不同频率的脉冲；不同频率下，发出的脉冲个数可设置为相同的。如当脉冲源每次发出脉冲数为20，但所有频率中接收到的脉冲数最大为15个，而设定值为12个时，如图5所示，后端处理器4即可确认此时火焰探测器的镜头污染程度。
本发明通过每次发射脉冲光前检测环境是否有干扰，如无环境光干扰，则依次发送不同频率的光，通过分析接收装置接收到的光脉冲数来判断哪种频率下，反射光衰减较大和较小，进而得到其对应频率的误码率，最终确定镜头污染情况。
当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种火焰探测器镜头污染数字化检测系统，其特征在于，该检测系统置于火焰探测器内部，具体包括：
光脉冲发射装置，置于火焰探测器镜头后方；
光脉冲发射驱动装置，与光脉冲发射装置连接，驱动光脉冲发射装置发射脉冲光到火焰探测器镜头上；
光脉冲接收装置，置于火焰探测器镜头后方，接收经火焰探测器镜头上污染物反射回的光脉冲；
光脉冲放大滤波装置，与光脉冲接收装置连接，对光脉冲接收装置接收的光脉冲进行放大和滤波，并将光脉冲转化为数字信号；
后端处理器，与光脉冲发射驱动装置、光脉冲放大滤波装置连接，该后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生不同频率的光脉冲驱动信号；该后端处理器还接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号的脉冲数并记录不同频率周期的脉冲数，并根据记录的所有频率下返回的脉冲数，判断其中的最大脉冲数是否超过预设值，若超过，则根据相应的频率和脉冲数判断火焰探测器镜头受污染的程度。
2.根据权利要求1所述的火焰探测器镜头污染数字化检测系统，其特征在于，光脉冲发射装置发射的光信号为单色光，且为波长范围是1um到3um的红外光。
3.一种基于权利要求1或2所述的火焰探测器镜头污染数字化检测系统的镜头污染数字化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
后端处理器接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号的脉冲数，通过脉冲数的多少来判断是否有环境干扰；
若脉冲数超过一定数量，则判断有环境干扰，此时不发射光脉冲；若脉冲数未超过一定数量，则判断此时无环境干扰，并记下此时的脉冲数；
后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生多个频率下的驱动信号，驱动光脉冲发射装置发射光脉冲；
光脉冲接收装置接收经火焰探测器镜头上污染物反射回的光脉冲；
光脉冲放大滤波装置对接收的光脉冲进行放大和滤波，并将光脉冲转化为数字信号；
后端处理器接收光脉冲放大滤波装置返回的数字信号的脉冲数并记录不同频率周期的脉冲数；
根据记录的所有频率下返回的脉冲数，判断其中的最大脉冲数是否超过预设值，若超过，则根据相应的频率和脉冲数判断火焰探测器镜头受污染的程度。
4.根据权利要求3所述的镜头污染数字化检测方法，其特征在于，后端处理器控制光脉冲发射驱动装置产生不同频率的驱动信号。
5.根据权利要求3所述的镜头污染数字化检测方法，其特征在于，光脉冲发射驱动装置产生的驱动信号频率为10kHz-100kHz。
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