CN108986384A - 一种物料输送管道火花探测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物料输送管道火花探测装置及其方法。其中，该装置包括设置于物料输送管道内检测区域的滤光透镜和导光光纤；及分别设置于物料输送管道内检测区域两端的光电传感器；及控制器，所述控制器与光电传感器相连；所述滤光透镜和导光光纤两者相互配合将所述检测区域内的光信息传输至所述光电传感器中；所述光电传感器在检测区域设置成相对的检测方向，用于互补检测盲区。
Description
技术领域
本发明属于物料输送管道技术领域，尤其涉及一种物料输送管道火花探测装置及其方法。
背景技术
近年来，管道物料输送过程产生的火花导致包括除尘器、粉尘分离器和粉尘收集器的通风除尘系统及其相连的管道等燃烧和爆炸事故时有发生，且形势持续严峻。特别是木料、金属、烟草等物料在管道输送过程中，由于静电、摩擦、碰撞等因素容易产生微小电火花并因此引起火灾。当粉尘达到一定浓度的场所将引发爆炸，因火花的微小性和意外性导致难以检测与熄灭，而且火花探测存在盲区，一旦火花发生将导致连锁灾难性事故，对厂区内设施、环境、生命与财产安全造成严重威胁。
因此，针对管道物料输送火花检测存在探测难以及探测有盲区的问题，亟需提供一种快速检测物料输送管道火花的装置。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种物料输送管道火花探测装置，其能够解决当火花处于盲区时无法检测的技术问题。
本发明的一种物料输送管道火花探测装置的技术方案为：
一种物料输送管道火花探测装置，包括：
设置于物料输送管道内预设检测区域的滤光透镜和导光光纤；及
分别设置于物料输送管道内预设检测区域两端的光电传感器；及
控制器，所述控制器与光电传感器相连；
所述滤光透镜和导光光纤两者相互配合将所述检测区域内的光信息传输至所述光电传感器中；所述光电传感器在检测区域设置成相对的检测方向，用于互补检测盲区。
进一步的，所述控制器还被配置为：根据辐射定律推导火花直径、火花绝对温度、火花运行速度、光电传感器的接收距离和光电传感器的感光面积与火花辐射检测的关系。
本发明综合考虑物料输送管道的结构特点和物料性质的基础上，结合基于光电检测的火花检测技术，计算物料输送管道中物料的合理的喷射角度、速度和作业时间，以精准消灭随物料运动的火花。
进一步的，物料输送管道内预设检测区域的长度小于或等于两个光电传感器的接收距离之和。
这样能够检测到物料输送管道内预设检测区域内的全部火花信息，避免检测盲区的出现。
进一步的，所述光电传感器还与自检电路相连，所述自检电路用于实时检测光电传感器的工作状态。
进一步的，所述控制器与报警器相连。
进一步的，所述控制器还与火花熄灭装置相连。
本发明的第二目的是提供一种基于物料输送管道火花探测装置的探测方法。
本发明的基于物料输送管道火花探测装置的探测方法，包括：
步骤1：利用滤光透镜和导光光纤两者相互配合将预设检测区域内的光信息传输至成相对的检测方向的光电传感器中；
步骤2：光电传感器将接收到的光信号转化为电信号后传送至控制器，控制器输出探测到火花的信息。
进一步的，所述探测方法还包括：自检电路实时检测光电传感器的工作状态。
进一步的，所述探测方法还包括：控制器检测到火花的信息的同时，输出报警信息。
进一步的，所述探测方法还包括：控制器检测到火花的信息的同时，启动与控制器相连的火花熄灭装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明综合考虑管道环境内各种因素对火花检测的影响，利用光电检测技术，以及利用滤光透镜和导光光纤两者相互配合，优化光路采集及滤波结构，能够快速有效地检测火花。
(2)针对检测火花存在的盲区，本发明采用无盲区检测手段，利用双传感器对射式的检测方法，解决了当火花处于盲区时无法检测的技术问题。
(3)本发明综合考虑物料输送管道的结构特点和物料性质的基础上，结合基于光电检测的火花检测技术，计算物料输送管道中物料的合理的喷射角度、速度和作业时间，以精准消灭随物料运动的火花。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的一种物料输送管道火花探测装置结构示意图；
图2是本发明的基于物料输送管道火花探测装置的探测方法流程图；
图3是物料输送管道内火花检测示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1是本发明的一种物料输送管道火花探测装置结构示意图。
如图1所示，本发明的一种物料输送管道火花探测装置，包括：
设置于物料输送管道内预设检测区域的滤光透镜和导光光纤；及
分别设置于物料输送管道内预设检测区域两端的光电传感器；及
控制器，所述控制器与光电传感器相连；
所述滤光透镜和导光光纤两者相互配合将所述检测区域内的光信息传输至所述光电传感器中；所述光电传感器在检测区域设置成相对的检测方向，用于互补检测盲区。
本发明为解决传感器检测视角受限问题，利用滤光透镜和导光光纤的搭配，将管道内检测区域的光信息传输到光电传感器的感光面上，采用采用双传感器对射式的检测方法，使两个光电传感器在管道内形成相对的检测方向，互补对方的检测盲区，解决当火花处于盲区时无法检测的技术问题。
具体地，选择近红外区及红外区作为检测敏感信号，通过感应微小火花的波长特性来实现火花检测，选择PIN光电二极管作为光电传感器，将PIN光电二极管将检测到的火花信号转化为电信号后，送至控制器进行处理。
在具体实施中，所述控制器还被配置为：根据辐射定律推导火花直径、火花绝对温度、火花运行速度、光电传感器的接收距离和光电传感器的感光面积与火花辐射检测的关系。
具体地，根据辐射定律与物体的发射率与黑体辐射的关系，可得到火花的辐射功率为：
E＝εσT4
其中，火花的辐射功率E是单位时间从单位面积向半球空间的各个方向发射的全部波长的总辐射量，单位是W/m2；ε是火花的发射率；σ是玻尔兹曼常数；T为火花绝对温度。
火花的辐射表面积S0为：
S0＝πd2
其中，d为火花直径。
单位时间内火花向周围辐射的能量Q为：
Q＝E×S0
如图3所示，假设火花均匀向空间辐射能量，则感光面积为S的传感器在单位时间内接收到的能量Q0等于传感器投影到以1为半径的球面面积所接收的能量：
其中，θ为火花的中心与光电传感器的连线与垂直方向的夹角。
那么单位时间传感器检测到的平均辐照度P为：
其中，h为火花与光电传感器之间的垂直距离；x为火花与光电传感器之间的水平距离。
假设火花沿管道方向水平运动，上式可以表示为：
其中，L为以光电传感器为中心的水平检测距离；v为火花运行速度；t为火花运行时间。
本发明综合考虑物料输送管道的结构特点和物料性质的基础上，结合基于光电检测的火花检测技术，计算物料输送管道中物料的合理的喷射角度、速度和作业时间，以精准消灭随物料运动的火花。
在具体实施例中，物料输送管道内预设检测区域的长度小于或等于两个光电传感器的接收距离之和。
这样能够检测到物料输送管道内预设检测区域内的全部火花信息，避免检测盲区的出现。
在另一实施例中，所述光电传感器还与自检电路相连，所述自检电路用于实时检测光电传感器的工作状态。
其中，自检电路可采用现有的电路结构予以实现，此处不再累述。
在另一实施例中，所述控制器与报警器相连。
在另一实施例中，所述控制器还与火花熄灭装置相连。
本发明综合考虑管道环境内各种因素对火花检测的影响，利用光电检测技术，以及利用滤光透镜和导光光纤两者相互配合，优化光路采集及滤波结构，能够快速有效地检测火花。
针对检测火花存在的盲区，本发明采用无盲区检测手段，利用双传感器对射式的检测方法，解决了当火花处于盲区时无法检测的技术问题。
本发明综合考虑物料输送管道的结构特点和物料性质的基础上，结合基于光电检测的火花检测技术，计算物料输送管道中物料的合理的喷射角度、速度和作业时间，以精准消灭随物料运动的火花。
图2是本发明的基于物料输送管道火花探测装置的探测方法流程图。
如图2所示，本发明的基于物料输送管道火花探测装置的探测方法，包括：
步骤1：利用滤光透镜和导光光纤两者相互配合将预设检测区域内的光信息传输至成相对的检测方向的光电传感器中；
步骤2：光电传感器将接收到的光信号转化为电信号后传送至控制器，控制器输出探测到火花的信息。
在另一实施例中，所述探测方法还包括：自检电路实时检测光电传感器的工作状态。
在另一实施例中，所述探测方法还包括：控制器检测到火花的信息的同时，输出报警信息。
在另一实施例中，所述探测方法还包括：控制器检测到火花的信息的同时，启动与控制器相连的火花熄灭装置。
本发明综合考虑管道环境内各种因素对火花检测的影响，利用光电检测技术，以及利用滤光透镜和导光光纤两者相互配合，优化光路采集及滤波结构，能够快速有效地检测火花。
针对检测火花存在的盲区，本发明采用无盲区检测手段，利用双传感器对射式的检测方法，解决了当火花处于盲区时无法检测的技术问题。
本发明综合考虑物料输送管道的结构特点和物料性质的基础上，结合基于光电检测的火花检测技术，计算物料输送管道中物料的合理的喷射角度、速度和作业时间，以精准消灭随物料运动的火花。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种物料输送管道火花探测装置，其特征在于，包括：
设置于物料输送管道内预设检测区域的滤光透镜和导光光纤；及
分别设置于物料输送管道内预设检测区域两端的光电传感器；及
控制器，所述控制器与光电传感器相连；
所述滤光透镜和导光光纤两者相互配合将所述检测区域内的光信息传输至所述光电传感器中；所述光电传感器在检测区域设置成相对的检测方向，用于互补检测盲区。
2.如权利要求1所述的一种物料输送管道火花探测装置，其特征在于，所述控制器还被配置为：根据辐射定律推导火花直径、火花绝对温度、火花运行速度、光电传感器的接收距离和光电传感器的感光面积与火花辐射检测的关系。
3.如权利要求1所述的一种物料输送管道火花探测装置，其特征在于，物料输送管道内预设检测区域的长度小于或等于两个光电传感器的接收距离之和。
4.如权利要求1所述的一种物料输送管道火花探测装置，其特征在于，所述光电传感器还与自检电路相连，所述自检电路用于实时检测光电传感器的工作状态。
5.如权利要求1所述的一种物料输送管道火花探测装置，其特征在于，所述控制器与报警器相连。
6.如权利要求1所述的一种物料输送管道火花探测装置，其特征在于，所述控制器还与火花熄灭装置相连。
7.一种基于如权利要求1-6所述的物料输送管道火花探测装置的探测方法，其特征在于，包括：
步骤1：利用滤光透镜和导光光纤两者相互配合将预设检测区域内的光信息传输至成相对的检测方向的光电传感器中；
步骤2：光电传感器将接收到的光信号转化为电信号后传送至控制器，控制器输出探测到火花的信息。
8.如权利要求7所述的探测方法，其特征在于，所述探测方法还包括：自检电路实时检测光电传感器的工作状态。
9.如权利要求7所述的探测方法，其特征在于，所述探测方法还包括：控制器检测到火花的信息的同时，输出报警信息。
10.如权利要求7所述的探测方法，其特征在于，所述探测方法还包括：控制器检测到火花的信息的同时，启动与控制器相连的火花熄灭装置。
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