CN111365730A - 火焰检测器 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及火焰检测器。一种火焰检测器，包括：光导向系统，包括第一端和与第一端相对的第二端，在第一端与第二端之间形成有沿光轴延伸的光通路；第一孔，设置在第一端处并且沿光轴延伸，第一孔被配置为接收待检测的火焰发出的光；以及第二孔，设置在第二端处并且沿光轴延伸，第一孔和第二孔的大小以及光通路的长度被配置为使得光导向系统的探测角度在0.5度至3度之间。

Description

火焰检测器
技术领域
本公开的实施例涉及火焰检测领域，并且更具体地涉及火焰检测器。
背景技术
目前，火力发电是很多国家和地区的主流电力来源。在火力发电中，大量地使用燃料煤等化石燃料的锅炉。在这种锅炉中，为了检测燃料的燃烧情况，可以使用火焰检测器。同时在石化等行业的锅炉等场合，也广泛使用火焰探测器。然而，目前的火焰检测器缺乏适用于对火焰进行温度测量的光学系统。
发明内容
本公开的实施例提供了至少部分解决上述缺点的火焰检测器。
在一些实施例中，提供了一种火焰检测器，包括：光导向系统，包括第一端和与第一端相对的第二端，在第一端与第二端之间形成有沿光轴延伸的光通路；第一孔，设置在第一端处并且沿光轴延伸，第一孔被配置为接收待检测的火焰发出的光；以及第二孔，设置在第二端处并且沿光轴延伸，第一孔和第二孔的大小以及光通路的长度被配置为使得光导向系统的探测角度在0.5度至3度之间。
提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，其在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识要求保护的主题的关键特征或主要特征，也无意限制要求保护的主题的范围。
附图说明
通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：
图1示出了根据本公开的实施例的火焰检测器的光学系统的示意图；
图2示出了根据本公开的实施例的火焰检测器的光学系统的主体的示意图；
图3示出了根据本公开的实施例的火焰检测器的传感器组件的示意图；以及
图4示出了根据本公开的实施例的火焰检测器的传感器的示意图。
具体实施方式
现在将参考几个实施例来讨论本公开所描述的技术方案。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并因此实现本公开所描述的技术方案而进行讨论，而不是暗示对技术方案范围的任何限制。
如本公开所使用的，术语“包括”及其变体将被视为开放式术语，其表示“包括但不限于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被视为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”应被视为“至少一个其他实施例”。下面还包括其他定义、显式和隐含特征。术语的定义在整个描述中是一致的，除非上下文另有明确指出。
在下文中，将结合图1-图4来详细介绍根据本公开的示例性实施例的火焰检测器，其中图1示出了根据本公开的示例性实施例的火焰检测器10的光学系统的截面图。应当理解，火焰检测器10还可以包括未示出的附加部件，本公开在此不受限制。例如，火焰检测器10可以检测火焰的闪烁频率和亮度中的至少一项，并且包括相应的检测装置(未示出)。
如图1所示，火焰检测器10包括光导向系统，也可以被称为望远镜，其包括第一端11和第二端13。在第一端11与第二端13之间形成有沿光轴X延伸的光通路，其具有长度L。例如，光通路的长度L可以在50mm-500mm之间。第一端11处设有孔12，孔12沿光轴X延伸并且接收待检测的火焰发出的光。如图1所示，孔12形成光通路的一部分。例如，孔12可以具有圆形截面。备选地，孔12也可以具有其他合适形状的截面。为了方便起见，孔12也称为第一孔12。第一孔12可以具有各种大小，依具体情况而定，例如，传感器的受照射的面积、传感器的有效面积和/或光导向系统的探测角度。例如，孔12的大小可以在0.5mm-10mm之间，例如，2mm、2.5mm或3mm。
另外，光导向系统在第二端13处设有沿光轴X延伸的第二孔36。如图1所示，第二孔36形成光通路的一部分。例如，第二孔36可以具有圆形截面。备选地，孔36也可以具有其他合适形状的截面。在一些实施例中，火焰检测器10在第二端13处设有温度传感器38，其基于从第二孔36接收的光来确定火焰的温度。第二孔36可以具有各种大小，依具体情况而定，例如，传感器的受照射的面积和/或传感器的有效面积。例如，第二孔36的大小可以在0.5mm-5mm之间。第二孔36可以进一步选择基本上平行于光轴X的光线进入传感器。
根据本公开的实施例，光通路的长度L以及第一孔12的大小D1和第二孔36的大小D2被配置为使得光导向系统的探测角度Theta在预定的角度范围内，例如，在0.5°至3°的范围内，例如，1°左右。探测角度Theta与光通路的长度L以及第一孔12的大小D1和第二孔36的大小D2的关系可以由如下公式来表示：tan(Theta/2)＝(D1+D2)/2L。通过配置光通路的长度L以及第一孔12的大小D1和第二孔36的大小D2，可以方便地选择光导向系统的探测角度的范围。
借助于如上所述的光导向系统，发散角较大的光通过光通路侧壁的多次发射而被损耗，从而无法从第二孔36出射。以这种方式，可以选择一定的探测角度的光，从而使得设置在第二端13处的传感器组件30不会由于光强过强而饱和。另外，入射在传感器组件30上的光基本上平行于光轴X，从而简化传感器组件30的设计。
图2示出了根据本公开的示例性实施例的火焰检测器10的光导向系统的主体20的截面图。主体20可以由金属制成，例如，铝或不锈钢。如图1和图2所示，主体20还包括管道24，管道24沿着光轴X在第一端11与传感器组件30之间延伸并且构成光通路的至少一部分。管道24被配置为接收经由第一孔12进入火焰检测器10的光。主体20还可以包括连接器22，连接器22具有用于接纳传感器组件30的开口26并且构成光通路的一部分，连接器22被配置为将从管道24接收的光传送至温度传感器38。例如，连接器22和管道24可以一体形成，也可以通过螺纹等机构连接在一起。
传感器组件30可以包括如上所述的温度传感器38，其设置在第二端13处并且被配置为基于从光通路接收的光来确定火焰的温度。为了更加清晰起见，图3示出了根据本公开的实施例的传感器组件30的示意图。如图1和图3所示，传感器组件30包括光透射性窗口32，其设置在第二孔36与第二端13之间。光透射性窗口32被配置为将从第二端13出射的光透射到第二孔36的垂直于光轴X的光接收平面。光透射性窗口32可以基本上均匀地透射在很宽的波长范围内(例如，300-1100nm)的光。
传感器组件30还包括支撑件34，用于支撑光透射性窗口32等部件。支撑件34包括开口35和第二孔36，并承载温度传感器38。温度传感器38具有引线33-1和33-2，然而应当理解，温度传感器38也可以包括更多的引线，例如三条引线。
检测电路(未示出)可以通过引线33-1和33-2与温度传感器38耦合，以接收温度测量信号。检测电路可以包括模拟电路部分，其用于放大从温度传感器38接收到的检测信号，例如电流信号。检测电路还可以包括数字电路部分，其用于将放大的检测信号进行处理。
在一些实施例中，温度传感器38可以是双色光学传感器。双色光学传感器通过比较两个不同波长范围的光强，并且基于两个光强之比来确定待测火焰的温度。例如，数字电路部分可以执行上述计算和处理。图4示出了根据本公开的一些实施例的温度传感器38的示意图。如图4所示，双色光学传感器包括用于检测第一波长范围的光的第一光学传感器42。第二光学传感器44堆叠在第一光学传感器42上，并且被配置为检测第二波长范围的光，第二波长范围不同于第一波长范围。
如图4所示，第一光学传感器42包括第一光敏感表面43，并且第二光学传感器44包括第二光敏感表面45，第一光敏感表面43和第二光敏感表面45均垂直于光轴X。在一些实施例中，第一光敏感表面43和第二光敏感表面45的大小可以被设置为使得从第二孔36出射的光均能到达第一光敏感表面43和第二光敏感表面45。例如，第一光敏感表面43和第二光敏感表面45的大小大于第二孔36的孔径。另外，第一光敏感表面43和第二光敏感表面45可以具有相同的大小，并且可以被定位为从光轴X方向上观察完全重叠。
由于火焰检测器10可以将基本平行于光轴X的光入射到双色光学传感器，因此入射到双色光学传感器中的第二光学传感器44的光基本上也可以入射到双色光学传感器中的第一光学传感器42。以这种方式，可以确保双色光学传感器可以准确测量火焰的温度。
以上描述仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论他是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。

Claims (10)

1.一种火焰检测器(10)，包括：
光导向系统，包括第一端(11)和与所述第一端(11)相对的第二端(13)，在所述第一端(11)与所述第二端(13)之间形成有沿光轴(X)延伸的光通路；
第一孔(12)，设置在所述第一端(11)处，沿所述光轴(X)延伸并形成所述光通路的一部分，所述第一孔(12)被配置为接收待检测的火焰发出的光；以及
第二孔(36)，设置在所述第二端(13)处，沿所述光轴(X)延伸并形成所述光通路的一部分，所述第一孔(12)和所述第二孔(36)的大小以及所述光通路的长度被配置为使得所述光导向系统的探测角度在0.5度至3度之间。
2.根据权利要求1所述的火焰检测器(10)，还包括：
温度传感器(38)，设置在所述第二端(13)处并且被配置为基于从所述第二孔(36)接收的光来确定所述火焰的温度。
3.根据权利要求1所述的火焰检测器(10)，其中所述光导向系统包括主体(20)，所述主体(20)在所述第一端(11)处容纳所述第一孔(12)并且至少部分地形成所述光通路。
4.根据权利要求3所述的火焰检测器(10)，其中所述光导向系统包括：
光透射性窗口(32)，设置在所述第二孔(36)与所述主体(20)之间，被配置为沿所述光轴(X)将从所述主体(20)出射的光透射到所述第二孔(36)的光接收平面。
5.根据权利要求4所述的火焰检测器(10)，其中所述主体(20)包括：
管道(24)，沿着所述光轴(X)在所述第一孔(12)与所述光透射性窗口(32)之间延伸并且构成所述光通路的至少一部分，所述管道(24)被配置为接收经由所述第一孔(12)进入所述火焰检测器(10)的光。
6.根据权利要求5所述的火焰检测器(10)，其中所述主体(20)还包括：
连接器(22)，具有用于接纳所述光透射性窗口(32)的开口(26)并且构成所述光通路的一部分，所述连接器(22)被配置为将从所述管道(24)接收的光传送至所述光透射性窗口(32)。
7.根据权利要求2所述的火焰检测器(10)，其中所述温度传感器(38)包括双色光学传感器。
8.根据权利要求7所述的火焰检测器(10)，其中所述双色光学传感器包括：
第一光学传感器(42)，被配置为检测第一波长范围的光；以及
第二光学传感器(44)，堆叠在所述第一光学传感器(42)上，并且被配置为检测第二波长范围的光，所述第二波长范围不同于所述第一波长范围。
9.根据权利要求8所述的火焰检测器(10)，其中所述第一光学传感器(42)包括第一光敏感表面(43)，并且所述第二光学传感器(44)包括第二光敏感表面(45)，所述第一光敏感表面(43)和所述第二光敏感表面(45)垂直于所述光轴(X)。
10.根据权利要求1所述的火焰检测器(10)，其中所述火焰检测器(10)被配置为检测所述火焰的闪烁频率和亮度中的至少一项。
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