CN111750378A - 火焰检测系统及火焰级别检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火焰检测系统及火焰级别检测方法。火焰检测系统包括：UV传感器(1)，成为检测从火焰(100)产生的紫外线的火焰传感器；施加电压生成部(3)，将驱动电压施加至UV传感器(1)；放电检测部(4)，检测UV传感器(1)的放电；放电计数部(5)，对检测到的放电的次数进行计数；放电概率计算部(8)，基于放电计数部(5)所计数的放电的次数及驱动电压的施加次数，算出放电概率；紫外线强度确定部(6)，基于放电概率，确定紫外线的强度；以及确定结果输出部(9)，显示或通过通信而输出紫外线强度确定部(6)所确定的紫外线强度。

Description

火焰检测系统及火焰级别检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测火焰的有无的火焰检测系统及火焰级别检测方法。

背景技术

作为在燃烧炉等之中检测火焰的有无的火焰传感器，已经知道紫外线(ultraviolet，UV)传感器。现有的利用放电原理的UV传感器在来自火焰的紫外线照射到电极时，会进行放电，流动放电电流。对所述放电电流进行积分而转换成电压输出，将所述电压显示为帧电压(参照专利文献1)。UV传感器的放电的周期取决于电源电压的频率，在频率为50Hz时，一秒钟进行最大50次放电。一次放电是在数毫秒(millisecond，ms)的期间进行，放电电流呈脉冲状的波形，因此为了将放电电流转换成电压，利用滤波器(filter)进行积分。因此，帧电压的上升的时间常数、下降的时间常数增大。

图5是表示UV传感器的放电电流、及对放电电流进行积分而成的帧电压的波形的图。帧电压的上升、下降要花费4秒～5秒左右，慢于从火焰消失起到切断输出为止的时间(帧响应(frame response))，所以即使能够判断正常运转的火焰的紫外线级别，也无法掌握来自火焰的紫外线的陡然变化。

另外，为了生成从商用的电源电压施加至火焰传感器的电压，借由电源电压的电平的大小而使得放电电流也会增减。因此，即使设为一秒钟放电50次，也有可能不会经常呈相同的帧电压。在图6的例中，是表示电源电压为100％时与上升至110％时的UV传感器的放电电流与帧电压的波形的图。在图6中，I1是电源电压为100％时的放电电流，I2是电源电压上升至110％时的放电电流，V1是电源电压为100％时的帧电压，V2是电源电压上升至110％时的帧电压。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2005-083605号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

本发明是为了解决所述问题而完成，其目的在于提供一种几乎不会受到电源电压的变动的影响的火焰检测系统及火焰级别检测方法。

[解决问题的技术手段]

本发明的火焰检测系统包括：火焰传感器，构成为检测从火焰产生的紫外线；施加电压生成部，构成为将驱动电压周期性地施加至所述火焰传感器的电极；放电检测部，构成为检测所述火焰传感器的放电；放电计数部，构成为对由所述放电检测部所检测到的放电的次数进行计数；放电概率计算部，构成为基于所述驱动电压的施加次数、及由所述放电计数部所计数的放电的次数，算出放电概率；以及紫外线强度确定部，构成为基于所述放电概率，确定紫外线强度级别。

另外，在本发明的火焰检测系统的一个构成例中，所述放电概率计算部通过将所述放电的次数除以所述驱动电压的施加次数，而算出所述放电概率。

另外，在本发明的火焰检测系统的一个构成例中，所述放电概率计算部算出所述放电概率，作为每单位时间的所述放电的次数。

另外，在本发明的火焰检测系统的一个构成例中，还包括：确定结果输出部，构成为输出所述紫外线强度确定部的确定结果。

另外，本发明的火焰检测系统的火焰级别检测方法包括：第一步骤，将驱动电压周期性地施加至检测从火焰产生的紫外线的火焰传感器的电极；第二步骤，检测所述火焰传感器的放电；第三步骤，基于所述驱动电压的施加次数、及在所述第二步骤中所检测到的放电的次数，算出放电概率；以及第四步骤，基于所述放电概率，确定紫外线强度级别。

[发明的效果]

根据本发明，通过计算放电概率，能够掌握来自火焰的紫外线的陡然变化。另外，能够几乎不受到电源电压的变动的影响而确定火焰级别。

附图说明

图1是说明本发明的原理的图。

图2是表示本发明实施例的火焰检测系统的构成的框图。

图3是说明本发明实施例的火焰检测系统的运行的流程图。

图4是表示实现本发明实施例的火焰检测系统的计算机的构成例的框图。

图5是表示UV传感器的放电电流与帧电压的波形的图。

图6是表示电源电压为100％时与上升至110％时的UV传感器的放电电流与帧电压的波形的图。

[符号的说明]

1：UV传感器

2：电源电路

3：施加电压生成部

4：放电检测部

5：放电计数部

6：紫外线强度确定部

8：放电概率计算部

9：确定结果输出部

10：放电电流检测部

11：电平判定电路

12：火焰信号输入部

具体实施方式

[发明的原理]

本发明中，是着眼于UV传感器的放电概率。具体地说，对每单位时间的放电次数进行计数而求出放电概率。图1是说明本发明的原理的图，是表示电源电压为100％时与上升至110％时的UV传感器的放电电流与帧电压的波形的图。与图6同样地，I1是电源电压为100％时的放电电流，I2是电源电压上升至110％时的放电电流，V1是电源电压为100％时的帧电压，V2是电源电压上升至110％时的帧电压。

例如，根据UV传感器的驱动原理，一秒钟放电的机会在电源电压的频率为50Hz时是50次，在电源电压的频率为60Hz时是60次。此处，如果设为一秒钟的放电机会是50次，UV传感器每次都放电，那么每秒的放电概率是50/50＝100％。并且，当UV传感器进行了25次放电后，每秒的放电概率是25/50＝50％。即，当将一秒钟的放电机会设为N，将一秒钟的放电次数设为n时，每秒的放电概率P成为下式。

P＝n/N×100……(1)

将所述放电概率P，代替帧电压而设为监视UV传感器的输出的参数。现有的帧电压是通过利用积分电路对放电电流进行积分而获得。因此，在监视帧电压的现有方法中，难以获知放电的变化。例如在图1的例中，在A处产生了放电次数的减少，但是通过帧电压，难以获知所述变化。另外，如图1所示，帧电压也会受到电源电压的变动的影响，因此难以鉴定帧电压的变动是因为放电的变化所引起，还是因为电源电压的变动所引起。

另一方面，在放电概率P的情况下，不会受到电源电压的变动的影响，因此可反映纯粹的放电的状态，即使是放电的微妙变化也能够检测。

另外，如上所述，帧电压的上升的时间常数大，因此帧电压的变化要花费数秒的时间(图1的t1)。与此相对，放电概率P只通过每单位时间的延迟(图1的t2)就上升，所以能够实现响应性高的着火检测。

同样地，帧电压的下降的时间常数大，尽管火已熄灭，帧电压也不会在数秒间下降，帧电压的变化要花费数秒的时间(图1的t3)。与此相对，放电概率P只通过每单位时间的延迟(图1的t4)就变为0％，因此响应性提高。

这样一来，在本发明中，能够响应性良好地确认火焰级别，能够掌握火焰或UV传感器输出的微妙变动。另外，在本发明中，能够几乎不受到电源电压的变动的影响，而确认UV传感器的状态或火焰的状态。

[实施例]

以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。图2是表示本发明的实施例的火焰检测系统的构成的框图。火焰检测系统包括：UV传感器1(UV光电管)，成为检测从火焰100产生的光(紫外线)的火焰传感器；电源电路2，供给电源电压；施加电压生成部3，将驱动电压周期性地施加至UV传感器1的一对电极；放电检测部4，检测UV传感器1的放电；放电计数部5，对由放电检测部4所检测到的放电的次数进行计数；放电概率计算部8，基于由放电计数部5所计数的放电次数及放电机会，算出UV传感器1的放电概率；紫外线强度确定部6，基于放电概率计算部8所求出的放电概率，确定紫外线强度；确定结果输出部9，输出由紫外线强度确定部6所确定的紫外线强度；放电电流检测部10，检测UV传感器1的放电电流；电平判定电路11，判定由放电电流检测部10所检测到的放电电流的电平；以及火焰信号输入部12，输入由电平判定电路11所判定的值作为火焰信号。

图3是说明本实施例的火焰检测系统的运行的流程图。UV传感器1包括光电管，所述光电管包括：两端部经堵塞的圆筒状的外围器、贯通所述外围器的两根电极引脚、及在外围器内部由电极引脚(electrode pin)相互平行地支撑着的两片电极。在如上所述的UV传感器1中，当在经由电极支撑引脚对电极间施加有规定的电压的状态下，对与火焰100相向配置的一个电极照射紫外线时，会借由光电效应而从所述电极释放电子，在电极间流入放电电流。

电源电路2将从外部输入的商用的电源电压供给至施加电压生成部3。在开始火焰检测运行时，放电计数部5使放电次数n初始化为0(图3步骤S100)，放电概率计算部8使驱动电压的施加次数N初始化为0(图3步骤S101)。

施加电压生成部3将从电源电路2供给的交流电压升压至规定的值为止，而施加至UV传感器1的一对端子110、111之间。

放电检测部4检测流入至UV传感器1的放电电流。例如，在放电检测部4内设置发光二极管及光电晶体管(phototransistor)，经由光电晶体管，检测通过流入至UV传感器1的放电电流而发光驱动的发光二极管的光(图3步骤S102)。

放电计数部5在利用放电检测部4检测到放电电流时，增加一个放电次数n(图3步骤S103)。

这样一来，重复执行步骤S102～步骤S103的处理。放电概率计算部8在驱动电压的施加次数N(放电机会)达到规定数量Nth(本实施例中为例如50次)时(图3步骤S104中为是(YES))，通过式(1)而算出放电概率P(图3步骤S105)。

紫外线强度确定部6使由放电概率计算部8所算出的放电概率P确定为紫外线强度(图3步骤S106)。

确定结果输出部9将紫外线强度确定部6的确定结果输出至外部(图3步骤S107)。作为确定结果的输出方法，有例如显示确定结果，或从外部通过通信而读出确定结果等的方法。

火焰检测系统只要定期地进行步骤S100～步骤S107的处理，重复执行确定期间(驱动电压的施加次数N为0～Nth为止的期间)内的步骤S105～步骤S107的处理即可。

这样一来，在本实施例中，通过计算放电概率P，能够掌握火焰100的微妙变动。

另外，当检测出从火焰产生的紫外线，用于燃烧控制时，设置放电电流检测部10、电平判定电路11及火焰信号输入部12，利用放电电流检测部10检测UV传感器1的放电电流，利用电平判定电路11将放电电流检测部10所检测到的放电电流与阈值进行比较而判定火焰的有无，并将判定结果输出至火焰信号输入部12。

另外，在本实施例中，是通过式(1)而算出放电概率P，但是放电概率计算部8也可以将每单位时间的放电的次数设为放电概率P。这时，只要将步骤S104中单位时间经过时的放电次数n设为放电概率P即可(步骤S105)。

本实施例中所说明的放电计数部5、放电概率计算部8、紫外线强度确定部6及确定结果输出部9可以通过包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、接口(interface)的计算机、以及对这些硬件资源进行控制的程序来实现。图4表示所述计算机的构成例。计算机包括CPU 200、及接口装置(interface device)(以下简称为I/F)201。在I/F 201，连接着放电检测部4(放电检测电路)及确定结果输出部9(通信电路或显示电路等)等。在如上所述的计算机中，用于使本发明的火焰级别检测方法实现的程序存储于CPU200内置的存储器。CPU 200按照存储于存储器的程序，执行本实施例中所说明的处理。

[产业上的可利用性]

本发明可以应用于火焰检测系统。

Claims (8)

1.一种火焰检测系统，包括：

火焰传感器，构成为检测从火焰产生的紫外线；

施加电压生成部，构成为将驱动电压周期性地施加至所述火焰传感器的电极；

放电检测部，构成为检测所述火焰传感器的放电；

放电计数部，构成为对由所述放电检测部所检测到的放电的次数进行计数；

放电概率计算部，构成为基于所述驱动电压的施加次数、及由所述放电计数部所计数的放电的次数，算出放电概率；以及

紫外线强度确定部，构成为基于所述放电概率，确定紫外线强度级别。

2.根据权利要求1所述的火焰检测系统，其特征在于，

所述放电概率计算部通过将所述放电的次数除以所述驱动电压的施加次数，而算出所述放电概率。

3.根据权利要求1所述的火焰检测系统，其特征在于，

所述放电概率计算部算出所述放电概率，作为每单位时间的所述放电的次数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的火焰检测系统，其特征在于，还包括：

确定结果输出部，构成为输出所述紫外线强度确定部的确定结果。

5.一种火焰检测系统的火焰级别检测方法，包括：

第一步骤，将驱动电压周期性地施加至检测从火焰产生的紫外线的火焰传感器的电极；

第二步骤，检测所述火焰传感器的放电；

第三步骤，基于所述驱动电压的施加次数、及在所述第二步骤中所检测到的放电的次数，算出放电概率；以及

第四步骤，基于所述放电概率，确定紫外线强度级别。

6.根据权利要求5所述的火焰检测系统的火焰级别检测方法，其特征在于，

所述第三步骤包括通过将所述放电的次数除以所述驱动电压的施加次数，而算出所述放电概率的步骤。

7.根据权利要求5所述的火焰检测系统的火焰级别检测方法，其特征在于，

所述第三步骤包括算出所述放电概率，作为每单位时间的所述放电的次数的步骤。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的火焰检测系统的火焰级别检测方法，其特征在于，还包括：

第五步骤，输出所述第四步骤的确定结果。

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