CN116379458A - 火焰检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种火焰检测装置，其使用位于火焰区中的一对电极两端的击穿电压来检测有无火焰。该火焰检测装置可以与燃烧器一起使用，该燃烧器是用于家庭或建筑物的中央供暖系统中的炉的一部分。与测量火焰中的电离电流的传统火焰检测装置不同，该火焰检测装置通过确定跨位于火焰区中的火花隙的火花事件所需的电压(也称为击穿电压)来检测火焰，并评估击穿电压和/或其各种特性以检测有无火焰。根据一个示例，该火焰检测装置包括电源、点火单元、输出线、绝缘体和电极。

Description

火焰检测装置和方法

相关申请

本申请要求2021年12月14日提交的第63/289,355号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及传感器和检测装置，具体涉及可与炉、锅炉和使用火焰来燃烧气态和/或液态燃料的其它设备一起使用的火焰检测装置。

背景技术

一些传统的火焰检测装置、特别是用于燃烧天然气、丁烷和/或丙烷的应用中的火焰检测装置通过测量火焰中的电离电流来检测有无火焰。然而，对于燃烧氢气的应用、特别是以100％氢气或接近100％氢气运行的应用，通过测量电离电流来检测火焰通常是不可行的。已经开发了其它火焰检测技术，例如使用紫外线辐射传感器或热电偶的技术。然而，这些解决方案可能成本高昂，并且可能存在时间响应延迟和耐用性降低等缺点。

因此，需要一种火焰检测装置，其可在各种设置下使用不同的燃料(包括以100％氢气或接近100％的氢气燃烧)运行，但仍具有成本效益、性能良好且耐用。

发明内容

根据一个方面，提供了一种火焰检测装置，包括：用于提供高电压电脉冲的点火单元；一根或多根输出线，用于传输高电压电脉冲并且联接到点火单元；和一个或多个电极，用于建立至少部分地位于火焰区中的火花隙并且联接到输出线，其中提供高电压电脉冲以引起跨火花隙的火花事件，并且该火焰检测装置被配置为确定与火花事件相关联的击穿电压并基于该击穿电压来确定火焰区中有无火焰。

根据各种实施例，该火焰检测装置还可以包括以下特征中的任何一个或这些特征中的一部分或全部的任何技术上可行的组合：

-该火焰检测装置被配置为与作为炉、锅炉或高炉的一部分的燃烧器一起使用；

-该火焰检测装置被配置为与选自由下列燃料的至少一种气体燃料一起使用：氢气(H₂)、天然气(CH₄)、丁烷(_C4H₁₀)、丙烷(C₃H₈)和/或它们的混合物；

-该点火单元在输入侧联接到电源，在输出侧联接到输出线，并且电源为火焰检测单元提供电能；

-该点火单元包括具有初级侧绕组和次级侧绕组的升压变压器，并且该升压变压器被布置为将来自初级侧电源的电力电压升压至在0.5kV-30kV的范围内的次级侧电压；

-该火焰检测装置还包括具有用于确定电压的感测和/或处理装置的组合的逻辑电路，并且该逻辑电路被布置为确定跨电极的击穿电压；

-该逻辑电路包括选自下列感测装置的至少一个感测装置：电压表、电阻分压器、电容分压器、高电压探针或场强传感器；

-该输出线在输入侧联接到点火单元，在输出侧联接到电极，并且输出线将来自点火单元的高电压电脉冲传输到电极；

-该电极在输入侧联接到输出线并布置成定位在燃烧器附近，使得火花隙位于预期存在火焰的火焰区中；

-该火花隙在2mm–8mm的范围内(包括端值)；并且

-该火焰检测装置还被配置为充当点火电极，使得该火焰检测装置既可以感测火焰何时熄灭，又可以在需要时点燃空气/燃料混合物。

根据另一方面，提供了一种使用火焰检测装置检测火焰的方法，该火焰检测装置包括点火单元、一根或多根输出线和一个或多个电极，并且该方法包括以下步骤：发起火花事件；确定与该火花事件相关联的击穿电压；以及使用击穿电压来判断火焰区中是否存在火焰。

根据各种实施例，该使用火焰检测装置检测火焰的方法还可以包括以下特征中的任何一个或这些特征中的一部分或全部的任何技术上可行的组合：

-该点火单元在输入侧联接到电源，在输出侧联接到输出线，并且包括升压变压器；并且发起步骤还包括通过以下方式来发起火花事件：使升压变压器将来自电源的电力的电压升压至在0.5kV-30kV范围内的电压，将升压后的电压以高电压电脉冲的形式提供给输出线和电极，并使高电压电脉冲在由电极建立的火花隙上产生火花，其中火花隙至少部分地位于火焰区中；

-该发起步骤还包括每20ms至500ms周期性地发起火花事件；

-该确定步骤还包括通过以下方式来确定击穿电压：用感测装置测量代表电极两端电压的电压，识别感测装置测得的最高电压，以及将击穿电压设置为测得的最高电压；

-该使用步骤还包括通过以下方式使用击穿电压来判断是否存在火焰：将击穿电压与一个或多个预先限定的阈值进行比较，并且当击穿电压在由预先限定的阈值建立的预期电压范围内时判定为存在火焰，而当击穿电压在预期电压范围之外时判定为不存在火焰；

-该预先限定的阈值基于存在火焰时火花隙中介质的预期类型以及选自下列因素的至少一个附加因素：火花隙的已知尺寸、存在火焰时电极的预期温度、或存在火焰时火花隙中介质的预期压力；

-该使用步骤还包括通过以下方式使用击穿电压来判断是否存在火焰：监测击穿电压，确定击穿电压随时间降低或升高的速率，将击穿电压降低或升高的速率与一个或多个预先限定的阈值速率进行比较，并且当击穿电压降低的速率超过预先限定的阈值速率时判定为存在火焰，而当击穿电压升高的速率超过预先限定的阈值速率时判定为不存在火焰；

-该使用步骤还包括通过以下方式使用击穿电压来判断是否存在火焰：观察一段时间内的击穿电压，检测击穿电压的趋势或模式，以及基于检测到的趋势或模式来判断是否存在火焰；

-还包括以下步骤：当判定为火焰区中不存在火焰时，采取补救措施以切断燃料供应或重新点燃火焰。

附图说明

在下文中将结合附图描述优选实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是民用供暖系统的一个示例的示意图；

图2是可与图1的民用供暖系统一起使用的火焰检测装置的示意图；和

图3是可与图2的火焰检测装置一起使用的用于检测火焰的方法的流程图。

具体实施方式

本文公开的火焰检测装置使用一对电极——其位于火焰区中——两侧的击穿电压来检测有无火焰，并且它可以与各种各样的炉、锅炉和/或其它类型的民用和工业设备一起使用。根据一个示例，该火焰检测装置与燃烧器一起使用，该燃烧器是用于家庭或建筑物的中央供暖系统中的炉的一部分。在这样的系统中，燃烧器点燃或燃烧气态或液态燃料，从而将燃料转化为热能，该热能进而用于加热可在整个家庭或建筑物中循环的空气或水。合适的气态燃料的一些非限制性示例包括氢气(H₂)、天然气(CH₄)、丁烷(C₄H₁₀)、丙烷(C₃H₈)和/或其混合物；合适的液态燃料的非限制性示例包括乙醇、燃油和/或其它类型的油。简单的炉或锅炉可以包括燃烧单一类型燃料的单个燃烧器，而更复杂的设备可以有多个燃烧器，这些燃烧器向一个共同的燃烧室中喷火，不同的燃料在该燃烧室中同时燃烧。无论采用何种系统，通常重要的是监测火焰的状态，使得在火焰熄灭的情况下系统可采取某些补救措施，比如切断气体。

尽管下面结合作为用于家庭或建筑物的中央供暖系统中的炉的一部分的单个燃烧器描述该火焰检测装置，但是应当理解，该火焰检测装置可以用于任何数量的不同应用并且不限于文中公开的示例。例如，该火焰检测装置可以与氢(H₂)燃烧系统以及燃烧其它气态和/或液态燃料(例如，天然气(CH₄)、丁烷(C₄H₁₀)、丙烷(C₃H₈)和/或它们的混合物)的系统一起使用；它可以与单燃烧器系统以及复杂的多燃烧器系统一起使用；它可以与家庭或其它建筑物中的炉一起使用，也可以与锅炉、高炉和其它类型的民用和/或工业设备一起使用；它可以与低压系统一起使用，也可以与高压系统如喷气发动机或火箭发动机中的高压系统一起使用(对于此类系统，某些逻辑可能需要颠倒过来，因为高电压有时指示高压以及火焰的存在)；并且它可以与连续式燃烧系统一起使用，也可以与间歇式燃烧系统——例如，列举几种可能性，内燃机和脉冲喷气发动机(某些逻辑可能需要针对此类系统进行修改)——一起使用。该火焰检测装置也可以与热电偶、高温计、光学传感器、红外传感器、紫外传感器等其它传感器和装置结合使用。

现在转到图1，示出了中央供暖系统10的一个示例，该中央供暖系统10依靠氢气(H₂)运行并且具有带燃烧器14的炉12和火焰检测系统20。与测量火焰中的电离电流的传统火焰检测装置不同，火焰检测装置20通过确定跨越位于火焰区Z中的火花隙G(形成)的火花事件S所需的电压(也称为击穿电压)、并评估击穿电压和/或它的各种特点来检测火焰F。根据图2中的示例，火焰检测装置20包括电源30、点火单元32、输出线34、绝缘体36和电极38。

电源30为火焰检测装置20提供操作该装置所需的电力。取决于特定应用，电源30可以为火焰检测装置20供应在从相对低的电压电平(例如，5V-40V直流)到更适中的电压电平(例如，110V交流)和甚至更高的电压电平(例如230V交流)的任何电平的交流和/或直流电力。电源30可被配置为根据任何数量的合适的电流类型、电流大小、电压电平等来提供电力，并且不限于上面引用的示例。根据一个示例，电源30在输入侧50联接到电力设施或电力供应商并且在输出侧52联接到点火单元32。

点火单元32产生满足或超过火花隙G处的击穿电压的高压电脉冲(例如，0.5kV-30kV)，火花隙G在电极38之间延伸并且位于火焰区Z中。击穿电压主要取决于四个因素：火花隙G的尺寸、电极38的温度、火花隙G中介质的压力以及火花隙G中介质的成分。如果前三个因素一般可保持不变(即，火花隙的尺寸、电极的温度和介质的压力)，则火焰检测装置20能够使用第四个因素(介质的成分)来检测有无火焰，正如将要解释的那样。在图2所示的示例中，点火单元32在输入侧60联接到电源30，在输出侧62联接到输出线34，并且还包括升压变压器64和逻辑电路66。升压变压器64可以包括本领域已知的任何合适的结构和布置，并且包括初级侧68和次级侧70上的绕组，并且优选地布置成使得它可以将来自电源30的电压升压至在0.5kV-30kV的范围内的电压。逻辑电路66可以包括用于确定和/或评估击穿电压的合适的感测和/或处理装置的任何组合。例如，逻辑电路66可以包括电压表、分压器(电阻或电容)、高电压探针、场强度传感器和/或用于确定电极38处的击穿电压的其它感测装置。逻辑电路66还可以包括微控制器、微处理器、中央处理单元(CPU)、模拟-数字转换器(ADC)和/或其它类型的转换器、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)和/或用于评估、分析和/或确定传感器读数——例如与击穿电压有关的读数——的其它处理装置。在一个示例中，逻辑电路66包括连接到升压变压器64的次级侧70的电压表或分压器72，使得它可测量电极38两端的电压，该电压对应于击穿电压，并且它包括用于评估和/或分析击穿电压以判断是否存在火焰的电子处理装置。用于监测、测量和/或评估击穿电压的其它部件和/或技术当然是可能的。应当理解，逻辑电路66可以集成在点火单元32内，它可以是功能上连接到点火单元32的单独的独立单元，或者它可以作为混合类型的单元提供，该混合类型的单元部分是集成的，部分是单独的(为了本申请的目的，所有这些实施例都被认为是包括逻辑电路的点火单元的示例)。

输出线34和绝缘体36用于将点火单元32的输出端安全地连接到电极38，并且可以根据本领域已知的任何实施例来提供。在一个非限制性示例中，输出线34包括一对能够传送高电压电脉冲(例如，0.5kV-30kV)的标准点火线。顾名思义，绝缘体36将输出线34电绝缘或隔离，使得它们在操作期间不会短路。除了电绝缘之外，绝缘体36还可以提供一定程度的热绝缘。根据图2的非限制性示例，输出线34在输入侧80联接到点火单元32、并且在输出侧82联接到电极38。

电极38位于预期存在火焰F的火焰区Z中，并且它们限定火花隙G。电极38中的一个是正极，而另一个电极是负极或接地电极，并且电极充当其间形成了火花的点火元件。“击穿电压”是为了使电火花从一个电极起弧或跳到另一个电极所需的跨电极38的电压或电势。在大多数情况下，击穿电压相当于火花事件期间电极38之间的最大或峰值电压，并且是在火焰检测方面被监测的主要参数。“火花事件”可能发生在火花放电之前、火花放电期间和/或火花放电之后的时间段期间。击穿电压主要取决于四个因素：火花隙G的尺寸、电极38的温度、火花隙G中介质的压力和火花隙G中介质的成分。火花隙G的尺寸可因应用而异，但通常在2mm至8mm之间的范围内(包括端值)，更加优选地在3mm至5mm之间的范围内(包括端值)。电极38的形状、取向和/或布置也是可以根据应用而变化的因素；例如，电极38可以具有尖端，列举一些可能性，这些尖端平行弯曲，尖端到尖端地定向或边到边地定向，或者布置成使得一个电极直接向接地的简单销或电极发出火花。在最后一个示例中，在其中一个电极38直接向炉12中的接地物体如接地销或电极发出火花的情况下，在本申请的背景下，接地物体应被视为电极38，并且火花隙G是所述一个电极与接地物体之间的间隙。在操作期间，电极38的温度会变得相当热(例如，高达1,300℃)，这对击穿电压有影响。如下所述，火焰检测装置20可采用用于解决高电极温度的技术。在图2的示例，电极38在输入侧90联接到输出线，并且定位在燃烧器14附近，使得它们位于预期的火焰区Z中。在其中一个电极38是接地物体的示例中，可能需要对图2中输出线34的布线方案进行一些修改，例如省去其中一根线；此类修改将被本领域技术人员已知和理解。当存在火焰F时，电极38应当定位成使得相应的火花隙G至少部分地位于火焰F本身中。

火焰检测装置20也可以兼作点火电极，这样它既可以感测火焰何时熄灭，也可以在需要时点燃空气/燃料混合物。在这种情况下，例如，火焰检测装置20可以安装在作为家庭供暖系统的一部分的炉或锅炉的燃烧室中。这种布置将使额外的火焰检测单元(如测量电离电流的那些)变得不必要，因为系统已经需要安全的点火电极。其它特征、实施例、示例等是可能的，因为前面的描述只是为了说明一些可能性。

在操作中，火焰检测方法100使用跨火花隙G的击穿电压来判断是否存在火焰F。这是一种不同于许多传统火焰检测装置的方法，后者使用电离电流来判断是否存在火焰。如上所述，击穿电压主要取决于四个因素：火花隙G的尺寸、电极38的温度、火花隙G中介质的压力以及火花隙G中介质的成分。一般而言，前三个因素保持相对恒定和/或得到补偿(火花隙G的尺寸不变，电极38的温度可能变化但得到补偿，并且介质的压力不会发生显著变化)。这就剩下第四个因素(即，介质的成分)，它是可以引起击穿电压明显变化的主要因素。因此，击穿电压在某种程度上是存在于火花隙G中的介质的函数。火花隙G中的介质又受火焰存在或不存在的严重影响(例如，当没有火焰时，就没有燃烧，因此介质基本上是空气/燃料混合物；当有火焰时，就会有燃烧，因此介质是燃烧过程的副产物)。因此，击穿电压在某种程度上是电极38之间区域中火焰存在的函数。火焰检测装置20利用跨火花隙G的击穿电压与该同一区域中存在或不存在火焰之间的这种函数或关系来确定火焰的状态(即，火焰是点燃的还是已经熄灭)。

当两个电极38之间存在火焰F时，击穿电压比电极之间不存在火焰F时低。虽然不希望受任何特定科学理论的束缚，但一种可能的解释是因为火花隙G中存在火焰意味着该区域将存在燃烧过程的副产物。例如，在氢气(H₂)燃烧的情况下，副产物通常是水蒸气(H₂O)；在天然气(CH₄)、丙烷(C₃H₈)和丁烷(C₄H₁₀)燃烧的情况下，副产物主要是二氧化碳(CO₂)和水蒸气(H₂O)。在这些情况中的每一种情况下，燃烧过程的包含水蒸气(H₂O)的副产物可能比原始燃料本身更容易发生电击穿。这意味着，当电极38之间存在火焰时(无论火焰是在两个电极之间还是在一个电极与接地物体之间)，火花隙G中的介质可能更容易发生电击穿，使得从一个电极跳到另一个电极所需的电压(即，击穿电压)较低。如下所述，火焰检测装置20以及本文所描述的方法能够监测、测量和/或评估击穿电压。如上所述，本申请不受以上潜在解释的束缚或限制。除了“容易发生电击穿”之外的因素(例如，与燃烧副产物、气体温度、自由离子或电子等相关联的因素)可能会影响火花隙G处的击穿电压并且应被视为本申请的一部分或并入本申请。

从步骤110开始，该方法周期性地发起火花事件，使得火焰检测装置20可评估测得的击穿电压。一些初步测试表明，在火焰F的状态发生变化(即，火焰熄灭或火焰被点燃)之后，击穿电压的典型反应时间小于60ms。因此，本方法可以发起火花事件，因此每20ms到500ms执行一次该方法的新循环或迭代。应当理解，可以使用任何合适的火花事件周期，因为本方法不限于以上示例。

接下来，该方法确定击穿电压，其对应于当电火花从一个电极起弧或跳跃到另一个电极时跨电极38的电压(步骤120)。由于击穿电压相当于火花事件期间电极38之间的最高或峰值电压，步骤120可以用电压传感器66监测次级侧70的电压(与电极38处的电压相同)并且仅仅记录在所讨论的时间段期间测得的最高电压；这样的电压将对应于击穿电压。在一不同示例中，步骤120可以监测次级侧70的电压并记录电压在一段时间内的历程；这使得该方法不仅能就绝对值评估击穿电压，还能就击穿电压随时间的变化这一方面评估击穿电压(即评估击穿电压模式、电平、历程等)。可以使用任何数量的不同电压确定或收集技术，因为本方法不限于任何特定方法。

在步骤130中，该方法评估击穿电压以判断是否存在火焰。该步骤可以以多种不同的方式进行。在第一示例中，步骤130可以将之前确定的击穿电压与一个或多个预定的阈值进行比较。如果击穿电压在由预先限定的阈值建立的预期电压范围内，则该方法可以推断存在火焰；如果击穿电压在预期电压范围之外，则该方法可以判定为火焰已经熄灭并且该方法可以采取某种类型的补救步骤来切断燃料或重新点燃火焰。例如，如果之前确定的击穿电压小于预先限定的阈值——该预先限定的阈值可基于特定应用的细节(即，该阈值可以基于火花隙G的已知尺寸、存在火焰时电极的预期温度以及存在火焰时应当存在的介质的预期压力和类型)，然后步骤130可以判定为存在火焰F。如果击穿电压等于或大于预定阈值，则步骤130可以推断火焰F已熄灭。虽然预先限定的阈值可以是保存在火焰检测装置10的电子存储部件中的静态值，但是预先限定的阈值有利地是定期更新或调整的动态值(例如，基于闭环反馈、机器学习技术等)。列举一些可能性，可以考虑更新或调整动态阈值的一些因素包括燃烧器14的状况、由系统中其它传感器感测的参数或击穿电压本身的变化。

在第二示例中，步骤130评估击穿电压以通过查看击穿电压如何随时间变化来判断是否存在火焰F。如果击穿电压以大于预先限定的阈值速率的速率降低，则步骤130可以推断火焰F刚刚被点燃。相反，如果击穿电压以超过某个阈值速率的显著速率升高，则步骤130可以判定为火焰刚刚熄灭。击穿电压的微小变化，例如不超过上阈值速率边界和/或下阈值速率边界的变化，是可以预料的，并且通常会导致步骤130推断火焰F仍处于相同状态(例如，火焰仍被点燃)。当然，本方法可以使用技术的组合——例如上述第一和第二示例的组合——来评估击穿电压并判断是否存在火焰。在某些情况下，该方法可以基于该方法的单个循环(即，基于单个火花事件和单个测定的击穿电压)做出此类判断，而在其它情况下，该方法可以对循环周期内的击穿电压进行平均并在评估时使用平均值。

步骤130可能需要补偿电极的温度变化。如上所述，影响击穿电压的四个主要因素之一是电极38的温度，考虑到电极至少部分地位于火焰F内，在操作期间电极38会变得相当热(高达约1300℃)。电极38的温度越高，击穿电压越低。在某些异常情形中，电极温度甚至有可能变得如此之高，以至于其就作为决定击穿电压的一个因素而言的影响与电极之间的介质(即，存在火焰)相当。在此类情况下，额外的预防措施可能有助于减轻或减少电极温度作为决定击穿电压的一个因素的效果或影响。这种预防措施的一个示例是增加火花隙G的尺寸，这具有增加存在火焰作为一个因素的权重的效果。如果充分增大火花隙G，则存在火焰对击穿电压的影响将大大高于电极温度的影响。可用于解决极端电极温度问题的预防措施的另一个示例是在一段时间和/或周期内连续观察击穿电压，而不是仅在每个周期的基础上检查击穿电压。该技术类似于上面的第二示例，其中该方法在一段时间内观察击穿电压，以便查看指示火焰何时被点燃或熄灭的电压趋势或模式。另一种可能性是对一段时间内的电压需求进行粗调/调平/积分的详细分析。存在火焰时不仅击穿电压会发生变化，相应的电流也会发生变化。分析击穿电压和/或电流中的一者或两者以及它们随时间的调平也可以帮助检测火焰熄灭，即使当电极处于高温时也是如此。

如果存在火焰，则步骤140将该方法返回到步骤110以继续监测。如果不存在火焰，则步骤140将该方法引导至步骤150，使得可采取一种或多种补救措施。如果火焰意外熄灭，假定已遵循适当的安全程序，则步骤150可以执行气体切断或尝试重新点燃火焰。发送警告等其它补救动作当然也是可能的。

应当理解，前面对本发明的一个或多个优选示例性实施例进行了描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅通过附后权利要求来定义。此外，前面的描述中包含的陈述涉及特定实施例并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求中使用的术语的定义的限制，除非上面明确定义了术语或短语。各种其它实施例以及对所公开实施例的各种变更和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。例如，所涵盖的热联接区的确切尺寸、形状、组成等可能与所公开的示例不同，但仍为本申请所涵盖(例如，实际零件的显微照片可能看起来与所示附图有很大不同，但仍然被涵盖)。所有这样的其它实施例、变更和修改旨在落入所附权利要求的范围内。

如本说明书和权利要求书中所用，术语“举例而言”、“如”、“例如”、“诸如”和“比如”以及动词“包含”、“具有”、“包括”以及它们的其它动词形式在与一个或多个部件或其它条目的列表一起使用时均应被解释为开放式的，这意味着该列表不应被视为排除其它、另外的部件或条目。其它术语应使用它们最广泛的合理含义进行解释，除非它们在需要不同解释的上下文中使用。

Claims (15)

1.一种火焰检测装置，包括：

用于提供高电压电脉冲的点火单元；

一根或多根输出线，用于传输所述高电压电脉冲并且联接到所述点火单元；和

一个或多个电极，用于建立至少部分地位于火焰区中的火花隙并且联接到所述输出线，其特征在于，

提供所述高电压电脉冲以引发跨所述火花隙的火花事件，并且所述火焰检测装置被配置为确定与所述火花事件相关联的击穿电压、并基于所述击穿电压来判断所述火焰区中有无火焰。

2.根据权利要求1所述的火焰检测装置，其中，所述火焰检测装置被配置为与作为炉、锅炉或高炉的一部分的燃烧器一起使用。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的火焰检测装置，其中，所述火焰检测装置被配置为与选自由下列燃料的至少一种气体燃料一起使用：氢气H₂、天然气CH₄、丁烷C₄H₁₀、丙烷C₃H₈和/或它们的混合物。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的火焰检测装置，其特征在于，所述点火单元包括具有初级侧绕组和次级侧绕组的升压变压器，并且所述升压变压器被布置为将来自初级侧电源的电力电压升压至在0.5kV-30kV的范围内的次级侧电压。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的火焰检测装置，其中，所述火焰检测装置还包括具有用于确定电压的感测和/或处理装置的组合的逻辑电路，并且所述逻辑电路被布置为确定跨所述电极的击穿电压并根据所述击穿电压来判断所述火焰区中是否存在火焰。

6.如权利要求5所述的火焰检测装置，其特征在于，所述逻辑电路包括选自下列感测装置的至少一个感测装置：电压表、电阻分压器、电容分压器、高电压探针或场强传感器。

7.如权利要求1至6中任一项所述的火焰检测装置，其特征在于，所述火花隙在2mm–8mm的范围内，包括端值。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的火焰检测装置，其中，所述火焰检测装置还被配置为充当点火电极，使得所述火焰检测装置既能感测火焰何时熄灭，又能在需要时点燃空气/燃料混合物。

9.一种利用火焰检测装置检测火焰的方法，该火焰检测装置包括点火单元、一根或多根输出线以及一个或多个电极，并且所述方法包括以下步骤：

发起火花事件；

确定与所述火花事件相关联的击穿电压；和

使用所述击穿电压来判断火焰区中是否存在火焰。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述点火单元在输入侧联接到电源，在输出侧联接到所述输出线，并且包括升压变压器；并且

其特征在于，所述发起火花事件的步骤还包括通过以下方式来发起所述火花事件：使得所述升压变压器将来自所述电源的电力的电压升压至在0.5kV-30kV范围内的电压，将升压后的电压以高电压电脉冲的形式提供给所述输出线和所述电极，并使所述高电压电脉冲在由所述电极建立的火花隙上产生火花，其中所述火花隙至少部分地位于所述火焰区中。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其特征在于，确定步骤通过以下方式来确定击穿电压：用感测装置测量代表所述电极两端电压的电压，识别所述感测装置测得的最高电压，以及将所述击穿电压设置为测得的最高电压。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，使用步骤通过以下方式使用击穿电压来判断是否存在火焰：将所述击穿电压与一个或多个预先限定的阈值进行比较，并且当所述击穿电压落在由所述预先限定的阈值建立的预期电压范围内时判定为存在火焰，而当所述击穿电压落在所述预期电压范围之外时判定为不存在火焰。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，使用步骤通过以下方式使用所述击穿电压来判断是否存在火焰：监测所述击穿电压，确定所述击穿电压随时间降低或升高的速率，将所述击穿电压降低或升高的速率与一个或多个预定义的阈值速率进行比较，并且当所述击穿电压降低的速率超过所述预定义的阈值速率时判定为存在火焰，而当所述击穿电压升高的速率超过预定义的阈值速率时判定为不存在火焰。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，使用步骤通过以下方式使用所述击穿电压来判断是否存在火焰：观察一段时间内的击穿电压，检测所述击穿电压的趋势或模式，以及基于检测到的趋势或模式来判断是否存在火焰。

15.权利要求9至14中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

当判定为所述火焰区中不存在火焰时，采取补救措施以切断燃料供应或重新点燃火焰。

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