CN117268550A - 一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火焰数据处理技术领域，具体公开了一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，包括紫外光学成像探头、现场电气控制箱、专家分析判定单元和显示器，专家分析判定单元包括数据采集模块、专家分析判定模块以及报警模块；本发明能够实现对各式高温强背景的工业炉燃烧器火焰的监测，自动给出熄火报警，通过紫外光学成像探头进行实时在线成像，采集火焰实时形态图像送入专家分析判定模块分析判定燃烧器火焰的状况，不仅能够对燃烧器燃烧状况实时监测，还能根据燃烧器火焰的形态判定火焰质量。
Description
技术领域
本发明涉及火焰数据处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统。
背景技术
工业炉燃烧器火焰检测技术主要应用于工业各式加热炉中，其作用是根据火焰的燃烧特性对燃烧工况进行实时检测，一旦火焰燃烧状态不满足正常条件或熄火时，可能会按一定方式给出一定的信号，比如：停止相应燃料供应、暂停一次风机的运行等，这可能会导致炉膛内积聚燃料或其他异常情况的发生，可能会引起爆炸恶性事故的发生，因此设备运行的可靠性与检测的准确性直接关系到工业炉的运行安全和稳定，现有火焰检测设备多为基于光能的火焰检测器，包括基于可见光、红外线以及紫外线检测的火焰检测器，利用火焰燃烧发出的光能进行检测，使用光电器件作为采集装置，将光能信号转换为电信号，经过处理后判断炉膛的燃烧状况，传统的火焰检测设备存在以下不足：（1）烟雾传感器作为一种火焰间接检测器，通过检测随着火焰产生而产生的烟雾，当烟雾浓度达到一定的浓度时发出警报信号，但是利用烟雾传感器检测火焰存在很大弊病，有很多物质燃烧时不产生烟雾（如天然气、乙醇、甲醇等），且检测距离较短；（2）热释电红外火焰检测器由热释电探头和放大器组成，直接检测火焰中波长为4.35±0.15的红外光谱，检测目标明确，但是这类型的传感器具有压电性，对声音、电磁波及震动都十分敏感，因此使用的地方受到限制；（3）常规的紫外火焰检测器有紫外光敏探头和放大器组成，直接检测火焰中180-260nm的紫外光谱，检测目标明确，但是灵敏度差，存在误报率；（4）现有火焰检测器仅限于探测火焰的有无，并不能直观反映火焰燃烧的实时形态，更不能对加热炉燃烧器的燃烧状态进行智能分析和判定；（5）对于高温强背景的工业加热炉（如化工企业的裂解炉、转化炉等），常规的可见光（高温工业电视）、红外火焰检测设备无法精准判断火焰的状态，在高温强背景下无法观测火焰的真实状况，误报率大大增加，为了解决上述问题，现提供一种技术方案。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，能够实现对各式高温强背景以气体燃料燃烧加热的工业炉燃烧器火焰的监测，自动给出熄火报警，通过紫外光学成像探头进行实时在线成像，利用有效防护装置确保在高温环境下长期稳定运行，通过对火焰燃烧形态的清晰成像，采集实时形态图像送入专家分析判定模块分析判定燃烧器火焰的状况，不仅能够对燃烧器燃烧状况实时监测，还能根据燃烧器火焰的形态判定火焰质量，普适性较好。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，包括紫外光学成像探头、现场电气控制箱、专家分析判定单元和显示器，其特征在于：紫外光学成像探头能够对燃烧器火焰所辐射的紫外光谱进行成像，所述紫外光学成像探头用于对视场范围内的目标通过紫外光谱成像；显示器用于显示实时火焰图像、系统状态以及警报信息；紫外光学成像探头包含紫外光学镜片组、镜杆、紫外探测器、防护罩、中层筒、镜头座和传动装置，紫外光学镜片组通过镜杆组装固定，防护罩和中层筒起保护作用，镜头座起连接固定作用，传动装置用于执行推进和退出操作。
作为本发明进一步的方案，现场电气控制箱由箱体、操作按键、指示灯、控制电路、温控表组成，通过现场电气控制箱控制紫外光学成像探头推进退出炉膛；当现场出现断电、断气、超温异常时，通过控制电路将紫外光学成像探头自动退出炉膛，实现自保护功能；同时起到现场供电和信号传输功能。
作为本发明进一步的方案，紫外光学镜片组采用涂有耐高温涂层的带通滤光片，且仅允许185nm～260nm范围内的紫外光通过，紫外光学成像探头用于实时监测185nm～260nm波段火焰光谱。
作为本发明进一步的方案，专家分析判定单元包括数据采集模块、专家分析判定模块以及报警模块；数据采集模块用于采集火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量；专家分析判定模块根据火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量分别获取燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标，通过燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标建立火焰燃烧质量分析模型，利用火焰区域内的粘性流体动量守恒方程，描述火焰内部的气体运动，火焰燃烧质量分析模型的公式为：
；
式中：为火焰燃烧质量指标，/>为燃烧物质量指标，/>为燃烧能量释放指标，为燃烧效能指标，/>为系数；
报警模块用于在火焰出现异常时，触发警报，以通知操作人员。
作为本发明进一步的方案，火焰尺寸通过激光散射法测得；火焰强度通过辐射计测得；火焰温度通过红外温度计测得；火焰辐射光谱通过光谱仪测得；实际释放的能量是指火焰在燃烧过程中实际释放的热量，通过热流计测得；预期能量是指火焰在完全燃烧时理论上应该释放的热量，其计算公式为：预期能量=燃料质量×燃料热值。
作为本发明进一步的方案，专家分析判定模块根据紫外光学成像探头获取的火焰辐射光谱特征来判定火焰的状态，具体步骤为：
步骤一，光谱特征提取：从紫外光学成像探头获取的图像中，提取185nm～260nm范围内的火焰紫外辐射光谱特征，包括波峰强度、波长分布以及波长范围；
步骤二，基线校正：对紫外辐射光谱数据进行基线校正以消除环境光的干扰；
步骤三，特征分析：通过分析校正后的紫外辐射光谱特征，识别出火焰的存在以及强度；
步骤四，火焰状态判定：根据紫外辐射光谱特征，通过火焰燃烧质量分析模型与阈值算法相结合判断当前工业炉燃烧器火焰的状态，当火焰强度低于阈值时，火焰状态异常。
作为本发明进一步的方案，步骤四中的火焰状态判定，根据紫外辐射光谱特征，通过火焰燃烧质量分析模型与阈值算法相结合判断当前工业炉燃烧器火焰的状态，阈值算法通过波峰强度以及波长范围对火焰状态进行判断，当波峰强度大于阈值时，火焰状态为正常；当波峰强度小于等于阈值时，火焰状态为异常；当火焰波长范围在正常范内时，火焰状态为正常；当火焰波长范围不在正常范围内时，火焰状态为异常。
作为本发明进一步的方案，专家分析判定模块根据火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量分别获取燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标，燃烧物质量指标的计算公式为：
=k1×火焰尺寸×火焰强度；
式中：为燃烧物质量指标，k1为燃烧物质量参数；
燃烧能量释放指标的计算公式为：
=k2×火焰温度×/>；
式中：为燃烧能量释放指标，k2为燃烧能量释放参数。
作为本发明进一步的方案，燃烧效能指标的计算公式为：
=(1-(实际释放的能量/预期能量))×100%；
式中：为燃烧效能指标。
本发明的有益效果是：本发明通过实时监测工业炉燃烧器火焰，及时识别异常情况，包括火焰熄灭或不正常的燃烧行为，有助于防止火灾或安全问题的发生，利于保护人员安全，优化生产过程，降低维护成本；本发明提高了工业过程的安全性、效率和可维护性，有助于保护设备和人员，减少资源浪费，并确保生产的连续性。
附图说明
图1为本发明一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统的系统结构图；
图2为本发明一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统的紫外光学成像探头；
图3为本发明一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统的电气控制箱；
图中：1、紫外光学成像探头；2、现场电气控制箱；3、专家分析判定单元；4、显示器；5、紫外光学镜片组；6、镜杆；7、紫外探测器；8、防护罩；9、中层筒；10、镜头座；11、传动装置；12、箱体；13、操作按键；14、指示灯；15、控制电路；16、温控表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，包括紫外光学成像探头1、现场电气控制箱2、专家分析判定单元3和显示器4，其特征在于：紫外光学成像探头1能够对燃烧器火焰所辐射的紫外光谱进行成像，所述紫外光学成像探头1用于对视场范围内的目标通过紫外光谱成像；显示器4用于显示实时火焰图像、系统状态以及警报信息；
紫外光学成像探头1包含紫外光学镜片组5、镜杆6、紫外探测器7、防护罩8、中层筒9、镜头座10和传动装置11，紫外光学镜片组5通过镜杆6组装固定，防护罩8和中层筒9起保护作用，镜头座10起连接固定作用，传动装置11用于执行推进和退出操作。
本实施例中的现场电气控制箱2由箱体12、操作按键13、指示灯14、控制电路15、温控表16组成，通过现场电气控制箱2控制紫外光学成像探头1推进退出炉膛；当现场出现断电、断气、超温异常时，通过控制电路15将紫外光学成像探头1自动退出炉膛，实现自保护功能；同时起到现场供电和信号传输功能。
本实施例中的紫外光学镜片组5采用涂有耐高温涂层的带通滤光片，且仅允许185nm～260nm范围内的紫外光通过，紫外光学成像探头用于实时监测185nm～260nm波段火焰光谱。
本实施例中的专家分析判定单元3包括数据采集模块、专家分析判定模块以及报警模块；数据采集模块用于采集火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量；专家分析判定模块根据火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量分别获取燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标，通过燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标建立火焰燃烧质量分析模型，利用火焰区域内的粘性流体动量守恒方程，描述火焰内部的气体运动，火焰燃烧质量分析模型的公式为：
；
式中：为火焰燃烧质量指标，/>为燃烧物质量指标，/>为燃烧能量释放指标，为燃烧效能指标，/>为系数；
报警模块用于在火焰出现异常时，触发警报，以通知操作人员。
当已知数据：火焰尺寸（像素）为100，火焰强度为10W/m²，火焰温度为2000K，燃烧物质量指标参数（k1）为0.001kg/像素，燃烧能量释放参数（k2）为1J/kg·K，系数为10时，预期能量为1800J，实际释放的能量为300J。
步骤一，计算燃烧物质量指标：
=k1×火焰尺寸×火焰强度；
；
由此得到此时燃烧物质量指标为1千克；
步骤二，计算燃烧能量释放指标：
=k2×火焰温度×/>；
；
由此得到此时燃烧能量释放指标为2000焦耳；
步骤三，计算燃烧效能指标：
=(1-(实际释放的能量/预期能量))×100%；
；
由此得到此时燃烧效能指标为1666.7焦耳；
步骤四，计算火焰燃烧质量指标：
火焰燃烧质量分析模型的公式为：
；
由此得到此时火焰燃烧质量指标为0.821。
本实施例中，火焰尺寸通过激光散射法测得；火焰强度通过辐射计测得；火焰温度通过红外温度计测得；火焰辐射光谱通过光谱仪测得；实际释放的能量是指火焰在燃烧过程中实际释放的热量，通过热流计测得；预期能量是指火焰在完全燃烧时理论上应该释放的热量，其计算公式为：预期能量=燃料质量ⅹ燃料热值。
本实施例中，火焰燃烧质量指标与燃烧效能指标呈对数函数关系，与燃烧能量释放指标的三次方成平方根函数关系，与燃烧物质量指标的三次方成平方根函数关系，由函数关系反映火焰燃烧质量指标受燃烧物质量指标以及燃烧能量释放指标的影响程度较大，受燃烧效能指标的影响程度较小。
本实施例通过结合紫外光学成像技术、图像处理和专业分析，实现对工业炉燃烧器火焰的实时监测和识别，有助于确保燃烧过程的安全性和效率，并提供快速响应异常情况的能力，从而减少潜在的事故和损失。
本实施例中的紫外光学成像探头的核心为紫外光传感器，用于捕捉火焰辐射光谱的紫外部分，具备高灵敏度，以确保能够及时捕捉到火焰的微弱紫外辐射；镜头用于聚焦光线，以确保在视场范围内多个燃烧器火焰能够被清晰成像，且广角镜头具有较大的视场范围，适用于同时监测多个火焰；滤光片用于提高光谱分辨率和降低环境光的干扰，能够在光路中加入特定波长的滤光片，以选择性地通过185nm至260nm范围内的紫外光，同时阻止其他波长的光线。
本实施例中的专家分析判定模块通过燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标建立火焰燃烧质量分析模型，利用火焰区域内的粘性流体动量守恒方程，描述火焰内部的气体运动；火焰区域内的粘性流体的动量守恒方程能够描述火焰内部的气体流动，包括速度、方向以及湍流特性，使系统能够更深入地了解火焰的内部结构和行为。通过考虑粘性流体动力学，系统能够更准确地模拟和预测火焰的运动，包括火焰尺寸的变化、火焰高度的波动以及火焰的稳定性，提高了火焰状态的识别准确性，并且有助于优化燃烧器的工作参数，提高燃烧效率，减少能源浪费和污染物排放，以更好地满足工业过程的安全性、效率和可持续性需求。
本发明实施例中的专家分析判定模块根据紫外光学成像探头获取的火焰辐射光谱特征来判定火焰的状态，具体步骤为：
步骤一，光谱特征提取：从紫外光学成像探头获取的图像中，提取185nm～260nm范围内的火焰紫外辐射光谱特征，包括波峰强度、波长分布以及波长范围；
步骤二，基线校正：对紫外辐射光谱数据进行基线校正以消除环境光的干扰；
步骤三，特征分析：通过分析校正后的紫外辐射光谱特征，识别出火焰的存在以及强度；
步骤四，火焰状态判定：根据紫外辐射光谱特征，通过火焰燃烧质量分析模型与阈值算法相结合判断当前工业炉燃烧器火焰的状态，当火焰强度低于阈值时，火焰状态异常。
本发明实施例中的步骤四火焰状态判定，根据紫外辐射光谱特征，通过火焰燃烧质量分析模型与阈值算法相结合判断当前工业炉燃烧器火焰的状态，阈值算法通过波峰强度以及波长范围对火焰状态进行判断，当波峰强度大于阈值时，火焰状态为正常；当波峰强度小于等于阈值时，火焰状态为异常；当火焰波长范围在正常范内时，火焰状态为正常；当火焰波长范围不在正常范围内时，火焰状态为异常。
本发明实施例中的专家分析判定模块根据火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量分别获取燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标，燃烧物质量指标的计算公式为：
=k1×火焰尺寸×火焰强度；
式中：为燃烧物质量指标，k1为燃烧物质量参数；
火焰尺寸为火焰在图像中的像素数量，火焰强度为紫外光谱中185nm至260nm波长范围内的辐射强度。
燃烧能量释放指标的计算公式为：
=k2×火焰温度×/>；
式中：为燃烧能量释放指标，k2为燃烧能量释放参数。
本发明实施例中燃烧效能指标的计算公式为：
=(1-(实际释放的能量/预期能量))×100%；
式中：为燃烧效能指标。
本发明实施例能够实现对各式高温强背景以气体燃料燃烧加热的工业炉燃烧器火焰的监测，自动给出熄火报警，通过紫外光学成像探头进行实时在线成像，利用有效防护装置确保在高温环境下长期稳定运行，通过对火焰燃烧形态的清晰成像，采集实时形态图像送入专家分析判定模块分析判定燃烧器火焰的状况，不仅能够对燃烧器燃烧状况实时监测，还能根据燃烧器火焰的形态判定火焰质量，普适性较好。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，包括紫外光学成像探头（1）、现场电气控制箱（2）、专家分析判定单元（3）和显示器（4），其特征在于：所述紫外光学成像探头（1）包含紫外光学镜片组（5）、镜杆（6）、紫外探测器（7）、防护罩（8）、中层筒（9）、镜头座（10）和传动装置（11），紫外光学镜片组（5）通过镜杆（6）组装固定，防护罩（8）和中层筒（9）起保护作用；
专家分析判定单元（3）包括数据采集模块、专家分析判定模块以及报警模块；数据采集模块用于采集火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量；专家分析判定模块根据火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量分别获取燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标，通过燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标建立火焰燃烧质量分析模型，分析模型的公式为：
；
式中：为火焰燃烧质量指标，/>为燃烧物质量指标，/>为燃烧能量释放指标，/>为燃烧效能指标，/>为系数。
2.根据权利要求1所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，专家分析判定模块根据火焰尺寸、强度、温度、辐射光谱、实际释放的能量以及预期能量分别获取燃烧物质量指标、燃烧能量释放指标以及燃烧效能指标，燃烧物质量指标的计算公式为：
=k1×火焰尺寸×火焰强度；
式中：为燃烧物质量指标，k1为燃烧物质量参数；
燃烧能量释放指标的计算公式为：
=k2×火焰温度×/>；
式中：为燃烧能量释放指标，k2为燃烧能量释放参数。
3.根据权利要求2所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，燃烧效能指标的计算公式为：
=(1-(实际释放的能量/预期能量))×100%；
式中：为燃烧效能指标。
4.根据权利要求1所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，专家分析判定单元（3）根据紫外光学成像探头（1）获取的火焰辐射光谱特征来判定火焰的状态，具体步骤为：
步骤一，光谱特征提取：从紫外光学成像探头（1）获取的图像中，提取185nm～260nm范围内的火焰紫外辐射光谱特征，包括波峰强度、波长分布以及波长范围；
步骤二，基线校正：对紫外辐射光谱数据进行基线校正以消除环境光的干扰；
步骤三，特征分析：通过分析校正后的紫外辐射光谱特征，识别出火焰的存在以及强度；
步骤四，火焰状态判定：根据紫外辐射光谱特征，通过火焰燃烧质量分析模型与阈值算法相结合判断当前工业炉燃烧器火焰的状态，当火焰强度低于阈值时，火焰状态异常。
5.根据权利要求1所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，所述紫外光学成像探头（1）用于对视场范围内的目标通过紫外光谱成像；所述现场电气控制箱（2）由箱体（12）、操作按键（13）、指示灯（14）、控制电路（15）、温控表（16）组成。
6.根据权利要求1所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，通过现场电气控制箱（2）控制紫外光学成像探头（1）推进退出炉膛；当现场出现断电、断气、超温异常时，通过控制电路（15）将紫外光学成像探头（1）自动退出炉膛，实现自保护功能；同时起到现场供电和信号传输功能。
7.根据权利要求1所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，紫外光学镜片组（5）采用涂有耐高温涂层的带通滤光片，且仅允许185nm～260nm范围内的紫外光通过。
8.根据权利要求4所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，步骤四中的火焰状态判定，根据紫外辐射光谱特征，通过火焰燃烧质量分析模型与阈值算法相结合判断当前工业炉燃烧器火焰的状态，阈值算法通过波峰强度以及波长范围对火焰状态进行判断，当波峰强度大于阈值时，火焰状态为正常；当波峰强度小于等于阈值时，火焰状态为异常；当火焰波长范围在正常范内时，火焰状态为正常；当火焰波长范围不在正常范围内时，火焰状态为异常。
9.根据权利要求1所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，镜头座（10）起连接固定作用，传动装置（11）用于执行推进和退出操作。
10.根据权利要求1所述的一种工业炉燃烧器火焰在线识别系统，其特征在于，显示器（4）用于显示实时火焰图像、系统状态以及警报信息；报警模块用于在火焰出现异常时，触发警报。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100073477A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-03-25 | Utc Fire & Security Corporation | System and method for video detection of smoke and flame |
| CN102538000A (zh) * | 2010-12-09 | 2012-07-04 | 财团法人工业技术研究院 | 燃烧火焰诊断方法 |
| JP2015099055A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 燃焼解析装置 |
| CN105890774A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-08-24 | 王永福 | 一种利用红外线和紫外线的复合火花检测方法与系统 |
| CN107702795A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-02-16 | 靖江市新东机械零部件制造有限公司 | 一种紫外火焰探测器实验装置 |
| CN112542020A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-23 | 合肥科大立安安全技术有限责任公司 | 一种基于双波段的红外火焰探测方法及系统 |
| CN115655474A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-31 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种穿透火焰检测壁面辐射信息的方法及系统 |
-
2023
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100073477A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-03-25 | Utc Fire & Security Corporation | System and method for video detection of smoke and flame |
| CN102538000A (zh) * | 2010-12-09 | 2012-07-04 | 财团法人工业技术研究院 | 燃烧火焰诊断方法 |
| JP2015099055A (ja) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 燃焼解析装置 |
| CN105890774A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-08-24 | 王永福 | 一种利用红外线和紫外线的复合火花检测方法与系统 |
| CN107702795A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-02-16 | 靖江市新东机械零部件制造有限公司 | 一种紫外火焰探测器实验装置 |
| CN112542020A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-23 | 合肥科大立安安全技术有限责任公司 | 一种基于双波段的红外火焰探测方法及系统 |
| CN115655474A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-31 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种穿透火焰检测壁面辐射信息的方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 万振刚 等: ""火焰辐射的Marcov模型及燃烧预测"", 《工程热物理学报》, vol. 24, no. 5, pages 891 - 893 * |
| 巨新刚 等: ""火焰长度的图像测量方法研究"", 《应用光学》, vol. 27, no. 6, pages 524 - 527 * |
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