CN117405233A - 一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置 - Google Patents

一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117405233A
CN117405233A CN202311222651.0A CN202311222651A CN117405233A CN 117405233 A CN117405233 A CN 117405233A CN 202311222651 A CN202311222651 A CN 202311222651A CN 117405233 A CN117405233 A CN 117405233A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signals
ultraviolet
flame
infrared
band
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311222651.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张宏
王帅
杨晨
殷楠
张慧祥
李梦实
贾宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
713rd Research Institute Of China Shipbuilding Corp ltd
Original Assignee
713rd Research Institute Of China Shipbuilding Corp ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 713rd Research Institute Of China Shipbuilding Corp ltd filed Critical 713rd Research Institute Of China Shipbuilding Corp ltd
Priority to CN202311222651.0A priority Critical patent/CN117405233A/zh
Publication of CN117405233A publication Critical patent/CN117405233A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0014—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation from gases, flames
    • G01J5/0018—Flames, plasma or welding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0846—Optical arrangements having multiple detectors for performing different types of detection, e.g. using radiometry and reflectometry channels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

本发明涉及一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置，属于火焰探测器技术领域。本发明首先采集紫外信号和两个波段的红外信号，然后分别对紫外和红外信号进行转换和处理，获取红外信号的能量值、电压幅值和频率值，当紫外信号满足设定条件时，若红外信号两个波段信号的能量值的差值和比值达到设定的报警阈值或者两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率，则说明当前存在有火焰。本发明通过对紫外信号和双波段红外信号进行采集处理，得到火焰判断信息，根据火焰判断信息判断是否存在火焰，有效弥补单一火焰探测器和单一红外波段信号采集的不足，快速准确的识别火焰。

Description

一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置
技术领域
本发明涉及一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置，属于火焰探测器技术领域。
背景技术
探测在物质燃烧时，会产生烟雾和放出热量，同时也产生可见的或大气中没有的不可见的光辐射，火焰探测器可以通过检测环境中的光辐射对火灾及时进行预警，以此来保障人们的生命安全及降低可能带来的各类物质财产损失。
现有的火焰探测大多采用红外、紫外或者紫红外结合的方式进行探测，例如论文名称为《基于紫红外传感器的火焰探测系统设计与实现》(作者李文斌等，期刊《仪表技术与传感器》2015年第3期)中通过探测火焰发出的特定波段的紫外和红外光谱信息，并结合快速傅里叶变换提取火焰闪烁频率的方法，进行火焰识别。这种使用紫红外传感器的探测性能强于单一传感器，但是不同火焰对应的红外光谱波段也不相同，因此可能会出现火焰识别结果出现误差，在复杂环境中使用效果不好的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置，以解决目前火焰探测过程存在的火焰识别结果有误差，在复杂环境中使用效果不好的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种紫红外双波段复合型火焰探测方法，该方法包括以下步骤：
1)根据采集到的紫外信号的判断是否存在有火焰辐射的紫外光；
2)若存在有紫外光，则采集两个设定波段的红外信号，获取两个波段信号的能量值、电压幅值和频率值；
3)当检测累加紫外信号满足设定条件时，若红外信号满足以下任一条件时，则说明当前存在有火焰；
条件一：两个波段信号的能量值的差值和比值满足设定要求；
条件二：两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率。
本发明首先采集紫外信号和两个波段的红外信号，然后分别对紫外和红外信号进行转换和处理，获取红外信号的能量值、电压幅值和频率值，当紫外信号满足设定条件时，若红外信号两个波段信号的能量值的差值和比值达到设定的报警阈值或者两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率，则说明当前存在有火焰。本发明通过对紫外信号和双波段红外信号进行采集处理，得到火焰判断信息，根据火焰判断信息判断是否存在火焰，有效弥补单一火焰探测器和单一红外波段信号采集的不足，快速准确的识别火焰。
进一步地，所述条件一中的满足设定要求指的是两个波段信号的能量值的差值达到能量值差值的报警阈值，且两个波段信号的能量值的比值达到能量值比值的报警阈值，能量值差值的报警阈值和能量值比值的报警阈值与火焰探测距离有关，通过外部硬件拨码开关设定。
进一步地，所述的能量值差值共三灵敏级报警阈值，分别是20，210，600，能量值比值共三灵敏级报警阈值，分别是5，15，25，当20<能量值差值≤210且能量值比值≥5时，达到第一灵敏级火焰报警；当210<能量值差值≤600且能量值比值≥15时，达到第二灵敏级火焰报警；当能量值差值＞600且能量值比值≥25时，达到第三灵敏级火焰报警。
进一步地，所述步骤1)中判断是否存在有火焰辐射的紫外光的方式为：将采集到的紫外信号经过稳压二极管和施密特触发器处理得到标准的紫外方波信号，当方波个数大于1时，表明存在有火焰辐射的紫外光。
将紫外传感器输出的不规则波形转换为数字电路能够处理的标准方波，有利于快速、准确的判断是否存在紫外光。
进一步地，红外信号的频率值为波形幅值中最高点的频率值。
进一步地，所述步骤2)中是在检测到存在紫外光后延时设定时间后再对红外信号进行采集的。
延时设定时间后再对红外信号进行采集可以滤除外界干扰源对红外信号强度和频率信息产生的噪声。
进一步地，火焰的闪烁频率为4Hz-20Hz。
进一步地，采集的紫外信号波段为185-260nm，红外信号波段为4.5um和3.8um。
对两个波段的红外信号进行采集，能够更好的检测出红外信号中存在的火焰波段信息，使火焰探测结果更加准确。
进一步地，该方法还包括对采集到的红外信号进行预处理，利用预处理后的红外信号获取红外信号的能量值、电压幅值和频率值，预处理包括至少两级放大和低通滤波。
一种紫红外双波段复合型火焰探测装置，包括双波段红外传感器、紫外传感器、双波段火焰检测模块和控制器，紫外传感器用于采集紫外信号传输到双波段火焰检测模块；双波段红外传感器用于采集两个设定波段的红外信号传输到双波段火焰检测模块；双波段火焰检测模块用于对采集到的紫外信号和红外信号进行处理，获取两个波段红外信号的能量值、电压幅值和频率值；控制器用于采集到的紫外信号的判断是否存在有火焰辐射的紫外光，当检测累加紫外信号满足设定条件时，若红外信号两个波段信号的能量值的差值和比值满足设定要求或者两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率，则说明当前存在有火焰。
本发明首先采集紫外信号和两个波段的红外信号，然后分别对紫外和红外信号进行转换和处理，获取红外信号的能量值、电压幅值和频率值，当紫外信号满足设定条件时，若红外信号两个波段信号的能量值的差值和比值达到设定的报警阈值或者两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率，则说明当前存在有火焰。本发明通过对紫外信号和双波段红外信号进行采集处理，得到火焰判断信息，根据火焰判断信息判断是否存在火焰，有效弥补单一火焰探测器和单一红外波段信号采集的不足，快速准确的识别火焰。
附图说明
图1是本发明紫红外双波段复合型火焰探测装置的实现流程图；
图2是本发明紫红外双波段复合型火焰探测装置的硬件框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
紫红外双波段复合型火焰探测装置的实施例
本发明包括紫外传感器、双波段红外传感器、双波段火焰检测模块、控制器、通信模块、电源管理模块和保护模块，紫外传感器用于采集波段为185～260nm的紫外信号传输到双波段火焰检测模块；双波段红外传感器用于采集4.5um和3.8um波段的红外信号传输到双波段火焰检测模块；双波段火焰检测模块用于对采集到的紫外信号和红外信号进行处理，获取两个波段红外信号的能量值、电压幅值和频率值；控制器用于采集到的紫外信号的判断是否存在有火焰辐射的紫外光，当检测累加紫外信号满足设定条件时，若红外信号两个波段信号的能量值的差值和比值满足设定要求或者两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率，则说明当前存在有火焰。该装置的实现流程如图1所示，装置硬件框图如图2所示，下面结合具体的实例来进行说明。
双波段火焰检测模块包括紫外信号转换电路、红外信号转换电路和放大电路，紫外信号转换电路对紫外信号进行转换和处理，得到紫外方波信号，红外信号转换电路包括放大器和低通滤波器，用于对于红外信号进行处理，得到红外信号能量差值和比值，控制器包括计数模块、AD采用模块、FFT转换模块和识别模块，计数模块用于检测紫外方波个数，AD采样模块和FFT转换模块用于提取红外信号的频率，识别模块用于对火焰进行识别。
紫外信号转换电路包括有稳压二极管和施密特触发器，紫外传感器通过直流高压驱动后输出不规则的波形，然后通过稳压二极管进行稳压限幅得到锯齿波，再通过施密特触发器整形得到标准的方波信号，最后微控制器通过采集500ms内方波信号的个数N，当N＜1时，紫外光不存在，表面不存在火焰，当N＞1时，紫外光存在。
当检测到紫外光存在时，红外传感器分别采集4.5um和3.8um波段的红外信号，红外传感器采样完成后通过红外信号转换电路中的两级信号放大器和截止频率为45Hz的低通滤波器进行信号调理将数据的直流分量滤除，接着微处理器采集500ms内的红外光谱信号，通过微控制器的AD采集4.5um和3.8um对应探测通道的AD采样值，并对该时间间隔内的AD采样值进行转换处理得到能量差值和比值；对AD采样值进行快速傅里叶变换，得出波形幅值最高点的频率信息。为了滤除外界干扰源对红外信号强度和频率信息产生的噪声，在检测到紫外信号后，需延时50ms再对红外信号进行采集处理。
检测累加的紫外方波数N，当N＞2时，红外信号两个波段信号的能量值的差值达到能量值差值的报警阈值且两个波段信号的能量值的比值达到能量值比值的报警阈值，则判断存在火焰；当N＜2时开启红外信号频率判断，若红外信号频率满足火焰的闪烁频率即4Hz＜f＜20Hz，则认为存在火焰，否则表明不存在火焰。以上两种判别方式不分先后均可作为火焰判别依据，当满足任意条件时，则说明当前存在有火焰。
能量值差值的报警阈值和能量值比值的报警阈值与火焰探测距离有关，通过外部硬件拨码开关设定。本实施例中能量值差值共三灵敏级报警阈值，分别是20，210，600，能量值比值共三灵敏级报警阈值，分别是5，15，25，当20<能量值差值≤210且能量值比值≥5时，达到第一灵敏级火焰报警；当210<能量值差值≤600且能量值比值≥15时，达到第二灵敏级火焰报警；当能量值差值＞600且能量值比值≥25时，达到第三灵敏级火焰报警。
紫红外双波段复合型火焰探测方法的实施例
本发明首先采集波段为185～260nm的紫外信号进行处理判断是否存在有火焰辐射的紫外光；当存在有紫外光时，采集4.5um和3.8um波段的红外信号，获取获取两个波段红外信号的能量值、电压幅值和频率值；当检测累加紫外信号满足设定条件时，若红外信号两个波段信号的能量值的差值和比值满足设定要求或者两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率，则说明当前存在有火焰。该方法的具体实现方式已在紫红外双波段复合型火焰探测装置的实施例中进行详细说明，这里不再赘述。

Claims (10)

1.一种紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)根据采集到的紫外信号的判断是否存在有火焰辐射的紫外光；
2)若存在有紫外光，则采集两个设定波段的红外信号，获取两个波段信号的能量值、电压幅值和频率值；
3)当检测累加紫外信号满足设定条件时，若红外信号满足以下任一条件时，则说明当前存在有火焰；
条件一：两个波段信号的能量值的差值和比值满足设定要求；
条件二：两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率。
2.根据权利要求1所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，所述条件一中的满足设定要求指的是两个波段信号的能量值的差值达到能量值差值的报警阈值，且两个波段信号的能量值的比值达到能量值比值的报警阈值，能量值差值的报警阈值和能量值比值的报警阈值与火焰探测距离有关，通过外部硬件拨码开关设定。
3.根据权利要求2所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，所述的能量值差值共三灵敏级报警阈值，分别是20，210，600，能量值比值共三灵敏级报警阈值，分别是5，15，25，当20<能量值差值≤210且能量值比值≥5时，达到第一灵敏级火焰报警；当210<能量值差值≤600且能量值比值≥15时，达到第二灵敏级火焰报警；当能量值差值＞600且能量值比值≥25时，达到第三灵敏级火焰报警。
4.根据权利要求2或3所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，所述步骤1)中判断是否存在有火焰辐射的紫外光的方式为：将采集到的紫外信号经过稳压二极管和施密特触发器处理得到标准的紫外方波信号，当方波个数大于1时，表明存在有火焰辐射的紫外光。
5.根据权利要求1所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，红外信号的频率值为波形幅值中最高点的频率值。
6.根据权利要求1所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，所述步骤2)中是在检测到存在紫外光后延时设定时间后再对红外信号进行采集的。
7.根据权利要求1所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，火焰的闪烁频率为4Hz-20Hz。
8.根据权利要求1所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，采集的紫外信号波段为185-260nm，红外信号波段为4.5um和3.8um。
9.根据权利要求1所述的紫红外双波段复合型火焰探测方法，其特征在于，该方法还包括对采集到的红外信号进行预处理，利用预处理后的红外信号获取红外信号的能量值、电压幅值和频率值，预处理包括至少两级放大和低通滤波。
10.一种紫红外双波段复合型火焰探测装置，其特征在于，包括双波段红外传感器、紫外传感器、双波段火焰检测模块和控制器，紫外传感器用于采集紫外信号传输到双波段火焰检测模块；双波段红外传感器用于采集两个设定波段的红外信号传输到双波段火焰检测模块；双波段火焰检测模块用于对采集到的紫外信号和红外信号进行处理，获取两个波段红外信号的能量值、电压幅值和频率值；控制器用于采集到的紫外信号的判断是否存在有火焰辐射的紫外光，当检测累加紫外信号满足设定条件时，若红外信号两个波段信号的能量值的差值和比值满足设定要求或者两个波段信号的电压幅值达到设定的电压阈值，且频率值满足火焰的闪烁频率，则说明当前存在有火焰。
CN202311222651.0A 2023-09-19 2023-09-19 一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置 Pending CN117405233A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311222651.0A CN117405233A (zh) 2023-09-19 2023-09-19 一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311222651.0A CN117405233A (zh) 2023-09-19 2023-09-19 一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117405233A true CN117405233A (zh) 2024-01-16

Family

ID=89489880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311222651.0A Pending CN117405233A (zh) 2023-09-19 2023-09-19 一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117405233A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101383075A (zh) * 2008-10-23 2009-03-11 公安部沈阳消防研究所 带有光学自检功能的紫外红外复合火焰探测报警器及方法
CN102496236A (zh) * 2011-12-27 2012-06-13 公安部沈阳消防研究所 自检光源直射式火焰探测器及方法
CN206696996U (zh) * 2017-04-26 2017-12-01 福建天广消防有限公司 一种复合的火焰探测装置
CN108765863A (zh) * 2018-09-06 2018-11-06 无锡圣敏传感科技股份有限公司 一种火焰探测器及火焰探测报警系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101383075A (zh) * 2008-10-23 2009-03-11 公安部沈阳消防研究所 带有光学自检功能的紫外红外复合火焰探测报警器及方法
CN102496236A (zh) * 2011-12-27 2012-06-13 公安部沈阳消防研究所 自检光源直射式火焰探测器及方法
CN206696996U (zh) * 2017-04-26 2017-12-01 福建天广消防有限公司 一种复合的火焰探测装置
CN108765863A (zh) * 2018-09-06 2018-11-06 无锡圣敏传感科技股份有限公司 一种火焰探测器及火焰探测报警系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102708647B (zh) 图像和多波段红外紫外复合型火灾探测方法
CN101110161A (zh) 一种车型自动识别和车流量自动检测系统及其方法
CN111913079A (zh) 一种架空输电线缆故障检测系统
CN105182202B (zh) 一种微型化电晕放电探测装置
CA2703457C (en) Device and method for detecting flames by means of detectors
US7297970B2 (en) Flame detector
CN117405233A (zh) 一种紫红外双波段复合型火焰探测方法及装置
CN211086022U (zh) 一种颗粒物监测装置的电路处理子系统
CN203012079U (zh) 一种gis内置式局放uhf传感器
CN202662124U (zh) 图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统
CN104021641A (zh) 变电站安防探测装置
CN104458002A (zh) 一种探测器电气系统设备
WO2009126300A2 (en) Process and system of energy signal detection
CN212514245U (zh) 激光危险气体遥测采集系统
CN210269777U (zh) 一种汽车尾气排放测试系统
CN202887369U (zh) 一种火灾监测的探测系统
CN202584344U (zh) 安防监控系统的烟雾感应器
CN112362547A (zh) 一种用于粉尘浓度检测的激光接收电路
CN113567814A (zh) 一种用于放电检测的多通道同步采集系统
CN208314124U (zh) 一种局部放电检测装置
CN208125867U (zh) 高压设备电晕放电的检测装置及系统
CN204066305U (zh) 变电站安防探测装置
CN107918089B (zh) 一种用于局部放电检测的电路及方法
CN201464049U (zh) 红外火焰探测器
CN210198574U (zh) 一种红外感应式检测电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination