CN203433627U - 点型紫外火焰探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种点型紫外火焰探测器，其中包括主控单元和与该主控单元相连接的电源单元，所述的主控单元包括紫外感应电路、低噪声放大器和单片机，所述的紫外感应电路包括日光盲型紫外传感器、高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路，所述的日光盲型紫外传感器分别与所述的高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路相连接，所述的高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路分别通过所述的低噪声放大器连接于所述的单片机。采用该种结构的点型紫外火焰探测器，可以实现提高了探测器的信噪比，能快速的检测到极微弱信号，从而保证了高灵敏度、高输出和高响应速度，提升所述的点型紫外火焰探测器的整体可靠性，结构简单，具有更广泛的应用范围。

Description

点型紫外火焰探测器

技术领域

本实用新型涉及消防设备领域，尤其涉及火焰探测器领域，具体是指一种点型紫外火焰探测器。

背景技术

目前市场上的火焰探测器采用的传感器主要有感烟传感器、红外传感器和紫外光敏管，无法融入火灾探测报警需要的实时性和准确性，不具有火焰探测的高速响应、远距离探测等特性，但常规火焰探测器容易发生误报。具体如下：

a.烟雾传感器，这是一种火焰间接检测器，当火焰产生后烟雾也随着产生。当烟雾达到一定的浓度时发出报警信号。用这种方式检测火焰有很大的弊病，有很多物质燃烧时不产生烟雾（如天然气、乙醇、甲醇等），并且检测距离较短，传感器必须在烟雾最浓的位置，可见当火焰发生到烟雾浓密，然后报警，在有的场合可能为时太晚。

b.热释放红外火焰报警器，直接检测火焰中波长为4.35±0.15μm的红外光谱，检测目标比较明确，它由热释放探头和放大器组成，不足之处是：这种类型的传感器具有压电性，对声音电磁波以及震动都十分敏感，所以使用的地方受到一定的限制，它的检测距离小于80m。

c.常规的紫外火焰检测器，直接检测火焰中180～260nm的紫外光谱，检测的目标也十分明确，响应速度也比较快。它由紫外光敏探头和放大器组成，不足之处是：灵敏度差，检测距离小于15m，不能抗雷电的干扰，存在一定的误报率，因此只能用在距离较短的封闭环境，如加热炉、工业锅炉等地方。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现提高系统的信噪比、增强系统探测可靠性、结构简单、具有更广泛应用范围的点型紫外火焰探测器。

为了实现上述目的，本实用新型的点型紫外火焰探测器具有如下构成：

该点型紫外火焰探测器，其主要特点是，所述的探测器包括主控单元和与该主控单元相连接的电源单元，所述的主控单元包括紫外感应电路、低噪声放大器和单片机，所述的紫外感应电路通过所述的低噪声放大器连接于所述的单片机，所述的紫外感应电路包括日光盲型紫外传感器、高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路，所述的日光盲型紫外传感器分别与所述的高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路相连接，所述的高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路分别通过所述的低噪声放大器连接于所述的单片机。

较佳地，所述的紫外感应电路还包括阻抗匹配及放大电路和滤波电路，所述的高压脉冲驱动电路通过所述的阻抗匹配及放大电路、滤波电路和低噪声放大器与所述的单片机相连接。

更佳地，所述的阻抗匹配及放大电路为二级放大电路，所述的二级放大电路中的上级放大电路的电压输出端连接于所述的下级放大电路的电压输入端。

更进一步地，所述的二级放大电路为二级三极管放大电路。

更进一步地，所述的紫外感应电路还包括与门电路和2个精密单稳多谐振荡器，所述的与门电路连接于所述的日光盲型紫外传感器的输出端，所述的2个精密单稳多谐振荡器的输入端分别与所述的与门电路的输出端和所述的二级放大电路的输入端相连接。

较佳地，所述的高压脉冲驱动电路为变压器隔离电路。

较佳地，所述的单片机为16位高速单片机，所述的16位高速单片机具有16位模数转换器，所述的16位模数转换器的输入端分别与所述的紫外感应电路的输出端相连接。

较佳地，所述的探测器还包括防爆外壳，所述的主控单元和电源单元均设置于所述的防爆外壳内部。

采用了该实用新型中的点型紫外火焰探测器，具有如下有益效果：

采用日光盲型紫外传感器，由于日光盲型紫外传感器只对185～260nm狭窄范围内的紫外线进行响应，如图2所示，而对其它频谱范围的光线不敏感，利用它可以对火焰中的紫外线进行检测，使点型紫外火焰探测器避开了太阳光造成的复杂背景干扰，使得在系统中信息处理的负担大为减轻，增强了探测器的可靠性较高，加之它是光子检测手段，提高了探测器的信噪比，能快速的检测到极微弱信号。从而保证了所述的点型紫外火焰探测器的高灵敏度、高输出、高响应速度，提升所述的点型紫外火焰探测器的整体可靠性，保证系统的可靠性，提高系统的信噪比，同时对日光盲型紫外传感器加入智能火焰探测模块，通过采用放大电路、信号处理和数字滤波技术，改善了市场上现有火灾报警系统存在的不足，且结构简单，成本低廉，且应用范围更为广泛。

附图说明

图1为本实用新型的点型紫外火焰探测器的结构示意图。

图2为碳氢化合物燃烧辐射光谱图。

图3为本实用新型的点型紫外火焰探测器中紫外感应电路和低噪声放大电路的电路结构示意图。

图4为本实用新型的点型紫外火焰探测器中单片机的电路结构示意图。

图5为本实用新型的电源单元中DC24V转9V的部分的结构示意图。

图6为本实用新型的电源单元中DC9V转5V的部分的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示为本实用新型的点型紫外火焰探测器的结构示意图。

所述的点型紫外火焰探测器是一种装于防爆壳体的探测器，包含了主控单元和电源单元，所述的主控单元和电源单元通过插针和插座进行连接，所述的主控单元包括紫外感应电路、低噪声放大器和单片机，其中，所述的紫外感应电路通过低噪声放大器处理后连接到单片机，所述的紫外感应电路包括日光盲型紫外传感器、阻抗匹配和放大电路以及滤波电路，所述的紫外传感器的输出端顺序通过所述的阻抗匹配和放大电路和滤波电路连接所述的单片机。

在该实施方式中，所述的紫外感应电路包括紫外传感器、高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路，所述的单片机具有脉冲探测信号输出端和感应信号输入端，所述的紫外传感器通过所述的高压脉冲驱动电路连接所述的单片机的脉冲探测信号输出端，所述的紫外传感器通过所述的紫外脉冲接收电路连接所述的单片机的感应信号输入端。所述的单片机为16位单片机，所述的16位单片机具有16位模数转换器，所述的16位模数转换器的输入端分别连接所述的紫外感应电路的输出端。

在一种较优选的实施方式中，所述的阻抗匹配和放大电路为二级放大电路，所述的二级放大电路中，上级三极管放大电路的电压输出端连接下级三极管放大电路的电压输入端。

在一种更优选的实施方式中，所述的二级三极管放大电路之间还包括与门电路、2个精密单稳多谐振荡器，所述的与门单路连接所述的紫外传感器的输出端，所述的2个精密单稳多谐振荡器的输入端分别连接所述的与门电路的输出端和二级放大电路的输入端。

在另一种较优选的实施方式中，所述的滤波电路为多阶低通滤波电路，所述的各阶低通滤波电路均具有截止频率为30Hz的低通滤波器。

在又一种更为优选的实施方式中，所述的电源单元、主控单元均安装于防爆壳体内，主控单元与电源单元采用插针与插座的方式进行连接。

在实际应用中，本实用新型的点型紫外火焰探测器采用电路模块化设计，以降低产品的工艺安装要求，使探测器抗电磁干扰能力强，可靠性高。

在所述的点型紫外火焰探测器中，所述的高压脉冲驱动电路由变压器隔离单路构成。

本实用新型中的紫外感应电路包括紫外传感器、高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路。如图3所示，为该紫外感应电路的电路图。其中U2B为触发脉冲输出控制器，T1为升压变压器，S1为紫外传感器，U2A为紫外脉冲接收器。

本实施例中，紫外感应电路包括采用日本滨松R2868紫外传感器。采用该种结构的紫外火焰探测器，由于使用了冷阴极紫外光电管将火焰燃烧参数转换为电脉冲信号，将信号放大后输入16位工业计算芯片进行比较、运算和处理，配合专用智能控制软件，可以及时发出火灾警报，从而可以减少误报的发生，提高火焰探测器的精确度，从而保证探测器能快速准确的判断到低温物体辐射信号，提升点型紫外火焰探测器的整体可靠性。

本实用新型的单片机模块使用了16位数据处理专用单片机STC11F02E。其运行频率高、运算能力和处理能力强；且可嵌入运行多任务操作系统，实现对两路传感器信号的同步采样和同步分析，增强了产品的稳定性和可靠性。如图4所示，该单片机自带两路独立的高速16位A/D模数转换器，分辨率可以达到65536，同时该两路独立A/D转换器的输入电压范围为±0.6V，相对满度输出5V的放大电路来说，放大倍数小了8倍左右，只需要放大250倍左右就足够，很大程度上降低了放大器的设计难度和成本，同时对降低放大电路的信噪比带来很大的好处。

本实用新型的点型紫外火焰探测器的电源单元，采用DC-DC模块和LDO（Low dropoutregulator，低压差线性稳压器）模块结合的方式，如图5～6所示。

本实用新型的点型紫外火焰探测器的技术方案中，其中所包括的各个功能设备和模块装置均能够对应于实际的具体硬件电路结构或选用现有技术中公知的已有成型产品，因此这些模块和单元仅利用硬件电路结构就可以实现，不需要辅助以特定的控制软件即可以自动实现相应功能。

采用了该实用新型中的点型紫外火焰探测器，具有如下有益效果：

采用日光盲型紫外传感器，由于日光盲型紫外传感器只对185～260nm狭窄范围内的紫外线进行响应，如图2所示，而对其它频谱范围的光线不敏感，利用它可以对火焰中的紫外线进行检测，使点型紫外火焰探测器避开了太阳光造成的复杂背景干扰，使得在系统中信息处理的负担大为减轻，增强了探测器的可靠性较高，加之它是光子检测手段，提高了探测器的信噪比，能快速的检测到极微弱信号。从而保证了所述的点型紫外火焰探测器的高灵敏度、高输出、高响应速度，提升所述的点型紫外火焰探测器的整体可靠性，保证系统的可靠性，提高系统的信噪比，同时对日光盲型紫外传感器加入智能火焰探测模块，通过采用放大电路、信号处理和数字滤波技术，改善了市场上现有火灾报警系统存在的不足，且结构简单，成本低廉，且应用范围更为广泛。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的探测器包括主控单元和与该主控单元相连接的电源单元，所述的主控单元包括紫外感应电路、低噪声放大器和单片机，所述的紫外感应电路通过所述的低噪声放大器连接于所述的单片机，所述的紫外感应电路包括日光盲型紫外传感器、高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路，所述的日光盲型紫外传感器分别与所述的高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路相连接，所述的高压脉冲驱动电路和紫外脉冲接收电路分别通过所述的低噪声放大器连接于所述的单片机。

2.根据权利要求1所述的点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的紫外感应电路还包括阻抗匹配及放大电路和滤波电路，所述的高压脉冲驱动电路通过所述的阻抗匹配及放大电路、滤波电路和低噪声放大器与所述的单片机相连接。

3.根据权利要求2所述的点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的阻抗匹配及放大电路为二级放大电路，所述的二级放大电路中的上级放大电路的电压输出端连接于所述的下级放大电路的电压输入端。

4.根据权利要求3所述的点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的二级放大电路为二级三极管放大电路。

5.根据权利要求3所述的点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的紫外感应电路还包括与门电路和2个精密单稳多谐振荡器，所述的与门电路连接于所述的日光盲型紫外传感器的输出端，所述的2个精密单稳多谐振荡器的输入端分别与所述的与门电路的输出端和所述的二级放大电路的输入端相连接。

6.根据权利要求1所述的点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的高压脉冲驱动电路为变压器隔离电路。

7.根据权利要求1所述的点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的单片机为16位高速单片机，所述的16位高速单片机具有16位模数转换器，所述的16位模数转换器的输入端分别与所述的紫外感应电路的输出端相连接。

8.根据权利要求1所述的点型紫外火焰探测器，其特征在于，所述的探测器还包括防爆外壳，所述的主控单元和电源单元均设置于所述的防爆外壳内部。

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