CN218724766U - 一种紫外红外热成像复合火焰探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紫外红外热成像复合火焰探测器，包括核心处理单元，以及与核心处理单元连接的通讯接口模块，紫外光电管与紫外信号调理模块连接，紫外信号调理模块与核心处理单元连接，红外镜头与红外探测器配合使用，红外探测器与红外信号调理模块连接，红外信号调理模块与图像数据处理模块连接，图像数据处理模块与核心处理单元连接。有益效果：将紫外光谱探测技术和红外热成像技术结合起来，通过对火焰光参数和火焰温度参数综合分析判定。即保留了光谱型探测器响应速度快等优点，又利用红外热成像技术提高了探测器对环境光源及烟雾的抗干扰性，提高对火源及着火点位置的精准定位。

Description

一种紫外红外热成像复合火焰探测器

技术领域

本实用新型涉及火灾探测技术领域，具体涉及一种紫外红外热成像复合火焰探测器。

背景技术

火焰探测器又称感光式火灾探测器，它是用于响应火灾的光特性，即探测火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾探测器。主要是利用不同波长敏感度的光敏传感器对火焰的特征光谱及频闪特性进行探测，将火焰光谱信号转换成电信号，根据信号强弱及频率特性对火焰进行识别，以此原理来识别火焰。具有响应速度快、探测距离相对远、探测视场角宽等特点，近年来发展较为迅速，应用较为广泛。常见的火焰探测器有单紫外型、单红外型、紫外红外复合型、双红外型及多光谱复合型等，但无论是单光谱型还是多光谱型都需要利用紫外光电管或红外光电管接收火焰产生的紫外光或红外光，容易受到环境光源中与火焰有相同波段的红外光或紫外光的干扰，而且火灾过程中一旦出现烟雾，会严重影响探测器的探测效果，导致无法准确确定火源和着火点位置，不利于火点的精确定位及灭火。

实用新型内容

本实用新型的目的克服现有技术的不足，提供一种紫外红外热成像复合火焰探测器，将紫外光谱探测技术和红外热成像技术结合起来，通过对火焰光参数和火焰温度参数综合分析判定。即保留了光谱型探测器响应速度快等优点，又利用红外热成像技术提高了探测器对环境光源及烟雾的抗干扰性，提高对火源及着火点位置的精准定位。

本实用新型的目的是通过以下技术措施达到的：一种紫外红外热成像复合火焰探测器，包括核心处理单元，以及分别与核心处理单元连接的紫外探测组件、红外探测组件和通讯接口模块，所述紫外探测组件包括紫外光电管、紫外信号调理模块，所述紫外光电管与紫外信号调理模块连接，所述紫外信号调理模块与核心处理单元连接，所述红外探测组件包括红外镜头、红外探测器、红外信号调理模块和图像数据处理模块，所述红外镜头与红外探测器配合使用，所述红外探测器与红外信号调理模块连接，所述红外信号调理模块与图像数据处理模块连接，所述图像数据处理模块与核心处理单元连接。

进一步地，所述紫外探测组件还包括紫外高压驱动模块，所述紫外高压驱动模块分别与紫外光电管和核心处理单元连接。

进一步地，所述红外探测组件还包括红外探测器驱动模块，所述红外探测器驱动模块与红外探测器连接。

进一步地，所述红外探测组件还包括红外探测器温控模块，所述红外探测器温控模块与红外探测器连接。

进一步地，所述通讯接口模块包括二总线接口模块和干接点接口模块。

进一步地，还包括图像视频输出模块，所述图像视频输出模块与核心处理单元连接。

进一步地，所述核心处理单元为FPGA。

进一步地，所述紫外信号调理模块包括电压保护电路和波形处理电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：所述紫外红外热成像复合火焰探测器，相比于传统的紫外红外双光谱型火灾探测器，将紫外光谱探测技术和红外热成像技术结合起来，紫外探测组件负责紫外光的探测，而红外探测组件负责火焰热辐射的探测，通过对火焰光参数和火焰温度参数综合分析判定。即保留了光谱型探测器响应速度快等优点，又利用红外热成像技术提高了探测器对环境光源及烟雾的抗干扰性，提高对火源及着火点位置的精准定位。可以在烟雾、粉尘等复杂环境中进行定点探测，探测精度高，误报率低。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是紫外高压驱动模块的电路图。

图3是紫外信号调理模块的电路图。

其中，1、核心处理单元，2、紫外光电管，3、紫外信号调理模块，4、紫外高压驱动模块，5、红外镜头，6、红外探测器，7、红外信号调理模块，8、图像数据处理模块，9、红外探测器驱动模块，10、红外探测器温控模块，11、二总线接口模块，12、干接点接口模块，13、图像视频输出模块。

具体实施方式

如图1至3所示，一种紫外红外热成像复合火焰探测器，包括核心处理单元1，以及分别与核心处理单元1连接的紫外探测组件、红外探测组件和通讯接口模块，所述紫外探测组件包括紫外光电管2、紫外信号调理模块3，所述紫外光电管2与紫外信号调理模块3连接，所述紫外信号调理模块3与核心处理单元1连接。紫外光电管2接收到火焰产生的紫外光照射后产生脉冲电压信号，然后经紫外信号调理模块3的整形处理后形成标准方波信号，经紫外信号调理模块3处理后的紫外信号输送至核心处理单元1进行火灾分析判断。所述红外探测组件包括红外镜头5、红外探测器6、红外信号调理模块7和图像数据处理模块8，所述红外镜头5与红外探测器6配合使用，具体的，火焰发出的红外辐射通过红外镜头5聚集到红外探测器6上，所述红外镜头5可以保证红外波段的电磁波正常通过，对其它波段的电磁波具有一定隔绝性，可以减少其它波段的电磁波的干扰。所述红外探测器6与红外信号调理模块7连接，所述红外信号调理模块7与图像数据处理模块8连接，所述图像数据处理模块8与核心处理单元1连接。具体的，所述红外信号调理模块7包括差分运算放大电路。所述图像数据处理模块8包括ADC(模数转换器)。红外探测器6将接收到的红外辐射信号转换为模拟信号，信号幅度较小，无法直接输送至核心处理单元1进行处理，所以通过红外信号调理模块7进行差分运算放大，采用差分传输方式，提高传输过程中的抗干扰能力。差分运算放大后的模拟信号经过图像数据处理模块8进行模拟数字转换，转换后的数字图像信号输送至核心处理单元1进行火灾的判断。本申请相比于传统的紫外红外双光谱型火灾探测器，将紫外光谱探测技术和红外热成像技术结合起来，紫外探测组件负责紫外光的探测，而红外探测组件负责火焰热辐射的探测，通过对火焰光参数和火焰温度参数综合分析判定。即保留了光谱型探测器响应速度快等优点，又利用红外热成像技术提高了探测器对环境光源及烟雾的抗干扰性，提高对火源及着火点位置的精准定位。

所述紫外探测组件还包括紫外高压驱动模块4，所述紫外高压驱动模块4分别与紫外光电管2和核心处理单元1连接。通过紫外高压驱动模块4为紫外光电管2提供高压，同时当电压异常时，核心处理单元1还可控制紫外高压驱动模块4关闭。图2为本实用新型的紫外高压驱动模块4的电路图，采用集成芯片MAX1771ESA+1，在电感L1和快速二极管N1的共同作用下，产生高电压。

所述红外探测组件还包括红外探测器驱动模块9，所述红外探测器驱动模块9与红外探测器6连接。所述红外探测器驱动模块9用于提供红外探测器6工作所必须的信号，包括电源、偏置电压等，以确保红外探测器6可以正常输出红外图像信号，采用低噪声的电源芯片实现电源的提供，通过基准电压芯片加运放方式提供偏置电压，此外，红外探测器6的时钟、复位和时序等熟悉信号可直接通过核心处理单元1输出。

所述红外探测组件还包括红外探测器温控模块10，所述红外探测器温控模块10与红外探测器6连接。所述红外探测器温控模块10可以保证红外探测器6工作在一定温度条件下，使其不受自身和外部环境温度的影响。所述红外探测器温控模块10主要由TEC(半导体制冷器)和TEC控制电路、温度传感器组成，TEC在通过不同方向和不用大小的电流时可以实现TEC片的加热和制冷功能，配合TEC温控电路和温度传感器可以实现一定范围内的温度闭环控制，实现红外探测器6的响应一致性，并通过算法进行图像优化，抑制温度漂移引起的图像劣化。

所述通讯接口模块包括二总线接口模块11和干接点接口模块12。

还包括图像视频输出模块13，所述图像视频输出模块13与核心处理单元1连接。所述图像视频输出模块13用于进行远端图像传送，可将核心处理单元1形成的红外图像进行远端传送。

所述核心处理单元1为FPGA(现场可编程逻辑门阵列)。所述FPGA内预存了大量的火灾实验数据，实时采集环境中的红外图像数据及环境温度，对红外图像数据进行软件滤波及温度补偿，再进行相关的计算及数据比对，最终准确判断是否发生火灾及火灾发生位置。

所述紫外信号调理模块3包括电压保护电路和波形处理电路。图3为本实用新型的紫外信号调理模块3的电路图，所述电压保护电路包括电阻R21、R23和稳压二极管ZD1，电阻R21、R23组成分压电阻，稳压二极管ZD1用于分压后的稳压，当分压电阻电压异常时可以提示核心处理单元1电路故障，以便核心处理单元1及时关闭紫外高压驱动模块4，以保护其他模块不被损坏。所述波形处理电路包括电阻R19、R20，三极管Q2及运算放大器U6，所述波形处理电路用于波形处理，可以将红外探测器6输出的信号处理成标准方波信号。此外，所述紫外信号调理模块3还可通过电阻R22、R24、R25和电容C23对红外探测器6输出的信号进行滤波、分压及阻抗匹配。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：包括核心处理单元，以及分别与核心处理单元连接的紫外探测组件、红外探测组件和通讯接口模块，所述紫外探测组件包括紫外光电管、紫外信号调理模块，所述紫外光电管与紫外信号调理模块连接，所述紫外信号调理模块与核心处理单元连接，所述红外探测组件包括红外镜头、红外探测器、红外信号调理模块和图像数据处理模块，所述红外镜头与红外探测器配合使用，所述红外探测器与红外信号调理模块连接，所述红外信号调理模块与图像数据处理模块连接，所述图像数据处理模块与核心处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：所述紫外探测组件还包括紫外高压驱动模块，所述紫外高压驱动模块分别与紫外光电管和核心处理单元连接。

3.根据权利要求1所述的紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：所述红外探测组件还包括红外探测器驱动模块，所述红外探测器驱动模块与红外探测器连接。

4.根据权利要求1所述的紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：所述红外探测组件还包括红外探测器温控模块，所述红外探测器温控模块与红外探测器连接。

5.根据权利要求1所述的紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：所述通讯接口模块包括二总线接口模块和干接点接口模块。

6.根据权利要求1所述的紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：还包括图像视频输出模块，所述图像视频输出模块与核心处理单元连接。

7.根据权利要求1所述的紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：所述核心处理单元为FPGA。

8.根据权利要求1所述的紫外红外热成像复合火焰探测器，其特征在于：所述紫外信号调理模块包括电压保护电路和波形处理电路。

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