DE2737090A1 - Verfahren zum wahrnehmen einer flamme und flammensensorvorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER H. KINKELDEY

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W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

or pb« Ν«. - on.-»ns

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

MAXIMH.IANSTRASSE 43

P 11 902

17. August 1977

SECURITY PATROLS CO.,LTD. No. 9-13» 1-chome, Akasaka, Minato-ku, Tokyo / Japan KOKUSAI GIJUTSU KAIHATSU CO.,LTD. No. 4-1, 2-chome, Amanuma, Suginami-ku, Tokyo / Japan Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme und Flammensensorvor-

richtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme bzw. eine Flammensensorvorrichtung, die unter Verwendung der Infrarotstrahlen arbeiten, die durch die Resonanzstrahlung von Kohlendioxid, das im folgenden als COp bezeichnet wird, emittiert werden, die vom COp in einer Flamme stammt.

Es ist bekannt, daß eine Resonanzstrahltmg mit bestimmter Wellenlänge vom CO₂ in einer Flamme, die sich auf einer hohen Temperatur befindet, auftritt. Die durch eine derartige Resonanz-Strahlung erzeugten Strahlen können in einem Bereich von der Ultraviolett- bis zur Infrarotstrahlung auftreten und die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme bzw. einer Flammensensortrorrichtung, die unter Verwendung der Resonanzstrahlung im Infrarotbereich in der Nahe einer Wellenlange von 2 ax oder 4-,4yu arbeiten.

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Es sind bereits viele Fl aminen sensoren vorgeschlagen worden, die unter Verwendung einer Strahlung arbeiten. Einer dieser Sensoren macht von Ultraviolettstrahlen Gebrauch, während ein anderer das Plackern sichtbarer Lichtstrahlen verwendet. Ein weiterer Sensor arbeitet unter Verwendung von Strahlen in der Nähe des Infrarotbereiches und noch ein anderer Sensor macht vom Flackern einer Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge in der Nähe von 4,4 Ai Gebrauch.

Diese Sensoren haben jedoch, was die Verminderung fehlerhafter Informationen und die Erhöhung der Empfindlichkeit anbetrifft, Nachteile. Beispielsweise bewirkt ein Blitzschlag oder eine elektrische Funkenentladung, daß ein Flammensensor, der Ultraviolettstrahlen verwendet, fehlerhaft arbeitet. Vas einen Flammensensor, der das Flackern von sichtbaren Lichtstrahlen oder von Infrarotstrahlen verwendet, anbetrifft, so arbeitet dieser Sensor bei Sonnenlicht oder kunstlichem Licht fehlerhaft. Der Flammensensor, der Ultraviolettstrahlen verwendet, hat den Nachteil, daß Ultraviolettstrahlen kürzerer Wellenlänge im Rauch, der aus der Flamme kommt, absorbiert werden, so daß der Bereich der Empfindlichkeit begrenzt ist.

Durch die Erfindung sollen diese Mangel ausgeschlossen werden und soll ein Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme bzw. eine Flammensensorvorrichtung geliefert werden, bei denen eine fehlerhafte Information aufgrund eines Blitzschlages oder aufgrund des Sonnenlichtes vermieden werden kann und eine Wahrnehmung einer Flamme mit einer hohen Empfindlichkeit und einem guten Signalrauschverhältnis möglich ist.

Das 'erfindungsgemäße Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme, bei dem der Unterschied in der Intensität zwischen einer ersten Strahlung, die durch die Resonanzstrahlung von Kohlendioxid erzeugt wird, und einer zweiten Strahlung mit einer Wellenlänge

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in der Nähe der Wellenlänge der ersten Strahlung und in einem Wellenlängenbereich, in dem die Absorption durch Kohlendioxid in der Luft gering ist, wahrgenommen wird, um dadurch eine Warneinrichtung zu betätigen, ist dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Verhältnis eines Ausgangssignals fur die Intensität der ersten Strahlung zu einem Ausgangssignal für die Intensität der zweiten Strahlung einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein Unterschied in der Intensität zwischen der ersten und der zweiten Strahlung gebildet wird, indem entweder das Ausgangssignal für die erste Strahlung erhöht oder das Ausgangssignal für die zweite Strahlung verringert wird, wodurch ein Warnsignal gegeben wird.

Gemäß eines bevorzugten Gedankens macht das erfindungsgemäße Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme bzw. die erfindungsgemäße Flanmensensorvorrichtung von Infrarotstrahlen Gebrauch, die durch die Resonanzstrahlung des Kohlendioxids in einer Flamme erzeugt werden, wobei keine falschen Informationen aufgrund eines Blitzschlages oder des Sonnenlichtes geliefert werden und die Warnnehmung mit hoher Empfindlichkeit und gutem Signalrauschverhältnis erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme ist dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Verhältnis eines Ausgangssignals der Intensität einer ersten Strahlung, die durch die Resonanzstrahlung des Kohlendioxids erzeugt wird, zu einem Ausgangssignal der Intensität einer zweiten Strahlung mit einer Wellenlänge in der Nähe der Wellenlänge der ersten Strahlung und in einem Wellenlängenbereich, in dem die Absorption durch das Kohlendioxid in der Luft gering ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein Unterschied in der Intensität zwischen der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung gebildet wird, indem entweder das Aasgangssignal für die erste Strahlung erhöht oder das Ausgangssignal für die zweite Strahlung vermindert wird, wodurch ein Warnsignal gegeben wird.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

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Figur 1 zeigt die StrahlungsSpektren verschiedener strahlender Körper.

Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Grundbauprinzips eines Flammensensors.

Figur 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines Flammensensors, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist.

Figur 4 zeigt die Ausgangssignale einer photoelektrischen Wandlereinrichtung.

Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Verarbeitung der Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlereinrichtung.

Figur 6 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 7 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer zentralen Datenverarbeitungsanlage für die Flammenwahrnehmung.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Zunächst wird ein Grundausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flammensensors erläutert.

Figur 1 zeigt die Strahlungsspektren verschiedener typischer strahlender Körper.

Mit'ai ist das Spektrum einer mit einer Oxidation brennenden Flamme dargestellt, das eine intensive Resonanzstrahlung von CO₂ bei der Wellenlänge von 4,4,u und in der Nähe von 2/U enthält. Mit a2 ist das Spektrum des Sonnenlichtes oder eines strah-

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lenden Körpers, beispielsweise eines elektrischen Heizgerätes, mit einer Temperatur von über 100O⁰C bezeichnet. Das Spektrum bei einer Wellenlänge in der Nähe von 4,4 .,u hat eine Intensität, die beträchtlich kleiner als die sichtbarer Lichtstrahlen ist, wobei das Spektrum jedoch in Form eines kontinuierlichen Spektrums vorliegt.

Kit a3 ist die Strahlung eines schwarzen Korpers mit einer Temperatur von beispielsweise etwa 300⁰C bezeichnet, die beträchtlich unter der eines elektrischen Heizgerätes liegt, wobei diese Strahlung ein kontinuierliches Spektrum mit einem Maximum bei einer längeren Wellenlänge als 4-,AyU zeigt.

In Figur 1 sind beispielsweise drei Spektren dargestellt, die bei der Wellenlänge von 4,4,u die gleiche Intensität haben. Wenn bei einer auftretenden Strahlung, wie sie dargestellt ist, eine Flamme mit Hilfe der Strahlung wahrgenommen wird, die durch ein Bandpaßfilter von 4,4,u gegangen ist, wird folglich Jeder strahlende Korper mit dem Spektrum al, a2 und a3 als Flamme wahrgenommen .

Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß ein Bandpaßfilter vorgesehen, das einen Durchlaßbereich an einer passenden Wellenlänge in der Nähe von 4,4^u, beispieleweise bei etwa 3»8/U oder 4,1 ,u hat, wobei der Unterschied in der Intensität zwischen der Strahlung, die durch das Bandpaßfilter gegangen ist und der Strahlung, die ein Bandpaßfilter von 4,4 ,u passiert hat, gebildet wird. Auf diese Weise werden die drei Strahlungen mit den Spektren al, a2 und a3, die in Figur 1 dargestellt sind, unterschieden.

Duröh die obige Maßnahme wird der Unterschied zwischen der durchgelassenen Strahlungsmenge mit einer Wellenlänge von 4,4/U, die durch b. in Figur 1 dargestellt ist, und der Strahlungsmenge mit einer Wellenlänge von 3»8,u, beispielsweise im Falle einer Flamme wahrgenommen. Das Spektrum a2 ist in der Nähe der Wellenlänge von 4,4yu ein kontinuierliches Spektrum und der oben er-' 809833/0664

wähnte Unterschied ist beträchtlich kleiner als der Unterschied b-, wie es durch bp dargestellt ist. Im allgemeinen wird eine Größe mit einem Vorzeichen wahrgenommen, das dem Vorzeichen des Unterschiedes b^ entgegengesetzt ist, und was das Spektrum a3 anbetrifft, so hat der Unterschied b3 dasselbe Vorzeichen wie der Unterschied b1, ist Jedoch dieser Unterschied b3, verglichen mit dem Unterschied b1, außerordentlich klein. In dieser Weise kann das Spektrum al von den Spektren a2 und a3 unterschieden werden.

Das Blockschaltbild von Figur 2 zeigt eine Vorrichtung, die auf der Grundlage des oben beschriebenen Prinzips aufgebaut ist. In Figur 2 ist mit 1 ein strahlender Körper bezeichnet und bezeichnet 2 ein Bandpaßfilter von 4-,4yU, während mit 3 ein Bandpaßfilter mit einer anderen Wellenlänge als 4-,4yu bezeichnet ist. 4 und 5 bezeichnen photoelektrische Wandlereinrichtungen für die durch die Bandpaßfilter 2 und 3 hindurchgegangenen Strahlen. Mit 6 ist ein Differentialverstärker bezeichnet, der den Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Wandlereinrichtungen 4 und 5 aufnehmen und verstärken kann. Eine Warneinrichtung 7 kann dann arbeiten, wenn der Differentialverstärker ein Ausgangssignal liefert, das über einem vorbestimmten Pegel liegt.

Wenn, wie es in Figur 2 dargestellt ist, der strahlende Körper eine Flamme ist, so besteht ein großer Unterschied in der Intensität der Strahlungen, die durch die Bandpaßfilter 2 und 3 gegangen sind, so daß ein großes Ausgangssignal am Ausgang des Differentialverstärkers 6 erscheint, das die Warneinrichtung 7 betätigt. Die Intensität der Strahlungen an einer Vielzahl von Punkten des Spektrums, das durch einen gegebenen strahlenden Körper emittiert wird, wird unter Verwendung einer Vielzahl von Bandpaßfiltern gemessen und durch die Bildung des Unterschiedes zwischen diesen Intensitäten wird ermittelt, ob das Spektrum des

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strahlenden Korpers ein Linienspektrum einer der Flamme eigentümlichen Wellenlänge oder ein kontinuierliches Spektrum ist. Wenn ein Linienspektrum ermittelt wird, wird eine Flamme wahrgenommen.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Blockschaltbild ist die Anzahl der photoelektrischen Wandlereinrichtungen 4, 5 gleich der der Bandpaßfilter 2, 3» wobei jedoch auch eine einzige photoelektrische Wandlereinrichtung dazu verwandt werden kann, die durch eine Vielzahl von Bandpaßfilter hindurchgegangene Strahlungsmenge zu verarbeiten.

Figur 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Flammensensors, auf den die Erfindung anwendbar ist und dient insbesondere dazu, die gegenseitige Anordnung zwischen den Bandpaßfiltern 2 und 3 und der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4 zu erläutern.

In Figur 3 ist mit 8 eine drehbare Platte bezeichnet, an der die Bandpaßfilter 2 und 3 angebracht sind. Mit 9 ist ein Elektromotor bezeichnet, der die drehbare Platte 8 dreht und 10 bezeichnet einen Grundaufbau. Eine einzige photoelektrische Wandlereinrichtung 4 ist für eine Vielzahl von Bandpaßfilter vorgesehen. Die photoelektrische Wandlereinrichtung 4 ist so angeordnet, daß die Bandpaßfilter 2, 3 abwechselnd eine Stellung vor der Einrichtung 4 einnehmen, wenn die drehbare Platte 8 gedreht wird.

Das heißt mit anderen Worten, daß die photoelektrische Wandlereinrichtung 4 den strahlenden Korper abwechselnd durch die Bandpaßfilter 2 und 3 sieht. Unter der Annahme, daß die Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4, die unter Verwendung der Bandpaßfilter 2 und 3 abgeleitet werden, die Signale e2 und e3 sind, so erscheinen diese Signale in der in Figur 4 dargestellten Weise.

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In Figur 4 sind auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4 aufgetragen.

Das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4, das in Figur 4 dargestellt ist, wird durch die in Figur 5 dargestellte Schaltung verarbeitet.

In Figur 5 ist mit 11 ein Schalter bezeichnet, der mit der rotierenden Platte 8 synchronisiert ist. Die Anordnung ist so gewählt, daß dann, wenn das Bandpaßfilter 2 eine Stellung direkt vor der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4 erreicht hat, der Schalter 11-1 kurzzeitig schließt und anschließend öffnet und daß andererseits dann, wenn das Bandpaßfilter 3 eine Stellung direkt vor der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4 erreicht hat, ein anderer Schalter 11-2 kurzzeitig schließt und anschließend öffnet.

Das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4, das während der Zeit erhalten wird, während der der Schalter 11-1 oder 11-2 geschlossen ist, wird in einem Kondensator 12 oder 13 gespeichert. Die Kondensatoren 12 und 13 und der Schalter 11 bilden nämlich eine Art von Tastspeicherschaltung. Die Ausgangssignale der Kondensatoren 12 und 13 liegen an zwei Eingangsklemmen des Differentialverstärkers 6 jeweils. Der Unterschied zwischen diesen Signalen wird verstärkt und das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 6 kann die Warneinrichtung betätigen. Die in Figur 3 dargestellte Einrichtung bewirkt nicht nur eine Herabsetzung der Anzahl der photoelektrischen Wandlereinrichtungen, sondern beseitigt auch den Einfluß aufgrund einer ungleichmäßigen Arbeitsweise von photoelektrischen Wandlereinrichtungen .

Bei den oben beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen wurden zwei Bandpaßfilter verwandt. Es reicht jedoch auch eine einzige photo-

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• Al-

elektrische Wandlereinrichtung für mehr als drei Bandpaßfilter aus, wenn eine rotierende Platte verwandt wird, an der die Bandpaßfilter angebracht sind.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Ausschließen des Einflusses von COp in der Luft und des Sonnenlichtes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme beschrieben.

Wie es oben erwähnt wurde, haben die direkten Sonnenstrahlen eine hohe Intensität bei der Wellenlänge von 4,4yU. Diese Intensität ist an verschiedenen Breitengraden, in verschiedenen Jahreszeiten oder zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich und ist nahezu gleich der Intensität, die von einer Strahlung, die von der Verbrennung von Alkohol auf einer Schale mit einem Durchmesser von 70 cm am Nachmittag eines Tages mit schönem Wetter im Januar in Tokio ausgesandt wird, an einer 50 m entfernten Stelle empfangen wird. Die Intensität der Strahlung bei der Wellenlänge von 3,8/U ist etwa zehnmal so groß wie die bei der Wellenlänge von 4,4-/U. Daher kann die Sonnenstrahlung mit einer Wellenlänge von 4-,4yU nicht der Grund für eine fehlerhafte Information sein, da der Unterschied der Intensität dieser Strahlung zur Intensität der Strahlung mit einer Wellenlänge von 3*8/U beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme bzw. bei der erfindungsgemäßen Flammensensorvorrichtung gebildet wird, die Sonnenstrahlung kann Jedoch zusammen mit dem CO₂ in der Luft der Grund für eine niedrigere Empfindlichkeit der Flammenwahrnehmung sein, wie es im folgenden beschrieben wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung soll daher eine Verringerung der Empfindlichkeit aufgrund des Sonnenlichtes auf die folgende Weise vermieden werden.

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Das Sonnenlicht zeigt ein Spektrum der Strahlung eines schwarzen Körpers mit einer Temperatur von etwa 6000⁰C, die an einer bestimmten Wellenlänge absorbiert wird, wenn die Strahlung durch das in der Nähe der Sonne vorhandene Gas und die Atmosphäre der Erde hindurchgeht. Das dadurch entstehende Problem ist die Absorption der Wellenlänge von 4,4,u durch das COo in der Luft. Wenn die Intensitäten bei den Wellenlängen von 4,4/U, 4,1 ,u und 3,8/U der direkten Sonnenstrahlung verglichen werden, die die Erde erreicht und angenommen wird, daß die Intensität der Strahlung mit einer Wellenlänge von 4,4/U am Nachmittag im Januar in Tokio gleich 1 ist, so ist die Intensität der Strahlung mit einer Wellenlänge von 4,1 ,u etwa zweimal so groß und ist die Intensität der Strahlung mit einer Wellenlänge von 3*8 /U etwa zehnmal so groß. Wenn der Ort, d.h. der Breitengrad, die Jahreszeit und die Zeit festliegen, ist die Länge des Weges, über den das Sonnenlicht in der Atmosphärenschicht geht, bestimmt und wird der Wert der Intensität konstant, da der Gehalt an CO« in der Luft im wesentlichen konstant ist und etwa 0,03 % beträgt. Dieses direkte Sonnenlicht geht durch die Bandpaßfilter 2 und 3 und trifft auf die photoelektrische Wandlereinrichtung 4 und da die Intensität bei der Wellenlänge von 4,4 /U kleiner als die bei der Wellenlänge von 3»8/U ist, erscheint ein Bauschen mit entgegengesetztem Vorzeichen zu einem Signal einer Flamme am Ausgang des Differentialverstärkers 6. Dann ist die Empfindlichkeit der Wahrnehmung der Flamme um einen Betrag erniedrigt, der dem Ausgangssignal entspricht. TTm diesen Mangel zu beseitigen, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die in Figur 6 dargestellte Einrichtung zusätzlich zu der in Figur 2 dargestellten Einrichtung verwandt.

In Figur 6 ist mit 11 eine Schaltung zum Berechnen des Verhältnisses von zwei Ausgangssignalen bei den Wellenlängen von 3*8/U und 4,4 /u der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4 bezeichnet. Mit 12 ist ein Signalpegeldetektor bezeichnet, der als Ergebnis einer Entscheidung, daß direkte Sonnenstrahlen eingefallen'sind,

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wenn das Ausgangssignal der Rechenschaltung Λ^Λ einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein Signal abgeben kann. Mit 13 ist eine Schaltung bezeichnet, die ein Ausgangssignal liefert, indem sie das Ausgangssignal für die Wellenlänge von 3»8/U von der photoelektrischen Wandlereinrichtung 4 dividiert und multipliziert. Mit 14 ist eine Subtraktionsschaltung bezeichnet, die das Ausgangssignal der Teilerschaltung 13 vom Ausgangssignal für die Wellenlänge von 4,4,u abzieht, wobei diese Schaltung nur arbeitet, wenn das Ausgangssignal vom Signalpegeldetektor vorliegt. Eine Warnschaltung 15 gibt ein Warnsignal ab, wenn das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 14 einen gegebenen vorbestimmten Pegel überschreitet.

Vorzugsweise ändert sich der Bezugspegel des Signalpegeldetektors 12 mit der Tageszeit, was mit Hilfe einer im Detektor vorgesehenen Uhr erreicht wird. In Gebieten, wie Japan, das zum Breitengrad von annähernd 35° bis 40° gehört, ist es in der Praxis kein Problem, den Bezugspegel auf etwa ein Zehntel (10 x) festzulegen. In irgendeinem Gebiet auf der Erde ist es praktisch kein Problem, das Verhältnis oder die Hälfte des Verhältnisses von 4,4yU zu 3»8/U der direkten Sonnenstrahlung der Sommersonnenwende in diesem speziellen Bereich zu wählen (1/10 bis 1/20 für Japan). Es ist zweckmäßig, einen Bruchteil, d.h. gewöhnlich etwa die Hälfte, des Flammenwahrnehmungspegels unter normalen Bedingungen, unter denen direkte Sonnenstrahlen nicht direkt einfallen, als Arbeitspegel der Warnschaltung 15 zu wählen, um ein irrtümliches Ansprechen zu vermeiden und nur die Flamme wahrzunehmen. Wie oben erwähnt, wird aus dem Verhältnis der Strahlungen mit einer Wellenlänge von 4,4 ,u und 3»8/U entschieden, ob direktes Sonnenlicht auf den Flammensensor fällt oder nicht und es ist möglich, eine Verminderung der Empfindlichkeit aufgrund des Einfalls direkten Sonnenlichtes entweder durch eine Berechnung mittels einer Verminderung des Eingangssignals für 3»8/U nur zu jener Zeit (Beispiel von Figur 6) oder durch eine Bildung des Unterschiedes zwischen den Eingangssignalen von 3*8/U und 4,4yu nach einem zusätzlichen Anstieg durch das Eingangssignal für 4,4,u außerordentlich klein zu halten.

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•At*·

Im Vorhergehenden wurde eine Baugruppe aus einer Kombination der Schaltung 6, die den Unterschied der Eingangssignale abgibt, verschiedener Arten von Rechenschaltungen 11, 13 und 14 und einer Warnschaltung 15 usw. zusammen mit einer Baugruppe aus einer Kombination aus einer Vielzahl von Bandpaßfiltern 2, 3 und einer einzigen photoelektrischen Wandlereinrichtung verwandt. Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, daß diese Baugruppen einander im Verhältnis von 1:1 entsprechen, vielmehr kann eine Schaltung, die als Rechenschaltung 11, als Signalpegeldetektor usw. dient, in einer Aufnahmeeinrichtung vorgesehen sein, die weit entfernt steht und auf die das Ausgangssignal einer einzigen photoelektrischen Wandlereinrichtung 4 übertragen wird.

Figur 7 zeigt schematisch eine Anordnung für diesen Zweck. In Figur 7 ist mit 16 ein Sensorkopf bezeichnet, der von Bandpaßfiltern 2, 3» einer Drehscheibe 8, einem Motor 9 und einem Grundaufbau 10 gebildet wird. Mit 17 ist eine Eingabeeinrichtung bezeichnet, die im folgenden I/O bezeichnet wird und 18 bezeichnet eine zentrale Datenverarbeitungseinheit, die im folgenden CFU genannt wird. Mit 19 ist eine Speichereinrichtung und mit 20 ist eine Aufnahmeeinrichtung bezeichnet. Die Signale für die Wellenlängen von 4,4/U und 3»8/U werden vom Sensorkopf 16 über Leitungen auf die Aufnahmeeinrichtung 20 übertragen. In der Aufnahmeeinrichtung 20 werden die Signale vom Sensorkopf 16 über I/O 17 auf.die Einheit CPU 18 übertragen und die Einheit CPU berechnet das Verhältnis der Signale für 4-,4,U und 3»8/U in Zusammenarbeit mit der Speichereinrichtung 19 und ermittelt, ob direktes Sonnenlicht auffällt oder nicht. Wenn das Licht auffällt, wird das Eingangssignal für 4,4 /U in der oben beschriebenen Weise korrigiert, um die Empfindlichkeit zu erniedrigen. Im einzelnen wird das Verhältnis der Signale für 3,8/U und 4,4 ,u berechnet und wenn der Wert dieses Verhältnisses größer als ein vorbestimmter Wert, d.h. etwa zehnmal so groß ist, wird die Empfindlichkeit des Signals für 4,4 ,u erhöht und wird der Unter-

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/IS·

schied des Signals gegenüber dem Signal für 3»8/U berechnet. Venn dieser Unterschied großer als ein gegebener vorbestimmter Wert ist, wird die Warneinrichtung 15 über I/O 17 betätigt. Ein Mikrocomputer oder eine ähnliche Einrichtung kann I/O 17» CIU 18, die Speichereinrichtung 19 usw. ersetzen.

Wenn bei der in Figur 7 dargestellten' Vorrichtung ein Mikrocomputer verwandt wird, ist es gewöhnlich möglich, die Signale einer Vielzahl von Sensorköpfen mit einer einzigen Aufnahmeeinrichtung zu verarbeiten. Die Signale können vom Sensorkopf 16 auf die Aufnahmeeinrichtung entweder in Form analoger Signale oder in Form von durch eine Analog-Digital-Umwandlung erzeugten * digitalen Signalen übertragen werden.

Wie oben erwähnt, sind erfindungsgemäß ein Bandpaßfilter, das die Strahlung aufgrund der Resonanzstrahlung, die vom auf hoher Temperatur in der Flamme befindlichen COp auegesandt wird, hindurchläßt und ein Bandpaßfilter vorgesehen, das die Strahlung in der Nachbarschaft der zuerst genannten Strahlung, die jedoch nicht durch CO₂ absorbiert wird, durchläßt. Eine photoelektrische Wandlereinrichtung kann die Intensitäten der durch diese Bandpaßfilter hindurchgegangenen Strahlung aufnehmen und getrennte Ausgangssignale abgeben. Weiterhin sind eine Schaltung zum Berechnen des Verhältnisses dieser Aasgangssignale, ein Signaipegeldetektor zum Beurteilen des Wertes dieses Verhältnisses und eine weitere Schaltung zum Berechnen des Unterschiedes der Ausgangssignale vorgesehen. Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Herabsetzung der Empfindlichkeit aufgrund des direkten Sonnenlichtes zu vermeiden und die Wahrnehmung einer Flamme immer mit einer hohen Empfindlichkeit durchzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wahrnehmung einer Flamme sowie die erfindungsgemäße Flammensensorvorrichtung sind daher für die Praxis sehr nützlich.

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L e e r s e i t e

Claims (17)

1. PATENTANWÄLTE
2. A. GRÜNECKER
3. OVL-IM3,
4. H. KINKELDEY
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6. W. STOCKMAIR
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    Patentansprüche

    ■1.j Verfahren zum Wahrnehmen einer Flamme, bei dem der Unterschied in der Intensität zwischen einer ersten Strahlung, die durch die Resonanzstrahlung von Kohlendioxid erzeugt wird, und einer zweiten Strahlung mit einer Wellenlänge in der Nähe der Wellenlänge der ersten Strahlung und in einem Wellenlängenbereich, in dem die Absorption durch Kohlendioxid in der Luft gering ist, ermittelt werden kann, um dadurch eine Warneinrichtung zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Verhältnis eines Ausgangssignal für die Intensität der ersten Strahlung zum Ausgangssignal für die Intensität der zweiten Strahlung einen vorbestimmten Wert überschreitet, der Unterschied in der Intensität zwischen der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung gebildet wird, indem entweder das Ausgangssignal für die erste Strahlung erhöht oder das Ausgangs signal für die zweite Strahlung vermindert wird, um dadurch ein Warnsignal abzugeben.

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    TELBX oe-aesao

    TBLEaRAMME MONAPAT

    TELBKOPIERER

    2. Flammensensorvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Drehscheibe (8), an der ein erstes und ein zweites Bandpaßfilter (2, 3) angebracht sind, wobei das erste Bandpaßfilter (2) eine erste Strahlung hindurchläßt, die durch die Resonanzstrahlung von Kohlendioxid erzeugt wird, und wobei das zweite Bandpaßfilter (3) eine zweite Strahlung hindurchläßt, deren Wellenlänge in der Nähe der Wellenlänge der ersten Strahlung in einem Wellenlängenbereich liegt, in dem die Absorption durch das Kohlendioxid in der Luft gering ist, durch eine einzige photoelektrische Wandlereinrichtung (4) zum Umwandeln des Ausgangssignals der beiden Bandpaßfilter (2, 3) in ein elektrisches Signal, durch eine Tastspeicherschaltung (11, 12, 13) mit zwei Schaltern (11-1, 11-2), die abwechselnd in Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Bandpaßfilter (2, 3) schalten können und mit zwei Kondensatoren (12, 13)» die dazu dienen, die Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlereinrichtung (4) zu speichern, durch eine Einrichtung (11) zum Berechnen des Verhältnisses der Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlereinrichtung (4), die in den Kondensatoren (12, 13) gespeichert sind, durch eine Einrichtung (12) zum Vergleichen des Verhältnisses mit einem Bezugspegel und zum Erzeugen eines Signals, wenn das Verhältnis den Bezugspegel überschreitet, durch eine Einrichtung (13, 14·)» die auf dieses Signal anspricht und das Ausgangssignal für die erste Strahlung, das im Kondensator gespeichert ist, erhöht oder das Ausgangssignal für die zweite Strahlung, das im Kondensator gespeichert ist, herabsetzt, und durch eine Warneinrichtung (15), die auf einen vorbestimmten Unterschied zwischen dem erhöhten Ausgangssignal für die erste Strahlung und dem gespeicherten Ausgangssignal für die zweite Strahlung öder zwischen dem gespeicherten Ausgangssignal der ersten Strahlung und dem verminderten Ausgangssignal der zweiten Strahlung anspricht.

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