NO337302B1

NO337302B1 - Fremgangsmåte og anordning for optisk deteksjon av hydrogenunderholdte flammer.

Info

Publication number: NO337302B1
Application number: NO20064523A
Authority: NO
Inventors: John D King
Original assignee: Detector Electronics
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2016-03-07
Also published as: NO20064523L; EP1725845A1; US20050195086A1; CA2553847C; CA2553847A1; WO2005095914A1; IL177340A0; EP1725845B1; US7119697B2; IL177340A

Description

Denne søknad er innlevert som en PCT internasjonal patentsøknad i navnet Detector Electronics Corporation, et nasjonalt selskap i USA, søker for angivelse av alle land unntatt USA, og John D. King, en innbygger i USA, søker kun for angivelse av USA, og krever prioritet fra US foreløpig søknad med serienummer 60/550,501, innlevert 5. mars 2004, og US bruksmønstersøknad med serienummer 10/913,276, innlevert 6. august 2004.

Oppfinnelsen vedrører en anordning og fremgangsmåte for detektering av flammer. Mer bestemt vedrører oppfinnelsen en anordning og fremgangsmåte for detektering av flammer ved måling av minst tre områder av infrarød stråling som emitteres av vanndamp som produseres som et forbrenningsprodukt.

Flammer emitterer elektromagnetisk stråling over et område av bølgelengder. De nøyaktige bølgelengder kan variere fra flamme til flamme, avhengig av variabler så som det brensel som brennes. Konvensjonelle optiske flammedetektorerer opererer ved sansing av én eller flere bølgelengder av elektromagnetisk stråling.

Mange brennbare materialer inkluderer karbon, og forbrenning av slike brensler genererer typisk varm karbondioksid. Varm karbondioksid har et karakteristisk infrarødt emisjonsspektrum, med en relativt sterk og veldefinert topp ved bølgelengder fra ca. 4,2 til ca. 4,5 mikron, og relativt liten intensitet ved bølgelengder umiddelbart på hver side av toppen.

En eksemplifiserende representasjon av et infrarødt emisjonsspektrum som inkluderer en slik topp for karbondioksid er vist på fig. 1. Formen av emisjonsspektret, inkludert den nøyaktige bølgelengde for maksimum intensitet, kan variere noe avhengig av faktorer så som den type av brensel/brensler som brennes, osv. Imidlertid, uten hensyn til dens nøyaktige form, oppviser denne toppen typisk relativt sterke emisjoner med relativt svake emisjoner umiddelbart på hver side.

For enkelthets skyld, blir denne infrarøde karbondioksidemisjonstoppen enkelte ganger her referert til som "4,4 mikron toppen", selv om de eksakte bølgelengder som er inkludert i toppen som påpekt ikke nødvendigvis vil være begrenset kun til 4,4 mikron.

En slik topp muliggjør egnet analyse av den infrarøde stråling i konvensjonelle innretninger. F.eks. kan en konvensjonell flammedetektor være sensitiv overfor et bånd av infrarød stråling som er innrettet med karbondioksidemisjonstoppen. Et signal med høy intensitet i dette båndet kan tolkes som en indikasjon på tilstedeværelse av varm karbondioksid, og kan således anses som et tegn på en flamme.

4,4 mikron karbondioksidtoppen muliggjør også enkle sammenligninger mellom signaler ved toppen og signaler utenfor toppen i konvensjonelle innretninger. F.eks. kan en litt forskjellig konvensjonell flammedetektor være sensitiv overfor et bånd av infrarød stråling som er sentrert om selve toppen, og også overfor et "sidebånd"

av infrarød stråling som er nær, men ikke ved toppen. Ved tilstedeværelse av en virkelig brann, er strålingsintensiteten i toppbåndet generelt høy, mens liten eller ingen stråling mottas i sidebåndet. Høy strålingsintensitet i toppbåndet sammenlignet med den som er i sidebåndet som ikke er ved toppen kan således brukes til å bestemme om hvorvidt toppen, og kanskje en flamme, er tilstede.

Ikke alle flammer genererer imidlertid tilstrekkelige mengder av karbondioksid. Enkelte brensler mangler fullstendig karbon, og produserer således ikke karbondioksid når de brennes. Eksemplifiserende karbonfrie brensler inkluderer, men er ikke begrenset til, molekylært hydrogen (H2), ammoniakk (NH3), arsin (ASH3) og silan (SiEL^. Siden brenning av disse brenslene ikke produserer karbondioksid, vil sansing av det karakteristiske infrarøde emisjonsspektrum for karbondioksid ikke være en pålitelig løsningsmåte for detektering av slike flammer.

Forsøk har blitt utført for å produsere en flammedetektor som er sensitiv overfor flammer som brenner karbonfrie brensler.

F.eks. er den infrarøde stråling som emitteres av flammer ikke begrenset kun til den karakteristiske stråling fra varm karbondioksid. F.eks. produserer mange brensler som omfatter hydrogen (inkludert enkelte brensler som også omfatter karbon) vanndamp når de brennes. I likhet med karbondioksid, har vanndamp et karakteristisk infrarødt emisjonsspektrum. Vannemisjonsspekteret strekker seg fra ca. 2,3 mikron til 3,5 mikron. Flammer kan også emittere stråling ved mange andre infrarøde bølgelengder. Enkelte konvensjonelle detektorer sanser andre partier av det infrarøde spektrum enn 4,4 mikron karbondioksidtoppen.

Imidlertid, de infrarøde emisjonsspektra som produseres ved brenning av karbonfrie brensler er typisk forskjellige fra de infrarøde emisjonsspektra som produseres ved brenning av karbonholdige brensler. Som påpekt produserer karbonholdige brensler typisk karbondioksid, og deres emisjonsspektra oppviser således typisk 4,4 mikron karbondioksidtoppen. Emisjonsspektraene for karbonfrie brensler, som på grunn av sin mangel på karbon ikke genererer signifikante mengder av karbondioksid, oppviser imidlertid typisk ikke 4,4 mikron karbondioksidtoppen. Dessuten, emisjonsspektra for karbonfrie brensler trenger ikke oppvise noen annen tilsvarende veldefinert topp som kan analyseres på en lignende konvensjonell måte.

Til forskjell fra karbondioksidtoppen, er mange av de infrarøde spektra for flammer som brenner mange brensler (både karbonholdige og karbonfrie) i form av brede emisjonsbånd, små individuelle topper med relativt lav intensitet, eller grupper av topper med kort innbyrdes avstand. F.eks. er et infrarødt emisjonsspektrum for vanndamp vist på fig. 2. Som det der kan ses, er ingen sterk topp eller annen klar markør lett synlig. Et forstørret parti av det infrarøde vannemisjonsspektrum er vist på fig. 3. Selv om topper der kan ses, er disse toppene mange i antall, og har kort innbyrdes avstand. I tillegg har mange av disse toppene i det minste omtrent sammenlignbar høyde. Gitt et slikt emisjonsspektrum, kan konvensjonell analyse av én enkelt topp vise seg å være vanskelig.

Selv om mye av det infrarøde spektrum kan variere i avhengighet av slike variabler som typen av brensel som brennes, kan visse bånd av det infrarøde spektrum emitteres med noen ensartethet fra et mangfold av flammer. F.eks., flammer som brenner brensler som inkluderer hydrogen produserer generelt varm vanndamp som et forbrenningsprodukt, og deres infrarøde emisjonsspektra inkluderer typisk et vannemisjonsbånd. Imidlertid, konvensjonell analyse av disse partiene av det infrarøde flammespektrum har ikke tilveiebrakt en pålitelig indikasjon på tilstedeværelse av flammer, og/eller har ikke pålitelig utelukket falske alarmkilder.

Som påpekt ovenfor er flammedeteksjon konvensjonelt basert på målinger av stråling i et bånd som er assosiert med en topp, med områder med lav intensitet umiddelbart på hver side. Imidlertid, med topper med kort innbyrdes avstand, som vist på fig. 2 og 3, kan definering av områder med lav intensitet på hver side av en bestemt topp være vanskelig. For å velge kun én topp fra en gruppe av mange topper med kort innbyrdes avstand i et spektrum som ligner det som er vist på fig. 2 og 3, vil ett eller annet middel for å begrense den stråling som detekteres til et svært smalt bånd være påkrevet. Som det kan ses av fig. 1, kan en båndbredde på 0,1 eller 0,2 mikron være egnet til å isolere 4,4 mikron karbondioksidtoppen. Imidlertid, som det kan ses av fig. 3, kan isolering av én av toppene som der er vist kreve en båndbredde som er så liten som 0,001 mikron. Selv om det er mulig å oppnå en slik smal båndbredde, kan det være upraktisk.

I tillegg, ethvert slikt bånd vil måtte innrettes med den valgte topp med en svært høy grad av nøyaktighet. Hvis toppen som skal sanses kun er 0,001 mikron bred, kan en feilinnretning på 0,001 mikron være nok til ikke fullstendig å få med seg toppen. Igjen, under antagelse av at en design er tilgjengelig for å tilveiebringe slik nøyaktighet ved innretting av båndet til å sanse en topp så som de som er på fig. 3, er den kanskje ikke praktisk å fremstille.

Videre, bruken av konvensjonell optikk forandrer den tilsynelatende bølgelengde av innfallende stråling. Hvis strålingen er i det minste tilnærmet normal på overflatene av optikken, kan den tilsynelatende forandring i bølgelengde være liten. Imidlertid, for innfallende stråling som treffer med en vinkel i forhold til aksen på 45°, kan den tilsynelatende bølgelengde for den innfallende stråling reduseres med så mye som 2 eller 3 %. Med tanke på den topp som er vist ved ca. 2,82 mikron på fig. 3, vil en 2 % variasjon være ca. 0,06 mikron. Denne variasjonen er mange ganger den båndbredde på 0,001 mikron som er omtalt ovenfor.

Således, selv om et filter eller en annen velgerinnretning kan lages med en passende smal båndbredde og et passende presist passbånd, vil en konvensjonell løsningsmåte for flammedeteksjon ved bruk av et vannemisjonsbånd (eller et bånd som tilsvarende mangler i pålitelig isolerte topper) likevel stå overfor signifikante hindringer for suksess ved detektering av virkelige flammer.

I tillegg, infrarød stråling med spektra som i det minste overflatisk ligner de som emitteres av flammer, produseres av mange flammefrie kilder, inkludert, men ikke begrenset til varme objekter (som under enkelte omstendigheter inkluderer mennesker eller dyr), solskinn og forskjellige former av kunstig belysning. Infrarød stråling fra disse kildene kan feiltolkes som en flamme, hvilket frembringer en tilstand med falsk alarm. Simpelthen ignorering og filtrering av strålingen for å utelukke falske alarmer fra slike flammefrie kilder kan imidlertid resultere i at virkelige flammer blir maskert.

Ved fravær av en sterk topp eller annen veldefinert markør, har forsøk konvensjonelt blitt gjort på å sjelne flammer fra falske alarmkilder ved sansing av bølgelengder for å identifisere den relative form av et infrarødt signal i det store og hele, istedenfor å stille seg inn på et bestemt karakteristisk trekk. F.eks. har mange falske alarmkilder infrarøde spektra som ligner en kurve for et sort legeme, men egentlige sotfrie branner har generelt ikke dette.

Konvensjonelt kan det imidlertid være vanskelig pålitelig å fastslå om hvorvidt formen av et infrarødt signal i det store og hele, særlig et som er bredt fordelt uttrykt ved bølgelengde, og/eller med relativt lav intensitet, er representativ for en brann eller en kilde for falsk alarm.

Konvensjonelt, ved et forsøk på å identifisere forskjeller i formen til et spektrum i det store og hele, betraktes bølgelengder som viser lett synlige forandringer i intensitet mellom flammer og kilder for falske alarmer.

Imidlertid, et slikt arrangement er ikke nødvendigvis tilstrekkelig til å skjelne mellom en virkelig brann og en falsk alarm. Mange bølgelengder som oppviser variasjoner i styrke mellom falske alarmer og branner oppviser også variasjoner for forskjellige typer av falske alarmer, og/eller forskjellige typer av branner.

I tillegg, formen av spekteret av infrarød stråling sett i det store og hele som emitteres av kilder for falske alarmer kan også variere. Et forhold mellom to gitte bølgelengder kan således variere betydelig for forskjellige kilder for falske alarmer.

F.eks. kan mengden av stråling som emitteres ved forskjellige bølgelengder variere betydelig, avhengig av temperaturen eller andre egenskaper ved kilden for den falske alarm.

Selv om alle kilder for falske alarmer antas å være enkle sorte strålelegemer (hvilket nødvendigvis ikke behøver å være tilfelle), kan temperaturen for disse sorte legemer variere dramatisk. Solen har en effektiv sort legeme temperatur på ca. 5800 Kelvin, mens gjenstander som er nær romtemperaturen har sort legeme temperaturer på ca. 300 Kelvin.

Forholdet mellom signalstyrke ved to gitte bølgelengder kan således ha et område av verdier, uansett om kilden for den infrarøde stråling er en flamme eller en kilde for en falsk alarm. Et slikt arrangement er følgelig kanskje ikke tilstrekkelig til pålitelig å skjelne flammer fra falske alarmer.

Hvis formen av et infrarødt signal kartlegges i nærmere detalj, f.eks. ved å øke antallet infrarøde bølgelengder som signalintensitet måles for, kan dette i det minste i prinsippet muliggjøre en større tillitt ved fastleggelse av om hvorvidt et signal er fra en virkelig brann eller en kilde for en falsk alarm. Imidlertid, øking av antallet overvåkede bånd kan øke kompleksiteten ved en detektor. F.eks., ettersom antallet av bølgelengder som overvåkes øker, er det nødvendig med flere sensorer, filtre, linsesystemer, osv. Videre, ettersom antallet av individuelle bølgelengder som betraktes øker, kan påkrevet mengde av kraft til å behandle dem også øke.

Sammenfattende, bruk av konvensjonelle løsningsmåter for infrarød sansing av flammer fra karbonfrie brensler kan innebære vanskeligheter med hensyn på nøyaktig deteksjon av flammer, pålitelighet ved avvising av falske alarmer og kompleksitet.

Det er kjent å basere seg på andre bølgelengder enn infrarød ved et forsøk på å detektere flammer fra karbonfrie brensler. Imidlertid, konvensjonelle løsningsmåter for sansing av ultrafiolett og/eller synlig stråling fra flammer som brenner karbonfrie brensler kan innebære vanskeligheter som ligner de som er beskrevet med hensyn på konvensjonell sansing av infrarød stråling.

Enkelte karbonfrie brensler, så som molekylært hydrogen, emitterer ultrafiolett stråling når de brennes. Enkelte konvensjonelle flammedetektorer er basert på denne ultrafiolette stråling for å identifisere tilstedeværelsen av flammer fra karbonfritt brensel.

Imidlertid, for mange brensler er det ultrafiolette emisjonsspektrum svakt og/eller spredt ut. Istedenfor å oppvise en sterk, veldefinert emisjonstopp, kan ultrafiolette spektra for flammer bestå av brede emisjonsbånd med lav intensitet eller mange små topper som er gruppert nært hverandre.

Som påpekt ovenfor, mangelen på en sterk infrarød topp innebærer vanskeligheter for konvensjonelle infrarøde detektorer. Mangelen på en veldefinert ultrafiolett topp introduserer lignende vanskeligheter for ultrafiolette detektorer.

I tillegg, som med konvensjonelle infrarøde detektorer, er falske alarmer også en bekymring med ultrafiolette flammedetektorer. Ultrafiolett stråling med bølgelengder som ligner de som emitteres av flammer produseres av mange flammefrie kilder, inkludert, men ikke begrenset til, elektrisk utstyr, elektriske utladinger så som de som er forbundet med buesveising og lyn, og koronautladninger så som de som kommer fra kraftledninger.

I tillegg absorberer visse gasser ultrafiolett energi. Særlig absorberer visse hydrokarboner lett ultrafiolett stråling. Tilstedeværelsen av hydrokarbondamper kan forventes i applikasjoner så som petroleumsbåring, raffinering og lagring. Tilstedeværelsen av slike damper kan faktisk tjene som en stimulus for å tilveiebringe evne for flammedeteksjon. Disse damper kan imidlertid absorbere ultrafiolett stråling som danner basis for enkelte konvensjonelle flammedetektorer. Dampene kan følgelig i seg selv interferere med konvensjonell flammedeteksjon, og/eller utelukkelse av falske alarmer.

Sansing av synlig lys har også blitt vurdert for detektering av flammer fra karbonfrie brensler. Som det er velkjent, visse flammer emitterer synlig lys. Mange karbonfrie brensler emitterer imidlertid kun minimale mengder av synlig stråling. Særlig er molekylært hydrogen notorisk vanskelig å identifisere i synlig lys. Spektra av synlig lys for slike branner er tilbøyelige til å ha relativt svake signaler, med få, om noen, veldefinerte topper.

Videre, som med infrarød og ultrafiolett stråling, synlig lys som ligner lys som kan emitteres av flammer emitteres også av mange flammefrie kilder, så som solskinn, glødelamper, fluorescerende lamper, osv.

Det har blitt kjent å kombinere infrarød deteksjon med ultrafiolett deteksjon og/eller deteksjon av synlig lys. Slike kombinasjoner kan imidlertid konvensjonelt være beheftet med begrensninger som ligner de som er for deres individuelle spektra. F.eks. kan en konvensjonell UV-IR-flammedetektor være ute av stand til å detektere ultrafiolett lys ved tilstedeværelse av hydrokarboner; hvis ultrafiolett stråling danner basis for detektoren for å identifisere en brann og/eller utelukke kilder for falske alarmer, kan mangelen på den ultrafiolette stråling ved detektoren på grunn av tilstedeværelsen av hydrokarboner interferere med detektorens operasjon.

Konvensjonelle løsningsmåte for bruk av synlig lys for pålitelig å detektere karbonfrie flammer samtidig som man unngår falske alarmer kan således også være problematiske.

Selv for brenning av brensler som inkluderer karbon, og som emitterer varm karbondioksid, kan konvensjonell avhengighet av karbondioksidtoppen ved 4,4 mikron innebære vanskeligheter i det minste under enkelte omstendigheter.

F.eks. er kontaminanter som påvirker overføringen av stråling i 4,4 mikron emisjonsbåndet en bekymring.

En slik mulig kontaminant er kald karbondioksid. Kald karbondioksid absorberer lett den infrarøde stråling som emitteres av varm karbondioksid. Tilstedeværelsen av signifikante mengder av kald karbondioksid kan således redusere den tilsynelatende intensitet av stråling ved 4,4 mikron. Dette kan redusere sensitiviteten for konvensjonelle flammedetektorer som er basert på karbondioksidspekteret.

Det påpekes at kald karbondioksid er i utstrakt bruk som et brannslukkingsmiddel. Som sådan kan det med overlegg være tilstede i høye konsentrasjoner når en brann er eller antas å være tilstede. Imidlertid, selve handlingen med å slukke brannen kan effektivt "blinde" konvensjonelle flammedetektorer som er basert på karbondioksid i nærheten. Under slike omstendigheter kan det være vanskelig å fastslå om hvorvidt brannen er slukket eller fortsatt brenner uten å tømme området for karbondioksidbrannslukkingsmiddelet.

Videre kan konvensjonelle infrarøde flammedetektorer som er basert på karbondioksidspekteret i beste tilfelle ha begrenset ende til å diskriminere mellom fjerntliggende branner og branner innenfor det området de har som oppgave å beskytte. Med konvensjonelle infrarøde flammedetektorer som er basert på karbondioksidspekteret kan det være vanskelig å skjelne mellom en flamme som er tilstede i et overvåket område, og således representere en mulig fare, og en flamme som er langt fra det overvåkede området.

F.eks. har anlegg for boring etter og prosessering av petroleum ofte store tårnflammer eller "fakler" som brenner av hydrokarbongass. Slike hydrokarbonbranner emitterer typisk infrarød stråling som er karakteristisk for varm karbondioksid, inkludert toppen ved 4,4 mikron. Tårnfakler representerer typisk et kjent fenomen, og anses generelt ikke å være en legitim alarmkilde.

Tårnfakler er imidlertid ofte synlige flere miles unna. Med en konvensjonell infrarød flammedetektor som er basert på karbondioksidspekteret kan det være vanskelig å skjelne mellom en fjerntliggende tårnfakkel og en mulig farlig flamme i nærheten. Således, hvis en tårnfakkel er innenfor synsfeltet for en konvensjonell infrarød flammedetektor som er basert på karbondioksidspekteret, kan den konvensjonelle detektor utløse en alarmtilstand basert på tilstedeværelsen av et 4,4 mikron signal fra tårnfakkelen, selv om tårnfakkelen (eller en annen brann) er langt utenfor det området det er ønskelig å beskytte.

US 3859520 A, US 5995008 A, WO 9901723 Al og US 5281815 A viser anordninger for å detektere flammer.

Med den oppfinnelse det kreves beskyttelse for er det hensikten å overvinne disse vanskeligheter, og derved tilveiebringe en forbedret anordning og fremgangsmåte for detektering av flammer, inkludert, men ikke begrenset til, flammer som brenner karbonfrie brensler, og mer bestemt karbonfrie, hydrogenholdige brensler.

En anordning i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse for detektering av en flamme inkluderer første, andre og tredje sensorer, sensitive for første, andre og tredje områder av et karakteristisk infrarødt vannemisjonsbånd. De første, andre og tredje sensorer genererer henholdsvis første, andre og tredje signaler, idet disse signaler er representative for infrarød stråling i henholdsvis første, andre og tredje områder. Anordningen inkluderer en prosessor i kommunikasjon med sensorene, for å motta de første, andre og tredje signaler. Når de første, andre og tredje signaler indikerer flamme, genererer prosessoren et alarmsignal.

I det minste to av de førte, andre og tredje områder kan ha minst ett parti av vannemisjonsbånd felles med hverandre, slik at disse områder i det minste delvis overlapper hverandre.

Mer bestemt kan det første området inkludere i det minste et parti av det annet område, hvor den nedre grensebølgelengde for det første området er lavere enn den nedre grensebølgelengde for det annet område. Likeledes kan det tredje området inkludere i det minste et parti av det annet område, hvor den øvre grensebølgelengde for det tredje området er høyere enn den øvre grensebølgelengde for det annet område.

Den øvre grensebølgelengde for det første området kan korrespondere i det minste tilnærmet med den øvre grensebølgelengde for det annet område. Likeledes kan den nedre grensebølgelengde for det tredje området korrespondere i det minste tilnærmet med den nedre grensebølgelengde for det annet område. Disse grensene kan korrespondere til innenfor 50 % av båndbredden av det annet område. De kan korrespondere til innenfor 15 % av båndbredden av det annet område. De kan korrespondere til innenfor 5 % av båndbredden av det annet område.

Kombinasjonen av de første, andre og tredje områder kan inkludere minst 50 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd. Kombinasjonen av de første, andre og tredje områder kan inkludere minst 85 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd. Kombinasjonen av de første, andre og tredje områder kan inkludere minst 95 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd.

Flammer som detekteres av anordningen kan inkludere flammer som brenner i det minste hovedsakelig karbonfritt, hydrogenholdig brensel.

De første, andre og tredje sensorer kan være innsensitive for tilstedeværelsen av karbondioksid mellom sensorene og flammen.

De første, andre og tredje sensorer kan være enten innsensitive for tilstedeværelsen av hydrokarbondamper mellom sensorene og flammen.

Prosessoren kan bedømme avstand til flammen basert på de første, andre og tredje signaler.

Prosessoren kan bedømme avstand til flammen basert på de første, andre og tredje signaler og et fjerde signal som er representativt for konsentrasjonen av fuktighet mellom anordningen og flammen.

Anordningen kan inkludere en fjerde sensor som er sensitiv for fuktighet mellom den fjerde sensor og flammen, idet den fjerde sensor genererer det fjerde signal, og er i kommunikasjon med prosessoren.

Prosessoren behøver ikke å generere alarmsignalet basert på avstanden til flammen.

De første, andre og tredje områder kan være definert slik at for en brann, er forholdet mellom energi i det annet område og energi i det første området mindre enn 1:1, og forholdet mellom energi i det annet område og energi i det tredje området er mindre enn 1:1.

En fremgangsmåte for detektering av flammen i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse inkluderer detektering av infrarød stråling i første, andre og tredje områder av et karakteristisk infrarødt vannemisjonsbånd. Fremgangsmåten inkluderer også bestemmelse av tilstedeværelsen av en flamme fra de relative intensiteter mellom den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder.

I det minste to av de førte, andre og tredje områder kan ha i det minste et parti av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd felles med hverandre, slik at disse områder i det minste delvis overlapper hverandre.

Det første området kan inkludere i det minste et parti av det annet område, idet den nedre grensebølgelengde for det første området er lavere enn den nedre grensebølgelengde for det annet område. Likeledes kan det tredje området inkludere i det minste et parti av det annet område, idet den øvre grensebølgelengde for det tredje området er høyere enn den øvre grensebølgelengde for det annet område.

Den øvre grensebølgelengde for det første området kan korrespondere med den øvre grensebølgelengde for det annet område. Likeledes kan den nedre grensebølgelengde for det tredje området korrespondere med den nedre grensebølgelengde for det annet område. Grensebølgelengdene kan korrespondere til innenfor 50 % av båndbredden av det annet område. Grensebølgelengdene kan korrespondere til innenfor 15 % av båndbredden av det annet område. Grensebølgelengdene kan korrespondere til innenfor 5 % av båndbredden av det annet område.

Flammer som skal detekteres kan inkludere flammer som brenner brensel som er hydrogenholdig og hovedsakelig karbonfritt, og/eller flammer som er sotfrie.

Fremgangsmåten kan inkludere bedømming av avstand til flammen ved bruk av den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder.

Fremgangsmåten kan inkludere bestemmelse av konsentrasjonen av fuktighet langs en optisk bane til flammen, hvor avstanden til flammen bedømmes ved bruk av den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder og fuktighetskonsentrasjonen. De første, andre og tredje områder kan defineres slik at for en brann, er forholdet mellom energi i det annet område og energi i det første området mindre enn 1:1, og forholdet mellom energi i det annet område og energi i det tredje området er mindre enn 1:1.

En fremgangsmåte for bedømmelse av avstand til en flamme i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse inkluderer detektering av infrarød stråling i første, andre og tredje områder av et karakteristisk infrarødt vannemisjonsbånd, og bedømmelse av avstand til flammen ved bruk av relative insensiteter mellom infrarød stråling i de første, andre og tredje områder.

Fremgangsmåten kan inkludere bestemmelse av konsentrasjonen av fuktighet langs en optisk bane til flammen, hvor avstanden til flammen bedømmes ved bruk av den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder og fuktighetskonsentrasjonen.

Kort beskrivelse av tegningene:

Like henvisningstall angir generelt korresponderende elementer på figurene.

Fig. 1 illustrerer et parti av et eksemplifiserende infrarødt emisjonsspektrum for en flamme av et karbonholdig brensel, som kjent fra kjent teknikk. Fig. 2 illustrerer et parti av et eksemplifiserende infrarødt emisjonsspektrum for en flamme som brenner hydrogen, som kjent fra kjent teknikk. Fig. 3 illustrerer et forstørret parti av spekteret på fig. 2, som kjent fra kjent teknikk. Fig. 4 illustrerer en eksemplifiserende utførelse av en flammedetektor i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse, i skjematisk form. Fig. 5 illustrerer et eksemplifiserende arrangement av første, andre og tredje områder i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 illustrerer et annet eksemplifiserende arrangement av første, andre og tredje områder i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 7 illustrerer enda et annet eksemplifiserende arrangement av første, andre og tredje områder i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 viser et parti av et eksemplifiserende atmosfærisk infrarødt transmisjonsspektrum for vann, som kjent fra kjent teknikk.

Med henvisning til fig. 4, en eksemplifiserende utførelse av en anordning 10 for detektering av flammer i samsvar med prinsippene ifølge den oppfinnelse det kreves beskyttelse for inkluderer en første sensor 12, en annen sensor 14 og en tredje sensor 16.

Som tidligere påpekt emitterer varmt vann, så som i form av damp, et karakteristisk spektrum av infrarød stråling. Hver av de første, andre og tredje sensorer 12, 14 og 16 er sensitive for et område av et emisjonsbånd i det karakteristiske spektrum av infrarød stråling som assosieres med varmt vann.

For eksemplifiserende formål, det vannemisjonsbånd som det her refereres til anses å være i rekken av infrarøde bølgelengder som strekker seg fra ca. 2,3 mikron til og med ca. 3,5 mikron. Dette båndet er vist på fig. 2, og et parti av dette er vist på fig. 3.

Denne definisjonen er imidlertid kun eksemplifiserende. Andre rekker av bølgelengder kan være like egnet for betraktning som et infrarødt emisjonsbånd for vann. F.eks., for enkelte utførelser kan de øvre og nedre grenser av båndet slik det er spesifisert ovenfor være forskjellig fra de bestemte eksemplifiserende verdier som her er angitt. Imidlertid, med mindre annet er spesifisert, kan emisjonsbåndet med henblikk på den drøftelse som her er gitt antas å være 2,3-3,5 mikron.

Den første sensor 12 er sensitiv for et første området 112 av det infrarøde spektrum, inkludert i det minste et parti av det infrarøde vannemisjonsbånd. Den annen sensor 14 er sensitiv for et annet området 114 av det infrarøde spektrum, som også inkluderer i det minste et parti av det infrarøde vannemisjonsbånd. Den tredje sensor 16 er likeledes sensitiv for et tredje området 116 av det infrarøde spektrum, inkludert i det minste et parti av det infrarøde vannemisjonsbånd.

Bølgelengderekkene for de tre områder 112, 114 og 116 som sensorene er sensitive for er definert på en slik måte at analyse av de relative innsensitiviteter for infrarød stråling innenfor disse områdene tilveiebringer en pålitelig indikasjon på tilstedeværelsen av brannen, samtidig som dette også pålitelig utelukker vanlige kilder for falsk alarm. Visse spesifikke bølgelengderekker for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 som man har fastslått tilveiebringer denne funksjonalitet er her beskrevet. Andre bølgelengderekker som her er angitt er imidlertid kun eksemplifiserende. Andre bølgelengderekker enn de som her spesifikt er beskrevet kan være like anvendbare.

Et eksemplifiserende arrangement av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er vist på fig. 5, overlagt på et infrarødt emisjonsspektrum for vanndamp som ligner det som er vist på fig. 2.

Som tidligere gitt uttrykk for, er det infrarøde emisjonsspektrum for vann som er vist på fig. 2 i og for seg kjent. Det understrekes imidlertid ta dette kun gjelder for selve spekteret; det gjøres her ingen innrømmelse av eller foreslås eller antydes at en fremgangsmåte eller anordning for flammedeteksjon ved sansing av områder av dette infrarøde spektrum i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjent. Likeledes, inkluderingen av dette kjente spektrum fra fig. 2 i fig. 5 bør ikke anses å være en angivelse av at oppfinnelsen som er beskrevet med henvisning til fig. 5 er kjent.

I den eksemplifiserende utførelse som er vist på fig. 5, er det første området 112 definert med en nedre grensebølgelengde på 2,427 mikron, og en øvre grensebølgelengde på 3,120 mikron. Det annet område 114 er definert med en nedre grensebølgelengde på 2,618 mikron og en øvre grensebølgelengde på 3,120 mikron. Det tredje området 116 er definert med en nedre grensebølgelengde på 2,618 mikron og en øvre grensebølgelengde på 3,442 mikron.

De nøyaktige nedre og øvre grensebølgelengder for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kan variere betydelig fra utførelse til utførelse. Likeledes kan den samlede båndbredde for hvert av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 variere.

Imidlertid, i visse utførelser kan grensebølgelengdene være innenfor 20 % av de som er vist på fig. 5, og beskrevet med henvisning til denne. I andre utførelser kan grensebølgelengdene være innenfor 10 % av de som er vist på fig. 5. I enda andre utførelser kan grensebølgelengdene være innenfor 5 % av de som er vist på fig. 5. I ytterligere andre utførelser kan grensebølgelengdene være innenfor 2,5 % av de som er vist på fig. 5. Videre, i visse utførelser kan grensebølgelengdene være innenfor 1 % av de som er vist på fig. 5.

Med hensyn på båndbredde av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116, som tidligere påpekt, er konvensjonell deteksjon av flammer ved bruk av infrarøde emisjoner fra karbondioksid generelt basert på deteksjon av en infrarød topp med relativt høy intensitet, med områder med lav intensitet på hver side.

I kontrast til dette krever den foreliggende oppfinnelse ikke isolasjon av noen bestemt topp, eller til og med flere diskrete topper. Isteden sanses bølgelengdeområder, hvor området kan ha betydelig signalstyrke, men hvor det ikke er nødvendig for noen eller alle områdene å isolere en bestemt topp. De infrarøde emisjoner i disse områder evalueres med hensyn på karakteristika som tilkjennegir tilstedeværelsen av en brann.

Det er foretrukket at hver av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er tilstrekkelig brede til å inkludere flere topper. Med andre ord er det foretrukket at de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er brede sammenlignet med bredden av tilstøtende topper innenfor disse områder av vannemisjonsbåndet, og/eller avstanden mellom disse topper.

De nøyaktige bredder av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116, dvs. den rekke av bølgelengder som er inkludert innenfor hvert av dem, kan variere. Det er imidlertid foretrukket at de øvre og nedre grensebølgelengder for hvert av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er forskjellige med mer enn 0,3 mikron.

I enkelte utførelser er det foretrukket at de øvre og nedre grensebølgelengder for hver av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er forskjellige med mer enn 0,4 mikron.

I andre utførelser er det foretrukket at de øvre og nedre grensebølgelengder for hver av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er forskjellige med mer enn 0,5 mikron.

De første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er definert slik at hvert av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 mottar signifikant infrarød energi fra en virkelig brann. Med andre ord, de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er ikke definert slik at det frembringes et arrangement med et sterkt sentralt bånd og svake sidebånd. Isteden mottar alle tre områder 112, 114 og 116 betydelige mengder energi.

Mer bestemt er det foretrukket at for et virkelig brannsignal, er forholdet mellom energi i det annet område og energi i det første området mindre enn 1:1. Det er likeledes foretrukket at forholdet mellom energi i det annet område og energi i det tredje området er mindre enn 1:1.

I visse utførelser kan det være foretrukket at for en virkelig brann, er forholdet mellom energi i det annet område og energi i det første området mindre enn 2:3. Det kan likeledes være foretrukket at forholdet mellom energi i det annet område og energi i det tredje området er mindre enn 2:3.

Det kan videre være foretrukket at for en virkelig brann, er forholdet mellom energi i det annet område og energi i det første området mindre enn 1:2. Det kan likeledes være foretrukket at forholdet mellom energi i det annet område og energi i det tredje området er mindre enn 1:2.

Fig. 5, 6 og 7 illustrerer hver for seg eksemplifiserende utførelser av slike arrangementer, med hensyn på bredden av og relativ signalstyrke fra de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116. Som det der kan ses, er bølgelengderekkene for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 relativt brede. Istedenfor at det er anordnet til å inkludere, utelukke eller på annen måte isolere en bestemt topp, er hvert område som er vist bredt nok til at det inkluderer flere topper. Likeledes kan det observeres at de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 alle mottar signifikante mengder av infrarød energi.

Det fremheves imidlertid at de nøyaktige bredder av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kan variere betydelig fra utførelse til utførelse, selv utover den variasjon som er vist mellom fig. 5, 6 og 7, og at andre bredder enn de som er vist kan være like egnet.

Det bestemte arrangement av nedre og øvre grensebølgelengder for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 som er vist på fig. 5 - nemlig et første området 112 som strekker seg fra 2,427 til 3,120 mikron, et annet området 114 som strekker seg fra 2,618 til 3,120 mikron, og et tredje området 116 som strekker seg fra 2,618 til 3,442 mikron - har blitt fastslått å være effektivt til pålitelig å vise tilstedeværelsen av en brann samtidig som dette pålitelig utelukker vanlige kilder for falske alarmer. Dette er imidlertid kun eksemplifiserende, og andre bølgelengderekker kan være like egnet.

Likevel, den eksemplifiserende utførelse som er vist på fig. 5 illustrerer flere mulige fordelaktige trekk.

Som der vist, de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 overlapper hverandre delvis. Delvis overlapping mellom de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 fremmer korrelasjon av intensitetsmålinger som er utført for hvert av disse tre områder. Dette muliggjør i sin tur databehandling for å utelukke visse typer av falske alarmer.

F.eks., med et slikt arrangement, er det mulig ikke bare å fastslå om hvorvidt infrarød stråling ved bølgelengder som emitteres av en flamme er tilstede, men også å utføre analyse som bruker signalstyrkene fra de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116. F.eks. kan matematisk korrelasjon av signalene fra de tre områder brukes til å fastslå om hvorvidt den relative intensitet av den infrarøde stråling som er tilstede ved forskjellige bølgelengder er karakteristisk for en virkelig flamme, i motsetning til en kilde for falske alarmer.

Korrelasjon er i og for seg velkjent, og vil her ikke bli videre beskrevet. Det påpekes imidlertid at signalanalyse ikke er begrenset kun til

korrelasjonsoperasjoner, og at annen analyse i tillegg til eller istedenfor korrelasjon kan være like egnet.

Således, med bruk av overlappende områder muliggjøres en grad av spektralanalyse av et infrarødt signal, ovenfor og utover enkel deteksjon av infrarød stråling. Dette fremmer økt bestandighet mot falske alarmer ved tilveiebringelse av større nøyaktighet ved fastleggelse av om hvorvidt en gitt infrarød kilde faktisk er en flamme, eller en flammefri kilde for falske alarmer.

I tillegg, overlapping av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kan muliggjøre økt sensitivitet for detektoren 10, sammenlignet med en utførelse som ikke har overlappende områder.

Dette skyldes den kjennsgjerning at, for et vannemisjonsbånd med endelig bredde, som tillater at de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 overlapper hverandre, gjøres det mulig å lage disse områdene bredere enn om de ikke overlappet hverandre. Dette kan ses av en sammenligning mellom fig. 5 og 6. Selv om den totale båndbredde som er inkludert i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er den samme for utførelsene på fig. 5 og 6, er de første og tredje områder 112 og 116 begge betydelig bredere på fig. 5 enn på fig. 6, selv om det annet område 114 har den samme størrelse på begge.

Hvis andre faktorer er like, når den bølgelengderekke som er inkludert i hvert av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 øker, øker også mengden av stråling som er tilstede i hvert område. Signalene fra de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 øker således i styrke. En relativt svak infrarød kilde, så som fra en flamme som er liten, fjerntliggende, delvis tilsløret, osv., kan følgelig likevel detekteres.

Imidlertid, selv om bruken av overlappende første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kan være fordelaktig i visse utførelser, er det kun eksemplifiserende. Andre arrangementer kan være like anvendelige.

F.eks. viser fig. 6 en eksemplifiserende utførelse av første, andre og tredje områder 112, 114 og 116. Som på fig. 5 er disse områdene fordelt innenfor vannemisjonsbåndet. Imidlertid, mens områdene på fig. 5 overlapper hverandre, er disse områdene på fig. 6 tilgrensende til hverandre, men overlapper ikke hverandre.

Tilsvarende viser fig. 7 en annen eksemplifiserende utførelse av første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 hvor disse områder ikke bare ikke overlapper hverandre, men er atskilt fra hverandre.

Det ene av eller begge de arrangementer som er vist på fig. 6 og 7 kan være egnet for visse utførelser av en flammedetektor i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. I tillegg kan andre arrangementer enn de som er vist likeledes være egnet.

Det returneres til fig. 5, hvor de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 er vist idet de overlapper hverandre, i den eksemplifiserende utførelse som der er illustrert overlapper det første og tredje området 112 og 116 hverandre delvis, og det annet område 114 er i det minste tilnærmet definert av overlappingen mellom det første og tredje området 112 og 116.

Med andre ord, det første området 112 har tilnærmet den samme øvre grensebølgelengde som det annet område 114, og det tredje området 116 har tilnærmet den samme nedre grensebølgelengde som det annet område 114. Således,

i det eksemplifiserende arrangement på fig. 5, inkluderer hvert av det første og tredje området 112 og 116 hovedsakelig hele det annet område 114, og strekker seg også bortenfor det annet område 114.

I den eksemplifiserende utførelse på fig. 5, er således det annet område 114 definert tilnærmet ved at det opptar den båndbredde hvor det første og tredje området 112 og 116 overlapper hverandre.

Som påpekt er overlapping av områder kun eksemplifiserende, og overlapping er i det arrangement som er vist på fig. 5 likeledes kun eksemplifiserende. Videre, når de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 generelt overlapper hverandre, som vist på fig. 5, kan graden av hvor mye de forskjellige grensebølgelengder for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 korresponderer variere.

F.eks., i en foretrukket utførelse korresponderer den øvre grensebølgelengde for det første området 112 med den øvre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 50 % av båndbredden av det annet område, og den nedre grensebølgelengde for det tredje området 116 korresponderer med den nedre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 50 % av båndbredden av det annet område.

Med henvisning til den eksemplifiserende utførelse på fig. 5, strekker det annet område 114 seg fra en nedre grensebølgelengde på 2,618 mikron til en øvre grensebølgelengde på 3,120 mikron, og har således en båndbredde på 0,502 mikron. 50 % av 0,502 mikron er 0,251 mikron. Således, for det arrangement som er beskrevet ovenfor, korresponderer den øvre grensebølgelengde for det første området 112 med den øvre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 0,251 mikron, og den nedre grensebølgelengde for det tredje området 116 korresponderer likeledes med den nedre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 0,251 mikron.

I en annen foretrukket utførelse korresponderer den øvre grensebølgelengde for det første området 112 med den øvre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 15 % av båndbredden av det annet område, og den nedre grensebølgelengden for det tredje området 116 korresponderer med den nedre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 15 % av båndbredden av det annet område. Således, for det eksemplifiserende arrangement som er vist på fig. 5, vil den øvre grensebølgelengde for det første området 112 korrespondere med den øvre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 0,075 mikron, og den nedre grensebølgelengde for det tredje området 116 vil også korrespondere med den nedre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 0,075 mikron.

I enda en annen foretrukket utførelse korresponderer den øvre grensebølgelengde for det første området 112 med den øvre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 5 % av båndbredden av det annet område, og den nedre grensebølgelengde for det tredje området 116 korresponderer med den nedre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 5 % av båndbredden av det annet område. Således, for det eksemplifiserende arrangement som er vist på fig. 5, vil den øvre grensebølgelengde for det første området 112 korrespondere med den

øvre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 0,025 mikron, og den nedre grensebølgelengde for det tredje området 116 vil også korrespondere med den nedre grensebølgelengde for det annet område 114 til innenfor 0,025 mikron.

Som vist på fig. 5, 6 og 7, dekker de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 i kombinasjon et større parti av det vannemisjonsbånd som der er illustrert.

Som tidligere påpekt, er vannemisjonsbåndet her for eksemplifiserende formål definert til å strekke seg fra bølgelengder på 2,3 mikron til bølgelengder på 3,5 mikron. I de utførelser som er vist på fig. 5 og 6, har de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kombinert utstrekning fra 2,427 mikron til og med 3,442 mikron. De dekker således ca. 85 % av vannemisjonsbåndet.

Merk at arrangementer som har diskrete første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 også kan dekke betydelige partier av vannemisjonsbåndet, selv om det kan være gap mellom de individuelle områder. F.eks., i det arrangement som er vist på fig. 7, dekker de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kombinert ca. 70 % av vannemisj onsbåndet.

For visse utførelser kan sansing av stråling i i det minste et betydelig parti av vannemisjonsbåndet være fordelaktig. F.eks., når mengden av emisjonsbåndet som

stråling sanses for (dvs. mengden som dekkes av kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116) øker, øker også den samlede mengde av stråling som sanses. Den totale signalstyrke i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 øker således. Følgelig kan en relativt svak infrarød kilde, så som fra en flamme som er liten, fjerntliggende, delvis tilsløret, osv. likevel detekteres. Denne effekten er analog til det som tidligere er beskrevet hvor øking av bredden av de individuelle områder kan øke sensitiviteten til detektoren 10.

I tillegg, dekking av et betydelig parti av vannemisjonsbåndet kan bidra til å forbedre bestandigheten mot falske alarmer. F.eks., hvis kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 dekker hele vanneimisjonsbåndet, vil et falskt alarmsignal måtte stemme overens med emisj onskarakteristika for hele vannemisjonsbåndet for å generere signaler i detektoren 10 som ligner de som er fra en virkelig flamme. Det kan således være mulig at kilder som kan emittere infrarød stråling ved bølgelengder innenfor vannemisjonsbåndet, men som ikke emitterer infrarød stråling med den samme karakteristiske form som en virkelig flamme (dvs. som emitterer stråling kun i en del av vannbåndet, som emitterer sterkt der hvor vannbåndet emitterer svakt, osv.) utelukkes som falske alarmer.

Øking av den totale bølgelengderekke som er innbefattet i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 minker typisk sannsynligheten for at en flammefri kilde for infrarød stråling vil bli falskt identifisert som en flamme, når andre faktorer er like.

I en foretrukket utførelse omfatter kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 minst 50 % av båndbredden av vannemisjonsbåndet. Således, under antagelse av et vannemisjonsbånd som strekker seg fra 2,3-3,5 mikron i bølgelengde, vil kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 omfatte en total båndbredde på minst 0,6 mikron.

I en annen foretrukket utførelse omfatter kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 minst 85 % av båndbredden av vannemisjonsbåndet. Således, under antagelse av et vannemisjonsbånd som strekker seg fra 2,3-3,5 mikron i bølgelengde, vil kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 omfatte en total båndbredde på minst 1,02 mikron.

I enda en annen foretrukket utførelse omfatter kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 minst 95 % av båndbredden av vannemisjonsbåndet. Således, under antagelse av et vannemisjonsbånd som strekker seg fra 2,3-3,5 mikron i bølgelengde, vil kombinasjonen av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 omfatte en total båndbredde på minst 1,14 mikron.

Slike arrangementer er imidlertid kun eksemplifiserende, og arrangementer som dekker mindre enn 50 % av et karakteristisk vannemisjonsbånd kan være like egnet.

Med retur til fig. 4, som påpekt inkluderer detektoren 10 første, andre og tredje sensorer 12, 14 og 16 som er sensitive for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116. Begrensning av sensitiviteten for de første, andre og tredje sensorer 12, 14 og 16 til de første, andre og tredje områder, henholdsvis 112, 114 og 116, kan utføres f.eks. ved bruk av båndpassfiltre.

Den eksemplifiserende utførelse som er vist på fig. 4 inkluderer således første, andre og tredje båndpassfiltre 18, 20 og 22 som er anordnet til å filtrere strålingen som mottas av de første, andre og tredje sensorer, henholdsvis 12, 14 og 16. De spesifikke nedre og øvre grensebølgelengder for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kan således påtvinges ved bruk av filtre 18, 20 og 22 med passende nedre og øvre grensebølgelengder.

F.eks., for å produsere første, andre og tredje områder 112, 114 og 116, som vist på fig. 5, kan en detektor 10 inkorporere et første båndpassfilter 18 med en nedre grensebølgelengde på 2,427 mikron og en øvre grensebølgelengde på 3,120 mikron, og et annet båndpassfilter 20 med en nedre grensebølgelengde på 2,618 mikron og en øvre grensebølgelengde på 3,120 mikron, og et tredje båndpassfilter 22 med en nedre grensebølgelengde på 2,618 mikron og en øvre grensebølgelengde på 3,442 mikron.

Som vist på fig. 5 (så vel som fig. 6 og 7), er de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 illustrert med skarpe vertikale grenser ved sine øvre og nedre ender. Dette gjøres av hensyn til klarheten. Imidlertid, virkelige sensorer og filtre oppviser kanskje ikke slike perfekte grenser. F.eks. kan de nedre og øvre grensebølgelengde for et virkelig, første, annet eller tredje båndpassfilter 18, 20 eller 22, og følgelig et bestemt første, annet eller tredje område 112, 114 eller 116, korrespondere til halveffekt-grensebølgelengdene for dette filteret.

Det vil si at de grensebølgelengder det her er referert til i praksis kan være definert på et mangfold av måter, så som korresponderende til midtpunkter på overføringshellingene, eller andre trekk, istedenfor at de nødvendigvis er matematisk nøyaktige start- og stoppunkter. Det understrekes at perfekte grenser ikke er påkrevet for funksjonaliteten ved den foreliggende oppfinnelse.

Faktisk er den foreliggende oppfinnelse relativt innsensitiv overfor variasjoner og feil i formen av grensene, deres posisjoner og breddene av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116. Dette skyldes i det minste delvis den relativt store bredde av det første, annet eller tredje området 112, 114 og 116.

Som tidligere påpekt er den foreliggende oppfinnelse ikke basert på sansing av én enkelt topp for å detektere flammer, men sanser isteden flere områder, idet hvert av disse inkluderer flere topper og daler. Moderate forskyvninger i posisjonen til ett av de tre områder kan således forårsake at området utelukker enkelte topper, men kan også forårsake at det inkluderer andre topper. Likeledes, moderate forandringer i bredden av et område kan øke eller minke signalstyrken noe, men forandrer kanskje ikke den samlede operasjon av detektoren 10, siden et signifikant antall topper, og følgelig et betydelig signal, fortsatt kan være tilstede innen dette området.

Det er således kanskje ikke nødvendig å ha presisjon eller nøyaktighet ved definering av grensene, posisjonene og båndbreddene for filtrene 18, 20 og 22. Følgelig, hvis kravene til filtrene er relativt avslappet, kan kostbare og/eller komplekse fremstillingsoperasjoner som kan være nødvendige for å produsere ekstremt nøyaktige og/eller presise filtre unngås med den foreliggende oppfinnelse.

I tillegg til fremstillingsspørsmål, kan andre faktorer påvirke de effektive bølgelengderekker for faktiske filtre. F.eks. er bølgelengdene av lys som et gitt filter lar passere i en viss utstrekning avhengig av den vinkel som lyset treffer filteret med. Bølgelengderekker som typisk anføres for båndpassfiltre er for lys som faller inn normalt på filterets plan. Når vinkelen mellom den innfallende retning for lyset og filterets normalakse - enkelte ganger referert til som vinkel i forhold til aksen - øker, minker passbåndet for filteret i bølgelengde. Stråling ved bølgelengder som er kortere enn den nominelle nedre grensebølgelengde kan således passere, mens stråling ved bølgelengder som er nær, men under den nominelle øvre grensebølgelengde, ikke kan passere. Denne "båndforskyvningen" kan typisk være i området 2-3 % for en vinkel i forhold til aksen på 45°.

I den foreliggende oppfinnelse er det imidlertid ikke påkrevet at båndbreddene for de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 stemmer overens med en bestemt topp. Som påpekt ovenfor med hensyn på filtergrensene, behøver moderate forskyvninger i posisjonen av de tre områder ikke å ha stor konsekvens. Sensitiviteten og bestandigheten mot falske alarmer for en detektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse er således begge robuste med hensyn på signaler utenfor akseretningen.

For visse utførelser kan detektoren 10 lages enda mer robust i dette henseende ved definering av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 slik at de nedre grensebølgelengder for alle tre områder er over den nedre ende av vannemisjonsbåndet. F.eks., hvis de nedre grensebølgelengder alle er minst 2-3 % av sin bredde over den nedre ende av vannemisjonsbåndet - ca. 2,3 mikron som her definert - så, til og med med en nedoverrettet forskyvning på 2-3 %, vil de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 likevel være anordnet fullstendig innenfor vannemisj onsbåndet.

Et slikt arrangement er vist på fig. 5, 6 og 7. Der er den laveste nedre grensebølgelengde 2,427 mikron, signifikant mer enn 3 % over de 2,3 mikron som er definert som den nedre ende av vannemisjonsbåndet. De første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 har således noe "klaring", slik at detektoren 10 ikke blir sterkt påvirket av et moderat avvik i de bølgelengder som filtrene 18, 20 og 22 lar passere.

Et slikt arrangement er imidlertid kun eksemplifiserende.

Et arrangement hvor moderat klaring tillates i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116, som i den foreliggende oppfinnelse, kan settes opp mot et konvensjonelt arrangement med et bølgelengdebånd som er innrettet spesifikt med karbondioksidtoppen, hvor en relativt beskjeden forskyvning i bølgelengde (dvs. på grunn av en fremstillingsfeil i filteret, et signal utenfor akseretningen, osv.) kan resultere i at dette båndet blir signifikant feilinnrettet med toppen.

Selv om, som beskrevet ovenfor, detektoren 10 i henhold til prinsippene for den foreliggende oppfinnelse kan ha visse fordeler med hensyn på bruken av båndpassfiltre 18, 20 og 22, er bruken av slike filtre ved definering av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kun eksemplifiserende, og andre arrangementer kan være like egnet.

I tillegg kan det i visse utførelser av den foreliggende oppfinnelse være fordelaktig at detektoren 10 for én eller flere av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 inkluderer et parti av vannemisjonsbåndet som har relativt lav intensitet.

Et slikt arrangement kan ses f.eks. på fig. 5. Der strekker det tredje området 116 seg opp til sin øvre grensebølgelengde ved 3,442 mikron. Intensiteten av strålingen ved bølgelengder over ca. 3,3 mikron er imidlertid, i gjennomsnitt, mye lavere enn for kortere bølgelengder. Tilsvarende, de høyeste topper over 3,3 mikron er betydelig mindre enn de som har kortere bølgelengde.

Et slikt arrangement kan være fordelaktig, f.eks. for å skjelne mellom virkelige flammer og falske alarmer. Med det slikt arrangement, ikke bare må et falskt alarmsignal stråle i de bølgelengder som er karakteristiske for varm vanndamp, det må ikke stråle i bølgelengder hvor varm vanndamp ikke stråler sterkt. Tilstedeværelsen av signifikante nivåer av stråling ved bølgelengder hvor stråling ikke ville forventes fra en virkelig flamme kan brukes som en indikasjon på at en virkelig brann ikke er tilstede.

Selv om det ovennevnte arrangement er visuelt synlig, dvs. at bølgelengder over ca. 3,3 mikron kan ha synlig mindre stråling, kan dette ytterligere fastslås fra prosessering, inkludert, men ikke begrenset til, korreksjon av de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116. Det er kanskje ikke nødvendig for slike intensitetsdifferanser at de er åpenbart synlige fra et enkelt intensitetsplott.

Dessuten, arrangementer hvor de første, andre og/eller tredje områder 112, 114 og 116 strekker seg inn i lavintensitetspartier av vannemisjonsbåndet og/eller utover vannemisjonsbåndet er fullt og helt kun eksemplifiserende. Andre arrangementer kan være like egnet.

Uten hensyn til hvordan de er laget for å være sensitive overfor de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116, eller de bestemte grenser for disse områdene, genererer de første, andre og tredje sensorer 12, 14 og 16 første, andre og tredje signaler som er representative for infrarød stråling i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116.

De første, andre og tredje sensorer 12, 14 og 16 er i kommunikasjon med en prosessor 24. Prosessoren 24 mottar de første, andre og tredje signaler, og behandler disse signaler for å fastslå om de er tegn på en flamme.

Som tidligere påpekt, den behandling som utføres av prosessoren 24 kan inkludere korrelasjon av de første, andre og tredje signaler. Dette er imidlertid kun eksemplifiserende, og annen behandling enn dette eller i tillegg til slik korrelasjon kan være like egnet. Signalbehandling er i og for seg kjent, og skal her ikke videre beskrives.

Hvis prosessoren 24 fastslår at de første, andre og tredje signaler viser en flamme, genererer prosessoren 24 et alarmsignal.

Som vist på fig. 4 kan prosessoren 24 være i kommunikasjon med en alarm 28. I den eksemplifiserende utførelse som er vist, aktiverer det alarmsignal som genereres av prosessoren 24 alarmen 28, som deretter angir tilstedeværelsen av en flamme i det området som overvåkes av detektoren 10.

For enkelthets skyld, er en enkel, diskret alarm 28 vist på fig. 4. En slik alarm 28 kan inkludere hørbare klokker eller toner, forhåndsregistrerte meldinger, varsellys, osv. Et slikt arrangement er imidlertid kun eksemplifiserende.

Selv om alarmen 28 på fig. 4 er vist som en hørbar varslingsinnretning, kan alarmen 28 inkludere hovedsakelig en hvilken som helst anordning som kan registrere, melde og/eller respondere på en angivelse av en flamme. Særlig kan brannslukkingssystemer, inkludert, men ikke begrenset til, karbondioksidbrannslukkere, sprinklersystemer, halonavgivere, osv., anses å være alarmer med hensyn på denne oppfinnelse. Alarmsignalet fra prosessoren 24 kan således sendes til en karbondioksidbrannslukker (f.eks.), i tillegg til eller istedenfor en synlig eller hørbar alarm.

I tillegg, det alarmsignal som genereres av prosessoren 24 vil ikke nødvendigvis bli sendt til en enkelt diskret alarminnretning. For visse utførelser kan det være fordelaktig å sende alarmsignalet til flere separate innretninger, dvs. et brannslukkingssystem og et varselhorn.

Tilsvarende kan det være fordelaktig å sende alarmsystemet til en sentral prosessor, et nettverk, osv. Det påpekes særlig at, selv om alarmen 28 er vist en kort avstand fra detektoren 10, alarmen 28 i praksis kan være lokalisert i en betydelig avstand. Alarmen 28 vil faktisk ikke nødvendigvis være lokalisert inne i det området som overvåkes av detektoren 10, selv om den for visse utførelser kan være det.

I tillegg, selv om alarmen 28 er vist som en innretning som er atskilt fra detektoren 10, kan detektoren 10 selv inkorporere én eller flere alarmer 28, i tillegg til eller istedenfor eventuelle eksterne alarmer 28.

Alarmer er i og for seg kjent, og skal ikke beskrives videre her.

Infrarød stråling, så som den som emitteres av varme gasser, kan ha lett for å absorberes av andre gasser. F.eks., infrarød stråling med en bølgelengde på ca. 4,4 mikron, som korresponderer til emisjonstoppen som sanses av konvensjonelle flammedetektorer, absorberes lett av karbondioksid som kan være tilstede mellom flammen og den konvensjonelle detektor.

Dette har konvensjonelt vært kjent for å forårsake vanskeligheter, siden både karbondioksid og hydrokarbondamper er vanlige i visse omgivelser hvor flammedeteksjon kan være ønskelig. F.eks. kan karbondioksid innføres i et område hvor en flamme er tilstede for å slukke flammen. Imidlertid, absorpsjon av 4,4 mikrontoppen ved hjelp av karbondioksidbrannslukkingsmiddel kan tilsløre 4,4 mikronstrålingen som emitteres av selve flammen. Det kan således være vanskelig å bestemme om hvorvidt og når en flamme har blitt slukket.

Karbondioksid absorberer imidlertid ikke betydelige mengder av infrarød stråling som emitteres av varmt vann, særlig bølgelengder i området 2,3-3,5 mikron. En detektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan således være svært tolerant overfor tilstedeværelsen av karbondioksid.

Tilstedeværelsen av vanndamp mellom en flamme og en detektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan absorbere infrarød stråling i området 2,3-3,5 mikron, hvilket korresponderer til det infrarøde vannemisjonsbånd det her er referert til.

Absorpsjonsspekteret for kald vanndamp korresponderer imidlertid ikke nøyaktig til emisjonsspekteret for den varme vanndamp som er assosiert med en flamme. Dette kan ses ved en sammenligning av fig. 2 og 8. Selv om infrarød stråling ved noen av de bølgelengder som emitteres av vanndamp, som illustrert på fig. 2, kan absorberes av atmosfærisk vanndamp, som vist på fig. 8, passer absorpsjonen ikke fullstendig sammen med emisjonen. Således, når den fulle rekke av bølgelengder som er tilstede i vannemisjonsbåndet (og de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 som sanses av detektoren 10) betraktes, kan i det minste en del av den karakteristiske infrarøde strålingssignatur for varm vanndamp passere gjennom et område som inkluderer kald vanndamp.

Følgelig, selv om atmosfærisk vanndamp kan påvirke "formen" av det infrarøde spektrum som når en detektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse, vil konsentrasjonene av vanndamp som typisk finnes ikke nødvendigvis i vesentlig grad forringe detektorens evne til å detektere flammer, eller til å skjelne mellom flammer og falske alarmer.

I det minste små mengder av vanndamp er tilstede i mange omgivelser. Således kan i det minste lave nivåer av absorpsjon forventes under enkelte omstendigheter. Denne kjennsgjerning, kombinert med den ufullkomne absorpsjon av det fulle vannemisjonsbånd, kan imidlertid med fordel anvendes til å fastlegge, i det minste tilnærmet, avstanden mellom en flamme og detektoren 10.

Som pekt på ovenfor, tilstedeværelsen av vanndamp mellom detektoren 10 og en flamme modifiserer typisk det karakteristiske infrarøde spektrum som emitteres av varm vanndamp som er assosiert med en flamme. I hvilken grad den inverterende vanndamp endrer den infrarøde stråling som faller inn på detektoren 10 - dvs. mengden av infrarød stråling som absorberes ved forskjellige bølgelengder - varierer basert på mengden av intervenerende vanndamp. Når andre faktorer er like, jo mer intervenerende vanndamp, jo større er forandringen i emisjonsspektret.

Andre faktorer enn den totale mengde av intervenerende vanndamp kan ha noen effekt på forandringene av emisjonsspekteret. Forandringene er imidlertid i en vesentlig grad en funksjon av mengden av intervenerende vanndamp. Det vil si at en gitt mengde av total vanndamp produserer generelt like effekter på emisj onsspekteret under en lang rekke betingelser. Således, ved å tolke forandringene mellom et "ideelt" infrarødt emisjonsspektrum som ikke er modifisert av intervenerende vanndamp, og et virkelig infrarødt emisjonsspektrum slik det sanses, kan den totale mengde av vanndamp mellom den flamme som produserer dette emisj onsspekteret og detektoren 10 bestemmes.

Sammenfattende kan mengden av intervenerende vanndamp fastlegges ved hjelp av i hvilken grad det infrarøde emisjonsspektrum avviker fra en ideell verdi. Intensiteten av infrarød stråling i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 kan således brukes til å bestemme mengden av vanndamp som er tilstede mellom en detektor 10 og en flamme.

Den totale mengde av vann som er tilstede i en siktlinjebane mellom flammen og detektoren 10 avhenger av lengden av banen og tettheten av vanndamp langs den. Under antagelse av en ensartet tetthet av vann, er den totale mengde av vanndamp lik banelengden ganger tettheten. Banelengden kan således bestemmes fra den totale mengde av intervenerende vanndamp, hvilket i sin tur kan bestemmes fra analyse av forandringene av emisj onsspekteret.

For å bestemme tettheten av vanndamp som er tilstede, kan en flammedetektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse inkludere en fjerde sensor 26 for detektering av vanndamp, i kommunikasjon med prosessoren 24. Den fjerde sensor 26 genererer et fjerde signal som viser tettheten av vanndamp som er tilstede. Prosessoren 24 mottar dette signalet, og bruker det sammen med de første, andre og tredje signaler til å bestemme en avstand til flammen.

Et mangfold av sensorer kan være egnet til bruk som den fjerde sensor. F.eks. er sensorer for måling av relativ fuktighet i vanlig bruk. Fuktighetssensorer er i og for seg kjent, og blir ikke her videre beskrevet.

Det skal påpekes at i praksis er bestemmelse av den totale mengde av vann som er tilstede ved måling av f.eks. relativ fuktighet, kanskje ikke fullstendig nøyaktig eller svært presis. F.eks., hvis en detektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse danner basis for å beskytte et relativt stort område, dvs. et som strekker seg over flere hundre fot fra detektoren 10, er fuktigheten kanskje ikke fullkomment konstant over en slik avstand. I tillegg kan andre faktorer enn vanndamp i luften påvirke i hvilken grad emisj onsspekteret fra en flammes varme vanndamp modifiseres, inkludert, men ikke begrenset til temperatur, og tilstedeværelsen av andre substanser enn vann.

Av disse og muligens andre årsaker, har målinger av avstand mellom detektoren 10 og en gitt flamme kanskje ikke ekstremt høy presisjon.

Imidlertid, selv om visse utførelser av en flammedetektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilpasses til å tilveiebringe høypresisjonsmålinger av avstanden til en bestemt flamme, kan det være at et slikt trekk for visse utførelser ikke er nødvendig.

F.eks. viser fig. 10 en første flamme 30 ved en første avstand 34 som er relativt nær detektoren 10. Fig. 4 viser også en annen flamme 32 ved en annen avstand 36 som er relativt langt fra detektoren 10. Den annen avstand 36 er større enn den første avstand 34.

Ikke alle flammer som er synlige i et område som beskyttes av en gitt flammedetektor 10 er nødvendigvis i dette området. Videre representerer ikke alle flammer i dette området en trussel. Det er ikke uvanlig at kjente, akseptable flammer er tilstede enten i det beskyttede området eller med siktlinje til dette.

F.eks. inkluderer petroleumsoperasjoner ofte tårnfakler for brenning av avgasser. Disse faklene kan være ekstremt store, og kan være synlige mange miles unna. Konvensjonelt må man utvise omhu for å utelukke tårnfakler fra synsfeltet for flammedetektorer over et stort område som omgir tårnfaklene, for å unngå falske alarmer på grunn av dette kjente fenomen.

En flammedetektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan imidlertid skjelne mellom to flammer ved forskjellige avstander, selv om disse avstandene ikke måles nøyaktig.

F.eks. kan en slik detektor 10 ha som oppgave å beskytte et område som strekker seg ut til en avstand på 91,44 meter. Med henvisning til fig. 4, betrakt differansen mellom en kjent første flamme 30 som kan være tilstede ved en første avstand 34 på 15,24 meter, og en annen flamme 32 som kan være tilstede ved en annen avstand 36 på 60,96 meter. Et slikt arrangement kan forekomme hvis f.eks. en gassveiseoperasjon ble utført innenfor det beskyttede området (i dette tilfellet, representert av den første flamme 30 ved en første avstand 34 på 15,24 meter).

Konvensjonelt, for å introdusere en kjent flamme i et beskyttet område, må en konvensjonell flammedetektor som beskytter dette området deaktiveres. Hele området kan således være ubeskyttet mens den ovennevnte gassveiseoperasjon skjer.

Imidlertid, med en flammedetektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse, selv om presisjonen ved avstandsmålinger kun er innenfor pluss eller minus 50 %, kan beskyttelse av i det minste et parti av det nominelt beskyttede området gjøres mulig selv under gassveiseoperasjonen.

Med pluss eller minus 50 % presisjon, kan den første flamme 30 ved den første avstand 34 på 15,24 meter identifiseres som ett eller annet mellom 7,62 og 22,86 meter bort fra detektoren 10. Detektoren 10 kan instrueres om å ignorere signaler i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 for infrarød stråling som ellers ville betraktes som et tegn på en flamme, hvis disse signalene ble identifisert med opprinnelse 7,62-22,86 meter fra detektoren 10. I et slikt tilfelle, hvis den annen flamme 32 viste seg ved en avstand 36 på 60,96 meter - som med pluss eller minus 50 % presisjon kunne identifiseres som mellom 30,48 og 91,44 meter bort - kunne detektoren 10 utløse en alarm.

Dessuten, selv om absolutte avstander i det hele tatt ikke kan fastslås, men kun relative avstander, kan dette også være fordelaktig for visse utførelser.

F.eks. kan en detektor 10 ha som oppgave å beskytte et område som strekker seg ut til en avstand på 45,72 meter. Med henvisning til fig. 4, betrakt differansen mellom en første flamme 30 som kan være tilstede ved en første avstand 34 på 30,48 meter, og en kjent annen flamme 32, så som en tårnfakkel, som kan være tilstede ved en annen avstand 36 på 304,8 meter.

Uten hensyn til i hvilken grad det intervenerende vann (eller andre effekter) vil modifisere det infrarøde emisjonsspektrum for den første flamme 30, kan forandringene av det infrarøde emisjonsspektrum for den annen flamme 32 forventes å være signifikant større. Således, selv om den faktiske avstand til den annen flamme 32 ikke er kjent, eller er kjent unøyaktig, kan analyse av den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 fra den annen flamme 32 brukes til å fastslå at den annen flamme 32 er langt nok borte til å være utenfor det beskyttede området, og at ingen alarm er nødvendig.

Tilsvarende kan analyse av den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder 112, 114 og 116 fra den første flamme 30 brukes til å fastslå at den første flamme 30 er nær nok til at, under antagelse av at andre krav er oppfylt, et alarmsignal skal sendes.

Således, selv om presise avstander ikke er bestemt, kan en flammedetektor 10 i samsvar med prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse likevel med fordel bestemme tilnærmede avstander, og/eller relative avstander.

Avstandsbestemmelse kan således være mulig og nyttig selv for utførelser av en detektor 10 som ikke inkluderer en fjerde sensor 26 for måling av mengden av vanndamp som er tilstede. Mengden av vanndamp som er tilstede kan f.eks. approksimeres og forhåndsprogrammeres, for å gi tilnærmede avstander. Detektoren 10 kan alternativt kun være tilpasset til å bestemme relative avstander, basert på forventede differanser mellom de infrarøde emisjonsspektra for fjerntliggende og nærliggende flammer.

Det ovenstående patentskrift, eksempler og data tilveiebringer en fullstendig beskrivelse av fremstillingen og bruken av sammensetningen ifølge oppfinnelsen. Siden mange utførelser av oppfinnelsen kan frembringes uten å avvike fra oppfinnelsens idé og omfang, angis oppfinnelsen i de krav som heretter er vedføyd.

Claims

1. Anordning for detektering av infrarød emisjon fra varm vanndamp, omfattende: en første sensor (12) som er sensitiv for et første område (112) av et karakteristisk infrarødt vannemisjonsbånd som strekker seg fra 2.427 mikron til 3.120 mikron, idet den første sensor (12) genererer et første signal som er representativt for infrarød stråling i det første området (112); en annen sensor (14) som er sensitiv for et annet område (114) av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd som strekker seg fra 2.618 mikron til 3.120 mikron, idet den annen sensor (14) genererer et annet signal som er representativt for infrarød stråling i det annet område (114); en tredje sensor (16) som er sensitiv for et tredje område (116) av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd som strekker seg fra 2.618 mikron til 3.442 mikron, idet den tredje sensor (16) genererer et tredje signal som er representativt for infrarød stråling i det tredje området (116); en prosessor (24) i kommunikasjon med de første, andre og tredje sensorer (12, 14, 16), for å motta de første, andre og tredje signaler; idet prosessoren (24) genererer et alarmsignal når de første, andre og tredje signaler tyder på flamme (30, 32); hvor sensitiviteten til de første, andre og tredje sensorer (12, 14, 16) er begrenset til henholdsvis første, andre og tredje områder (112, 114, 116).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat: en kombinasjon av de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) omfatter minst 50 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat: en kombinasjon av de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) omfatter minst 85 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd.

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat: en kombinasjon av de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) omfatter minst 95 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd.

5. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat: de infrarøde emisjonene av varm vanndamp resulterer fra å brenne hovedsakelig karbonfritt, hydrogenholdig brensel.

6. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat: de første, andre og tredje sensorer (12, 14, 16) er insensitive for en tilstedeværelse av karbondioksid mellom sensorene og flammen (30, 32).

7. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat: de første, andre og tredje sensorer (12, 14, 16) er insensitive for en tilstedeværelse av hydrokarbondamper mellom sensorene og flammen (30, 32).

8. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat: prosessoren (24) bedømmer en avstand til flammen (30, 32) basert på de første, andre og tredje signaler.

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert vedat: prosessoren (24) bedømmer avstanden til flammen (30, 32) basert på de første, andre og tredje signaler og et fjerde signal som er representativt for en konsentrasjon av fuktighet mellom anordningen (10) og flammen (30, 32).

10. Anordning som angitt i krav 9, karakterisert vedat den omfatter: en fjerde sensor som er sensitiv for fuktighet mellom anordningen (10) og flammen (30, 32), idet den fjerde sensor genererer det fjerde signal, idet den fjerde sensor er i kommunikasjon med prosessoren (24).

11. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat: de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) er definert slik at for en brann er et forhold mellom energi i det annet område (114) og energi i det første område (112) mindre enn 1:1, og et forhold mellom energi i det annet område (114) og energi i det tredje område (116) er mindre enn 1:1.

12. Fremgangsmåte for detektering av flamme (30, 32) med apparatet (10 i henhold til et av de foregående krav, karakterisert vedat den omfatter: detektering av infrarød stråling i et første område (112) av et karakteristisk infrarødt vannemisjonsbånd som strekker seg mellom 2.427 mikron og 3.120 mikron; detektering av infrarød stråling i et annet område (114) av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd som strekker seg mellom 2.618 mikron og 3.120 mikron; detektering av infrarød stråling i et tredje område (116) av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd som strekker seg mellom 2.618 mikron og 3.442 mikron; fastleggelse av en tilstedeværelse av vanndamp når signifikante mengder infrarøde stråling detekteres i i de første, andre og tredje områder (112, 114, 116).

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert vedat: en kombinasjon av de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) omfatter minst 50 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert vedat: en kombinasjon av de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) omfatter minst 85 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert vedat: en kombinasjon av de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) omfatter minst 95 % av det karakteristiske infrarøde vannemisjonsbånd.

16. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 12-15, karakterisert vedat: flammen (30, 32) brenner hovedsakelig karbonfritt, hydrogenholdig brensel.

17. Fremgangsmåte som angitt i i et av kravene 12-16, karakterisert vedat den videre omfatter: bedømmelse av en avstand til flammen (30, 32) ved bruk av den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder (11, 114, 116).

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert vedat den videre omfatter: fastleggelse av en konsentrasjon av fuktighet langs en optisk bane til flammen (30, 32); hvor avstanden til flammen bedømmes fra den infrarøde stråling i de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) og fuktighetskonsentrasjonen.

19. Anordning som angitt i i et av kravene 12-18, karakterisert vedat: de første, andre og tredje områder (112, 114, 116) er definert slik at for en brann er et forhold mellom energi i det annet område og energi i det første området mindre enn 1:1, og et forhold mellom energi i det annet område og energi i det tredje området er mindre enn 1:1.