RU2072480C1 - Flame check device - Google Patents

Flame check device Download PDF

Info

Publication number
RU2072480C1
RU2072480C1 RU94029847A RU94029847A RU2072480C1 RU 2072480 C1 RU2072480 C1 RU 2072480C1 RU 94029847 A RU94029847 A RU 94029847A RU 94029847 A RU94029847 A RU 94029847A RU 2072480 C1 RU2072480 C1 RU 2072480C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
photodetector
telescopic system
flame
spectral
Prior art date
Application number
RU94029847A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94029847A (en
Inventor
В.А. Григорьев
А.С. Зензин
В.И. Козик
А.Н. Опарин
О.И. Потатуркин
Л.В. Финогенов
Original Assignee
Конструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН filed Critical Конструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН
Priority to RU94029847A priority Critical patent/RU2072480C1/en
Publication of RU94029847A publication Critical patent/RU94029847A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2072480C1 publication Critical patent/RU2072480C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat-power engineering; thermal power stations and boiler plants working on gaseous and liquid fuel. SUBSTANCE: device is provided with the following units arranged in series in optical axis: projection unit, flame radiation spectral components separation unit, photodetector unit, converter unit and unit for communication with computer. Flame radiation spectral components separation unit is made in form of disperse element and telescopic system with spectral filter and multi-channel deflecting element located in series in optical axis in focal plane of first objective of telescopic system; spectral filter has M slots. Multi-channel deflecting element consists respectively of M sections. Photodetector unit has linear multi-element photodetector; string of photosensitive elements is located in focal plane of second objective of telescopic system in parallel with row of slots of spectral filter. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам автоматического контроля пламени горелок различных теплоагрегатов, и может быть использовано на тепловых электростанциях и на котельных установках, работающих на газообразном и жидком топливе. The invention relates to a power system, and in particular to devices for automatic control of the flame of burners of various heat generating units, and can be used in thermal power plants and boiler plants operating on gaseous and liquid fuels.

Известен датчик наличия пламени [1] в котором используется явление колебания пламени при горении. Датчик содержит линзу, фокусирующую изображение пламени на поверхность светочувствительной матрицы, которая содержит две группы фотоприемников, подключенных соответственно к двум шинам. Датчик содержит схему для выделения разности сигналов от указанных групп фотоприемников и пороговый ключевой элемент, срабатывающий при превышении разностным сигналом заданного уровня. Число элементов в матрице может быть произвольным. A known flame detector [1] which uses the phenomenon of fluctuations in flame during combustion. The sensor contains a lens focusing the image of the flame on the surface of the photosensitive matrix, which contains two groups of photodetectors connected respectively to two buses. The sensor contains a circuit for isolating the difference of the signals from the indicated groups of photodetectors and a threshold key element that is triggered when the difference signal exceeds a predetermined level. The number of elements in the matrix can be arbitrary.

Недостатком данного устройства является низкая надежность селективного контроля пламени горелок при одновременном наличии нескольких работающих горелочных устройств, так как в любой момент времени выходной сигнал с группы фотоприемников представляет собой сумму сигналов с отдельных фотоприемников группы. При изменении режима работы одной из горелок изменение выходного сигнала с группы фотоприемников может оказаться недостаточным для срабатывания порогового элемента. Кроме того, в датчике за основу принят только один метод контроля пламени по его колебаниям и не используется сочетание разных методов, повышающих надежность контроля. The disadvantage of this device is the low reliability of the selective control of the flame of the burners with the simultaneous presence of several working burner devices, since at any time the output signal from the group of photodetectors is the sum of the signals from individual photodetectors of the group. When changing the operation mode of one of the burners, changing the output signal from the group of photodetectors may not be sufficient for the threshold element to operate. In addition, the sensor uses only one method of monitoring the flame by its oscillations as the basis and does not use a combination of different methods that increase the reliability of the control.

Известно также устройство [2] для контроля пламени, содержащее проекционное устройство, светоделитель, разделяющий пучок излучения, идущий от пламени, на два отдельных пучка, и два приемника излучения. Первый приемник регистрирует ИК-компоненты одного пучка, а второй приемник регистрирует УФ-компоненты другого пучка. Приемники могут передавать аналоговый сигнал, характеризующий частоту мерцания ИК-компоненты, и цифровой сигнал, характеризующий общую энергию УФ-компоненты, на процессор. Процессор принимает решение о состоянии пламени. A device [2] for controlling a flame is also known, comprising a projection device, a beam splitter, dividing the radiation beam coming from the flame into two separate beams, and two radiation receivers. The first receiver detects the infrared components of one beam, and the second receiver detects the UV components of another beam. The receivers can transmit an analog signal characterizing the flicker frequency of the IR component and a digital signal characterizing the total energy of the UV component to the processor. The processor decides on the state of the flame.

Недостатком данного устройства является низкая надежность селективного контроля факела одного горелочного устройства в случае одновременной работы нескольких горелок из-за нестабильного положения точки визирования контролирующего устройства, зависящей от влияния факелов соседних горелок. Кроме того, данное устройство не может быть использовано для одновременного селективного контроля факелов нескольких горелок, так как применение двух одиночных фотоприемников не обеспечивает разделение информации от нескольких горелочных устройств. The disadvantage of this device is the low reliability of the selective control of the torch of one burner device in case of simultaneous operation of several burners due to the unstable position of the sighting point of the control device, depending on the effect of torches of neighboring burners. In addition, this device cannot be used for simultaneous selective control of the torches of several burners, since the use of two single photodetectors does not provide the separation of information from several burner devices.

Наиболее близким к предлагаемому является способ и устройство обнаружения или контроля пламени [3] включающий регистрацию излучения пламени в двух фиксированных диапазонах и измерение отношения интенсивностей в этих диапазонах. Устройство содержит проекционный блок, блок выделения спектральных составляющих излучения пламени, фотоприемный блок, блоки сравнения, индикации и поджига. Блок выделения спектральных составляющих излучения пламени выполнен в виде дихроичного разделителя пучков, а фотоприемный блок включает два единичных фотодиода. В рассматриваемом устройстве измеряют отношение интенсивностей излучения длины волны в области 470-530 нм и длины волны порядка 670 нм. Значение такого отношения от 0,1 до 1,0 означает наличие пламени; если отношение находится вне этих пределов, пламя отсутствует, и подается сигнал на блок поджига. Closest to the proposed one is a method and device for detecting or monitoring a flame [3] comprising registering the radiation of a flame in two fixed ranges and measuring the ratio of intensities in these ranges. The device comprises a projection unit, a unit for isolating the spectral components of the flame radiation, a photodetector unit, comparison, indication and ignition units. The unit for isolating the spectral components of the flame radiation is made in the form of a dichroic beam splitter, and the photodetector unit includes two single photodiodes. In the device in question, the ratio of the intensities of the radiation of the wavelength in the region of 470-530 nm and a wavelength of about 670 nm is measured. The value of this ratio from 0.1 to 1.0 means the presence of flame; if the ratio is outside these limits, there is no flame, and a signal is supplied to the ignition unit.

Данное устройство не обеспечивает возможность селективного контроля одновременно нескольких горелок из-за использования одиночных фотоприемников, которые регистрируют интенсивность общего пламени в определенных спектральных диапазонах. На фоне сильного сигнала от общего пламени селективный контроль одиночного факела будет ненадежным. Кроме того, при использовании одиночных фотоприемников отсутствует возможность анализа пространственного распределения параметров пламени, который может повысить надежность селективного контроля факелов горелок. В рассмотренном устройстве осуществляется регистрация информации только в двух спектральных диапазонах, в то время как спектральный состав излучения пламени при горении углеводородных топлив имеет большее число характерных спектральных диапазонов, одновременная работа в которых также повышает надежность контроля. This device does not provide the possibility of selective monitoring of several burners at the same time due to the use of single photodetectors, which record the intensity of the total flame in certain spectral ranges. Against the background of a strong signal from a common flame, selective control of a single torch will be unreliable. In addition, when using single photodetectors, it is not possible to analyze the spatial distribution of flame parameters, which can increase the reliability of the selective control of torch torches. In the considered device, information is recorded only in two spectral ranges, while the spectral composition of flame radiation during the combustion of hydrocarbon fuels has a larger number of characteristic spectral ranges, the simultaneous operation of which also increases the reliability of control.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства и повышение надежности селективного контроля пламени. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device and improving the reliability of selective flame control.

Предлагаемое устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси проекционный блок, блок выделения спектральных составляющих излучения пламени и фотоприемный блок, а также блок преобразования и связи с ЭВМ. The proposed device comprises a projection unit sequentially located on the optical axis, a unit for isolating the spectral components of the flame radiation and a photodetector unit, as well as a conversion unit and a computer communication unit.

Предлагаемое устройство отличается тем, что блок выделения спектральных составляющих излучения пламени выполнен из последовательно расположенных на оптической оси диспергирующего элемента и телескопической системы со спектральным фильтром и многоканальным отклоняющим элементом, установленными в плоскости фокусировки освещающего пучка первым объективом телескопической системы, причем спектральный фильтр имеет М щелей, многоканальный отклоняющий элемент состоит соответственно из М секций, а фотоприемный блок содержит линейный многоэлементный фотоприемник, строка фоточувствительных элементов которого располагается в фокальной плоскости второго объектива телескопической системы параллельно ряду щелей спектрального фильтра. The proposed device is characterized in that the unit for separating the spectral components of the flame radiation is made up of a dispersing element and a telescopic system sequentially located on the optical axis with a spectral filter and a multi-channel deflecting element installed in the focusing plane of the illuminating beam by the first lens of the telescopic system, the spectral filter having M slots, the multichannel deflecting element consists of M sections, respectively, and the photodetector unit contains a linear photocell detector, the line of photosensitive elements of which is located in the focal plane of the second lens of the telescopic system parallel to a number of slots of the spectral filter.

Кроме того, фотоприемный блок содержит формирователь сигналов управления линейным многоэлементным фотоприемником, первый вход которого подключен к выходу первого генератора, второй и третий входы соответственно через первый и второй одновибраторы подключены к выходу второго генератора. Каждый выход формирователя сигналов управления линейным многоэлементным фотоприемником через соответствующий усилитель подключен к соответствующему входу линейного многоэлементного фотоприемника, выход которого через усилитель сигналов подключен к входу блока преобразования и связи с ЭВМ. In addition, the photodetector unit contains a driver of linear multi-element photodetector control signals, the first input of which is connected to the output of the first generator, the second and third inputs, respectively, through the first and second single vibrators are connected to the output of the second generator. Each output of the shaper of control signals of the linear multi-element photodetector is connected through a corresponding amplifier to the corresponding input of the linear multi-element photodetector, the output of which is connected through the signal amplifier to the input of the conversion and computer communication unit.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства контроля пламени (1а вид сбоку, 1б вид сверху); на фиг.2 схема фотоприемного блока; на фиг.3 пример реализации анаморфотного объектива; на фиг.4 временные диаграммы работы фотоприемного блока; на фиг.5 блок-схема одного из возможных алгоритмов обработки информации в ЭВМ. In FIG. 1 is a diagram of the proposed flame control device (1a side view, 1b top view); figure 2 diagram of the photodetector block; figure 3 an example implementation of anamorphic lens; figure 4 timing diagrams of the operation of the photodetector block; figure 5 is a block diagram of one of the possible algorithms for processing information in a computer.

Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из последовательно расположенных на одной оптической оси проекционного блока 1, блока выделения спектральных составляющих излучения пламени 2, фотоприемного блока 3. К выходу фотоприемного блока 3 подключен блок 4 преобразования и связи с ЭВМ. В свою очередь блок выделения спектральных составляющих излучения пламени 2 состоит из последовательно расположенных на оптической оси диспергирующего элемента 5 и телескопической системы 6 со спектральным фильтром 7 и многоканальным отклоняющим элементом 8, установленными в плоскости фокусировки освещающего пучка первым объективом телескопической системы 6. Причем спектральный фильтр 7 выполнен в виде М щелей, а многоканальный отклоняющий элемент 8 состоит соответственно из М секций. В состав фотоприемного блока 3 входит линейный многоэлементный фотоприемник (ЛМФ) 9, строка фоточувствительных элементов которого располагается в фокальной плоскости второго объектива телескопической системы 6 параллельно ряду щелей фильтра 7. The proposed device (figure 1) consists of sequentially located on the same optical axis of the projection unit 1, the unit for extracting the spectral components of the radiation of the flame 2, the photodetector unit 3. The conversion and communication unit 4 is connected to the output of the photodetector unit 3. In turn, the unit for isolating the spectral components of the radiation of flame 2 consists of a dispersing element 5 sequentially located on the optical axis and a telescopic system 6 with a spectral filter 7 and a multi-channel deflecting element 8 installed in the focusing plane of the illuminating beam by the first lens of the telescopic system 6. Moreover, the spectral filter 7 made in the form of M slots, and the multi-channel deflecting element 8 consists respectively of M sections. The composition of the photodetector unit 3 includes a linear multi-element photodetector (LMF) 9, the line of photosensitive elements of which is located in the focal plane of the second lens of the telescopic system 6 parallel to the row of slots of the filter 7.

Фотоприемный блок 3 (фиг.2) состоит из последовательно включенных генератора тактовых импульсов 10, формирователя 11 сигналов управления ЛМФ, узла 12 усилителей сигналов управления ЛМФ, усилителя 13 сигналов ЛМФ. Причем, каждый из шести выходов формирователя 11 сигналов управления ЛМФ соединен с соответствующим входом усилителя узла 12 усилителей сигналов управления, состоящего из шести одинаковых усилителей, а каждый из шести выходов узла 12 соединен с соответствующим одним из шести входов ЛМФ 9. В состав фотоприемного блока 3 также входят генератор прямоугольных импульсов 14, одновибраторы 15 и 16. Выход генератора 14 соединен с входами одновибраторов 15 и 16, а выходы одновибраторов 15 и 16 соединены соответственно со вторым и третьим входами формирователя 11. The photodetector unit 3 (Fig. 2) consists of a series-connected clock pulse generator 10, a driver 11 of the LMF control signals, a node 12 of the amplifiers of the LMF control signals, an amplifier 13 of the LMF signals. Moreover, each of the six outputs of the driver 11 of the LMF control signals is connected to the corresponding input of the amplifier of the amplifier unit 12 of the control signals, consisting of six identical amplifiers, and each of the six outputs of the node 12 is connected to the corresponding one of the six inputs of the LMF 9. The photodetector unit 3 also includes a rectangular pulse generator 14, single vibrators 15 and 16. The output of the generator 14 is connected to the inputs of the single vibrators 15 and 16, and the outputs of the single vibrators 15 and 16 are connected respectively to the second and third inputs of the driver i am 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Изображение ряда N горелок 17 проекционным блоком 1 отображается в плоскость диспергирующего элемента 5 блока 2 выделения спектральных составляющих излучения пламени, на котором производится отклонение световых пучков на различные углы в зависимости от длины волны излучения. В качестве диспергирующего элемента 5 может быть использована, например, дифракционная решетка или призма. Телескопическая система 6 осуществляет проективное сопряжение плоскости диспергирующего элемента 5 и плоскости ЛМФ 9. При этом первый объектив телескопической системы 6 блока 2 выполняет преобразование Фурье входного изображения, так что световое распределение в плоскости фокусировки освещающего пучка первым объективом телескопической системы 6 представляет собой композицию сдвинутых друг относительно друга (в зависимости от длины волны излучения) и располагающихся параллельно ряду горелок пространственных спектров Фурье изображений факелов горелок. The image of a series of N burners 17 by the projection unit 1 is displayed on the plane of the dispersing element 5 of the unit 2 for separating the spectral components of the flame radiation, at which the light beams are deflected at different angles depending on the radiation wavelength. As the dispersing element 5, for example, a diffraction grating or a prism can be used. The telescopic system 6 projectively couples the plane of the dispersing element 5 and the LMF plane 9. The first lens of the telescopic system 6 of block 2 performs the Fourier transform of the input image, so that the light distribution in the focus plane of the illuminating beam by the first lens of the telescopic system 6 is a composition shifted relative to each other other (depending on the radiation wavelength) and spatial Fourier spectra located parallel to a number of burners th torch burners.

Спектральный фильтр 7 блока 2 пропускает изображения горелок в узких диапазонах длин волн Δλm,, где m номер щели. Минимальный размер щели определяется пространственным спектром входного изображения

Figure 00000002

где dm размер m-й щели, lm длина волны излучения, f - фокусное расстояние первого объектива системы 2, δ размер элемента разрешения входного изображения. Ширину выделяемой спектральной полосы излучения Dlср в линейном приближении можно оценить из соотношения
Figure 00000003

где dcp средняя ширина щели, λmax и λmin значения максимальной и минимальной длин волн излучения, D апертура объектива. Тогда ширина выделяемой спектральной полосы излучения ограничивается величиной
Figure 00000004

где g = f/D светосила объектива. Например, при значениях параметров λmax 0,9 мкм, λmin 0,4 мкм, γ 1,5 мкм и d 50 мкм ширина выделяемой спектральной полосы будет ограничиваться величиной Dlср≥ 10 нм.The spectral filter 7 of block 2 transmits burner images in narrow wavelength ranges Δλ m ,, where m is the slot number. The minimum slit size is determined by the spatial spectrum of the input image
Figure 00000002

where d m is the size of the mth slit, l m is the radiation wavelength, f is the focal length of the first lens of system 2, δ is the size of the resolution element of the input image. The width of the emitted spectral band of radiation Dl cf in the linear approximation can be estimated from the relation
Figure 00000003

where d cp is the average slit width, λ max and λ min are the maximum and minimum radiation wavelengths, D is the lens aperture. Then the width of the emitted spectral band of radiation is limited by
Figure 00000004

where g = f / D aperture of the lens. For example, with the parameter values λ max 0.9 μm, λ min 0.4 μm, γ 1.5 μm and d 50 μm, the width of the emitted spectral band will be limited to Dl cf ≥ 10 nm.

Световые пучки, прошедшие через щели спектрального фильтра, отклоняются многоканальным отклоняющим элементом 8 блока 2 и передаются в плоскость ЛМФ 9 фотоприемного блока 3 посредством второго объектива телескопической системы 6. Многоканальный отклоняющий элемент 8 может быть выполнен из набора последовательно расположенных треугольных призм с различным углом при вершине. В качестве ЛМФ 9 может использоваться фотодиодная линейка, работающая в режиме накопления сигнала, ФУК1Л2. Коэффициент k увеличения телескопической системы 6 определяется величиной

Figure 00000005

где L длина ЛМФ 9, М число щелей спектрального фильтра 7, а l - размер изображения горизонтального ряда горелок 17 во входной плоскости телескопической системы 6. Углы отклонения многоканального отклоняющего элемента 8 выбираются из такого расчета, чтобы в каждом последующем канале изображения горелок на ЛМФ 9 в направлении, параллельном ряду горелок 17, были сдвинуты на величину L/M, равную размеру этого изображения. Для этого угол отклонения m-го элемента выбирается равным
Figure 00000006

где m=1,2,М.Light beams passing through the slots of the spectral filter are deflected by the multi-channel deflecting element 8 of block 2 and transmitted to the plane of the LMF 9 of the photodetector block 3 by means of a second lens of the telescopic system 6. The multi-channel deflecting element 8 can be made of a set of consecutive triangular prisms with different angles at the apex . As the LMF 9, a photodiode array operating in the signal accumulation mode, FUK1L2, can be used. The magnification coefficient k of the telescopic system 6 is determined by
Figure 00000005

where L is the length of the LMF 9, M is the number of slots of the spectral filter 7, and l is the image size of the horizontal row of burners 17 in the input plane of the telescopic system 6. The deflection angles of the multichannel deflecting element 8 are selected so that in each subsequent channel of the image of the burners on the LMF 9 in the direction parallel to the row of burners 17, were shifted by L / M equal to the size of this image. For this, the deviation angle of the mth element is chosen equal to
Figure 00000006

where m = 1,2, M.

По другой координате изображение факелов горелок из плоскости диспергирующего элемента 5 также переносится телескопической системой 7 в плоскость ЛМФ 9 (фиг.1б). ЛМФ производит интегрирование падающего светового потока в направлении, перпендикулярном направлению ряда горелок 17, для чего используется фотоприемник с протяженными по этому направлению элементами (фиг.1б, вид А). Дополнительное интегрирование может быть выполнено посредством использования в составе фотоприемного блока 3 фокона или анаморфотной оптики, обеспечивающих интегрирование световых пучков в направлении, перпендикулярном ряду горелок 17. Пример использования анаморфотной оптики приведен на фиг.3. В данном случае в состав фотоприемного блока 3 включены две цилиндрические линзы 18 и 19 (фиг.3) с фокусными расстояниями соответственно fx и fy, осуществляющие проецирование изображения из выходной плоскости телескопической системы 6 блока выделения спектральных составляющих излучения пламени 2 (плоскость Р1) в плоскость фотоприемных элементов ЛМФ 9 (плоскость Р2) c различным увеличением по Х (фиг.3а) и Y (фиг.3б) координатам. Изменяя соотношение фокусных расстояний fx и fy, можно изменять коэффициенты увеличения (уменьшения) входного изображения по Х и Y координатам. На фиг.3 направление координатной оси Х совпадает с направлением ряда горелок 17 (фиг.1а). Направление координатной оси Y перпендикулярно оси Х.At a different coordinate, the image of the torch torches from the plane of the dispersing element 5 is also transferred by the telescopic system 7 to the plane of the LMF 9 (Fig. 1b). The LMF integrates the incident light flux in the direction perpendicular to the direction of the row of burners 17, for which a photodetector with elements extended along this direction is used (Fig. 1b, view A). Additional integration can be performed by using a focon or anamorphic optics as part of the photodetector 3, which integrate light beams in the direction perpendicular to the row of burners 17. An example of the use of anamorphic optics is shown in FIG. 3. In this case, the composition of the photodetector unit 3 includes two cylindrical lenses 18 and 19 (Fig. 3) with focal lengths f x and f y , respectively, projecting the image from the output plane of the telescopic system 6 of the unit for extracting the spectral components of the radiation of flame 2 (plane P 1 ) in the plane of the photodetector elements of the LMF 9 (plane P 2 ) with different magnifications in X (fig.3a) and Y (fig.3b) coordinates. By changing the ratio of focal lengths f x and f y , you can change the magnification (decrease) of the input image in X and Y coordinates. In Fig. 3, the direction of the coordinate axis X coincides with the direction of the row of burners 17 (Fig. 1a). The direction of the y axis is perpendicular to the x axis.

Интегрирование по одной координате мультиплицированного по различным длинам волн излучения изображения факелов позволяет повысить информативность сигнала и улучшить соотношение сигнал/шум на выходе фотоприемного блока 3. Integration of the torch image multiplied by different wavelengths along one coordinate allows to increase the information content of the signal and improve the signal-to-noise ratio at the output of the photodetector unit 3.

После завершения регистрации световых сигналов на ЛМФ 9 осуществляется его считывание. В блоке 4 преобразования и связи с ЭВМ выходной сигнал с фотоприемного блока 3 подвергается преобразованию из аналоговой формы в цифровую и передается в ЭВМ. Блок преобразования и связи 4 может быть реализован в составе одного из стандартных интерфейсов, обеспечивающих программный обмен информацией с ЭВМ по стандартным протоколам обмена. After registration of light signals at the LMF 9 is completed, it is read. In block 4 of the conversion and communication with the computer, the output signal from the photodetector block 3 is converted from analog to digital and transmitted to the computer. The conversion and communication unit 4 can be implemented as part of one of the standard interfaces, providing software exchange of information with a computer using standard exchange protocols.

Рассмотрим подробнее работу фотоприемного блока 3. Фотоприемный блок работает в автономном режиме, обеспечивая периодическое стирание, накопление и считывание информации с ЛМФ 9. Генератор 14 генерирует непрерывную последовательность прямоугольных импульсов (фиг.4а). Одновибратор 15 формирует узкие импульсы "Запуск стирания" ЛМФ по передним фронтам импульсов с генератора 14 (фиг.4б), а одновибратор 16 формирует "Запуск чтения" ЛМФ по задним фронтам этих импульсов (фиг.4в). С приходом импульса "Запуск стирания" в формирователе 11 сигналов управления ЛМФ из тактовых импульсов (фиг.4г) с генератора 10 формируется последовательность сигналов по фазам стирания Ф1cт, Ф2ст, Фoст в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.4д,е,ж. Эти сигналы с трех выходов формирователя 11 усиливаются в трех идентичных усилителях мощности 12 и поступают на соответствующие входы ЛМФ 9. При подаче на ЛМФ 9 приведенных на фиг.4д,е,ж сигналов Фст осуществляется стирание предшествующей информации на элементах ЛМФ 9 путем заряда емкости фотодиодов до некоторого постоянного напряжения. После стирания информации на всех фотодиодах до поступления импульса "Запуск чтения" ЛМФ 9 находится в режиме накопления сигнала. Следующий цикл стирания повторится только с поступлением на вход Фoст ЛМФ9 соответствующего импульса по фазе Фoст с формирователя 11, который формируется из сигнала "Запуск стирания". С поступлением на формирователь 11 с генератора 14 сигнала "Запуск чтения" в нем вырабатывается последовательность сигналов по фазам считывания Ф1сч, Ф2cч, Фocч по аналогии с диаграммами, приведенными на фиг.4д,е,ж. Эти сигналы с 4, 5, 6-го выходов формирователя 11 усиливаются в трех идентичных усилителях мощности узла усилителей 12 и поступают на соответствующие входы ЛМФ 9. При подаче на ЛМФ сигналов Ф1cч, Ф2cч, Фocч осуществляется считывание зарегистрированной информации на выход ЛМФ 9. Далее сигнал усиливается в усилителе 13 и поступает на выход фотоприемного блока 3.Let us consider in more detail the operation of the photodetector unit 3. The photodetector unit operates in an autonomous mode, providing periodic erasure, accumulation and reading of information from the LMF 9. Generator 14 generates a continuous sequence of rectangular pulses (Fig. 4a). The single-vibrator 15 generates narrow pulses "Launch erase" the LMF on the leading edges of the pulses from the generator 14 (Fig.4B), and the single-vibrator 16 forms the "Trigger reading" LMF on the leading edges of the pulses (Fig.4B). With the arrival of the “Start Erase” pulse in the driver 11 of the LMF control signals from clock pulses (Fig. 4d), a sequence of signals is generated from the generator 10 from the erasing phases Ф 1ст , Ф 2ст , Ф оst in accordance with the diagrams shown in Fig. 4e, e , w. These signals from the three outputs of the shaper 11 are amplified in three identical power amplifiers 12 and are supplied to the corresponding inputs of the LMF 9. When the LMF 9 is supplied as shown in Fig.4d, f, g signals Ф st , the previous information is erased on the elements of the LMF 9 by charging the capacitance photodiodes up to some constant voltage. After erasing the information on all the photodiodes before the “Start reading” pulse, the LMF 9 is in the signal accumulation mode. The next erasing cycle will be repeated only when the corresponding pulse is received at the input Ф оst LMF9 in phase Ф оst from the shaper 11, which is formed from the signal “Erase start”. With the arrival of the signal “Start of reading” to the shaper 11 from the generator 14, a sequence of signals is generated in it according to the read phases Ф 1сч , Ф 2сч , Ф ocч by analogy with the diagrams shown in fig.4d, e, g. These signals from the 4th, 5th, 6th outputs of the shaper 11 are amplified in three identical power amplifiers of the amplifier unit 12 and are fed to the corresponding inputs of the LMF 9. When the signals Ф 1сч , Ф 2сч , Ф ocч are fed to the LMF , the registered information is read to the LMF output 9. Next, the signal is amplified in the amplifier 13 and is fed to the output of the photodetector unit 3.

Формирователь 11 сигналов управления ЛМФ 9 может быть реализован на микросхемах серии 555 с учетом вышеприведенных временных диаграмм работы. Shaper 11 of the control signals LMF 9 can be implemented on a series 555 microcircuits taking into account the above time diagrams of work.

Генераторы импульсов 14 и 10 могут быть выполнены на микросхемах серии 155 или 555. The pulse generators 14 and 10 can be performed on the microcircuit series 155 or 555.

В качестве одновибраторов 15 и 16 можно использовать микросхему 155АГ3 (555АГ3). As single vibrators 15 and 16, the 155AG3 (555AG3) chip can be used.

В качестве усилителя 13 можно использовать операционный усилитель К544УД1А. As the amplifier 13, you can use the operational amplifier K544UD1A.

Световое распределение, считываемое линейным многоэлементным фотоприемником для последующего ввода данных в ЭВМ, представляет собой М одномерных изображений ряда горелок соответственно в М спектральных диапазонах. Дальнейшая обработка полученных сигналов может выполняться различными способами. В частности, может использоваться гистограммный анализ, другие методы преобразования или повышения качества изображения. The light distribution read by a linear multi-element photodetector for subsequent data input into a computer is M one-dimensional images of a number of burners, respectively, in M spectral ranges. Further processing of the received signals can be performed in various ways. In particular, histogram analysis, other methods for converting or improving image quality may be used.

Считанные линейным многоэлементным фотоприемником данные вводятся в ЭВМ (фиг. 5). Внутри каждого спектрального диапазона проводится суммирование сигналов с элементов фотоприемника, соответствующих одной горелке, вычисляются суммарные сигналы

Figure 00000007

где n номер горелки, m номер спектрального диапазона, К количество элементов фотоприемника на одну горелку, k ≅ [1,K] Далее вычисляются отношения суммарных сигналов в различных спектральных диапазонах для каждой горелки (т.е. производится попарная нормировка сигналов в различных спектральных диапазонах):
a n m0,m1 =I n m0 / I n m1
где mo номер нормируемого спектрального диапазона горелки;
m1 номер нормирующего спектрального диапазона горелки, mo ≠ m1.The data read by a linear multi-element photodetector are entered into a computer (Fig. 5). Within each spectral range, the summation of the signals from the photodetector elements corresponding to one burner is carried out, the total signals are calculated
Figure 00000007

where n is the number of the burner, m is the number of the spectral range, K is the number of photodetector elements per burner, k ≅ [1, K] Next, the ratios of the total signals in different spectral ranges for each burner are calculated (ie, pairwise normalization of signals in different spectral ranges is performed ):
a n m0, m1 = I n m0 / I n m1
where m o the number of the normalized spectral range of the burner;
m 1 number of the normalizing spectral range of the burner, m o ≠ m 1 .

На этом этапе в простейшем случае может использоваться отношение величины сигнала в данном спектральном диапазоне к суммарному сигналу для горелки по всем спектральным диапазонам, однако представленный метод нормировки обеспечивает большую гибкость при выработке решающего правила. Эта операция может выполняться как по всем спектральным диапазонам, так и по некоторой их выборке. At this stage, in the simplest case, the ratio of the magnitude of the signal in a given spectral range to the total signal for the burner over all spectral ranges can be used, however, the presented normalization method provides greater flexibility in developing a decision rule. This operation can be performed both over all spectral ranges and over some of their samples.

Пороговая обработка вычисленных коэффициентов a n m0,m1 выполняется путем их сравнения с максимальным (P max m0,m1 ) и минимальным (P min m0,m1 ) допустимыми отношениями сигналов для различных спектральных диапазонов по следующему правилу:

Figure 00000008

т. е. значения коэффициентов, попадающих в диапазон допустимых величин, приравниваются единице, а большие или меньшие нулю. Окончательное определение спектральных диапазонов, в которых должна производиться взаимная нормировка сигналов, и значение величин P min m0,m1 и a n m0,m1 осуществляется в процессе настройки системы контроля в конкретных рабочих условиях.Threshold processing of the calculated coefficients a n m0, m1 performed by comparing them with the maximum (P max m0, m1 ) and minimal (P min m0, m1 ) allowable signal ratios for different spectral ranges according to the following rule:
Figure 00000008

i.e., the values of the coefficients falling into the range of permissible values are equal to unity, and large or less than zero. The final determination of the spectral ranges in which the mutual normalization of the signals should be carried out, and the value of the values of P min m0, m1 and a n m0, m1 carried out in the process of setting up a control system in specific operating conditions.

После пороговой обработки для каждой горелки подсчитывается общее число попадающих в диапазон допустимых величин коэффициентов

Figure 00000009
. Решение о том, работает горелка или нет, принимается путем сравнения значения сn c минимально допустимым cmin, которое, как и в предыдущем случае, определяется в процессе настройки системы контроля в конкретных рабочих условиях в зависимости от допустимых режимов работы горелки и возможных изменений в составе топлива. В случае, если cn < cmin, выдается сообщение о погасании горелки, если сn ≥ cmin сообщение о нормальной работе. Кроме того, возможно введение сравнения с промежуточным порогом cmin1, и при условии cmin1 > cn > cmin может выдаваться сообщение о серьезных изменениях в режиме работы горелки.After the threshold treatment, for each burner, the total number of coefficients falling into the range of admissible values is calculated
Figure 00000009
. The decision about whether the burner works or not is made by comparing the value with n with the minimum allowable c min , which, as in the previous case, is determined in the process of setting up the monitoring system in specific operating conditions depending on the permissible operating conditions of the burner and possible changes in fuel composition. If c n <c min , a burner extinction message is issued if, with n ≥ c min , a normal operation message is displayed. In addition, it is possible to introduce a comparison with the intermediate threshold c min1 , and provided c min1 > c n > c min , a message can be issued about serious changes in the burner operation mode.

Claims (2)

1. Устройство контроля пламени, содержащее последовательно расположенные на оптической оси проекционный блок и блок выделения спектральных составляющих излучения пламени, связанный с фотоприемным блоком, соединенным через блок преобразования и связи с электронно-вычислительной машиной, отличающееся тем, что блок выделения спектральных составляющих излучения пламени выполнен из последовательно расположенных на оптической оси диспергирующего элемента, телескопической системы со спектральным фильтром и многоканальным отклоняющим элементом, установленным в плоскости фокусировки освещающего пучки первым объективом телескопической системы, причем спектральный фильтр имеет М щелей, многоканальный отклоняющий элемент состоит соответственно из М секций, а фотоприемный блок содержит линейный многоэлементный фотоприемник, строка фоточувствительных элементов которого располагается в фокальной плоскости второго объектива телескопической системы параллельно ряду щелей спектрального фильтра. 1. A flame monitoring device comprising a projection unit and a unit for isolating the spectral components of the flame radiation connected in series with the photodetector unit connected via a conversion and communication unit to an electronic computer, characterized in that the unit for isolating the spectral components of the flame radiation is made from sequentially located on the optical axis of the dispersing element, a telescopic system with a spectral filter and multi-channel deflecting e with an element installed in the focus plane of the first lens of the telescopic system illuminating the beams, the spectral filter having M slots, the multi-channel deflecting element consists of M sections, respectively, and the photodetector block contains a linear multi-element photodetector, the line of photosensitive elements of which is located in the focal plane of the second lens of the telescopic system a number of slots of the spectral filter. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотоприемный блок содержит формирователь сигналов управления линейным многоэлементным фотоприемником, первый вход которого подключен к выходу первого генератора, второй и третий входы соответственно через первый и второй одновибраторы подключены к выходу второго генератора, а каждый выход формирователя сигналов управления линейным многоэлементным фотоприемником через соответствующий усилитель подключен к соответствующему входу линейного многоэлементного фотоприемника, выход которого через усилитель сигналов подключен к выходу блока преобразования и связи с электронно-вычислительной машиной. 2. The device according to claim 1, characterized in that the photodetector unit comprises a driver for controlling a linear multi-element photodetector, the first input of which is connected to the output of the first generator, the second and third inputs, respectively, are connected to the output of the second generator through the first and second single vibrators, and each output the shaper of the control signals of the linear multi-element photodetector is connected through an appropriate amplifier to the corresponding input of the linear multi-element photodetector, the output of which is black Without a signal amplifier, it is connected to the output of the conversion and communication unit with an electronic computer.
RU94029847A 1994-08-05 1994-08-05 Flame check device RU2072480C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94029847A RU2072480C1 (en) 1994-08-05 1994-08-05 Flame check device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94029847A RU2072480C1 (en) 1994-08-05 1994-08-05 Flame check device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94029847A RU94029847A (en) 1996-07-10
RU2072480C1 true RU2072480C1 (en) 1997-01-27

Family

ID=20159577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94029847A RU2072480C1 (en) 1994-08-05 1994-08-05 Flame check device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2072480C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529052C2 (en) * 2012-12-21 2014-09-27 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Space telescope
RU196803U1 (en) * 2019-12-04 2020-03-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF THE FUEL COMBUSTION PROCESS IN A GAS HEATER
RU2727815C1 (en) * 2018-12-06 2020-07-24 Сименс Акциенгезелльшафт Flame control device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент Японии N 62-30370, кл. G 01J 1/42, 1987. 2. Патент Великобритании N 2188416, кл. G 01J 5/10, 1987. 3. Патент Франции N 2654509, кл. G 01J 5/60, 1987. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529052C2 (en) * 2012-12-21 2014-09-27 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Space telescope
RU2727815C1 (en) * 2018-12-06 2020-07-24 Сименс Акциенгезелльшафт Flame control device
US11105509B2 (en) 2018-12-06 2021-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Flame monitor
RU196803U1 (en) * 2019-12-04 2020-03-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF THE FUEL COMBUSTION PROCESS IN A GAS HEATER

Also Published As

Publication number Publication date
RU94029847A (en) 1996-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080174777A1 (en) Spectrometers using 2-dimensional microelectromechanical digital micromirror devices
EP0153139A2 (en) Broadband spectrometer with fiber optic reformattor
US4519707A (en) Multi-spectral target detection system with common collecting means
US6313908B1 (en) Apparatus and method using a holographic optical element for converting a spectral distribution to image points
EP0498644A1 (en) High sensitive multi-wavelength spectral analyzer
CN104458646B (en) High-speed multi-width terahertz time-domain spectral imager
JPH08503300A (en) Portable multi-band imaging spectrometer
JPS6128925B2 (en)
US11913880B2 (en) Spectrometer device
CN100468045C (en) Optical grating spectrometer
US6151112A (en) High-resolution, compact intracavity laser spectrometer
RU2072480C1 (en) Flame check device
US4758086A (en) Apparatus for measuring spectral power of a light beam
US5079414A (en) Tracking telescope using an atomic resonance filter
CN105973480A (en) Grating secondary diffraction type laser wavelength meter
JP2000111398A (en) Measuring apparatus for self-luminescence from flame
RU2137047C1 (en) Flame remote monitoring device
CN210119294U (en) Multi-channel handheld Raman spectrometer device
JPH01121782A (en) Photodetecting device
JPH0665808U (en) Laser focusing position fluctuation measuring device and laser beam fluctuation measuring device
JPH0427843A (en) Low noise pulse light source using laser diode and voltage detector using the light source
WO2019136579A1 (en) Miniature spectral detection apparatus
JP2773998B2 (en) Light detection device
CN218866100U (en) Oil spilling detection system
JPS6057047B2 (en) focus detection device