专利名称：一种紫红外复合火焰探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型采用紫红外复合火焰探测技术，涉及所有需要快速、可靠进行火灾探测的领域。
背景技术：
随着社会和经济的发展，人们的生产和生活的各个场合，都面临着各种各样的火灾隐患。特别是仓库，油站，化工及危险品生产、储存等易燃易爆场所，火灾的监控如果靠人工巡视，效果及效率低下，成本高昂；一旦发生火灾甚至爆炸，火势将迅速蔓延，十分难以扑救，危及人员安全，给生产部门和社会带来巨大的财富损失。因此，火灾的早期监控具有十分重大的意义，随着电子技术的发展，采用电子装置应用于火灾监控，迅速准确地探测火灾，在火灾刚开始的阶段就迅速报警提醒工作人员采取措施，避免酝酿成大型火灾，减少财富及人员安全的损失。高速发展的电子技术及各种传感器件的不断发展，为全天候大范围的火灾的早期监控提供了可能，根据火灾的频谱特征，如何根据火焰中的辐射特征进行检测及综合决策分析，以及检测方式的选用，准确的报警的实现和快速响应，易于移植和适用于自动灭火抑爆系统的构建是我们急需解决的问题。根据火灾发生时的信号特征，以往的火灾监控技术有感烟，感红外及紫红外双光谱检测方式，感烟和感红外的检测方式均存在各种局限性，感烟传感器仅对阴燃导致的大量烟雾敏感，无法检测快速发生的明火火灾，对于爆炸更是无能为力；感红外的火灾探测容易遭受来自人体，动物以及高温热体及太阳等自然光的干扰，火警不准确。以往的紫红外双光谱检测技术也没有采用微处理器作为核心控制器件时间信息的综合分析决策，火警判断快速实时性明显不足，一旦环境温度发生变化也将影响火警的准确性。而我们的快速实时紫红外检测技术，在红外检测的基础之上，结合紫外检测手段，同时检测火焰中的紫外和红外两种信号特征，以微处理器进行决策分析，一旦发生异常，能够迅速排除干扰输出火警。微处理器对输入的红外、紫外信息进行分析，只有红外信号和紫外信号同时满足判断抑爆或火灾的条件时，才输出报警信号。通过融合紫外、红外火焰探测的优势，克服了探测灵敏度与误报警的矛盾，既具有极高的火灾探测灵敏度，又具有传统火灾探测器所不具备的非火灾干扰源识别能力。
发明内容本实用新型的发明目的在于针对易燃易爆场所早期火灾及爆炸发生时，提供一种实时高可靠、成本低廉、易于移植和普及的火灾及爆炸监控技术，即本实用新型是一种紫红外复合火焰探测器，其特征在于该紫红外复合火焰探测器的内部电路包括微处理器、红外管、紫外管、紫外信号处理电路、红外信号处理电路、脉冲信号检测电路、输出控制电路， 所述紫外管通过所述脉冲信号检测电路与微处理器连接。为了完成上述目的本发明创造是通过下述方案予以实现紫红外复合双光谱检测，微处理器作为核心控制器件，以火灾信息特征为基础的传感器信号的综合决策分析技术方案。根据物质燃烧(爆炸)总是伴有烟、温、气、光等一系列物理、化学变化，尤其是烷、 醇、气油及高碳固体燃料的快速燃烧(爆炸)时，最快传递信息的是光(火焰)，由于不同的物质燃烧将产生不同的燃烧光谱及光谱强度，而且燃烧光谱还会叠加上诸如电磁干扰、太阳光、照明光、各种弧光及各种射线等构成对火焰探测的干扰源。通过试验，以火灾中分布最强的紫外光谱和红外光谱作为检测依据，多个相互关联参数综合分析，准确判断真实火灾情况。通过对不同燃烧物质在不同环境下的火焰和干扰源的紫红外特征提取，建立火焰特征数据库，存储在微处理器中，作为判断火灾的部分参考依据，以便提高火焰判断的准确性。在复合探测器在软件设计上，基于性能强大的微处理器平台，选择较优的处理红外、紫外信息融合算法和融合过程编制成控制程序。同时对外界非火灾因素的变化实施自动补偿，对电干扰及线路分布参数的影响进行自动处理，可根据现场的不同环境，自动调整探测器的灵敏度。提高对各种信息进行综合分析、比对，根据一定的逻辑和算法，排除干扰因素，确认火灾信号。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是 本新型紫红外复合火焰探测器，是通过同时检测周围环境中的紫外和红外信号来判断是否发生了火灾，紫外和红外传感器实时采集到的信号数据送入微处理器，由微处理器对该实时数据同存储在微处理器内部的普通火灾及爆燃火灾特征数据库信息进行比对， 一旦发现实时采集到的信号符合火灾的特征，探测器就输出火警信号。此项火灾探测探测技术响应快速可靠，双光谱检测抗误报能力强，易于移植和普及。

图1是本发明的原理方框图；图2是本发明的紫外信号处理电路图，包括脉冲检测和强度检测两路；图3是本发明的红外信号处理电路图，包括直流信号检测和交流信号检测两路；图4是本发明的控制程序流程框图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。请参阅图1所示本发明紫红外复合火焰探测技术，包括真空紫外管工作电源及信号处理电路，红外管及信号处理电路，微处理器及输出控制电路单元。当上电工作时，真空紫外光电管和红外管将随时检测所监控区域内的紫外线和红外线，并将实时采集到的信号转换为电信号后经信号处理电路处理后输入到微处理器中通过控制程序做决策分析，一旦符合火灾特征将输出火警信号。紫红外复合火焰探测器的电路包括真空紫外管及其工作电路，红外管及其工作电路，微处理器及输出控制单元电路。把微处理器设计运用在火灾探测器中，通过对火灾初期采集到的参数连续传送给控制器。由控制器内的主机进行相应的分析处理、判断现场是否发生火灾。这种探测报警方式不同于一般火灾探测器，是借助于火灾在燃烧过程中所产生的物理和化学效应，将火灾特征参数转变为一些可测信号。利用现代信号检测技术和处理方法，通过对采集的火灾参数与前若干次采集贮存的参数进行综合判断、处理，达到识别真实火灾信号的目的。这样探测器不但能够适应各种环境情况的变化，还具有自动调整运行参数的自适应的能力，为火灾信号处理开辟了崭新的发展途径。因此火灾探测智能化使火灾探测能更客观、更真实、更准确地发现火情，大大减少了误报，提高了系统的可靠性。紫外管响应火焰中的信号，一路经脉冲信号检测电路处理后，送入PIC微处理器， 对紫外脉冲进行分段计数处理，另一路对紫外辐射强度信号经放大、降噪处理后送入PIC 微处理器分析，实现对紫外管信号的检测。如图2所示，日盲型真空紫外光电管只对190l80nm波长范围内的紫外线作出响应，而此波段正是碳氢化合物燃烧火焰中紫外辐射最强的波段，在紫外信号处理电路中，通过VI、V2、V3、Tl等构成的逆变电路，将+ 15V电压变成300V以上的交流电压，通过整流、 滤波、限流后，为紫外光电管提供工作电压。同时为保证紫外管工作电压的稳定，设计了电压负反馈电路。当有紫外源存在且强度达到一定值时，紫外管放电并形成脉冲，其信号经处理后进入CPU分析、处理。如图3所示，所选红外管峰值波长为4. 4 μ m，此波段正是碳氢化合物燃烧火焰中红外辐射最强的波段。红外管的特性相当于一个光敏电阻，其对环境光线、环境温度是很敏感的，在实际电路中，采用了对红外信号进行交、直流的检测处理，在电路中增加阻抗匹配来改善红外管内阻的影响；增加了滤波电容来减小红外管本身热噪声对信号的影响；同时利用软件对环境温度等实施补偿。在红外信号处理电路中，比较器N3的6脚为红外基准参考电压，通过CPU控制V6 的定时开、关，获得红外管当前的环境信息及相应的电压，正常状态下N 3的7脚输出低电平，当有红外源存在且强度达到一定值时，N 3输出高电平，其信号经处理后输入CPU分析、处理。在实际实验、调试中发现，对红外信号的处理和补偿范围窄，调试很困难，存在调试好的数据在第二天测试时又发生了变化等不确定情况；采用对红外信号的直流信号进行处理，存在受外界的响应大，补偿不一定合理等因素。针对这些问题，在设计中采取了以下措施1、采用集成温度芯片检测环境温度的变化，通过大量实验摸索红外对温度的变化曲线，建立补偿表，对红外参数进行补偿2、采用选频放大电路3、同时采集交流脉冲信号和直流电平两路信号4、红外管信号软件的改进。[0030]红外信号的处理采用双T选频放大电路，有效抑制了干扰信号的影响，提高了探测器的可靠性。同时又采集交流脉冲信号和直流电平两路信号，通过一系列的处理，可准确、有效的检测出特定光谱范围内红外火焰信号。由于环境温度对红外器件影响较大，我们还采用了温度检测电路，补偿环境温度对红外器件影响；根据图4所示的探测器控制程序流程框图，控制程序根据环境温度对紫外和红外传感器作出温度补偿，同时依据实时采集到的紫红外信号同预先存储的火灾特征数据进行比对，由火灾判断算法综合决策分析，作出是否火灾的判断。硬件处理上首先考虑尽可能减少相关环境因素对探测器的干扰，即从环境中提取和测量火灾现象表现出来的物理特征参量，然后将这种物理参量在火灾中表现出来的特征进行提炼和简化，并将这种提炼和简化形成技术上能够实现的火灾探测算法。开机上电，软件系统开始运行，首先执行初始化程序，对IO端口，定时器模块，通信模块进行配置，然后执行自检程序，检验标准信号灯，输出指示灯光，传感器是否故障。自检完毕后，系统进入循环工作过程，在此过程中不停监测传感器信号和处理通信功能。软件系统中，定时器模块和AD转换模块将随时监测紫外和红外传感器的信号特征。每2. 5ms时间内，定时器模块和AD模块将每隔100 μ s检测一次紫外和红外传感器输出的信号，并连续分析最近的若干次数据，并将分析结果与数据存储器中存储的火灾特征库的火灾的红外和紫外特征进行对比，若符合火灾特征库中的抑爆信号火灾特征，系统将在2. 5ms之内输出抑爆火警信号。若不符合抑爆火警特征，则延长分析时间，增加连续分析的数据采样数。若符合火灾特征库中的普通火特征，则系统将在3s内输出普通火警信号。同时处理通信、日志记录等功能。在系统的无限循环工作过程中，每10分钟将会中断火警检测工作，进行系统的故障自检，启动标准信号源对紫外和红外传感器的输出特性进行检验，同时检测探测器玻璃窗口的脏污程度，同时发送到上位机，提醒操作人员维修或处理。以上所描述的最佳实例仅是对本发明进行阐述和说明，但并不限于所公开的具体任何形式，进行许多的修改和变化是可能的。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种紫红外复合火焰探测器，其特征在于该紫红外复合火焰探测器的内部电路包括微处理器、红外管、紫外管、紫外信号处理电路、红外信号处理电路、脉冲信号检测电路、输出控制电路，所述紫外管通过所述脉冲信号检测电路与所述微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的紫红外复合火焰探测器，其特征在于所述红外管、紫外管分别有各自的传感器，用于将实时采集到的信号转换为电信号。
3.根据权利要求1所述的紫红外复合火焰探测器，其特征在于所述红外信号处理电路采用双T选频放大电路，用于抑制干扰信号。
4.根据权利要求1所述的紫红外复合火焰探测器，其特征在于所述红外信号处理电路中还包含比较器(N3 )，该比较器(N3 )的6脚为红外基准参考电压。
专利摘要本实用新型公开了一种新型的紫红外复合火焰探测器，该紫红外复合火焰探测器的内部电路包括微处理器、红外管、紫外管、紫外信号处理电路、红外信号处理电路、脉冲信号检测电路、输出控制电路，所述紫外管通过所述脉冲信号检测电路与微处理器连接。当微处理器接收到紫外光电管和红外传感器传送进来的从周围环境中采集到的紫外和红外辐射信号时，微处理器会将这两种信号同自身存储的火灾特征信息之间作出比对，复合火灾的特征时，输出火警信号，否则进入下一个工作循环继续监控，此项火灾探测探测技术响应快速可靠，双光谱检测抗误报能力强，易于移植和普及。
文档编号G01V8/10GK202033865SQ20112012294
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者巨万里, 陈建 申请人:四川天微电子有限责任公司