火焰的輻射是具有離散光譜的氣體輻射和伴有連續(xù)光譜的固體輻射,其波長(zhǎng)在0.1-10μm或更寬的范圍,為了避免其他信號(hào)的干擾,常利用波長(zhǎng)<300nm的紫外線,或者火焰中特有的波長(zhǎng)在4.4μm附近的co2輻射光譜作為探測(cè)信號(hào)。紫外線傳感器只對(duì)185~260nm狹窄范圍內(nèi)的紫外線進(jìn)行響應(yīng),而對(duì)其它頻譜范圍的光線不敏感,利用它可以對(duì)火焰中的紫外線進(jìn)檢測(cè)。到達(dá)大氣層下地面的太陽(yáng)光和非透紫材料作為玻殼的電光源發(fā)出的光波長(zhǎng)均大于300nm,故火焰探測(cè)的220nm – 280nm中紫外波段屬太陽(yáng)光譜盲區(qū)(日盲區(qū))。紫外火焰探測(cè)技術(shù),使系統(tǒng)避開(kāi)了強(qiáng)大的自然光源 - 太陽(yáng)造成的復(fù)雜背景,使得在系統(tǒng)中信息處理的負(fù)擔(dān)大為減輕。所以可靠性較高,加之它是光子檢測(cè)手段,因而信噪比高,具有極微弱信測(cè)能力,除此之外,它還具有反應(yīng)時(shí)間極快的特點(diǎn)。與紅外探測(cè)器相比,紫外線探測(cè)器更為可靠,且具有高靈敏度、高輸岀、高響應(yīng)速度和應(yīng)用線路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因而充氣紫外光電管正曰益廣泛地應(yīng)用于燃燒監(jiān)控、火災(zāi)自報(bào)警、放電檢測(cè)、紫外線檢測(cè)、及紫外線光電控制裝置中。
但對(duì)于傳統(tǒng)的紫外光電管器件,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝的限制,其噪聲和靈敏度是一個(gè)互相矛盾的參數(shù)。一般而言，需將靈敏度控制在一個(gè)合適的水平,過(guò)高的靈敏度對(duì)器件的低噪聲指標(biāo)是十分困難的,因?yàn)殪`敏度和噪聲信號(hào)都是由光敏管發(fā)岀,傳統(tǒng)的檢測(cè)器會(huì)將兩種信號(hào)同時(shí)放大。所以其靈敏度比較差,檢測(cè)距離小,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報(bào)率。因而需要基于現(xiàn)有或新發(fā)展的探測(cè)原理方法,與其它學(xué)科技術(shù)交叉,通過(guò)改進(jìn)信號(hào)釆集和處理等方法來(lái)改善系統(tǒng)性能。
火焰探測(cè)報(bào)警器技術(shù)的現(xiàn)狀：
國(guó)標(biāo)中對(duì)于點(diǎn)型紫外火焰探測(cè)器的響應(yīng)規(guī)定30s均可接受,但由于科技的進(jìn)步,市場(chǎng)上的火焰探測(cè)報(bào)警產(chǎn)品的響應(yīng)時(shí)間性均能滿足這個(gè)時(shí)間范圍,但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用和安防要求而言這是必須的,而且對(duì)指標(biāo)和性能要求越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)的大部炅警系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在s級(jí),國(guó)外日本、美國(guó)等國(guó)家其響應(yīng)速度快可達(dá)到ms級(jí),可查閱的國(guó)外的火焰檢測(cè)器探測(cè)距離為500米,不能用在更遠(yuǎn)距離火焰探測(cè)中。市場(chǎng)上的火焰檢測(cè)器主要有感煙傳感器、紅外傳感器和紫外光敏管,即使是采用多信息融合技術(shù)的火焰探測(cè)系統(tǒng),其檢測(cè)的信息來(lái)源也主要是這三個(gè)方面。傳統(tǒng)的火焰探測(cè)傳感器存在以下不足：
a、煙霧傳感器，這是一種火焰間接檢測(cè)器，當(dāng)火焰產(chǎn)生后煙霧也隨著產(chǎn)生。當(dāng)煙霧達(dá)到一定的濃度時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。用這種方式檢測(cè)火焰有很大的弊病，有報(bào)多物質(zhì)燃燒時(shí)不產(chǎn)生煙霧（如天然氣、乙醇、甲醇等），并且檢測(cè)距離較短，傳感器必須在煙霧濃的位置?？梢?jiàn)當(dāng)火焰發(fā)生到煙霧濃密，然后報(bào)警，在有的場(chǎng)合可能為時(shí)太晚。
b、熱釋放紅外火焰檢測(cè)器,直接檢測(cè)火焰中波長(zhǎng)為4.35±0.15μπ的紅外光譜,檢測(cè)目標(biāo)比較明確,它由熱釋放探頭和放大器組成,不足之處是:這種類型的傳感器具有壓電性,對(duì)聲音電磁波以及震動(dòng)都十分敏感,所以使用的地方受到一定的限制,它的檢測(cè)距離小于80m。
c、常規(guī)的紫外火焰檢測(cè)器,直接檢測(cè)火焰中180-260nm的紫外光譜,檢測(cè)的目標(biāo)也十分明確,響應(yīng)速度也比較快。它由紫外光敏探頭和放大器組成,不足之處是:靈敏度差,檢測(cè)距離小于15m,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報(bào)率,因此只用在距離較短的封閉環(huán)境,如加熱爐、工業(yè)鍋爐等地方。
針對(duì)不同類型火焰探測(cè)器的特點(diǎn)限制,怎么融入火災(zāi)探測(cè)報(bào)警需要的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,火焰探測(cè)的高速響應(yīng)、遠(yuǎn)距離探測(cè)(針對(duì)不同場(chǎng)所而言)、準(zhǔn)確無(wú)誤報(bào)等特性就成為火焰探測(cè)技術(shù)必須解決的難題。鑒于紫外火焰探測(cè)自身的優(yōu)點(diǎn)和探測(cè)系統(tǒng)的易實(shí)現(xiàn)性和探測(cè)距離的擴(kuò)展性,所以對(duì)紫外光敏管加入智能火焰探測(cè)模塊,通過(guò)采用放大電路、信號(hào)處理和數(shù)字濾波技術(shù),改善了市場(chǎng)上現(xiàn)有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)存在的不足。
工采網(wǎng)小編給大家介紹兩款能夠應(yīng)用在火焰檢測(cè)和紫外線檢測(cè)領(lǐng)域的紫外線探測(cè)器，首先是從德國(guó)進(jìn)口的紫外光電探測(cè)器 - TOCON_ABC1,該款探測(cè)器是基于碳化硅的寬頻紫外光電探測(cè)器，帶有集成放大器。TOCON是5伏供電的紫外光電探測(cè)器，帶有的集成放大器使紫外輻射轉(zhuǎn)化成0~5V電壓輸出。TOCON的輸出電壓引腳可以直接連接到控制器，電壓計(jì)或其他帶有電壓輸入的數(shù)據(jù)分析裝置。高度現(xiàn)代化的電子元件和帶有紫外玻璃窗的密封金屬外殼可消除封裝內(nèi)寄生電阻路徑導(dǎo)致的噪聲或電磁干擾。
這款產(chǎn)品，也是從德國(guó)進(jìn)口的紫外光電二極管 - SG01D–5LENS，SiC具有獨(dú)特的特性，能承受高強(qiáng)度的輻射，對(duì)可見(jiàn)光幾乎不敏感，產(chǎn)生的暗電流低，響應(yīng)速度快和噪音低。這些特性使SiC成為可見(jiàn)盲區(qū)半導(dǎo)體紫外探測(cè)器的上佳使用材料。SiC探測(cè)器可以一直工作于高達(dá)170°C (338°F)的溫度中。信號(hào)（響應(yīng)率）的溫度系數(shù)也很低，< 0,1%/K。由于噪音低(fA級(jí)的暗電流),?能夠有效地檢測(cè)到極低的紫外輻射強(qiáng)度。請(qǐng)注意這個(gè)裝置需要配置相應(yīng)的放大器。(參見(jiàn)第3頁(yè)中的典型電路)。
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