本实用新型涉及消防设备领域，尤其涉及一种单紫外双红外的火焰探测器。
背景技术：
光学火焰探测器作为自动灭火系统的探测核心部件，以其具有高可靠性、快速响应时间，被广泛应用于燃油库、火炸药生产线等领域，经过几十年的发展，目前光学火焰探测器已发展出了多种类型，包括有单紫外、多紫外、单红外、多红外、紫红外、单紫外多红外等，并分别都在不同的领域都得到了广泛应用。
现阶段普遍应用的各种类型光学火焰探测器，都存在共同的问题，探测精度高、探测距离远的光学火焰探测器，易发生误报警现象，可靠性低，而探测可靠性高的光学火焰探测器，不易探测到远距离火灾或近距离能量较弱火焰，探测精度低，无论是可靠性低还是探测精度低，均会降低自动灭火防爆系统的工作效能，影响到设备安装场所的生产、储存，更严重的会导致不可挽回的后果，造成重大的经济和生命财产损失。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种单紫外双红外的火焰探测器。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种单紫外双红外的火焰探测器，包括电源接口、高信噪比fbs探测元和温度采集电路，所述电源接口通过电源转换电路和紫外可调工作电压升压电路与0.2um紫外光敏管连接，所述0.2um紫外光敏管通过紫外信号限幅及紫外信号整形电路与16位mcu处理器连接，所述高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元分别通过红外信号前置放大电路和红外信号滤波放大电路与16位mcu处理器连接，所述16位mcu处理器通过红外校准电路同时与高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元连接，所述温度采集电路单独与16位mcu处理器连接且16位mcu处理器同时与输出接口电路连接，所述16位mcu处理器内设置有与红外信号滤波放大电路相对应的a/d转换电路和与紫外信号整形电路相对应的脉冲计数电路，所述探测器内的0.2um紫外光敏管、高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元前端设置有石英窗口且高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元与石英窗口之间设置有滤光片。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述0.2um紫外光敏管为基于紫外光电效应的光电转换器件，所述0.2um紫外光敏管输出的信号为高压脉冲信号。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元为红外光敏管且高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元输出的信号为微弱的毫伏级信号。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高信噪比fbs探测元与石英窗口之间的滤光片为2.7um的高透过率窄带滤光片，所述高信噪比fbse探测元与石英窗口之间的滤光片为4.4um的高透过率窄带滤光片。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述红外校准电路内设置有微型的白炽校准指示灯，所述温度采集电路内设置有温度传感芯片。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述输出接口电路为4～20ma电流环信号输出接口电路。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述16位mcu处理器、晶体振荡器、程序下载调试接口以及处理器外围阻容电路构成核心控制单元处理电路。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型中，通过对0.2um、2.7um和4.4um波段辐射峰值的探测，结合火焰探测智能算法，实现了对火焰准确可靠的判断，进一步的提高了探测器的灵敏度和可靠性。
2、本实用新型中，通过火焰探测器可以实现火灾自动探测并自动报警，并具备智能化、信息化功能，可远程对火灾进行监测，替代了传统人工巡视，提高了工作效率，杜绝了火灾漏报警安全隐患。
3、本实用新型中，火焰探测器可以替代单紫外、多紫外、单红外、多红外、紫红外、单紫外多红外等探测方式的探测器，解决了单光普火灾探测方法抗干扰能力差的固有缺陷，杜绝了因探测器误报警导致灭火系统误喷瓶误动作事件的发生，降低了灭火系统维护成本，减小了损失，值得大力推广。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的原理框图；
图2为碳氢类化合物扩散型火焰燃烧辐射光谱图；
图3为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的紫外可调工作电压升压电路；
图4为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的紫外信号限幅和整形电路；
图5为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的红外前置放大电路；
图6为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的红外滤波放大电路；
图7为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的核心控制单元处理电路；
图8为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的4～20ma电流环信号输出接口电路图；
图9为本实用新型提出的一种单紫外双红外的火焰探测器的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
参照图1-9，本实用新型提供的一种实施例：一种单紫外双红外的火焰探测器，包括电源接口、高信噪比fbs探测元和温度采集电路，可燃物质、气体的主要成分为碳氢化合物，为c-h键结构，根据对碳氢类物质燃烧火焰光谱分析可知，其燃烧时对外辐射波段有三个峰值0.2um波段为紫外辐射峰值，2.7um波段为h2o辐射峰值，4.4um波段为co2辐射峰值，为实现可靠探测和准确识别火焰辐射，选用这三个峰值波段作为火焰的探测波段，通过对三路探测信号的采样和算法识别，能准确可靠判断是否为真实“火”信号，从而提高探测器的灵敏度和可靠性，电源接口通过电源转换电路和紫外可调工作电压升压电路与0.2um紫外光敏管连接，0.2um紫外光敏管通过紫外信号限幅及紫外信号整形电路与16位mcu处理器连接，0.2um紫外光敏管输出的高脉冲信号如果直接接入16位mcu处理器将导致处理器损坏，所以需要进行限幅处理，经限幅处理后的信号为锯齿波脉冲信号，为保证处理器能可靠识别该信号，还需对限幅处理后得到的锯齿波信号进行整形处理，限幅措施主要通过v3的钳位作用实现，整型电路通过一个施密特触发器实现，触发器采用74hct2g14gw，经整形处理后的紫外信号为标准方波信号，送入处理器进行火灾分析判断，16位mcu处理器可准确识别该标准方波信号，处理器型号为mc9s12c128cfa，该处理器功能强大，接口丰富，运算速度快，为火灾判断分析的快速性、准确性提供保障，探测器火焰探测智能算法，通过对采集到的紫外脉冲数、两路红外信号电压值分析处理，结合探测器所处的环境温度及校准系数，完成对火焰的判断，高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元分别通过红外信号前置放大电路和红外信号滤波放大电路与16位mcu处理器连接，红外信号滤波放大电路采用放大电路对红外信号进行跟随放大处理，运算放大器采用mcp606，b1为高信噪比的窄频带红外光敏管，r17为采样电阻，b1所探测的微弱红外信号经r17采样后进行跟随放大处理，后将信号送入滤波放大，红外信号前置放大电路采用放大电路对红外信号进行滤波放大处理，运算放大器采用mcp607，16位mcu处理器通过红外校准电路同时与高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元连接，温度采集电路单独与16位mcu处理器连接且16位mcu处理器同时与输出接口电路连接，16位mcu处理器内设置有与红外信号滤波放大电路相对应的a/d转换电路和与紫外信号整形电路相对应的脉冲计数电路，探测器内的0.2um紫外光敏管、高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元前端设置有石英窗口且高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元与石英窗口之间设置有滤光片。
0.2um紫外光敏管为基于紫外光电效应的光电转换器件，0.2um紫外光敏管输出的信号为高压脉冲信号，为实现较高的灵敏度需要0.2um紫外光敏管工作在高压状态，通过紫外可调工作电压升压电路可以将外部供电电源变换为高压输出为0.2um紫外光敏管提供激励电源，输入电源经三级保护后进入电源控制芯片u1及线圈t1，电源控制芯片u1采用sg3524，u1通过晶体管q1和q2控制线圈t1的导通状态，从而控制输出电压vuv，vuv经r1和rp1分压形成负反馈，从而达到稳定输出，通过调节rp1，可实现输出电压vuv在50～500v范围内调节，紫外光电管均存在个体差异，通过调整，该电压调节功能可实现同类型间紫外光电管的灵敏度一致性调节。
高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元为红外光敏管且高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元输出的信号为微弱的毫伏级信号，这个信号很难被16位mcu处理器识别并区分，所以需要将红外信号进行无失真的放大，供处理器实时采集，进行火灾识别判断，目前国内的常规探测器对红外信号的处理均采用一级或二级放大，灵敏度低，动态性差，所以火焰探测器红外处理电路将采集到的两路红外信号，经过前置放大、滤波放大处理后送入16位mcu处理器中的a/d转换电路转换形成数字量，每一级滤波放大电路之间串联一个1uf电容，使电路更直观的反映火焰的强度、频率等特性。
高信噪比fbs探测元与石英窗口之间的滤光片为2.7um的高透过率窄带滤光片，高信噪比fbse探测元与石英窗口之间的滤光片为4.4um的高透过率窄带滤光片，从而使得探测器在可靠探测相应光谱波段的同时，降低了杂波干扰的概率。
红外校准电路内设置有微型的白炽校准指示灯，温度采集电路内设置有温度传感芯片，可以对红外的信号进行校准和温度补偿。
输出接口电路为4～20ma电流环信号输出接口电路，通过v5晶体管mjd31c进行电流信号输出，通过v6二极管tvs615d对内部电路进行保护，电流输出控制芯片采用ad公司的ad5412。
16位mcu处理器、晶体振荡器、程序下载调试接口以及处理器外围阻容电路构成核心控制单元处理电路，16位mcu处理器采用nxp公司的mc9s12c128cfa，该处理器功能强大，接口丰富，运算速度快，为火灾判断分析的快速性、准确性提供保障，探测器实现了较为精确的火灾数据曲线模拟及复杂的火灾识别判断算法，通过对采集到的紫外脉冲数、两路红外信号电压值分析处理，将大量的火灾信息实验数据存储于处理器内，实时采集环境中的紫外红外光谱信息及环境温度，对所采集的紫外红外光谱信息进行软件滤波及温度补偿，再进行相关的计算及数据比对，最终准确判断是否发生火灾，若发生火灾，会将相关火警状态信息通过4～20ma电流环信号输出。
工作原理：首先通过电源转换电路对电源接口输入的外部电源进行转换并通过紫外可调工作电压升压电路将电压升高，从而为0.2um紫外光敏管供电，然后通过0.2um紫外光敏管、高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元进行信号采集，并通过16位mcu处理器对采集到的紫外脉冲数、两路红外信号电压值分析处理，将大量的火灾信息实验数据存储于处理器内，实时采集环境中的紫外红外光谱信息及环境温度，对所采集的紫外红外光谱信息进行软件滤波及温度补偿，再进行相关的计算及数据比对，最终准确判断是否发生火灾，若发生火灾，会将相关火警状态信息通过4～20ma电流环信号输出，若不是发生火灾，则延时取消火警信号。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种单紫外双红外的火焰探测器，包括电源接口、高信噪比fbs探测元和温度采集电路，其特征在于：所述电源接口通过电源转换电路和紫外可调工作电压升压电路与0.2um紫外光敏管连接，所述0.2um紫外光敏管通过紫外信号限幅及紫外信号整形电路与16位mcu处理器连接，所述高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元分别通过红外信号前置放大电路和红外信号滤波放大电路与16位mcu处理器连接，所述16位mcu处理器通过红外校准电路同时与高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元连接，所述温度采集电路单独与16位mcu处理器连接且16位mcu处理器同时与输出接口电路连接，所述16位mcu处理器内设置有与红外信号滤波放大电路相对应的a/d转换电路和与紫外信号整形电路相对应的脉冲计数电路，所述探测器内的0.2um紫外光敏管、高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元前端设置有石英窗口且高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元与石英窗口之间设置有滤光片。
2.根据权利要求1所述的一种单紫外双红外的火焰探测器，其特征在于：所述0.2um紫外光敏管为基于紫外光电效应的光电转换器件，所述0.2um紫外光敏管输出的信号为高压脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的一种单紫外双红外的火焰探测器，其特征在于：所述高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元为红外光敏管且高信噪比fbs探测元和高信噪比fbse探测元输出的信号为微弱的毫伏级信号。
4.根据权利要求1所述的一种单紫外双红外的火焰探测器，其特征在于：所述高信噪比fbs探测元与石英窗口之间的滤光片为2.7um的高透过率窄带滤光片，所述高信噪比fbse探测元与石英窗口之间的滤光片为4.4um的高透过率窄带滤光片。
5.根据权利要求1所述的一种单紫外双红外的火焰探测器，其特征在于：所述红外校准电路内设置有微型的白炽校准指示灯，所述温度采集电路内设置有温度传感芯片。
6.根据权利要求1所述的一种单紫外双红外的火焰探测器，其特征在于：所述输出接口电路为4～20ma电流环信号输出接口电路。
7.根据权利要求1所述的一种单紫外双红外的火焰探测器，其特征在于：所述16位mcu处理器、晶体振荡器、程序下载调试接口以及处理器外围阻容电路构成核心控制单元处理电路。
技术总结