本实用新型涉及矿井瓦斯通风管道防护设备领域，尤其涉及一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器。
背景技术：
现阶段普遍应用的矿井瓦斯通风管道的火焰探测器多为紫外红外双波段探测器。
这种火焰探测器使用紫外光敏管对火焰的紫外光谱进行探测，探测方式虽然可行，但是由于紫外光敏管需在高于300v电压条件下才能正常工作，不利于井下安全，同时紫外光敏管属于真空器件，工作寿命较短，探测器安装使用一年后就需对其进行更换，不利于成本的控制。
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，而提出的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，包括电源接口，所述电源接口通过电源转换电路与高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器连接，所述高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器均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处理器同时通过外红校准电路与高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器连接，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，所述16位mcu处理器同时与输出接口连接，所述探测器内的高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器前端设置有caf2窗口，所述高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器与caf2窗口之间均设置有滤光片。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述电源转换电路的电源变换方式采用开关电源变换加线性电源变换。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高信噪比光电传感器的响应波段为0.9um，所述高信噪比热释电探测元的响应波段为4.3um。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高信噪比光电传感器与caf2窗口之间的滤光片为0.9um的高透过率窄带滤光片，所述高信噪比热释电探测元与caf2窗口之间的滤光片为4.3um的高透过率窄带滤光片。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高信噪比光电传感器和高信噪比热释电探测元的输出信号均为微弱的毫伏级信号。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述输出接口为can总线通信接口。
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：
本实用新型中，通过对0.9um及4.3um波段辐射峰值的探测，实现了对火焰的快速准确判断，并且全部采用固体器件，去除了紫外光敏管及其所需的高压电源处理电路，减小了体积，提升了探测器的安全性，延长了探测器的使用寿命，提高了矿用瓦斯管道灭火防爆系统的工作效能，并且通过can总线通信接口通信接口可灵活设置相关参数，以满足不同的使用要求，值得大力推广。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器的原理框图；
图2为本实用新型提出的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器的电源变换电路；
图3为本实用新型提出的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器的放大电路；
图4为本实用新型提出的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器的核心控制单元处理电路；
图5为本实用新型提出的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器的can总线应用电路；
图6为本实用新型提出的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外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1-6，本实用新型提供的一种实施例：一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，包括电源接口，矿井瓦斯管道内可燃气体瓦斯的主要成分为ch4，其爆燃后会产生光，并且释放出co2，由于火焰探测器安装在密闭的矿井瓦斯管道内，环境黑暗，故本实用新型探测器选取0.9um近红外光谱探测及co2的吸收波4.3um作为探测波段，最大化的提取火焰辐射峰值，可快速准确地将火焰信号取出，两路探测信号相“与”作为火警信号，实现了对火焰的准确可靠探测，电源接口通过电源转换电路与高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器连接，高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器均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，放大电路对红外信号进行跟随、放大处理，运算放大器采用ad公司生产的ad8552，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，16位mcu处理器同时通过外红校准电路与高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器连接，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，16位mcu处理器同时与输出接口连接，探测器内的高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器前端设置有caf2窗口，高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器与caf2窗口之间均设置有滤光片，16位mcu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，对所采集的光谱信息进行软件滤波，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，可以将火警信号输出至输出接口，并将相关火警状态信息通过can总线进行上报。
电源转换电路的电源变换方式采用开关电源变换加线性电源变换，电源变换电路包括电源输入保护、电源变换、电源滤波，电源输入保护电路主要是对外部供电电源进行过流保护、过压保护、防反接保护等，当外部供电电源过压、过流及反接时不会对内部电路造成损坏，安全性高，v4起防反接保护作用，d2将外部输入电源变换为 8v电源，主要供给热释电探测元工作，d4将外部输入电源变换为 5v系统电源，为处理器、集成电路及系统供电，电容起滤波作用，电感起隔离作用，这样电源可实现外部9vdc～18vdc的宽电压范围输入，功耗损失小，效率高，而且线性电源变换可为系统提供无波动、较平稳理想的系统电源。
高信噪比光电传感器的响应波段为0.9um，高信噪比热释电探测元的响应波段为4.3um，高信噪比光电传感器与caf2窗口之间的滤光片为0.9um的高透过率窄带滤光片，高信噪比热释电探测元与caf2窗口之间的滤光片为4.3um的高透过率窄带滤光片，这样可以最大化采集火焰辐射的信号，同时降低了杂波干扰的概率。
高信噪比光电传感器和高信噪比热释电探测元的输出信号均为微弱的毫伏级信号，由于红外光敏管的输出信号为毫伏级的微弱信号，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一般采用一级或二级放大，灵敏度低，动态性差，所以采用四级放大电路对红外信号进行放大处理，大大提高了火灾探测灵敏度，增强火灾识别的动态性及准确性，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端口转换形成数字量。
输出接口为can总线通信接口，can总线通信接口支持can2.0a及can2.0b协议，数据率支持高达1mbps，can总线收发器为max3051，采用低电压 3.3v单电源供电，通过v28对can总线接口进行浪涌冲击保护，终端匹配电阻r101可以根据实际组网情况决定是否安装，远程监控终端或上位机可通过can总线实时监测作业现场情况，避免了人工巡视效率低成本高等系列问题，此外，通过can总线通信接口通信接口可灵活设置相关参数，以满足不同的使用要求。
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，处理器型号为mc9s12c128cfa。
工作原理：首先通过电源转换电路对外部供电电源进行过流保护、过压保护、防反接保护，并为高信噪比光电传感器、高信噪比热释电探测元、16为mcu处理器、集成电路及系统供电，然后通过高信噪比光电传感器、高信噪比热释电探测元采集信号，并通过16位mcu处理器对采集到的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，对所采集的光谱信息进行软件滤波，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，可以将火警信号输出至输出接口，并将相关火警状态信息通过can总线进行上报。
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。
1.一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，包括电源接口，其特征在于：所述电源接口通过电源转换电路与高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器连接，所述高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器均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处理器同时通过外红校准电路与高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器连接，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，所述16位mcu处理器同时与输出接口连接，所述探测器内的高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器前端设置有caf2窗口，所述高信噪比热释电探测元和高信噪比光电传感器与caf2窗口之间均设置有滤光片。
2.根据权利要求1所述的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，其特征在于：所述电源转换电路的电源变换方式采用开关电源变换加线性电源变换。
3.根据权利要求1所述的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，其特征在于：所述高信噪比光电传感器的响应波段为0.9um，所述高信噪比热释电探测元的响应波段为4.3um。
4.根据权利要求1所述的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，其特征在于：所述高信噪比光电传感器与caf2窗口之间的滤光片为0.9um的高透过率窄带滤光片，所述高信噪比热释电探测元与caf2窗口之间的滤光片为4.3um的高透过率窄带滤光片。
5.根据权利要求1所述的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，其特征在于：所述高信噪比光电传感器和高信噪比热释电探测元的输出信号均为微弱的毫伏级信号。
6.根据权利要求1所述的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，其特征在于：所述输出接口为can总线通信接口。
7.根据权利要求1所述的一种用于矿井瓦斯通风管道的双红外火焰探测器，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