專利名稱：自檢光源直射式火焰探測器及方法
自檢光源直射式火焰探測器及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于火災(zāi)自動探測報警領(lǐng)域，特別涉及一種自檢光源直射式火焰探測器及方法。
背景技術(shù)：
早期，國際上使用普通式紫外或單波段紅外火焰探測器作為保護大空間及地下建筑消防安全的手段，但由于其受技術(shù)水平及工藝水平的限制，在實際應(yīng)用中對環(huán)境干擾的抵抗能力較差，易產(chǎn)生誤報警。近幾年來，還有人研究利用C⑶火焰成像技術(shù)來探測火焰，由于相應(yīng)的早期火災(zāi)圖象探測的基礎(chǔ)理論研究尚不充分，在一定程度上限制了火災(zāi)圖像技術(shù)的發(fā)展。因此，近年來日本、瑞士等國家已先后開發(fā)研制并成功使用雙波段紅外火焰探測器用于大空間及地下建筑的消防安全保護。它可進一步抑制環(huán)境干擾信號的干擾， 提高探測器的可靠性，成為保護地下與大空間建筑消防安全的最新產(chǎn)品。
隨著大空間建筑及地下建筑的數(shù)量不斷增加，如大型公共娛樂場所、大型倉庫、大型集貿(mào)市場、飛機庫、車庫、油庫、候車大廳和侯機大廳、地下隧道、地鐵站道、地下大型停車場和地下商業(yè)街等。由于此類建筑內(nèi)部往往舉架高、跨度大，火災(zāi)初期煙擴散受建筑內(nèi)部安裝的空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)等影響較大，有的場所人員密集，易燃品多，火災(zāi)隱患多，而且此類建筑火災(zāi)蔓延迅速，生成煙氣毒性大，人員疏散避難及增援撲救困難，一旦發(fā)生火災(zāi)往往造成很大的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響，因此，地下及大空間建筑已成為消防保衛(wèi)的重點對象之一。
地下及大空間建筑的特殊性，普通的點型感煙、感溫火災(zāi)探測報警系統(tǒng)無法迅速采集火災(zāi)發(fā)出的煙溫變化信息，因而難以滿足早期探測并預(yù)報此類建筑火災(zāi)的要求。國際上早期使用普通式紫外、單波段紅外火焰探測器作為保護大空間建筑的手段，但由于其受技術(shù)水平及工藝水平的限制，在實際應(yīng)用中對環(huán)境干擾的抑制能力較差，容易產(chǎn)生誤報警。
火焰探測器生產(chǎn)行業(yè)檢驗方法主要圍繞火焰探測器是否有效響應(yīng)，即探測有效性和探測器靈敏度的測試。一些廠家利用汽油等燃料點燃的火焰進行檢驗，也有些利用蠟燭火焰，將探測器與火焰相隔一定距離，觀察火焰探測器是否能在規(guī)定時間內(nèi)有效響應(yīng)，如根據(jù)各火焰探測器對0. 3m2的汽油火焰在典型探測距離下的響應(yīng)情況來對比火焰探測器性能；某公司的火焰探測器靈敏度按對0. Im3可燃性介質(zhì)(汽油、柴油、煤油、乙醇、庚烷)的響應(yīng)情況劃分為4檔(15m、30m、45m和60m);某公司的紫外火焰探測器靈敏度評定指標(biāo)為 對0. 09m2汽油火焰在5 15m距離內(nèi)發(fā)出報警訊號，或?qū)σ恢灎T火焰在0. 8 1. 范圍內(nèi)發(fā)出報警訊號。根據(jù)消防設(shè)施檢測技術(shù)規(guī)程要求，對火焰探測器的檢測應(yīng)在探測器監(jiān)測視角內(nèi)、距離探測器0. 55^1. Om處，放置紫外波長小于0.觀μ m (對于紫外火焰探測器)或紅外波長大于0.85 μ m (對于紅外火焰探測器)的光源，查看探測器是否報警。上述火焰探測器生產(chǎn)行業(yè)檢測方法普遍存在一定缺陷，如不易控制燃燒過程，火災(zāi)危險性大；不能控制提供的輻射波長范圍；不方便舉高以滿足檢測規(guī)程規(guī)定的測試距離；易受外界干擾；檢驗中需要不斷更換燃料，一致性和可重復(fù)性差。此外，檢驗主要依靠人工完成，大批量的檢驗將耗費大量的人力，檢驗效率低。
針對現(xiàn)有檢測方法的不足之處，一些火焰探測器生產(chǎn)廠家開發(fā)具有光學(xué)完整性的火焰探測器，并根據(jù)探測器自檢時根據(jù)傳感器是否響應(yīng)判斷探測器是否失效并給出對應(yīng)的信號，目前的現(xiàn)有技術(shù)中存在結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于攜帶的手持式紅外火焰探測器現(xiàn)場檢測設(shè)備，利用半導(dǎo)體紅外發(fā)射管制作了可替代明火的紅外光源，能夠解決火焰探測器現(xiàn)場測試存在的一些問題。盡管目前已有一些成型的用作火焰探測器現(xiàn)場檢測的人工光源， 手持式現(xiàn)場檢測設(shè)備亦解決了以往現(xiàn)場點火試驗裝置一致性和可重復(fù)性差的問題，然而此類檢測設(shè)備仍受限于安裝的位置，且無法實現(xiàn)實時監(jiān)測，有一些廠家開發(fā)了利用光的反射原理，通過在探測器內(nèi)部設(shè)置自檢光源，透過檢測窗口外面的反光板將檢測光源的光線反射，反射光線透過保護鏡片再入射到傳感器，實現(xiàn)自檢。這樣設(shè)計基本實現(xiàn)了自檢功能，但是整個光路采用了 2個保護鏡片，一個反光板，檢測的效率低下，受污染的概率較大，因此有必要研究采用簡單自檢光路的火焰探測器，實現(xiàn)其良好的光學(xué)完整性。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種自檢光源直射式火焰探測器及方法， 采用火焰紅外光源和紫外光源外置進行光源自檢。
本發(fā)明的自檢光源直射式火焰探測器，包括外殼、紅外光源、紫外光源、紅外窗片、 紫外窗片、紅外傳感器I、紅外傳感器II、紫外傳感器、紅外光源驅(qū)動電路、紫外光源驅(qū)動及信號提取電路、放大取樣電路I、放大取樣電路II、信號處理電路、電源處理電路、信號輸出電路、報警顯示模塊和自檢信號輸入電路。
本發(fā)明探測器的外殼包括殼體、面板、紫外自檢燈座、紫外窗片、紅外自檢燈座和紅外窗片。紫外、紅外探測板固定在面板上，電源轉(zhuǎn)換及信號輸出接口板固定在殼體后部， 紫外、紅外探測板和電源轉(zhuǎn)換及信號輸出接口板通過信號線連接。
紅外窗片和紫外窗片安裝在外殼同一側(cè)內(nèi)壁上，在紅外窗片的上方安裝對應(yīng)的紅外光源，在紫外窗片的側(cè)上方安裝對應(yīng)的紫外光源，信號處理電路的輸出引腳與紅外光源驅(qū)動電路輸入端相連，紅外光源驅(qū)動電路輸出端與紅外光源相連，紅外傳感器I的輸出端與放大取樣電路I輸入端相連，放大取樣電路I輸出端與信號處理電路的輸入引腳相連， 紅外傳感器II的輸出端與放大取樣電路II輸入端相連，放大取樣電路II的輸出端連接信號處理電路的輸入引腳，紫外光源與紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸出端相連，信號處理電路輸出引腳與紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸入端相連，紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸出端連接紫外傳感器，信號輸出電路與信號處理電路輸出引腳相連，電源處理電路與外部電源輸入端相連，通過轉(zhuǎn)換極性，調(diào)整出不同電壓輸出至放大取樣電路I、放大取樣電路 II、信號處理電路、紫外光源和紅外光源，報警顯示模塊與信號處理電路相連，實現(xiàn)探測器工作信號指示與報警指示的顯示；自檢信號輸入電路與信號處理電路相連，是采用紅外遙控接收電路接收外部自檢信號。
所述信號輸出電路包括繼電器輸出電路、485通訊接口電路和4_20mA信號輸出電路，4-20mA信號輸出電路輸出4-20mA信號，485通訊接口電路輸出485通訊信號，繼電器輸出電路輸出無源開關(guān)信號。三個電路分別與信號處理電路的輸出引腳通過對應(yīng)的控制口線連接。采用本發(fā)明自檢光源直射式火焰探測器進行火焰探測的方法，具體包括以下步驟 步驟1 初始化系統(tǒng)復(fù)位，關(guān)中斷，繼電器、端口、RAM和定時器 ；、T1初始化，設(shè)置報警時間，選擇靈敏度，點亮紅色LED 5秒，綠色LED 5秒，設(shè)定A/D轉(zhuǎn)換采樣周期，設(shè)定定時器T2定時周期，設(shè)定并開中斷，清看門狗標(biāo)志位，循環(huán)等待中斷。
步驟2 通過紅外、紫外傳感器采集火焰信號數(shù)據(jù)，通過編碼實現(xiàn)通過T2定時中斷后進行A/D轉(zhuǎn)換得到兩個通道的信號幅值和頻率數(shù)據(jù)。通過中斷判斷，進行相應(yīng)的中斷操作，進入T2定時中斷服務(wù)子程序后操作順序為T2定時中斷初始化； 火警判斷；是否需要頻率采集；是否需要幅值采樣數(shù)據(jù)；是否需要進行火警綜合判斷；然后 1~2定時中斷返回。
步驟3 對采集的數(shù)據(jù)進行信號處理，進行火災(zāi)發(fā)生判斷，包括紅外火焰及背景幅值判斷、紅外火焰及背景頻率判斷、紫外火焰頻率信號判斷和紫外紅外復(fù)合判斷；步驟3. 1 紅外火焰及背景幅值判斷步驟3. 1.1基于固定基值判斷火焰通道相對于固定基值的增加值Δ FaO=Fa-Ca,其中，1 為火焰通道當(dāng)前紅外AD 采樣幅值，Ca為火焰通道固定基值；背景探測通道幅值相對于固定基值的增加值Δ BaO= Ba-Da，其中，Ba為背景探測通道當(dāng)前紅外AD采樣幅值，Da為背景探測通道固定基值；當(dāng)Δ FaO >Δ BaO且Δ FaO/N >Δ BaO，其中，N為常數(shù)，在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)滿足該條件則判斷幅值滿足火警條件，跳過基于補償基值判斷程序并進行閃爍頻率判斷；當(dāng)Δ FaO/ N ^Δ BaO時，判斷幅值是否滿足火警條件，滿足則返回，不滿足則進行基于補償基值判斷； 當(dāng)Δ FaO ^Δ BaO時，判斷幅值是否滿足火警條件，滿足則返回，不滿足則進行基于補償基值判斷。
步驟3. 1. 2基于補償基值判斷火焰通道信號相對于補償基值的增加值Δ !^l=Fa-Cal,其中，h為火焰通道當(dāng)前紅外AD采樣幅值，Cal為火焰通道補償基值，背景探測通道信號相對于補償基值的增加值 ABal= Ba-Dal，其中，Ba為背景探測通道當(dāng)前紅外AD采樣幅值，Dal為背景探測通道響應(yīng)補償設(shè)定值。
當(dāng)Δ Fal >Δ Bal且Δ Fal/N >Δ Bal時，在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)滿足該條件則判斷幅值是否滿足火警條件，并進行紅外火焰閃爍頻率判斷。
步驟3. 2紅外火焰及背景頻率判斷紅外火焰通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為 ^ν，背景探測通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為Bav < 2或Bav ^ 20，并且火焰及背景探測通道紅外采樣頻率數(shù)據(jù)連續(xù)4次滿足頻率要求，則閃爍頻率滿足火警報警條件。
步驟3. 3紫外火焰頻率信號判斷紫外響應(yīng)值為Kz為紫外計數(shù)基值，Zt為紫外預(yù)警判斷計數(shù)器， 當(dāng)Ζ1-κζ>0時，連續(xù)Zt次滿足該條件則直接判斷紫外頻率滿足火警條件。
當(dāng)Zl-Kz ( O時，連續(xù)k次滿足該條件則紫外報警計數(shù)器清零，返回。
紫外火焰通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為Fuv，F(xiàn)min彡Fuv彡Fmax, 并且紫外火焰通道頻率數(shù)據(jù)依次為Fikl (當(dāng)前)、？…、？ 、……Fui (i=N)，設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)滿足Fmin ^ Fui ^ Fmax (i=N)，則紫外閃爍頻率判斷滿足火警報警條件。
步驟3. 4紫外紅外復(fù)合判斷當(dāng)紅外火焰及背景信號判斷結(jié)果符合火警時，輸出紅外火警信號，當(dāng)紫外火焰信號判斷符合火警時，輸出紫外火警信號，當(dāng)兩種信號有一種符合火警信號時，另一種處于火警預(yù)警狀態(tài)時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的對比參數(shù)進行配對，若符合報警狀態(tài)則報火警。
步驟4:信號輸出通過探測器4-20mA信號輸出電路或繼電器輸出電路將報警信號輸出，是報警信號則運行結(jié)束，不是則進入自檢判斷。
步驟5:自檢判斷判斷是否自檢時間到或外部信號輸入啟動，是則進入自檢，啟動自檢光源，采集數(shù)據(jù)， 對比分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)符合預(yù)定范圍，就返回，數(shù)據(jù)超出預(yù)定范圍就報故障。
本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果，包括以下幾點1.采用具有火焰紅外、紫外光譜特征的光源，結(jié)合直射光路設(shè)計的外置結(jié)構(gòu)進行光源自檢，保證光源能夠透過保護鏡片直射到對應(yīng)的傳感器，并且不影響探測器的探測視場角， 通過采用最簡單的直射光路，減少了普通反射式自檢光路中的光路器件，提高了光源效率， 同時減少污染點，提高了自檢的可靠性。
2.通過配置紅外參比波段即背景探測波段，當(dāng)現(xiàn)場存在紅外干擾時，可通過兩個通道對紅外輻射的響應(yīng)比值進行去除干擾，提高抗誤報的能力，提升探測器環(huán)境適應(yīng)性。
3.采集單紫外響應(yīng)火焰的脈沖計數(shù)信號，獲取其統(tǒng)計特征；采集雙波段紅外傳感器響應(yīng)火焰的幅值、趨勢及火焰頻率，獲取其閾值、時域及頻域特征，將這些特征融合多信息復(fù)合判斷算法進行火焰探測報警，實現(xiàn)對火焰的可靠探測。


圖1為本發(fā)明實施例自檢光源直射式火焰探測器整機結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1-殼體， 2-面板，3-紫外自檢燈座，4-紫外窗片，5-紅外自檢燈座，6-紅外窗片；圖2為本發(fā)明實施例自檢光源直射式火焰探測器系統(tǒng)構(gòu)成示意圖，其中，7-外殼；圖3為本發(fā)明實施例自檢光源直射式火焰探測器基本設(shè)計原理框圖；圖4為本發(fā)明實施例紅外光源驅(qū)動電路原理圖；圖5為本發(fā)明實施例紫外光源驅(qū)動及信號提取電路原理圖；圖6為本發(fā)明實施例放大取樣電路原理圖；圖7為本發(fā)明實施例信號處理電路原理圖；圖8為本發(fā)明實施例電源處理電路原理圖；圖9為本發(fā)明實施例信號輸出電路原理圖；圖10為本發(fā)明實施例報警顯示模塊及自檢信號輸入電路原理圖；圖11為本發(fā)明實施例自檢光源直射式火焰探測器的系統(tǒng)流程圖；圖12為本發(fā)明實施例自檢光源直射式火焰探測器的紅外探測報警判斷數(shù)據(jù)處理流程圖；圖13為本發(fā)明實施例自檢光源直射式火焰探測器的紫外探測報警判斷數(shù)據(jù)處理流程圖；圖14為本發(fā)明實施例自檢光源直射式火焰探測器的自檢流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示，自檢光源直射式火焰探測器整機外殼包括殼體1、面板2、紫外自檢燈座3、紫外窗片4、紅外自檢燈座5和紅外窗片6 ；紫外、紅外探測板固定在面板上，電源轉(zhuǎn)換及信號輸出接口板固定在殼體后部，紫外、紅外探測板和電源轉(zhuǎn)換及信號輸出接口板通過信號線連接。
本發(fā)明的自檢光源直射式火焰探測器，包括外殼、紅外光源、紫外光源、紅外窗片、 紫外窗片、紅外傳感器I、紅外傳感器II、紫外傳感器、紅外光源驅(qū)動電路、紫外光源驅(qū)動及信號提取電路、放大取樣電路I、放大取樣電路II、信號處理電路、電源處理電路、信號輸出電路、報警顯示模塊和自檢信號輸入電路。信號輸出電路包括繼電器輸出電路、485通訊接口電路和4-20mA信號輸出電路。
所述信號輸出電路，如圖9所示，包括繼電器輸出電路、485通訊接口電路和 4-20mA信號輸出電路，4-20mA信號輸出電路輸出4_20mA信號，485通訊接口電路輸出485 通訊信號，繼電器輸出電路輸出無源開關(guān)信號。三個電路分別與信號處理電路的輸出引腳通過對應(yīng)的控制口線連接。
紅外窗片采用對1-14 μ m的紅外光的透過率高于85%的材料制成，環(huán)境適應(yīng)性要求耐腐蝕、擦拭、濕熱及高低溫。紫外窗片采用對200-1000nm的紫外光的透過率高于85% 的材料制成，環(huán)境適應(yīng)性要求耐腐蝕、擦拭、濕熱及高低溫。探測波段選用PYD-001A型紅外傳感器I，參比波段選用PYD-001B型紅外傳感器II ；紫外傳感器選用型號R2868，紅外光源選用IRL715紅外發(fā)光管，紫外光源選用Z09紫外發(fā)光管。
探測器基本設(shè)計原理如圖3所示，具體組成結(jié)構(gòu)如圖2所示，紅外窗片和紫外窗片安裝在外殼同一側(cè)內(nèi)壁上，在紅外窗片的上方安裝對應(yīng)的紅外光源，在紫外窗片的下方安裝對應(yīng)的紫外光源，信號處理電路的輸出引腳與紅外光源驅(qū)動電路輸入端相連，紅外光源驅(qū)動電路(如圖4所示)輸出端與紅外光源相連，紅外傳感器I的輸出端與放大取樣電路I 輸入端相連，放大取樣電路I (如圖6所示)輸出端與信號處理電路的輸入引腳相連，紅外傳感器II的輸出端與放大取樣電路II輸入端相連，放大取樣電路II的輸出端連接信號處理電路(如圖7所示)的輸入引腳，紫外光源驅(qū)動及信號提取電路(如圖5所示)輸出端連接紫外光源，信號處理電路輸出引腳與紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸入端相連，紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸出端連接紫外傳感器，信號輸出電路與信號處理電路輸出引腳相連， 電源處理電路(如圖8所示)與外部電源輸入端相連，通過轉(zhuǎn)換極性，調(diào)整出不同電壓輸出至放大取樣電路I、放大取樣電路II、信號處理電路、紫外光源和紅外光源，1路12V給放大取樣電路，1路5V給信號處理電路，1路5V給自檢光源使用；報警顯示模塊與信號處理電路相連，實現(xiàn)探測器工作信號指示與報警指示的顯示，自檢信號輸入電路與信號處理電路相連， 是采用紅外遙控接收電路接收外部自檢信號，報警顯示模塊及自檢信號輸入電路如圖10 所示。
紅外傳感器I和II、紅外光源驅(qū)動電路、放大取樣電路I和II、紫外傳感器、紫外光源驅(qū)動及信號提取電路、信號處理電路都固定在紫外、紅外探測板上；電源處理電路、信號輸出電路、報警顯示模塊和自檢信號輸入電路固定在電源轉(zhuǎn)換及信號輸出接口板上。電源轉(zhuǎn)換及信號輸出接口板固定在探測器的外殼的后蓋部分。
采樣上述火焰探測器進行火焰探測的方法，流程如圖11所示，具體按如下步驟進行步驟1 初始化系統(tǒng)復(fù)位，關(guān)中斷，繼電器、端口、RAM和定時器Τ。T1初始化，點亮紅色LED 5秒，綠色 LED 5秒，設(shè)定A/D轉(zhuǎn)換采樣周期，設(shè)定定時器T2定時周期，設(shè)定并開中斷，清看門狗標(biāo)志位，循環(huán)等待中斷。
設(shè)置報警時間為紅外3秒，紫外5秒，復(fù)合探測6秒；設(shè)置探測器自檢時間為240 秒；選擇靈敏度，靈敏度分為三級，靈敏度1級對應(yīng)紅外固定基值是45，補償基值60，紫外計數(shù)基值50 ；靈敏度2級對應(yīng)紅外固定基值是70 ；補償基值80，紫外計數(shù)基值60 ；靈敏度 3級對應(yīng)紅外固定基值是90 ；補償基值100，紫外計數(shù)基值75 ；步驟2 通過紅外、紫外傳感器采集火焰信號數(shù)據(jù)，通過編碼實現(xiàn)通過T2定時中斷后進行A/D轉(zhuǎn)換得到兩個通道的信號幅值和頻率數(shù)據(jù)。通過中斷判斷，進行相應(yīng)的中斷操作，進入T2定時中斷服務(wù)子程序后操作順序為T2定時中斷初始化； 火警判斷；是否需要頻率采集；是否需要幅值采樣數(shù)據(jù)；是否需要進行火警綜合判斷；然后 1~2定時中斷返回。
步驟3 對采集的數(shù)據(jù)進行信號處理，進行火災(zāi)發(fā)生判斷，包括紅外火焰及背景幅值判斷、紅外火焰及背景頻率判斷、紫外火焰頻率信號判斷和紫外紅外復(fù)合判斷；步驟3. 1 紅外火焰幅值判斷步驟3. 1.1基于固定基值判斷火焰通道相對于固定基值的增加值Δ FaO=Fa-Ca,其中，F(xiàn)a為火焰通道當(dāng)前紅外AD采樣幅值，1 為210、215、210、215、Μ5，Ca為火焰通道固定基值，Ca=45 ；背景探測通道幅值相對于固定基值的增加值Δ BaO= Ba-Da，其中，Ba為背景探測通道(紅外參比波段)當(dāng)前紅外 AD采樣幅值，Ba為50、51、52、50、52，Da為背景探測通道固定基值，Da=45 ；N=4,Δ FaO=火焰通道探測數(shù)據(jù)-Ca固定基值45>150而且Δ BaO=背景探測通道數(shù)據(jù)-Da 固定基值45<150，若連續(xù)4次滿足該條件則判斷幅值滿足火警條件，跳過基于補償基值判斷程序并進行閃爍頻率判斷 ’當(dāng)Δ FaO/4 ^Δ BaO時，判斷幅值是否滿足火警條件，滿足則返回，不滿足則進行基于補償基值判斷；當(dāng)Δ FaO BaO時，判斷幅值是否滿足火警條件，滿足則返回，不滿足則進行基于補償基值判斷。
步驟3. 1. 2基于補償基值判斷火焰通道信號相對于補償基值的增加值Δ Fal=Fa-Cal,其中，!^為210、215、210、215、 245，Cal為火焰通道補償基值，Cal=60，背景探測通道信號相對于補償基值的增加值Δ Bal= Ba-Dal，其中，Ba為90、91、92、90、102，Dal為背景探測通道響應(yīng)補償設(shè)定值，Dal=58。
當(dāng)Δ Fal=紅外火焰探測數(shù)據(jù)_ 60>150且Δ Bal=背景探測通道數(shù)據(jù)_58<150時， 連續(xù)4次滿足該條件則判斷幅值是否滿足火警條件，并進行紅外火焰閃爍頻率判斷。
步驟3. 2紅外火焰頻率判斷紅外火焰通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為 ^ν，背景探測通道連續(xù)4次頻率數(shù)據(jù)平均值為Bav彡2或Bav彡20，若4彡Fav彡2OHZ,且Feiq (當(dāng)前)，F(xiàn)a1, Fa2, Fa3 (前3次)中有至少2個滿足4 < Fiii < 20，i=0,1，2，3，則閃爍頻率滿足火警條件；反之，則不滿足火警條件。
紅外探測報警判斷數(shù)據(jù)處理流程如圖12所示。
步驟3. 3紫外火焰頻率信號判斷，流程如圖13所示， 紫外響應(yīng)值)((|為56、78、89、56、121，紫外計數(shù)基值1(2為50，紫外預(yù)警判斷計數(shù)器2{為5，當(dāng)Ζ1-κζ>0時，連續(xù)Zt次滿足該條件則直接判斷紫外頻率滿足火警條件。
當(dāng)Zl-Kz ^ 0時，連續(xù)k次滿足該條件則紫外報警計數(shù)器清零，返回，H
紫外火焰通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為Fuv，F(xiàn)min彡Fuv彡Fmax, 并且紫外火焰通道頻率數(shù)據(jù)依次為Fikl (當(dāng)前)、？…、？ 、……Fui (i=5)，設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)滿足Fmin ( FUi=50 ( Fmax (i=N)，則紫外閃爍頻率判斷滿足火警報警條件；其中，F(xiàn)min 和Fmax分別為紫外火焰通道最小頻率和最大頻率，F(xiàn)min=20, Fmax =200。
步驟3. 4紫外紅外復(fù)合判斷當(dāng)紅外火焰信號判斷結(jié)果符合火警時，輸出紅外火警信號，當(dāng)紫外火焰信號判斷符合火警時，輸出紫外火警信號，當(dāng)兩種信號有一種符合火警信號時，另一種處于火警預(yù)警狀態(tài)時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的對比參數(shù)進行配對當(dāng)紫外符合火警判斷時，紅外Δ ^/3 >ABa或 AFal/2 > ABal即符合火焰報警；當(dāng)紅外符合火警判斷時，紫外Fmin=IO ；F Ui=30(i=5)； Fmax =200 ；即符合火焰報警； 步驟4 信號輸出通過探測器4-20mA信號輸出電路或繼電器輸出電路將報警信號輸出，是報警信號則運行結(jié)束，不是則進入自檢判斷。
步驟5:自檢判斷如圖14所示，判斷是否自檢時間到或外部信號輸入啟動，是則進入自檢，啟動自檢光源，采集數(shù)據(jù)，對比分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)符合預(yù)定范圍紅外火焰探測值與自檢采樣值誤差在 30%以內(nèi)，就返回，數(shù)據(jù)超出預(yù)定范圍就報故障。
權(quán)利要求
1.一種自檢光源直射式火焰探測器，包括外殼，其特征在于還包括紅外光源、紫外光源、紅外窗片、紫外窗片、紅外傳感器I、紅外傳感器II、紫外傳感器、紅外光源驅(qū)動電路、紫外光源驅(qū)動及信號提取電路、放大取樣電路I、放大取樣電路II、信號處理電路、電源處理電路、信號輸出電路、報警顯示模塊和自檢信號輸入電路；所述信號輸出電路包括繼電器輸出電路、485通訊接口電路和4-20mA信號輸出電路， 三個電路分別與信號處理電路的輸出引腳連接；所述紅外窗片和紫外窗片安裝在外殼同一側(cè)內(nèi)壁上，在紅外窗片的上方安裝對應(yīng)的紅外光源，在紫外窗片的側(cè)上方安裝對應(yīng)的紫外光源，信號處理電路的輸出引腳與紅外光源驅(qū)動電路輸入端相連，紅外光源驅(qū)動電路輸出端與紅外光源相連，紅外傳感器I的輸出端與放大取樣電路I輸入端相連，放大取樣電路I輸出端與信號處理電路的輸入引腳相連， 紅外傳感器II的輸出端與放大取樣電路II輸入端相連，放大取樣電路II的輸出端連接信號處理電路的輸入引腳，紫外光源與紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸出端相連，信號處理電路輸出引腳與紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸入端相連，紫外光源驅(qū)動及信號提取電路輸出端連接紫外傳感器，信號輸出電路與信號處理電路輸出引腳相連，電源處理電路與外部電源輸入端相連，通過轉(zhuǎn)換極性，調(diào)整出不同電壓輸出至放大取樣電路I、放大取樣電路 II、信號處理電路、紫外光源和紅外光源，報警顯示模塊與信號處理電路相連，自檢信號輸入電路與信號處理電路相連。
2.采用權(quán)利要求1所述的自檢光源直射式火焰探測器進行火焰探測的方法，其特征在于具體包括以下步驟步驟1 初始化；步驟2 通過紅外、紫外傳感器采集火焰信號數(shù)據(jù)；步驟3 對采集的數(shù)據(jù)進行信號處理，進行火災(zāi)發(fā)生判斷，包括紅外火焰及背景幅值判斷、紅外火焰及背景頻率判斷、紫外火焰頻率信號判斷和紫外紅外復(fù)合判斷；步驟4 信號輸出通過探測器4-20mA信號輸出電路或繼電器輸出電路將報警信號輸出，是報警信號則運行結(jié)束，不是則進入自檢判斷；步驟5:自檢判斷判斷是否自檢時間到或外部信號輸入啟動，是則進入自檢，啟動自檢光源，采集數(shù)據(jù)， 對比分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)符合預(yù)定范圍，就返回，數(shù)據(jù)超出預(yù)定范圍就報故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自檢光源直射式火焰探測的方法，其特征在于所述步驟3 按以下步驟執(zhí)行步驟3. 1 紅外火焰及背景幅值判斷步驟3. 1.1:基于固定基值判斷火焰通道相對于固定基值的增加值Δ FaO=Fa-Ca,其中，1 為火焰通道當(dāng)前紅外AD 采樣幅值，Ca為火焰通道固定基值；背景探測通道幅值相對于固定基值的增加值Δ BaO= Ba-Da，其中，Ba為背景探測通道當(dāng)前紅外AD采樣幅值，Da為背景探測通道固定基值；當(dāng)Δ !^aO >Δ BaO且Δ FaO/N >Δ BaO，其中，N為常數(shù)，在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)滿足該條件則判斷幅值滿足火警條件，跳過基于補償基值判斷程序并進行閃爍頻率判斷；當(dāng)Δ FaO/ N^ABaO時，判斷幅值是否滿足火警條件，滿足則返回，不滿足則進行基于補償基值判斷；當(dāng)Δ FaO ^Δ BaO時，判斷幅值是否滿足火警條件，滿足則返回，不滿足則進行基于補償基值判斷；步驟3. 1. 2基于補償基值判斷火焰通道信號相對于補償基值的增加值Δ !^l=Fa-Cal,其中，h為火焰通道當(dāng)前紅外AD采樣幅值，Cal為火焰通道補償基值，背景探測通道信號相對于補償基值的增加值 ABal= Ba-Dal，其中，Ba為背景探測通道當(dāng)前紅外AD采樣幅值，Dal為背景探測通道響應(yīng)補償設(shè)定值；當(dāng)Δ Fal >Δ Bal且Δ Fal/N >Δ Bal時，在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)滿足該條件則判斷幅值是否滿足火警條件，并進行紅外火焰閃爍頻率判斷； 步驟3. 2紅外火焰及背景頻率判斷紅外火焰通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為 ^ν，背景探測通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為Bav < 2或Bav ^ 20，并且火焰及背景探測通道紅外采樣頻率數(shù)據(jù)連續(xù)4次滿足頻率要求，則閃爍頻率滿足火警報警條件； 步驟3. 3紫外火焰頻率信號判斷紫外響應(yīng)值為Kz為紫外計數(shù)基值，Zt為紫外預(yù)警判斷計數(shù)器， 當(dāng)Ζ1-ΚΖ>0時，連續(xù)Zt次滿足該條件則直接判斷紫外頻率滿足火警條件； 當(dāng)Zl-Kz ^ 0時，連續(xù)^次滿足該條件則紫外報警計數(shù)器清零，返回； 紫外火焰通道在設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)頻率數(shù)據(jù)平均值為Fuv，F(xiàn)min ( Fuv ( Fmax,并且紫外火焰通道頻率數(shù)據(jù)依次為Futl (當(dāng)前)、？…、？ 、……Fui (i=N)，設(shè)定的判斷次數(shù)內(nèi)滿足Fmin ^F Ui^ Fmax (i=N)，則紫外閃爍頻率判斷滿足火警報警條件； 步驟3. 4紫外紅外復(fù)合判斷當(dāng)紅外火焰及背景信號判斷結(jié)果符合火警時，輸出紅外火警信號，當(dāng)紫外火焰信號判斷符合火警時，輸出紫外火警信號，當(dāng)兩種信號有一種符合火警信號時，另一種處于火警預(yù)警狀態(tài)時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的對比參數(shù)進行配對，若符合報警狀態(tài)則報火警。
全文摘要
一種自檢光源直射式火焰探測器及方法，該探測器包括外殼、紅外光源、紫外光源、紅外窗片、紫外窗片、紅外傳感器Ⅰ、紅外傳感器Ⅱ、紫外傳感器、紅外光源驅(qū)動電路、紫外光源驅(qū)動及信號提取電路、放大取樣電路Ⅰ、放大取樣電路Ⅱ、信號處理電路、電源處理電路、信號輸出電路、報警顯示模塊和自檢信號輸入電路。探測器采用火焰紅外光源外置進行光源自檢，通過紅外、紫外傳感器采集火焰信號數(shù)據(jù)，進行火災(zāi)發(fā)生判斷，包括紅外火焰及背景幅值判斷、紅外火焰及背景頻率判斷、紫外火焰頻率信號判斷和紫外紅外復(fù)合判斷，通過配置紅外背景探測波段，當(dāng)現(xiàn)場存在紅外干擾時，提高抗誤報的能力，提升探測器環(huán)境適應(yīng)性。
文檔編號G08B17/12GK102496236SQ201110446149
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者張曦, 徐放, 梅志斌, 王勇俞, 董文輝 申請人:公安部沈陽消防研究所