物質(zhì)燃燒時(shí)，在產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時(shí),也產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。火焰探測器又稱感光式火災(zāi)探測器，它是用于響應(yīng)火災(zāi)的光特性。即擴(kuò)散火焰燃燒的光照強(qiáng)度和火焰的閃爍頻率的一種火災(zāi)探測器。根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測器有兩種:一種是對波長較短的光輻射敏感的紫外探測器，另一種是對波長較長的光輻射敏感的紅外探測器。
紫外火焰探測器是敏感高強(qiáng)度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測器,它使用一種固態(tài)物質(zhì)作為敏感元件,如碳化硅或硝酸鋁,也可使用一種充氣管作為敏感元件。
紅外光探測器基本上包括一個(gè)過濾裝置和透鏡系統(tǒng),用來篩除不需要的波長,而將收進(jìn)來的光能聚集在對紅外光敏感的光電管或光敏電阻上。
火焰探測器宜安裝在有瞬間產(chǎn)生爆炸的場所。如石油、等化工制造的生產(chǎn)存放場所等。
火焰探測器的基本原理
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,其波長在0.1-10μm或更寬的范圍,為了避免其他信號的干擾,常利用波長<300nm的紫外線,或者火焰中*的波長在4.4μm附近的CO2輻射光譜作為探測信號。紫外線傳感器只對185~260nm狹窄范圍內(nèi)的紫外線進(jìn)行響應(yīng),而對其它頻譜范圍的光線不敏感,利用它可以對火焰中的紫外線進(jìn)行檢測。到達(dá)大氣層下地面的太陽光和非透紫材料作為玻殼的電光源發(fā)出的光波長均大于300nm,故火焰探測的220m-280nm中紫外波段屬太陽光譜盲區(qū)(日盲區(qū))。紫外火焰探測技術(shù),使系統(tǒng)避開了強(qiáng)大的自然光源一太陽造成的復(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,加之它是光子檢測手段,因而信噪比高,具有極微弱信號檢測能力,除此之外,它還具有反應(yīng)時(shí)間極快的特點(diǎn)。與紅外探測器相比,紫外探測器更為可靠,且具有高靈敏度、高輸出、高響應(yīng)速度和應(yīng)用線路簡單等特點(diǎn)。因而充氣紫外光電管正日益廣泛地應(yīng)用于燃燒監(jiān)控、火災(zāi)自報(bào)警、放電檢測、紫外線檢測、及紫外線光電控制裝置中。
但對于傳統(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,過高的靈敏度對器件的低噪聲指標(biāo)是十分困難的,因?yàn)殪`敏度和噪聲信號都是由光敏管發(fā)出,傳統(tǒng)的檢測器會(huì)將兩種信號同時(shí)放大。所以其靈敏度比較差,檢測距離小,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)展的探測原理方法,與其它學(xué)科技術(shù)交叉,通過改進(jìn)信號采集和處理等方法來改善系統(tǒng)性能。
火焰探測器技術(shù)的現(xiàn)狀
國標(biāo)中對于點(diǎn)型紫外火焰探測器的響應(yīng)規(guī)定30s均可接受,但由于科技的進(jìn)步,市場上的火焰探測報(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,但對于實(shí)際應(yīng)用和安防要求而言這是必須的,而且對指標(biāo)和性能要求越來越高。國內(nèi)的大部分報(bào)警系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在S級,國外公司日本濱松、美國MSA等其響應(yīng)速度快可達(dá)到ms級,可查閱的國外的火焰檢測器探測距離為500米,不能用在更遠(yuǎn)距離火焰探測中。
火焰探測器的分類
根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測器有三種：
一種是對火焰中波長較短的紫外光輻射敏感的紫外火焰探測器；另一種是對火焰中波長較長的紅外光輻射敏感的紅外火焰探測器；第三種是同時(shí)探測火焰中波長較短的紫外線和波長較長的紅外線的紫外/紅外混合火焰探測器。
具體根據(jù)探測波段可分為：單紫外、單紅外、雙紅外、三重紅外、紅外\紫外、附加視頻等火焰探測器；
根據(jù)防爆類型可分為：隔爆型、本安型；
傳感器類型：
對于火焰燃燒中產(chǎn)生的0.185~0.260μm波長的紫外線，可采用一種固態(tài)物質(zhì)作為敏感元件，如碳化硅或硝酸鋁，也可使用一種充氣管作為敏感元件，如蓋革一彌勒管。對于火焰中產(chǎn)生的2.5~3μm波長的紅外線，可采用硫化鋁材料的傳感器，對于火焰產(chǎn)生的4.4~4.6μm波長的紅外線可采用硒化鉛材料或鉭酸鋁材料的傳感器。根據(jù)不同燃料燃燒發(fā)射的光譜可選擇不同的傳感器，三重紅外（IR3）應(yīng)用較廣。
火焰探測器的優(yōu)缺點(diǎn)：
光學(xué)火焰探測器實(shí)際火焰探測器外觀圖
優(yōu)點(diǎn):響應(yīng)速度快，探測間隔遠(yuǎn)，環(huán)境適應(yīng)性好
缺點(diǎn)：價(jià)格高
其他類型
優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、本錢低
缺點(diǎn)：反應(yīng)速度慢、環(huán)境適應(yīng)性差（室內(nèi)、風(fēng)、煙、霧、熱源等）
應(yīng)用在低端、、建筑、室內(nèi)
應(yīng)用場合：，石油和自然氣的勘探、生產(chǎn)、儲(chǔ)存與卸料，海上鉆井---固定平臺(tái)、浮動(dòng)生產(chǎn)貯存于裝卸，陸地鉆井---精煉廠、自然氣重裝站、管道，石化產(chǎn)品---生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)施，油庫，化學(xué)品，易燃材料儲(chǔ)存?zhèn)}庫，汽車---制造、油漆噴霧房，飛機(jī)---產(chǎn)業(yè)和軍事，軍需品；汽車---噴漆房、醫(yī)藥業(yè)、廢品焚燒、粉房等高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)染料的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)取?/p>
