紫外火焰探测器在火灾中的应用

御风天下

火焰的辐射是具有离散光谱的气体辐射和伴有连续光谱的固体辐射,其波长在0.1-10μm或更宽的范围,为了避免其他信号的干扰,常利用波长<300nm的紫外线,或者火焰中特有的波长在4.4μm附近的co2辐射光谱作为探测信号。紫外线传感器只对185~260nm狭窄范围内的紫外线进行响应,而对其它频谱范围的光线不敏感,利用它可以对火焰中的紫外线进检测。到达大气层下地面的太阳光和非透紫材料作为玻壳的电光源发出的光波长均大于300nm,故火焰探测的220nm – 280nm中紫外波段属太阳光谱盲区(日盲区)。紫外火焰探测技术,使系统避开了强大的自然光源 - 太阳造成的复杂背景,使得在系统中信息处理的负担大为减轻。所以可靠性较高,加之它是光子检测手段,因而信噪比高,具有极微弱信测能力,除此之外,它还具有反应时间极快的特点。与红外探测器相比,紫外探测器更为可靠,且具有高灵敏度、高输岀、高响应速度和应用线路简单等特点。因而充气紫外光电管正曰益广泛地应用于燃烧监控、火灾自报警、放电检测、紫外线检测、及紫外线光电控制装置中。

但对于传统的紫外光电管器件,由于结构设计和制备工艺的限制,其噪声和灵敏度是一个互相矛盾的参数。一般而言，需将灵敏度控制在一个合适的水平,过高的灵敏度对器件的低噪声指标是十分困难的,因为灵敏度和噪声信号都是由光敏管发岀,传统的检测器会将两种信号同时放大。所以其灵敏度比较差,检测距离小,不能抗雷电的干扰,存在一定的误报率。因而需要基于现有或新发展的探测原理方法,与其它学科技术交叉,通过改进信号釆集和处理等方法来改善系统性能。

火焰探测报警器技术的现状：

国标中对于点型紫外火焰探测器的响应规定30s均可接受,但由于科技的进步,市场上的火焰探测报警产品的响应时间性均能满足这个时间范围,但对于实际应用和安防要求而言这是必须的,而且对指标和性能要求越来越高。国内的大部炅警系统响应时间在s级,国外日本、美国等国家其响应速度快可达到ms级,可查阅的国外的火焰检测器探测距离为500米,不能用在更远距离火焰探测中。市场上的火焰检测器主要有感烟传感器、红外传感器和紫外光敏管,即使是采用多信息融合技术的火焰探测系统,其检测的信息来源也主要是这三个方面。传统的火焰探测传感器存在以下不足：

a、烟雾传感器，这是一种火焰间接检测器，当火焰产生后烟雾也随着产生。当烟雾达到一定的浓度时发出报警信号。用这种方式检测火焰有很大的弊病，有报多物质燃烧时不产生烟雾（如天然气、乙醇、甲醇等），并且检测距离较短，传感器必须在烟雾浓的位置。可见当火焰发生到烟雾浓密，然后报警，在有的场合可能为时太晚。

b、热释放红外火焰检测器,直接检测火焰中波长为4.35±0.15μπ的红外光谱,检测目标比较明确,它由热释放探头和放大器组成,不足之处是:这种类型的传感器具有压电性,对声音电磁波以及震动都十分敏感,所以使用的地方受到一定的限制,它的检测距离小于80m。

c、常规的紫外火焰检测器,直接检测火焰中180-260nm的紫外光谱,检测的目标也十分明确,响应速度也比较快。它由紫外光敏探头和放大器组成,不足之处是:灵敏度差,检测距离小于15m,不能抗雷电的干扰,存在一定的误报率,因此只用在距离较短的封闭环境,如加热炉、工业锅炉等地方。

针对不同类型火焰探测器的特点限制,怎么融入火灾探测报警需要的实时性和准确性,火焰探测的高速响应、远距离探测(针对不同场所而言)、准确无误报等特性就成为火焰探测技术必须解决的难题。鉴于紫外火焰探测自身的优点和探测系统的易实现性和探测距离的扩展性,所以对紫外光敏管加入智能火焰探测模块,通过采用放大电路、信号处理和数字滤波技术,改善了市场上现有火灾报警系统存在的不足。

最后工采网小编给大家介绍两款能够应用在火焰检测和紫外线检测领域的紫外线探测器，首先是从德国进口的紫外光电探测器 - TOCON_ABC1,该款探测器是基于碳化硅的宽频紫外光电探测器，带有集成放大器。TOCON是5伏供电的紫外光电探测器，带有的集成放大器使紫外辐射转化成0~5V电压输出。TOCON的输出电压引脚可以直接连接到控制器，电压计或其他带有电压输入的数据分析装置。高度现代化的电子元件和带有紫外玻璃窗的密封金属外壳可消除封装内寄生电阻路径导致的噪声或电磁干扰。

最后这款产品，也是从德国进口的紫外光电二极管 - SG01D–5LENS，SiC具有独特的特性，能承受高强度的辐射，对可见光几乎不敏感，产生的暗电流低，响应速度快和噪音低。这些特性使SiC成为可见盲区半导体紫外探测器的上佳使用材料。SiC探测器可以一直工作于高达170°C(338°F)的温度中。信号（响应率）的温度系数也很低，< 0,1%/K。由于噪音低(fA级的暗电流), 能够有效地检测到极低的紫外辐射强度。请注意这个装置需要配置相应的放大器。(参见第3页中的典型电路)。