火焰检测原理培训

火检讲义一、火焰检测器的类型火焰检测器通常按照所采用的光电元件而进行分类。

常用的火焰检测器有三种：紫外线型、可见光型、以及红外线型。

1、紫外线型检测器采用紫外线光敏管作为传感元件，这种检测器的优点是报警灵敏度高，对于燃用天然气和重油的锅炉，由于火焰中的紫外线特别的丰富，采用这一类型的检测器比较合适。

对于燃烧煤粉的锅炉，由于在火焰燃烧的时候，相当一部分的紫外线被煤粉所吸收，特别当锅炉燃烧不稳定或锅炉低负荷运行时，检测器所能吸收到的紫外线较弱，这样容易造成检测器误动作。

因此，从70年代后期开始，这种检测器在煤粉锅炉上的应用日趋减少。

红外线型检测器采用光敏电阻（如硫化铅）作为传感元件，其光谱响应范围在0.7-0.32μm之间。

这种检测器的特点是呈现与紫外线型检测器相反的性能，如在火焰瞬时不稳定或低负荷运行的时候仍能稳定工作，对探头的安装位置和方向的要求也不象其他类型那样苛刻。

具有代表性的产品是美国FORNEY公司的DPD型检测器。

可见光型检测器采用光电二极管作为传感元件。

这种检测器的特点是极其类似人眼的光谱响应。

二、火焰检测器的一般工作原理1）、探头部分的原理如图 2所示，炉膛火焰中的相关波长的光线穿过探头端部的透镜，并经由光导纤维而到达探头小室，照到光敏元件上。

由光敏元件将光信号转化为电信号，并经由对数放大器转换为电压信号。

采用对数放大器是由于光敏元件输出的电流值是发光强度的指数函数，当发光强度大幅变化时，对数放大器的输出呈小幅度变化，这样可以避免放大器饱和，使得不同负荷下的正常火焰信号都在预定值之内。

对数放大器输出的电压信号，再经过传输放大器转换为电流信号，然后通过屏蔽电缆传输至火焰检测器的机箱部分。

采用电流传输而不采用电压传输，是由于前者抗干扰的能力强，信号衰减小，适合于长距离传输（可长达1500m）。

2）、机箱部分的原理如图3所示，炉膛中的火焰信号经过多次转换，最后在机箱里被转换成电压信号。

由于火焰信号本身是脉动的，其强度和频率随时在变化，且对于不同的燃料，其变化范围也不一样，所以在机箱里设计了频率检测线路，强度检测线路和故障检测线路。

火焰光度检测器原理
火焰光度检测器是一种通过检测火焰辐射光谱的仪器。

它利用光学技术来检测火焰的辐射能量，以便及时发现火灾。

火焰光度检测器的工作原理是利用光电转换技术将火焰的辐射能量转化为电信号。

当火焰燃烧时，会产生一系列的光谱辐射，包括可见光和红外线。

火焰光度检测器利用光束分光器将光谱分离，并利用光电池将光信号转换为电信号。

然后，通过电路处理和分析，可以确定火焰的存在和强度，从而及时发出警报。

火焰光度检测器在工业生产、建筑物安全、矿山等领域广泛应用。

它具有灵敏度高、反应速度快、误报率低等优点，能够有效地检测和预防火灾的发生。

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火焰测试实验火焰测试是一种常用的实验方法，用于测试物质的燃烧性能。

该实验可以通过观察燃烧物质在火焰下的反应，评估其燃烧性能和火灾危险性。

本文将介绍火焰测试实验的基本原理、实验步骤和应用场景。

一、实验原理火焰测试实验基于物质在火焰下的燃烧性能。

在实验中，将待测试的物质置于火焰之下，观察其燃烧情况以及火焰的扩散速度、颜色、烟雾产生等指标，从而评估其燃烧特性。

二、实验步骤1. 实验准备：确定实验室环境安全，确保有足够的通风，并戴上防护手套和护目镜。

2. 样品准备：将待测试物质切割成约5cm×5cm的小片。

3. 燃烧装置准备：选择适当的燃烧装置，例如火焰试验器、Bunsen 燃烧器等。

4. 实验操作：将待测试物质放置在燃烧装置的火焰下方，点燃物质并观察其燃烧情况。

5. 观察指标：观察燃烧的火焰高度、颜色、稳定性、燃烧痕迹，以及燃烧过程中是否产生烟雾、有毒气体等。

6. 实验记录：记录实验过程中的观察结果，并拍摄照片或视频作为实验数据。

三、实验应用火焰测试实验广泛应用于多个领域，包括材料科学、建筑工程、消防安全等。

以下为几个常见的应用场景：1. 材料阻燃性评估：通过火焰测试实验可以评估材料的阻燃性能，判断其在火灾情况下的燃烧特性，以指导材料选择和设计。

2. 建筑材料评估：火焰测试实验可用于评估建筑材料的火灾危险性，针对高层建筑、公共场所等需要考虑火灾安全性的场所进行材料筛选和改进。

3. 消防设备研究：火焰测试实验可以用于评估消防设备的性能，包括灭火器、防火涂料等，以确保其在实际使用中的有效性。

4. 产品安全检测：火焰测试实验可用于产品的安全性检测，例如电子产品、塑料制品等，以评估其在异常使用条件下的火灾风险。

总结：火焰测试实验作为一种常见的方法，可以通过观察物质在火焰下的燃烧反应，评估其燃烧性能和火灾危险性。

通过严格的实验操作和观察指标，可以得出准确的实验结果，为材料科学、建筑工程和消防安全等领域提供重要的技术支持。

第四章火焰的检测4．1 概述图4-1 电磁波谱图二、火灾时发出的火焰光谱与燃烧物质有关，见图4.2。

图4-2 各种不同材料的火焰光谱能量分布图由图可见，对烃类物质，产生的火焰光谱能量在红外光谱范围内，辐射强度的最大值位于4.1-4.7nm范围内。

三、火焰探测器火焰探测器是一种响应火灾发出的电磁辐射(红外、可见和紫外)的火灾探测器。

因为电磁辐射的传播速度极快，因此，这种探测器对快速发生的火灾或爆炸能够及时响应，是对这类火灾早期通报火灾的理想探测器。

响应波长高于700nm辐射能通量的探测器称红外火焰探测器。

响应波长低于400nm辐射能通量的探测器称紫外火焰探测器。

极少应用400—700nm之间的可见光辐射谱区探测火灾，这是由于太阳光的干扰太强。

图4－火焰和地面太阳光光谱图4.2 光电效应火灾探测器是一种将光量变化转换为电量变化的传感器。

它的物理基础就是光电效应。

光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。

4.2.1 外光电效应在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。

向外发射的电子叫光电子。

基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。

众所周知，光子是具有能量的粒子，每个光子具有的能量E可由下式确定E=hυ (4-1)式中h一一普朗克常数，6.626*10-34(J·s)υ一一光的频率(s-1)物体中的电子吸收了入射光子的能量，当足以克服逸出功A0时，电子就逸出物体表面，产生光电子发射。

如果一个电子要想逸出，光子能量hυ必须超过逸出功A0，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。

根据能量守恒定理则有：hυ=(1／2)mv o2+ A0(4-2)式中A0——金属的逸出功，J；m——电子质量，g；v o—电子逸出速度，cm／s。

该方程称为爱因斯坦光电效应方程。

由式(4-2)可知：1、电子能否产生逸出，取决于光子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功A0。

不同的物质具有不同的逸出功，这意味着每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率或波长限。

火焰检测器工作原理
燃烧火焰的辐射光具有强度和脉动频率两个特点。

火焰检测器其原理是用探头接收火焰发出的辐射，按其强度和频率的大小判断火焰的存在与否。

火焰的辐射是具有离散光谱的**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CO
辐射光谱作为探测信号。

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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行检测。

紫外线传感器不断的检测各种液体或**体燃烧时火焰产生的紫外线辐射，传感器为常激励UV光敏传感器。

当传感器置于190-270nm光谱范围的光线下时，就会产生电流，检测器通过内置的MCU信号采集、综合分析和逻辑判断，当出现火焰熄灭时，立即输出外空联动信号。

UV光敏传感器不会对炉膛内闪烁的耐火材料、日光、炉内的辉光物质作出反应。

如果炉膛内出现火焰异常，系统将立即切断燃料供应，关闭燃**主控制阀，保障燃烧系统的安全运行。

图1为火焰检测器的外观图。

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图1 火焰检测器外观图。

火焰探测器（Flame Detector）工作原理与分类
工作原理：
火焰探测器（flame detector）是探测在物质燃烧时所产生可见的或大气中没有的不可见的光辐射。

火焰燃烧辐射光波段火焰探测器又称感光式火灾探测器，它是用于响应火灾的光特性，即探测火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾探测器。

分类：
一、根据火焰的光特性，目前使用的火焰探测器有三种：
1、对火焰中波长较短的紫外光辐射敏感的紫外探测器；
2、对火焰中波长较长的红外光辐射敏感的红外探测器；
3、同时探测火焰中波长较短的紫外线和波长较长的红外线的紫外/红外混合探测器。

具体根据探测波段可分为：单紫外、单红外、双红外、三重红外、红外\紫外、附加视频等火焰探测器；
二、根据防爆类型可分为：隔爆型、本安型；
传感器类型：
紫外探测：对于火焰燃烧中产生的0.185~0.260μm波长的紫外线，可采用一种固态物质作为敏感元件，如碳化硅或硝酸铝，也可使用一种充气管作为敏感元件，如盖革一弥勒管。

红外探测：对于火焰中产生的2.5~3μm波长的红外线，可采用硫化铝材料的传感器，对于火焰产生的4.4~4.6μm波长的红外线可采用硒化
铅材料或钽酸铝材料的传感器。

根据不同燃料燃烧发射的光谱可选择不同的传感器，三重红外（IR3）应用较广。

目录一、火焰检测原理二、UVISOR火焰检测系统检测原理三、UVISOR针对项目的构成四、UR600系列火焰扫描仪的开孔与安装细则五、火焰检测器的安装六、UVISOR参数管理软件七、故障处理八、设备维护九、调试步骤十、资料组成序大型火电机组中，为了保证锅炉安全、平稳地运行，必须对锅炉的火焰燃烧状况进行实时监视，以便用锅炉的燃料控制装置联锁，保证锅炉灭火时停止燃料供应，防止可燃性物质在炉膛或管道内聚积，发生爆燃甚至引起锅炉爆炸。

一、火焰检测原理燃烧火焰具有各种特性，如发热程度、电离状态、火焰不同部位的辐射、光谱及火焰的脉动或闪烁现象、差压、音响等，均可用来检测火焰的“有”或“无”。

以煤、油作为燃料的锅炉在燃烧过程中会辐射红外线(IR)、可见光和紫外线(UV)。

如图Fig.1b所示为油、煤粉、煤气及1660℃黑体发射的辐射强度光谱分布。

从图中可见，所有的燃料燃烧都辐射一定量的紫外线和大量的红外线，且光谱范围涉及红外线、可见光及紫外线。

因此，整个光谱范围都可以用来检测火焰的“有”或“无”。

由于不同种类的燃料，其燃烧火焰辐射的光线强度不同，相应采用的火焰检测元件也会不一样。

一般说来，煤粉火焰中除了含有不发光的CO2和水蒸气等三原子气体外，还有部分灼热发光的焦炭粒子和炭粒，它们辐射较强的红外线、可见光和一些紫外线，而紫外线往往容易被燃烧产物和灰粒吸收而很快被减弱，因此煤粉燃烧火焰宜采用可见光或红外线火焰检测器。

而在用于暖炉和点火用的油火焰中，除了有一部分CO2和水蒸气外，还有大量的发光碳黑粒子，它也能辐射较强的可见光、红外线和紫外线，因此可采用对这三种火焰较敏感的检测元件进行测量。

而可燃气体作为主燃料燃烧时，在火焰初始燃烧区辐射较强的紫外线，此时可采用紫外线火焰检测器进行检测。

除辐射稳态电磁波外，所有的火焰均呈脉动变化。

因此，单燃烧器工业锅炉的火焰监视可以利用火焰脉动变化特性，采用带低通滤波器(10—20Hz)的红外固体检测器(通常采用硫化铅)。

火灾预警如何正确使用火焰探测器火灾是一种常见而危险的自然灾害，给人们的生命和财产安全带来了巨大的威胁。

因此，预防火灾成为了我们日常生活和工作中必不可少的一项重要任务。

在火灾预警中，火焰探测器起到了极为重要的作用。

本文将探讨如何正确使用火焰探测器以预警火灾的出现。

一、火焰探测器的原理及类型火焰探测器是一种能够自动探测到火焰存在并传递火警信号的设备。

它主要通过光、烟、热等传感器技术来实现对火灾的检测和报警。

根据原理和应用场景的不同，火焰探测器可以分为以下几种类型：1. 光电火焰探测器：通过光敏元件感应火焰的光电信号变化，从而实现对火灾的探测。

它的优点是对各种类型的火焰都有较好的灵敏度和准确性。

2. 烟感火焰探测器：通过感应空气中悬浮微粒的变化，尤其是烟雾颗粒的产生，来判断是否有火焰的存在。

它的优点是可以及早发现起火前的烟雾，提供更早的火灾预警。

3. 红外线火焰探测器：利用红外线范围内火焰辐射的特性，通过探测火焰辐射出的红外信号来判断是否有火焰出现。

4. 热敏火焰探测器：通过感应火灾产生的热量来判断是否有火焰的存在。

这种类型的火焰探测器适用于一些高温环境下的火灾预警。

二、正确使用火焰探测器的注意事项对于正确使用火焰探测器来进行火灾预警，有一些重要的注意事项需要我们遵守。

1. 安装位置的选择：根据不同的火焰探测器类型，我们需要选择合适的安装位置。

例如，光电火焰探测器需要安装在可能出现火源的位置，如厨房、工厂车间等地方；烟感火焰探测器则需要安装在可能产生烟雾的位置，如走廊、仓库等。

2. 定期维护和检测：火焰探测器需要定期进行维护和检测，以确保其正常工作状态。

我们应该按照使用说明书上的要求，定期更换电池、清洁灵敏部件、检查线路连接等。

3. 避免误报：火焰探测器可能会受到一些外部因素的干扰，导致误报。

在使用过程中，我们应该注意避免火焰探测器受到阳光直射、烟尘、水汽等物质的干扰。

4. 教育培训：对于安装火焰探测器的场所，如学校、公共机构等，我们应该加强火灾预防教育和培训，让使用者掌握正确使用火焰探测器的方法和技巧，提高火灾预警的效果。

火焰探测的基本原理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行检测。

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220m-280nm中紫外波段属太阳光谱盲区（日盲区）。

紫外火焰探测技术，使系统避开了最强大的自然光源一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，具有极微弱信号检测能力，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、高输出、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日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出，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，通过改进信号采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。

国内的大部分报警系统响应时间在S级，国外顶级公司日本滨松、美国MSA等其响应速度最快可达到ms级，可查阅的国外顶级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。