火焰探测器设计

火灾探测器的设计与制造火灾在人们的生活中时有发生，而且给人们带来了极大的危害，因此火灾探测器的应用越来越广泛。

火灾探测器是一种可以检测火灾并发出报警信号的设备。

火灾探测器的设计与制造是如何实现的？本文将对此进行详细探讨。

一、火灾探测器的基本原理火灾探测器是通过感应器将环境中产生的烟尘、温度、火焰等信息转化为电信号，通过电路处理后输出报警信号，实现火灾探测和报警的。

传统的火灾探测器有光电式、电化学式和热敏电阻式等多种类型，各种类型的火灾探测器都有自己的特点及适用范围。

二、光电式火灾探测器的设计和制造光电式火灾探测器是一种常见的火灾探测器。

它通过光电池和灰尘检测装置来实现火灾探测和报警的。

与其他火灾探测器不同，光电式火灾探测器可以检测到产生的烟雾，从而及时发出报警信号。

在光电式火灾探测器的制造过程中，光电池是一个必不可少的部分。

它主要是将光信号转换成电信号，并将电信号传输到芯片中进行处理。

因此，在设计和制造光电式火灾探测器时，对光电池的质量和性能要求非常高。

三、电化学式火灾探测器的设计和制造电化学式火灾探测器是一种需要检测气体浓度的火灾探测器。

它一般用于检测化学物质的泄漏和气体爆炸等危险状况。

在电化学式火灾探测器中，探测元件严格要求经过电极化处理，以保证探测器具有高灵敏度和准确度。

根据电化学式火灾探测器的工作原理，其探测元件是一个氧化还原电池。

当气体浓度超过一定值时，气体与电极发生反应，会产生电流，通过电路传输到报警器中，以实现火灾探测和报警的。

四、热敏电阻式火灾探测器的设计和制造热敏电阻式火灾探测器是一种通过温度变化来检测火灾的探测器。

它通过测量环境温度的变化来判断是否有火灾发生。

在热敏电阻式火灾探测器的设计和制造过程中，热敏传感器的重要性不言而喻。

热敏传感器可以通过改变其电阻值来检测温度变化，因此必须具有高精度和高灵敏度。

五、总结火灾探测器的设计和制造需要考虑很多因素，如探测器的类型、探测元件质量、信号处理电路、信号传输等。

火焰探测传感器信号调理电路设计探究引言离子火焰探测器检测性能可靠，仅对火焰敏感，对高温无反应，具有强抗干扰能力。

燃烧是一种十分复杂的化学反应，燃烧反应过程中存在离子反应，由于火焰中存在正负离子，电场施加于火焰时，外电路即可产生微弱的电流，离子火焰探测器就是通过对火焰施加电场而产生微弱电流，并利用燃烧的电离作用进行检测，传感器电路中电离电流（直流）≯25uA；当检测到火焰时传感器在激励的作用下会反馈直流电流，电流值≯100uA。

1火焰探测传感器工作原理设计火焰探测传感器信号调理电路的目的是提供火焰探测传感器工作的激励信号以及通过检测火焰探测传感器反馈电流信号判断是否存在火焰。

2电路设计2.1电路工作原理框图调理电路设计主要由五部分组成，包括：PWM输出使能控制电路、PWM输出电路、传感器激励信号输出电路、传感器反馈电流检测电路、EMI防护及过流保护电路。

2.2电路工作原理2.2.1PWM输出电路工作原理PWM输出电路通过脉宽调制电路输出3200Hz的两路互补方波信号，通过查阅SG1525手册，可知输出PWM控制频率是外围器件Rt、Ct与Rd共同决定，选择Rt=2.7k、Rd=10、Ct=0.1uF。

需要输出3200±200Hz的方波信号，通过可知，当Ct=0.1uF，Rt=2.7k时，充电时间tc约为300us；当Ct=0.1uF，Rd=10时，放电时间td约为12.5us；按公式（1）可计算得输出信号频率。

考虑误差，充放电时间若按±10us 的误差进行考虑，则频率在3101Hz~3305Hz之间，满足3200±200Hz 的要求范围。

2.2.2激励信号输出电路PWM1、PWM2为脉宽调制芯片输出的两路互补PWM控制芯片，分别控制V2、V3的通断。

当基准电压U1为11.5V时，PWM1、PWM2为脉宽调制芯片D1输出的两路互补PWM控制芯片，分别控制V3、V4的通断。

130 引言火灾的燃烧过程从刚开始的热量聚集，烟雾产生，到后期的火焰，是一个复杂的过程，在这个过程当中可以使用多种手段去监测，对应产品有温感、烟感、火焰探测器。

火灾探测就是将火灾中出现的不同阶段的不同现象，如图1所示，利用传感器元器件进行感受，转化成可以处理的数据，从而告知人类危险即将发生。

应用场景主要有航天工业、化学工业、公路隧道、弹药仓库、油漆工厂、石油石化、制药厂、发电厂、仓库等易燃易爆场所。

1 火焰探测器原理及分类1.1 火焰探测器的分类根据现在国家的消防规定和探测器的原理，火焰探测器分为紫外型火焰探测器、红外型火焰探测器、感烟型火焰探测器、图像型火焰探测器。

本章主要阐述前两种的原理设计及实现方案。

1.2 紫外原理当燃烧物质燃烧时，会发出紫外光及红外[收稿日期] 2020-07-28[作者简介]张绪文（1983— ），男，毕业于河南科技大学，工程师，主要负责项目研发及市场渠道销售工作。

基于紫外红外原理的火焰探测器的设计实现及FD10系列火焰探测器产品张绪文，王海东，李 宏(汉威科技集团股份有限公司，河南 郑州 450001)[关键词]红外传感器；热释电；火焰探测器；FD10系列火焰探测器[摘 要]提出了基于红外原理的火焰探测器的设计方案，并落地实施，采用高性能32位单片机作为主控芯片和热释电传感器，作为采集火焰信号的核心元器件，利用放大电路，构成数据采集，数据处理的系统。

与气体探测器产品搭配使用，组成气体、火灾应急管理监控系统，为企业和员工的生命和财产安全保驾护航。

[中图分类号] TP273 [文献标识码] A [文章编号]1004-9118(2021)01-0013-04DOI ：10.14023/ki.dqfb.2021.01.003Design and Implementation of Flame Detector Based on UV-IR Principle and FD10 SeriesFlame Detector ProductsZhang Xuwen, Wang Haidong, Li Hong(Hanwei Electronics Group Corporation, Zhengzhou 450001, Henan)Key words: infrared sensor; pyroelectric; flame detector; FD10 series flame detectorAbstract: The design scheme of flame detector based on infrared principle is put forward and implemented on the ground. High performance 32-bit single chip microcomputer is used as the main control chip and pyroelectric sensor, as the core component of flame signal acquisition, and the amplification circuit is used to form a data acquisition and data processing system. It is used together with gas detector products to form gas and fire emergency management and monitoring system to protect the life and property of employees and enterprises.光，采用高性能紫外传感器，探测波长在185-260 nm之间。

火焰探测器设计手册（设计院）一、产品概述防爆红外、红紫外复合火焰探测器（以下简称探测器）属于智能型火灾探测设备，它运用了先进的多红外传感技术（MIR）和复合探测技术，采用多通道火焰传感器设计。

本探测器能够对日光、闪电、电焊、人工光源、环境（人等）、热辐射、电磁干扰、机械振动等干扰有很好的抑制，从而实现了对火焰信号的快速响应和准确识别。

本探测器采用非接触式探测，灵敏度现场可调，提供无源接点、标准电流输出和总线接口与火灾报警系统相连接。

本探测器适用于无烟液体和气体火灾、产生烟的明火以及产生爆燃的场所。

例如：航天工业、飞机库、飞机修理场、化学工业、公路隧道、弹药和爆炸品仓库、油漆工厂、石油化工企业、制药企业、发电站、印刷企业、易燃材料仓库等可燃物含碳物质的其他场合。

本探测器根据GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》、GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”》的规定，制成隔爆型结构，其防爆标志：ExdⅡCT6。

适用于工厂具有ⅡA、ⅡB、ⅡC级，引燃温度组别为T1～T6组的1区、2区可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的场所。

二、产品系列介绍三、火焰探测器型号注释JTGB ―□□―□□ □□□（□□）―□□/□□□产品类别组特征代号传感器特征及传输方式代号厂家代号产品代号Ex 防爆标志IR 红外火焰探测器UV 紫外火焰探测器UV/IR 红紫外复合火焰探测器IR2双波段红外火焰探测器IR3三波段红外火焰探测器四、产品资料※JTGB-UH-YC103-IR2 隔爆双波段红外火焰探测器 ●产品简介防爆多波段红外火焰探测器（以下简称探测器）属于智能型火灾探测设备，它运用了先进的多红外传感技术（MIR ），使用两只具有窄带滤波的不同波长的红外传感器，其中一只传感器工作在反映火焰信息的中心波长，另外一只传感器监视环境中的其他红外辐射，结合火焰的闪烁特征，通过高性能的微处理器和先进的数学算法模型进行运算分析，使得只有符合火焰特征的辐射频谱才会被确认为火警，而其他的干扰因素形成的假火警信号则会被排除。

第49卷第6期2020年12月船海工程SHIP&OCEAN ENGINEERINGVol.49No.6Dec.2020DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2020.06.001基于CZT算法的多波段红外火焰探测器设计王博强，张义勇，齐跃，姜健(中国船舶集团有限公司第七O三研究所,哈尔淇150078)摘要:为实现火灾监控系统实时性好、探测距离远、抗干扰能力强的设计目标，根据有限线性调频Z变换(CZT)理论,将各通道的红外热释电传感器的时域信号细化成特征频段的频域信号,累加各通道的模值并与实验得到的火焰报警阈值进行比较，判断是否有火焰产生,实验验证表明，基于CZT算法的多波段红外热释电传感器能够实现远距离的火焰探测,有效抵抗高温热源和强光的干扰。

关键词:红外火焰探测器;热释电元件;有限调频变换;频域信号处理;火灾监控系统中图分类号:U665.26文献标志码:A 文章编号：1671-7953(2020)06-0001-04红外火焰探测器对高温热源、强光等干扰源极其敏感⑴，故探测距离越远、抗干扰能力越差、误报警概率增高⑵。

开发一款兼具抗干扰力强与探测距离远的红外火焰探测器，难度大⑶。

为此，考虑基于有限线性调频Z变换(C2T)算法，设计能有效区分火焰信号与干扰信号(高温热源、强光等)的窄带频域火焰检测算法。

1多波段红外火焰探测器的特点1.1多波段红外火焰探测器结构多波段红外火焰探测器的结构图见图loa〉俯视图b)主视图图1多液段红外火焰探测器外務多波段红外火焰探测器采用防爆结构设计,硬件电路在内部固定。

探测器关键元件主要分布在探测器顶端，由光学自检灯、红外热释电元件、光学镜片、指示灯等部件组成。

其中光学镜片为定制型号用于滤除一定波段的红外干扰信号，光学自检灯用于定时检测光学镜片的洁净程度;红外热释电元件透过定制的光学玻璃检测视窗外的收稿日期：2020-10-10修回日期：2020-11-20第一作者:王博强(1992-)，男，硕士，工程师研究方向：数字信号处理红外信号,检测到视窗前有火焰发生时，指示灯进行报警际1.2热释电元件波段的选择图1中的红外火焰探测器采用五波段红外热释电元件设计，分别对应中红外波段min、远红外波段险、近红外波段皿、热源参考波段heat、氢元素红外参考波段hir的红外热释电元件。

火焰传感器电路设计及火焰燃烧分析随着火灾事故频繁发生，对火焰传感器的需求日益增长。

火焰传感器的作用在于检测和监测火焰的存在与状况，及时采取措施以避免火灾事故的发生。

本文将介绍火焰传感器的电路设计原理，并对火焰燃烧进行分析。

一、火焰传感器电路设计原理火焰传感器电路设计的关键在于能够准确地检测到火焰的存在，并以可靠的方式传递信号。

一个基本的火焰传感器电路设计通常包括三个主要组件：光源、光电传感器和信号处理器。

1. 光源光源通常采用红外发光二极管（LED）或激光二极管（LD）。

这些光源以适当的波长发射出光线，以用于检测火焰。

发射的光线经过适当的透镜或滤光片后，能够更好地适应环境条件。

2. 光电传感器光电传感器一般使用光敏二极管（Photodiode）或光敏电阻器（Photoresistor）来接收光线。

这些传感器能够将光线转换为电信号，并输出给信号处理器。

3. 信号处理器信号处理器用于对光电传感器输出的电信号进行放大、滤波和比较等处理。

通过设置适当的电压阀值，可以判断是否存在火焰，并及时触发相应的报警或控制系统。

二、火焰燃烧分析火焰是由可燃物质与氧气发生燃烧反应产生的，火焰的特性与燃烧的物质及环境有关。

通过对火焰的分析，可以了解燃烧过程中的一些重要参数。

1. 火焰温度火焰的温度是衡量燃烧状态的重要指标。

一般来说，火焰的温度与燃烧物质的性质相关，例如气体燃烧的火焰温度通常较高。

通过测量火焰的辐射光谱，可以估计火焰的温度，并根据测量结果控制燃烧过程。

2. 燃烧产物燃烧过程中会产生一系列的燃烧产物，其中包括一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、氮氧化物等。

通过分析燃烧产物的含量和组成，可以了解燃烧过程中的效率和环境污染情况。

3. 燃烧反应燃烧反应是火焰形成和维持的基础。

不同的燃料在不同的燃烧条件下，会发生不同的燃烧反应。

通过对火焰的化学成分和结构进行分析，可以研究和优化燃烧过程，提高燃烧效率。

四、总结火焰传感器电路设计及火焰燃烧分析是预防火灾事故的重要工作。

⽕焰探测器和图像型⽕灾探测器的设置
2 探测器的探测视⾓内不应存在遮挡物。

3 应避免光源直接照射在探测器的探测窗⼝。

4 单波段的⽕焰探测器不应设置在平时有阳光、⽩炽灯等光源直接或间接照射的场所。

条⽂说明（省略）
条⽂说明
注：
1.安装⽕焰探测器或图像型⽕灾探测器的空间应尽量避免强光源存在，如有窗户等设施，⽆法避免阳光射⼊，应避免阳光直接照射探测器的探测窗⼝。

探测器不宜正对着窗⼝安装，可采⽤在侧⾯墙壁安装或在窗⼝⽅向墙壁或顶部吊装，同时应使探测窗⼝避开阳光照射，见上图。

2.应注意由于点型⽕焰探测器在其视⾓中⼼和边缘部分对⽕焰的响应阈值不同（边缘部分灵敏度降低），因此其保护⾯积通常并⾮扇形。

在右图所⽰的扇形中，⿊⾊填充部分为该点型⽕焰探测器可保护范围，红⾊部分为未保护范围。

根据《特种⽕灾探测器》GB 15631-2008和《点型
紫外⽕焰探测器》GB 12791-2006的规定，视⾓边缘处探测距离不应⼩于中⼼处探测距离的
，点型红外⽕焰探测器的视锥⾓应不⼩于45°，点型紫外⽕焰探测器的视锥⾓应不⼩于60°。

在标准规定的条件下，探测器应在30s内发出报警信号，发出报警信号时探测器与⽕焰中⼼距离超过25m时为I级灵敏度，17～25m时为II级灵敏度，12～17m时为III级灵敏度。

3.⽕焰探测器和图像型⽕灾探测器应按照企业设计⼿册合理确定探测器的探测视⾓、探测距离及安装⾼度，以保证探测区域得到有效保护。