專利名稱：火焰探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用動(dòng)態(tài)火焰阻抗探測(cè)火焰的裝置，即使在火焰棒和燃燒器上都形成絕緣的氧化硅，該火焰探測(cè)裝置也能對(duì)火焰作出準(zhǔn)確的響應(yīng)。
通常根據(jù)燃燒中火焰的電導(dǎo)率，利用火焰棒作為典型的火焰探測(cè)裝置。將火焰棒置于燃燒器產(chǎn)生的火焰中。當(dāng)在火焰棒與燃燒器之間施加電壓時(shí)，由于火焰中存在帶電粒子(離子和電子)，在火焰棒與燃燒器之間有電流流過。電流與燃燒條件(如輸入率和空氣-燃料比)有關(guān)。由于缺氧、不正常的空氣-燃料比以及其它因素引起的典型非正常燃燒，將會(huì)減小電流。在美國(guó)專利4245977和4710125中可以看到利用火焰棒探測(cè)非正常燃燒的例子。
下面將說明這種火焰探測(cè)的缺點(diǎn)。當(dāng)燃燒空氣中含有少量的從發(fā)絲噴霧和其它東西揮發(fā)出來的硅有機(jī)化合物時(shí)，在火焰棒和燃燒器的表面上都形成絕緣的氧化硅。結(jié)果，盡管硅有機(jī)化合物對(duì)燃燒沒有負(fù)面的影響，由于氧化硅的絕緣特性會(huì)減小電流。另一方面，如上所述，非正常燃燒也會(huì)減小電流。這些事實(shí)表明，利用電流進(jìn)行的一般火焰探測(cè)是不能夠區(qū)分電流的減小是由于形成的氧化硅造成的還是由于非正常燃燒造成的。因此，當(dāng)電流減小到一定的程度時(shí)，即使含有少量的硅有機(jī)化合物的燃燒是正常的，也必須強(qiáng)迫停止燃燒，以保證安全的燃燒。
日本的專利公開公告6-101834和6-213432公開了在含有少量硅有機(jī)化合物的燃燒條件下能夠探測(cè)火焰的一般火焰探測(cè)裝置。
在前一項(xiàng)專利中，公開了一種包含火焰棒的燃燒裝置，在火焰棒與火焰接觸的部分表面上開有槽溝。該專利介紹，由于硅有機(jī)化合物不能到達(dá)槽溝，在槽溝上不會(huì)形成絕緣的氧化硅，因而，電流能夠流過槽溝。
在后一項(xiàng)專利中，公開了另一種含有火焰棒的燃燒裝置，在火焰棒與火焰接觸的這部分固定有一個(gè)輔助棒，輔助棒的熱穩(wěn)定性比火焰棒的差。這項(xiàng)專利介紹，由于輔助棒的熱穩(wěn)定性差，在輔助棒的表面上會(huì)產(chǎn)生裂痕，輔助棒表面上未形成氧化硅的新的裂痕表面能夠再次被利用。而且，電流能流過該裂痕表面。
上述的一般火焰棒顯然只有在火焰棒的表面上形成絕緣的氧化硅才是有效的。然而，由于在燃燒器的表面上也形成氧化硅，因此一般的火焰棒對(duì)于燃燒器表面上形成的絕緣氧化硅顯然是無效的。
本發(fā)明的目的之一是提供一種即使在火焰棒和燃燒器的表面上都形成絕緣的氧化硅也能夠準(zhǔn)確地探測(cè)火焰的火焰探測(cè)裝置。
本發(fā)明的目的之二是提供一種對(duì)火焰棒與燃燒器之間施加的電壓變化或電流變化是穩(wěn)定的火焰探測(cè)裝置。
本發(fā)明的目的之三是提供一種能夠在較寬的輸入率范圍上探測(cè)火焰的火焰探測(cè)裝置。
本發(fā)明的目的之四是提供一種能夠探測(cè)一般火焰棒不能探測(cè)的非正常燃燒的火焰探測(cè)裝置。
簡(jiǎn)而言之，根據(jù)本發(fā)明，將一對(duì)參考電極和一個(gè)火焰棒置于燃燒器產(chǎn)生的火焰中與帶電粒子接觸。當(dāng)在火焰棒與燃燒器之間由電源施加電壓Vfr時(shí)，由于火焰的導(dǎo)電性，在火焰棒與燃燒器之間有電流Ifr流過。用一個(gè)電勢(shì)差探測(cè)裝置可探測(cè)這對(duì)參考電極間的電勢(shì)差V12。最新發(fā)現(xiàn)，V12隨Ifr線性變化。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)火焰阻抗定義為Ifr-V12特性曲線的斜率。顯然，動(dòng)態(tài)火焰阻抗與Ifr無關(guān)。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是利用一對(duì)參考電極間的動(dòng)態(tài)火焰阻抗進(jìn)行火焰探測(cè)。當(dāng)燃燒空氣中含有少量的揮發(fā)性的硅有機(jī)化合物時(shí)，在燃燒期間在火焰棒和燃燒器的表面上都形成絕緣的氧化硅。結(jié)果，盡管硅有機(jī)化合物對(duì)燃燒沒有負(fù)面作用，由于這一絕緣特性，將減小Ifr。然而，由于動(dòng)態(tài)火焰阻抗與Ifr無關(guān)，即使由于形成的絕緣的硅有機(jī)化合物在較大程度上減小了Ifr，但動(dòng)態(tài)火焰阻抗是不變的。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)火焰阻抗對(duì)火焰棒與燃燒器之間的Vfr變化或Ifr變化是穩(wěn)定的。電流Ifr不是隨Vfr線性變化的。然而，由于動(dòng)態(tài)火焰阻抗與Ifr無關(guān)，因此對(duì)Vfr的變化也是穩(wěn)定的。
本發(fā)明的又一個(gè)特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)火焰阻抗對(duì)輸入率的依賴性弱于Ifr的依賴性。電流Ifr取決于火焰棒與燃燒器之間的平均火焰阻抗(定義為Rfr＝Vfr/Ifr)。由于較大的內(nèi)側(cè)火焰是在高輸入率下在火焰棒與燃燒器之間的所有地方產(chǎn)生的，所以平均火焰阻抗較低。然而，由于較小的內(nèi)側(cè)火焰是在低輸入率下僅在燃燒器表面附近產(chǎn)生的，火焰阻抗低的區(qū)域被限制在燃燒器表面附近，具有較高火焰阻抗的較大的外側(cè)火焰是在內(nèi)側(cè)火焰的外側(cè)產(chǎn)生的。平均火焰阻抗主要是由高的火焰阻抗決定的，Ifr以與高的平均火焰阻抗成反比關(guān)系減小。因此，Ifr對(duì)輸入率的依賴性較強(qiáng)。另一方面，由于動(dòng)態(tài)火焰阻抗是靠近燃燒器表面的阻抗，它對(duì)應(yīng)于內(nèi)側(cè)火焰的阻抗，與輸入率無關(guān)。結(jié)果，它對(duì)輸入率的依賴性較弱。這個(gè)特性使其能夠在較寬的輸入率范圍上探測(cè)火焰。
結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例所示的附圖，從以下的描述中將會(huì)清楚本發(fā)明的進(jìn)一步目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
參照以下對(duì)實(shí)施例的描述，結(jié)合附圖，可以理解本發(fā)明。其中

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1火焰探測(cè)裝置的截面圖。
圖2是不含硅酮化合物煤油在正常燃燒時(shí)電流與所加電壓的關(guān)系圖。在以下的介紹中，除特別說明外，不含硅酮化合物的煤油簡(jiǎn)稱為煤油。
圖3是煤油在正常燃燒時(shí)第一電勢(shì)差與所加電壓的關(guān)系圖。
圖4(a)和4(b)分別是煤油在正常燃燒時(shí)，分別在(3950-2570)千卡/小時(shí)和(1690-650)千卡/小時(shí)輸入率下第一電勢(shì)差與電流的關(guān)系圖。
圖5(a)和5(b)分別是煤油在正常燃燒時(shí)，分別在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下第一動(dòng)態(tài)阻抗，視在第一動(dòng)態(tài)阻抗和火焰平均阻抗與電流的關(guān)系圖。這些阻抗是通過處理圖2、3和4中所示的外加電壓、電流、第一電勢(shì)差和第一截距獲得的。
圖6是煤油在正常燃燒時(shí)在Vfr＝24V下，電流和第一電勢(shì)差與輸入率的關(guān)系圖。
圖7是在Vfr＝24V下，第一火焰阻抗和平均火焰阻抗與輸入率的關(guān)系。這些阻抗是通過處理圖6所示的電流和第一電勢(shì)差獲得的。
圖8(a)和8(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率和Vfr＝24V下，含200ppm硅酮油的煤油在正常燃燒時(shí)，電流和第一電勢(shì)差與燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。
圖9(a)和9(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，第一動(dòng)態(tài)阻抗、視在第一動(dòng)態(tài)阻抗和火焰平均阻抗與燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。這些阻抗是通過處理圖8所示的電流和第一電勢(shì)差獲得的。
圖10(a)和10(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，第一動(dòng)態(tài)阻抗、視在第一阻抗和平均火焰阻抗與其初始值之比同燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。這些比率是通過處理圖9所示的各個(gè)阻抗值獲得的。
圖11(a)和11(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，在圖8(a)和8(b)所示的煤油燃燒期間以及在初始的正常燃燒期間，第一電勢(shì)差與電流的關(guān)系。
圖12(a)和12(b)分別是在(3950-2570)千卡/小時(shí)和(1690-650)千卡/小時(shí)輸入率下，煤油在正常燃燒時(shí)第二電勢(shì)差與電流的關(guān)系。
圖13(a)和13(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率和Vfr＝24V下，含200ppm硅酮油的煤油在正常燃燒時(shí)，電流和第二電勢(shì)差與燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。
圖14(a)和14(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，在燃燒期間第二動(dòng)態(tài)阻抗、視在第二動(dòng)態(tài)阻抗和平均火焰阻抗與燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。這些阻抗是通過處理圖13所示的電流和第二電勢(shì)差獲得的。
圖15(a)和15(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，在燃燒期間第二動(dòng)態(tài)阻抗、視在第二動(dòng)態(tài)阻抗和火焰平均阻抗與其初始值之比同燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。這些比值是通過處理圖14所示的各個(gè)火焰阻抗獲得的。
圖16是本發(fā)明實(shí)施例2火焰探測(cè)裝置的截面圖。
圖17(a)和17(b)分別是煤油在正常燃燒時(shí)，在(3950-2570)千卡/小時(shí)和(1690-650)千卡/小時(shí)輸入率下第三電勢(shì)差與電流的關(guān)系圖。
圖18(a)和18(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率和Vfr＝24V下，在含200ppm硅酮油的煤油正常燃燒期間，電流和第三電勢(shì)差與燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。
圖19(a)和19(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，第三動(dòng)態(tài)阻抗、視在第三動(dòng)態(tài)阻抗和火焰平均阻抗與燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。這些阻抗是通過處理圖18所示的電流和第三電勢(shì)差獲得的。
圖20(a)和20(b)分別是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，在燃燒期間第三動(dòng)態(tài)阻抗、視在第三動(dòng)態(tài)阻抗和火焰平均阻抗與其初始值之比同燃燒時(shí)間的關(guān)系圖。這些比值是通過處理圖19所示的各個(gè)火焰阻抗獲得的。
圖21是火焰棒、第一和第二參考電極配置的詳細(xì)圖。
圖22是V12/V12i比與第一參考電極在X方向的位置的關(guān)系圖。
圖23是V12/V12i比與第一參考電極在Y方向的位置的關(guān)系圖。
現(xiàn)在，參考附圖對(duì)本發(fā)明的火焰探測(cè)裝置作如下介紹。
首先參照?qǐng)D1，具有多個(gè)燃燒器口2的傳導(dǎo)燃燒器1固定在氣化器3上，把煤油一類的液體燃料供給氣化器3，通過嵌入在氣化器中的電加熱器4使之氣化。在被氣化的燃料氣體與燃燒空氣預(yù)混合前，用點(diǎn)火器5點(diǎn)燃預(yù)混合的氣體。于是在燃燒器1上產(chǎn)生火焰?；鹧姘?和一對(duì)參考電極(包括第一參考電極8和第二參考電極9)與產(chǎn)生的火焰6中帶電粒子接觸。除此之外，傳導(dǎo)燃燒器1包含一塊在高溫時(shí)使用的金屬，如不銹鋼。火焰棒也包含一根直徑約2毫米的金屬線，如不銹鋼線。用配備本發(fā)明火焰探測(cè)裝置的國(guó)產(chǎn)煤油爐測(cè)量下述的各種特性。
電源10和電流探測(cè)裝置11與火焰棒7和燃燒器1串接。火焰6包括內(nèi)側(cè)火焰6a和外側(cè)火焰6b。前者是在燃燒器1中由被氣化燃料氣體與一次空氣預(yù)混合燃燒產(chǎn)生的，包含許多帶電粒子(電子和離子)，后者是由剩余燃料氣體與周圍的二次空氣燃燒在前者的外側(cè)產(chǎn)生的。后者包含的帶電粒子比前者的少。當(dāng)燃燒器1包含許多如圖1所示的相互間隔幾毫米的燃燒器口時(shí)，在所有的輸入速率下，產(chǎn)生許多相互分開的內(nèi)側(cè)火焰6a。另一方面，盡管在低輸入速率下產(chǎn)生許多個(gè)外側(cè)火焰6b，但是在高輸入率下，只產(chǎn)生一個(gè)外側(cè)火焰6b，因?yàn)殡S著輸入速率的增大，每個(gè)外側(cè)火焰6b擴(kuò)大，把許多外側(cè)火焰6b合在一起。然而，當(dāng)燃燒器1包含大量的相鄰間隔小于1毫米的燃燒排氣口2時(shí)，在實(shí)際的各種輸入速率下，實(shí)際上產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)側(cè)火焰6a和一個(gè)外側(cè)火焰6b。把這種類型的燃燒器1稱為表面燃燒的燃燒器，通常采用金屬網(wǎng)燃燒器、Schwank燃燒器和其它燃燒器。盡管采用前一種類型的燃燒器1測(cè)量下述的各種特性，但是，用后一種類型的燃燒器1也能夠獲得類似的特性。
當(dāng)在火焰棒7與燃燒器1之間加一電壓時(shí)，由于存在帶電粒子，在它們之間產(chǎn)生電流Ifr。這時(shí)，由于從火焰棒7到燃燒器1的電勢(shì)降，在它們之間存在等勢(shì)面。第一參考電極8與一個(gè)等勢(shì)面相接觸，第二參考電極9與另一個(gè)等勢(shì)面相接觸。結(jié)果，用第一電勢(shì)差探測(cè)裝置12探測(cè)一對(duì)參考電極8和9之間的第一電勢(shì)差V12，探測(cè)裝置12與一對(duì)參考電極8和9耦合。用第一處理裝置13處理第一電勢(shì)差V12和電流Ifr。也可以用一個(gè)第二電勢(shì)差探測(cè)裝置14探測(cè)第二參考電極9和燃燒器1之間的第二電勢(shì)差V2b，探測(cè)裝置14與第二參考電極9和燃燒器1耦合。用第二處理裝置15處理第二電勢(shì)差V2b和電流Ifr。在以下的介紹中將說明這些數(shù)據(jù)的處理。此外，在各種不同的燃燒條件下同時(shí)測(cè)量Vfr、Ifr、V12和V2b各量。盡管為了簡(jiǎn)化起見，圖1中未示出Vfr的探測(cè)裝置，Vfr顯然是容易測(cè)量的。
較佳的情況是，可以用輸入阻抗很高(超過1011Ω)的靜電計(jì)作為第一和第二電勢(shì)差探測(cè)裝置12和14，因?yàn)?，能夠獲得Vfr和V12的最大電壓。另一方面，當(dāng)采用一般的國(guó)產(chǎn)電子電路產(chǎn)品作為第一和第二電勢(shì)差探測(cè)裝置12和14時(shí)，較佳的情況是，在第一與第二參考電極8和9之間以及第二參考電極9與燃燒器1之間分別與一個(gè)固定電阻器連接。考慮到國(guó)產(chǎn)電路中冷凝水造成的絕緣電阻一般低于10MΩ，盡管V12和V2b的電壓較低，固定電阻最好低于1MΩ。在以下的介紹中，V12和V2b的電壓分別是在1MΩ固定電阻器的兩端測(cè)得的電壓。此外，為了減小噪聲在1MΩ固定電阻上還并聯(lián)一個(gè)5μF的電容。
圖2和圖3示出不含硅酮化合物煤油在正常燃燒時(shí)在不同的輸入速率下測(cè)得的Vfr-Ifr和Vfr-V12的關(guān)系圖。在以下的介紹中，除特別說明外，不含硅酮化合物的煤油簡(jiǎn)稱為煤油。如圖2所示，Ifr不隨Vfr的增大線性增大。這一結(jié)果表面，燃燒棒7與燃燒器1之間的火焰阻抗不是歐姆性的。另一方面，第一電勢(shì)差V12幾乎隨Vfr的增大線性地增大。這一結(jié)果表明，第一與第二參考電極8和9之間的第一火焰阻抗近乎是歐姆性的。這一發(fā)現(xiàn)得到圖4的證實(shí)。
圖4示出Ifr-V12特性。圖4(a)和4(b)分別示出煤油在正常燃燒時(shí)，在(3950-2570)千卡/小時(shí)和(1690-650)千卡/小時(shí)輸入率下的關(guān)系圖。在圖4中，直線(實(shí)線和點(diǎn)劃線)是以直線擬合方式獲得的。例如，在3950千卡/小時(shí)下用方程(V12＝0.0133Ifr-0.0383)表示的直線，這里，V12和截距、Ifr和斜率的單位分別是V、μA和MΩ。通過把各個(gè)Ifr代入線性擬合方程中計(jì)算的V12與測(cè)得的V12在5％范圍內(nèi)是準(zhǔn)確相符的。在不同輸入率下也獲得同樣的一致性。直線擬合方程通常由方程(1)表示V12＝V120+R12dcIfr(1)式中V12和V120、R12dc和Ifr的單位分別是V、MΩ和μA。我們定義截距V120和斜率R12dc分別為第一截距和線性擬合的第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗。方程式(1)不與原點(diǎn)相交就原因不詳細(xì)了解。然而，這可能起因于等離子體電勢(shì)。
由于在圖4所示的燃燒裝置中能夠事先測(cè)量V120，通過在所需的時(shí)間里用這個(gè)V120測(cè)量Ifr和V12，根據(jù)方程式(2)能夠計(jì)算測(cè)得的第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12dc。此外，測(cè)得的第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗在下面的描述中簡(jiǎn)單地表示為第一動(dòng)態(tài)阻抗。對(duì)于測(cè)得的第二和第三動(dòng)態(tài)火焰阻抗也采用同樣的表示。
R12d＝(V12-V120)/Ifr(2)根據(jù)Vfr、Ifr和V12的測(cè)量值，利用方程式(3)和(4)也可以分別定義平均火焰阻抗Rfr和視在第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12a，表示如下Rfr＝Vfr/Ifr(3)R12a＝V12/Ifr(4)在本發(fā)明中，利用第一處理裝置13，根據(jù)方程式(2)和(4)，通過對(duì)測(cè)得的Ifr和V12進(jìn)行處理，很容易獲得第一動(dòng)態(tài)阻抗R12d和視在第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12a，在第一處理裝置中，V120存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
較大的內(nèi)側(cè)火焰是在高輸入率下在火焰棒7與燃燒器1之間的所有地方上產(chǎn)生的，較小的內(nèi)側(cè)火焰是在低輸入率下僅在燃燒器附近產(chǎn)生的。不用說，火焰的溫度分布也是不均勻的。由于熱產(chǎn)生的帶電粒子分布在較大程度的火焰6中，火焰的導(dǎo)電性在火焰6范圍中也是不均勻的。結(jié)果，當(dāng)施加一定的電壓Vfr時(shí)，測(cè)得的Ifr與火焰棒7與燃燒器1之間阻抗Rfr的倒數(shù)成正比。如果V120＜＜V12，視在第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12a幾乎與第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12d一致。當(dāng)有較大的Ifr流過時(shí)，由于V12大于V120，R12a也幾乎與R12d相等。然而，當(dāng)Ifr較低時(shí)，由于與在較低Ifr下測(cè)得的較低V12相比V120不能忽略，R12a也不能與R12d相一致。
圖5(a)和5(b)分別是煤油在正常燃燒時(shí)，在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下Ifr-R12d、Ifr-R12a和Ifr-Rfr的關(guān)系圖。在圖5中，以空心圓圈表示的R12d是在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下用V120＝-0.0383V和V120＝-0.0056V把測(cè)得的V12和Ifr代入方程式(2)計(jì)算的。點(diǎn)劃線表示圖4中從線性擬合方程獲得的斜率(在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下R12dc＝13.3kΩ和R12dc＝4.48kΩ)，顯然與Ifr全然無關(guān)。把測(cè)得的Vfr和Ifr代入到方程(3)中，可計(jì)算Rfr，圖中以黑圓圈表示。
Rfr對(duì)電流Ifr的依賴性最大，如圖5所示。例如，在3950千卡/小時(shí)下，Ifr為60μA和18μA時(shí)Rfr分別為390kΩ和270kΩ。前者比后者大約1.44倍。然而，與相同Ifr條件下相比，R12a僅為1.07倍。第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12d是低于±5％的常量。如下所述，在650千卡/小時(shí)下也獲得類似的結(jié)果。在Ifr＝11μA和4μA下，平均火焰阻抗Rfr分別是2.2MΩ和1.2MΩ。前者約比后者大1.83倍。然而，與相同的Ifr條件相比，R12a僅是1.23倍。第一動(dòng)態(tài)阻抗R12d是低于±6％的常量。當(dāng)在正常燃燒時(shí)輸入率是常量時(shí)，顯然，火焰阻抗較佳地也是常量，與Ifr或Vfr無關(guān)。這個(gè)事實(shí)表明R12a和R12d比一般的Rfr或Ifr更適合于火焰探測(cè)。
此外，在本實(shí)施例中，由于V120比V12低得多，如圖4(a)和4(b)所示，R12a與R12d在±3％內(nèi)，近乎相等，如圖5(a)和5(b)所示。然而，采用表面燃燒的燃燒器1時(shí)，由于V120變大，與V12相比不能忽略時(shí)，R12a與R12d相差很大。在這種情況下，R12d更適合于探測(cè)火焰。第一截距V120與燃燒器1的構(gòu)造有關(guān)。較佳的做法是根據(jù)燃燒器1的構(gòu)造確定是采用R12a還是R12d。如果可能的話，由于不需要事先測(cè)量V120，采用R12a則更好。對(duì)于下述的第二截距V2b0的說明證實(shí)可獲得類似的結(jié)果。
圖6示出煤油在正常燃燒時(shí)在特定外加電壓(Vfr＝DC24V)條件下，Ifr和V12與輸入率的關(guān)系圖。Ifr和V12都隨輸入率的減小而減小。圖7示出下述不同火焰阻抗與輸入率的關(guān)系。平均火焰阻抗Rfr隨輸入率的減小而增大。具體說，在1650千卡/小時(shí)以下平均火焰阻抗迅速增大。結(jié)果，在1650千卡/小時(shí)的Rfr比3950的Rfr大5.6倍。預(yù)計(jì)在低于650千卡/小時(shí)的低輸入率下Rfr迅速增大到超過3MΩ。這個(gè)事實(shí)表明Rfr不適合于低輸入率下的火焰探測(cè)，因?yàn)樵谙率龅膰?guó)產(chǎn)電路中由于冷凝水造成絕緣電阻降低到約10MΩ。
另一方面，盡管R12a和R12d都隨輸入率的減小而減小，但是它們對(duì)輸入率的依賴性都比Rfr的小。在3950千卡/小時(shí)的R12a和R12d比650千卡/小時(shí)的R12a和R12d大不到2.5倍。具體說，實(shí)際上在低于1690千卡/小時(shí)的輸入率范圍中，它們對(duì)輸入率的依賴性較佳地應(yīng)是小的，因?yàn)橄Ｍ鼈冏銐蛐〉郊词乖诘陀?50千卡/小時(shí)的更低輸入率下用國(guó)產(chǎn)電路也能輕易地探測(cè)的水平。從以上描述顯然可以看出，對(duì)于探測(cè)較寬輸入率范圍上的火焰6來說，R12a和R12d較一般的Rfr或Ifr更佳。
圖1所示的本裝置形成絕緣的氧化硅的穩(wěn)定性可以得到如下確證。利用配備本火焰探測(cè)裝置的國(guó)產(chǎn)油爐，在含200ppm硅酮油的煤油燃燒期間，在恒定的外加電壓(Vfr＝DC24V)和特定的時(shí)間下，連續(xù)地測(cè)量一組Ifr和V12，并分別根據(jù)方程式(3)、(4)和(2)連續(xù)評(píng)價(jià)不同的火焰阻抗Rfr、R12a和R12d。采用與圖2測(cè)量所用的相同電路進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，火焰棒7和燃燒器1的表面上都有白色的材料。通過x射線微觀分析發(fā)現(xiàn)，白色材料是由硅和氧組成的，證明氧化硅是在燃燒期間形成的。此外，以電學(xué)方式?jīng)]有觀察到增加的硅酮油對(duì)燃燒的不良作用。下面將對(duì)此作詳細(xì)介紹。
圖8(a)和8(b)分別示出在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率時(shí)，Ifr和V12與燃燒時(shí)間的關(guān)系。由于隨著燃燒時(shí)間的增加，在火焰棒7和燃燒器1的表面上都逐步形成了絕緣的氧化硅，因此Ifr和V12都隨燃燒時(shí)間的增加而減小。圖9(a)和9(b)示出Rfr、R12a和R12d與燃燒時(shí)間的關(guān)系。通過把在上述燃燒期間測(cè)得的Ifr和V12分別代入到方程式(3)、(4)和(2)中，可計(jì)算Rfr、R12a和R12d的曲線值。此時(shí)，V120是事先測(cè)得的值(見圖4)。為了比較它們與燃燒時(shí)間的關(guān)系，圖10(a)和10(b)示出不同的火焰阻抗與其初始值的不同比率。從圖9和圖10可知，與一般的Rfr相比，R12a和R12d對(duì)絕緣氧化硅的穩(wěn)定性顯然都更大。不用說，火焰探測(cè)用的火焰阻抗顯然應(yīng)與絕緣的氧化硅無關(guān)。
R12d為什么對(duì)絕緣氧化硅穩(wěn)定的原因詳情不清。然而，如圖11所示，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在含有硅酮油的燃燒期間測(cè)得的Ifr-V12特性與不含硅酮油的正常燃燒期間測(cè)得的Ifr和V12初始特性是接近一致的。圖11(a)和11(b)分別示出在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)下的Ifr-V12特性。這一發(fā)現(xiàn)表明，第一參考電極8與第二參考電極9之間的電勢(shì)差幾乎僅與Ifr有關(guān)，根據(jù)方程式(1)可確定該電勢(shì)差。結(jié)果，Ifr的減小無論是由于Vfr的減小造成的，如圖2所示，還是由于絕緣氧化硅造成的，如圖8所示，Ifr減小對(duì)V12的影響幾乎是相同的。R12d的穩(wěn)定性可以歸功于Ifr-V12特性中的這一性質(zhì)?？紤]到火焰阻抗實(shí)質(zhì)上受帶電粒子的密度、電荷和遷移率的影響，R12d對(duì)絕緣氧化硅的穩(wěn)定性還表明，在電學(xué)性質(zhì)方面，含硅酮油的燃燒與常規(guī)的燃燒幾乎是一樣的。如果硅酮油被熱分解，火焰6中形成的新的帶電粒子達(dá)到一定范圍，預(yù)計(jì)火焰阻抗必須降低到同樣的范圍。此外，R12a與R12d一樣也同樣穩(wěn)定。這一結(jié)果歸因于在上述測(cè)量中V12比測(cè)得的V120小。例如，在3950千卡/小時(shí)下，V120＝-0.0383V，比最終的V12～0.4V小得多(見圖8(a)或11(a))。在650千卡/小時(shí)下，V120＝-0.0056V，比最終的V12～0.02V同樣小得多(見圖8(b)或11(b))。
圖12示出煤油在正常燃燒中測(cè)得的Ifr-V2b的特性。圖12(a)和12(b)分別示出在(3950-2570)千卡/小時(shí)和(1690-650)千卡/小時(shí)輸入率下的特性。圖中，直線(實(shí)線和點(diǎn)劃線)是通過線性擬合獲得的直線。這些特性是在與圖4所示的Ifr-V12特性的相同時(shí)間測(cè)得的。因此，電流Ifr與圖4所示的相同。Ifr-V2b特性還表明線性度與Ifr-V12特性一樣好。這個(gè)結(jié)果表明，利用V2b和Ifr的測(cè)量值，可以合理地把視在第二動(dòng)態(tài)火焰阻抗R2ba和第二動(dòng)態(tài)火焰阻抗R2bd定義為R2ba＝V2b/Ifr(5)R2bd＝(V2b-V2b0)/Ifr(6)
式中V2b0定義為第二截距，可以根據(jù)Ifr-V2b特性的直線擬合事先計(jì)算，與V120類似。V2b和V2b0、R2ba和R2bd、Ifr的單位分別是V、MΩ和μA。在本發(fā)明中，根據(jù)方程式(5)和(6)，利用第二處理裝置15，通過對(duì)測(cè)得的Ifr和V2b進(jìn)行處理，很容易獲得第二動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12d和視在第二動(dòng)態(tài)火焰阻抗R12a，在第二處理裝置中，V2b0存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
由于V2b是第二參考電極9的電勢(shì)與燃燒器1的電勢(shì)的電勢(shì)差，它表示與第二參考電極9接觸的等勢(shì)面在電學(xué)上離開燃燒器1多遠(yuǎn)。發(fā)現(xiàn)等勢(shì)面在電學(xué)上與燃燒器1相鄰，因?yàn)閂2b/Vfr比小于0.1。這個(gè)事實(shí)意味著，V2b是燃燒器1附近的火焰6中電勢(shì)差。這里，我們討論V1b/Vfr比，式中V1b是第一參考電極8與燃燒器1之間的電勢(shì)差，根據(jù)V1b＝V12+V2b可以計(jì)算出V1b。V1b/Vfr比小于0.15?？紤]到V1b表示與第一參考電極8接觸的等勢(shì)面在電學(xué)上離開燃燒器1多遠(yuǎn)，盡管它與第二參考電極9接觸的等勢(shì)面的位置分開一點(diǎn)距離，該等勢(shì)面也與燃燒器1相鄰。這個(gè)事實(shí)意味著，V12也是燃燒器1附近的火焰6中電勢(shì)差，因此，R12d是燃燒器1附近的火焰6中火焰阻抗。
圖13(a)和13(b)分別示出輸入率為3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)時(shí)，含200ppm硅酮油的煤油在燃燒期間Ifr和V2b與燃燒時(shí)間的關(guān)系。圖14(a)和14(b)分別示出在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)輸入率下，Rfr、R2ba和R2bd與燃燒時(shí)間的關(guān)系。通過把上述燃燒期間測(cè)得的Ifr和V12分別代入方程式(3)、(5)和(6)，可以計(jì)算Rfr、R2ba和R2bd的曲線值。此時(shí)，V2b0是事先測(cè)得的值(見圖12)。為了比較它們與燃燒時(shí)間的關(guān)系，圖15(a)和15(b)示出不同的火焰阻抗與其初始值的不同比率。此外，由于這些特性是在與圖8所示特性的相同時(shí)間測(cè)得的，對(duì)于Ifr和Rfr的特性是與圖8、9和10中所示的特性一樣的。
盡管V2b隨Ifr減小而減小，與圖8中所示的V12是一樣的，但是，在3950千卡/小時(shí)R2bd和R2ba都增大到較大的程度，如圖14(a)所示。在初始的燃燒時(shí)間里，R2bd和R2ba象Rfr一樣都迅速地增大到相似的范圍，大約在200分鐘后，它們?cè)诩s50％的增量上飽和。R2bd和R2ba為什么增大的原因不是十分清楚。然而，由于在燃燒器1的表面上明顯地形成絕緣的氧化硅，在燃燒器1附近必然存在較大的電勢(shì)差。由于V2b包含燃燒器1附近的這一較大電勢(shì)差，R2bd和R2ba被認(rèn)為是增大的。
由于在燃燒期間在燃燒器1和火焰棒7上都形成了氧化硅，當(dāng)Rfr增大到較大程度時(shí)，R12d和R12a變到低于±20％的較小范圍(見圖9或10)，R2bd和R2ba在3950千卡/小時(shí)下增大到較大的程度。這個(gè)結(jié)果表明，通過同時(shí)監(jiān)測(cè)R12(R12d或R12a)和R2b(R2bd或R2ba)能夠探測(cè)氧化硅。當(dāng)觀察到R12較小變化和R2b較大增加時(shí)，可以將其歸因于氧化硅，燃燒是正常的。在這種情況下，能夠繼續(xù)維持燃燒。然而，當(dāng)觀察到R12發(fā)生較大變化，超過±20％時(shí)，這可能歸因于燃燒偏離正常燃燒。例如，當(dāng)輸入率為2530千卡/小時(shí)，在A/F～1處R12d是最小的，這里比率A/F是空氣與燃料氣體之比。然而，在A/F～1.2和A/F～0.7時(shí)，R12d分別是A/F～1時(shí)的4.3倍和4倍。當(dāng)輸入率為650千卡/小時(shí)，在A/F～1.2處R12d是最小的。然而，在A/F～1.4和A/F～0.8時(shí)，R12d分別是A/F～1時(shí)的2.3倍和2.7倍。在這種情況下，為了維持安全性，應(yīng)停止燃燒。由于能夠區(qū)分Rfr的增大或Ifr減小是由于氧化硅還是由于偏離正常燃燒，顯然，較佳的情況應(yīng)是同時(shí)監(jiān)測(cè)R12和R2b。
另一方面，與在3950千卡/小時(shí)的特性相比，正是這一特性使在650千卡/小時(shí)沒有觀察到R2bd和R2ba二者明顯增大。這個(gè)事實(shí)說明，包括一個(gè)參考電極的結(jié)構(gòu)，如圖16所示，也是有用的。較佳地應(yīng)在給定輸入率下在燃燒期間，在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)，以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔同時(shí)監(jiān)測(cè)R2bd或R2ba。在3950千卡/小時(shí)，當(dāng)R2bd或R2ba高于預(yù)計(jì)值并近似等于650千卡/小時(shí)初始值時(shí)，盡管將會(huì)形成絕緣的氧化硅，燃燒也是正常的。然而，當(dāng)R2bd或R2ba在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)都高于預(yù)計(jì)值時(shí)，這可能歸因于燃燒偏離正常燃燒。例如，R2bd或R2ba與A/F的關(guān)系與R12d或R12a的關(guān)系是相似的。與1圖所示的結(jié)構(gòu)相比，這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
現(xiàn)在再參考圖1，把第一參考電極8與火焰棒7之間的電勢(shì)差新定義為第三電勢(shì)差V1f。圖17(a)和17(b)示出煤油在正常燃燒時(shí)的Ifr-V1f特性，這里，V1f根據(jù)方程式(7)計(jì)算V1f＝Vfr-V12-V2b(7)該特性表明，其線性度與圖4和12的線性度一樣好。這種良好的線性度表明，利用測(cè)得的Ifr和V1f可以把視在第三動(dòng)態(tài)火焰阻抗R1fa和第三動(dòng)態(tài)火焰阻抗R1fd合理地定義如下R1fa＝V1f/Ifr(8)R1fd＝(V1f-V1f0)/Ifr(9)式中V1f0定義為第三截距，從Ifr-V1f特性的線性擬合可以事先計(jì)算，與V120是相似的。V1f和V1f0、R1fa和R1fd、Ifr的單位分別是V、MΩ和μA。在本發(fā)明中，利用第三處理裝置17，利用第三處理裝置17根據(jù)方程式(8)和(9)通過處理測(cè)得的Ifr和V1f很容易獲得第三動(dòng)態(tài)火焰阻抗R1fd和視在第三動(dòng)態(tài)火焰阻抗R1fa，V1f0存于第三處理裝置17的存儲(chǔ)器中。此外，除了根據(jù)方程式(7)計(jì)算外，用第三電勢(shì)差探測(cè)裝置16也能夠探測(cè)第三電勢(shì)差V1f。
由于V1f是第一參考電極8的電勢(shì)與火焰棒7的電勢(shì)間的電勢(shì)差，它表示與第一參考電極8接觸的等勢(shì)面位于與火焰棒7電分離的多遠(yuǎn)地方。發(fā)現(xiàn)等勢(shì)面在電學(xué)上是遠(yuǎn)離火焰棒7的，因?yàn)閂1f/Vfr之比高于0.85略低于1。這暗示，幾乎所有的Vfr都是加在第一參考電極8與火焰棒7之間的。
圖18(a)和18(b)分別示出當(dāng)輸入率為3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)，含200ppm硅酮油的煤油在正常燃燒期間，Ifr和V1f與燃燒時(shí)間的關(guān)系。圖19(a)和19(b)分別示出Rfr、R1fa和R1fd與燃燒時(shí)間的關(guān)系。通過把上述燃燒期間測(cè)得的Ifr和V1f分別代入方程式(3)、(8)和(9)，可計(jì)算Rfr、R1fa和R1fd的曲線值。這時(shí)，Vrb0是事先測(cè)量的值(見圖17)。為了比較它們的燃燒時(shí)間關(guān)系，圖20(a)和20(b)示出各種火焰阻抗與其初始值的不同比值。此外，由于這些特性是與圖8所示特性同時(shí)測(cè)量的，對(duì)于Ifr和Rfr的特性是與圖8、9和10所示的特性相同的。
特性表明，在3950千卡/小時(shí)和650千卡/小時(shí)R1fa和R1fd都增大到較大的程度，如圖19(a)和19(b)所示。其原因不是十分清楚。然而，由于在火焰棒7的表面上明顯地形成了絕緣的氧化硅，在靠近火焰棒7的地方，必然存在較大的電勢(shì)差。由于V1f包含火焰棒7附近的較大電勢(shì)差，R1fa和R1fd都被認(rèn)為是增大的。
由于在燃燒期間在燃燒器1和火焰棒7上都形成了氧化硅，當(dāng)Rfr增大到較大程度時(shí)，R12d和R12a變到低于±20％的較小范圍(見圖9或10)，R1fd和R1fa二者線性地增大到與Rfr相似的范圍。這個(gè)結(jié)果表明，通過同時(shí)監(jiān)測(cè)R12(R12d或R12a)和R1f(R1fd或R1fa)能夠探測(cè)氧化硅。當(dāng)觀察到R12較小變化和R1f較大增加時(shí)，可以將其歸因于氧化硅，燃燒是正常的。在這種情況下，能夠繼續(xù)維持燃燒。然而，當(dāng)觀察到R12發(fā)生較大變化，超過±20％時(shí)，這可能歸因于燃燒偏離正常燃燒。例如，R1fa和R1fd與A/F的關(guān)系與R12a和R12d的關(guān)系是相似的。在這種情況下，為了維持安全性，應(yīng)停止燃燒。由于能夠區(qū)分Rfr的增大或Ifr減小是由于氧化硅還是由于偏離正常燃燒，顯然，較佳的情況應(yīng)是同時(shí)監(jiān)測(cè)R12和R1f。
當(dāng)采用陶瓷燃燒器這類絕緣燃燒器1時(shí)，燃燒器不能作為電極工作。在這種情況下，較佳地應(yīng)在燃燒器1的表面附近放置一個(gè)導(dǎo)電的材料。為了使由于導(dǎo)電材料緣故造成的壓力損失保持盡可能低，較佳地應(yīng)采用象不銹鋼網(wǎng)這樣的薄形多孔材料作為導(dǎo)電材料。
當(dāng)火焰棒7和第一、第二參考電極8和9暴露在火焰中較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，它們的暴露端變形。由于Ifr、R12、R2b和R1f與從所述每個(gè)端頭到燃燒器1的每個(gè)距離有關(guān)，為了維持所述的距離即使在所述的端頭變形時(shí)也盡可能地精確，火焰棒7、第一、第二參考電極8和9較佳地是垂直于燃燒器1放置。
對(duì)于火焰棒7和第一、第二參考電極8和9的暴露端到燃燒器1的位置基本上是不加限制的。然而，當(dāng)在暴露端周圍存在極少量的帶電粒子時(shí)，由于暴露端與燃燒器1之間的阻抗非常高，Ifr十分小，很難測(cè)量V12。因此，暴露端較佳地應(yīng)置于燃燒器口2的上方，這里有許多帶電粒子。
當(dāng)采用包含許多以4mm間隔排列的燃燒器口2的燃燒器1時(shí)，可以如下測(cè)量V12與暴露端位置的函數(shù)關(guān)系。此外，燃燒器口2，寬3.5mm，高13.5mm。開始，火焰棒7和第一、第二參考電極8和9的端頭在Y-軸方向上分別排在離燃燒器口2頂邊1mm、6mm和11.2mm處，如圖21所示。在X-軸方向，它們排列在燃燒器口2的中心，在Z-軸方向(在圖21中垂直于紙面的方向)，它們排列在離燃燒器口2表面1.5mm處。標(biāo)準(zhǔn)的第一電勢(shì)差V12i定義為在上述初始位置上測(cè)得的V12。
只有在2500千卡/小時(shí)在X-軸方向移動(dòng)第一參考電極8，其它電極維持在初始位置時(shí)，V12隨移動(dòng)而變化。圖22示出V12/V12i比與X-軸方向的位置的函數(shù)關(guān)系。V12/V12i比在燃燒器口2的中心(初始位置)是最大的，在燃燒器口2與相鄰的燃燒器口2’之間的中心是最小的。這些結(jié)果表明，帶電粒子的量在燃燒器口2的中心(初始位置)最多，在燃燒器口2與相鄰的燃燒器口2’之間的中心最少。由于V12變到低于±20％的較低范圍，較佳地是，控制第一參考電極8的端頭，使之置于X＜±1.75mm的位置范圍上。這個(gè)較佳的位置范圍大致對(duì)應(yīng)于燃燒器口2的寬度。
只有在2500千卡/小時(shí)在Y-軸方向移動(dòng)第一參考電極8，其它電極維持在初始位置時(shí)，V12也隨移動(dòng)而變化。圖23示出V12/V121比與Y-軸方向的位置的函數(shù)關(guān)系。V12/V12i比不是在燃燒器口2的中心(初始位置，Y＝0mm)而是在Y～1mm位置處是最大的。盡管原因不是十分清楚，但是可以將其歸因于火焰6的流動(dòng)。在Y～1mm的前后，V12/V12i比逐步減小。這一性質(zhì)也可以認(rèn)為是與帶電粒子的分布對(duì)應(yīng)的。由于V12變到低于±20％的較低范圍，較佳地是，控制第一參考電極8的端頭，使之置于Y＜±2mm的位置范圍上。這個(gè)較佳的位置范圍大致對(duì)應(yīng)于燃燒器口2的長(zhǎng)度的30％左右。
權(quán)利要求
1.一種火焰探測(cè)裝置，其特征在于包括帶有燃燒器口的傳導(dǎo)燃燒器；在所述燃燒器上產(chǎn)生的火焰；置于火焰中與帶電粒子接觸的火焰棒；電耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的提供電壓的電源；耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的用于探測(cè)電流的電流探測(cè)裝置；置于火焰中與所述的帶電粒子接觸的一對(duì)參考電極，當(dāng)所述的火焰棒與所述的燃燒器之間施加—電壓時(shí)，一個(gè)參考電極與所述火焰棒與所述燃燒器間分布的一個(gè)等勢(shì)面接觸，另一個(gè)電極與另一個(gè)等勢(shì)面接觸；耦合在所述的一對(duì)參考電極之間的第一電勢(shì)差探測(cè)裝置；以及通過對(duì)所述的第一電勢(shì)差和所述的電流進(jìn)行處理，估計(jì)第一火焰阻抗的第一處理裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第一處理裝置估計(jì)定義為所述第一電勢(shì)差與所述電流之比的視在第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗。
3.如權(quán)利要求1所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第一處理裝置估計(jì)定義為所述第一電勢(shì)差減去第一截距與所述電流之比的第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗。
4.一種火焰探測(cè)裝置，其特征在于包括帶有燃燒器口的傳導(dǎo)燃燒器；在所述燃燒器上產(chǎn)生的火焰；置于火焰中與帶電粒子接觸的火焰棒；電耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的提供電壓的電源；耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的用于探測(cè)電流的電流探測(cè)裝置；置于火焰中與所述的帶電粒子接觸的一個(gè)參考電極，當(dāng)所述的火焰棒與所述的燃燒器之間施加一電壓時(shí)，所述的這個(gè)參考電極與所述火焰棒與所述燃燒器間分布的等勢(shì)面接觸；耦合在所述的參考電極與燃燒器之間的第二電勢(shì)差探測(cè)裝置；以及通過對(duì)所述的第二電勢(shì)差和所述的電流進(jìn)行處理，估計(jì)第二火焰阻抗的第二處理裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第二電勢(shì)差是在高、低輸入率下以特定的時(shí)間間隔測(cè)量的；所述的第二處理裝置通過對(duì)上述的兩個(gè)第二電勢(shì)差和所述的電流進(jìn)行處理而估計(jì)所述的第二火焰阻抗。
6.如權(quán)利要求4或5所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第二處理裝置估計(jì)定義為所述的第二電勢(shì)差與所述的電流之比的視在第二火焰阻抗。
7.如權(quán)利要求4或5所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第二處理裝置估計(jì)定義為所述的第二電勢(shì)差減去第二截距與所述電流之比的第二動(dòng)態(tài)火焰阻抗。
8.一種火焰探測(cè)裝置，其特征在于包括帶有燃燒器口的傳導(dǎo)燃燒器；在所述燃燒器上產(chǎn)生的火焰；置于火焰中與帶電粒子接觸的火焰棒；電耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的提供電壓的電源；耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的用于探測(cè)電流的電流探測(cè)裝置；置于火焰中與所述的帶電粒子接觸的一對(duì)參考電極，當(dāng)所述的火焰棒與所述的燃燒器之間施加一電壓時(shí)，一個(gè)參考電極與所述火焰棒與所述燃燒器間分布的一個(gè)等勢(shì)面接觸，另一個(gè)參考電極與另一個(gè)等勢(shì)面接觸；耦合在所述的一對(duì)參考電極之間的第一電勢(shì)差探測(cè)裝置；通過對(duì)所述的第一電勢(shì)差和所述的電流進(jìn)行處理，估計(jì)第一火焰阻抗的第一處理裝置；耦合在所述一對(duì)參考電極中一個(gè)電極與所述的燃燒器之間的第二電勢(shì)差探測(cè)裝置，所述的這個(gè)電極的電勢(shì)低于另一個(gè)電極的電勢(shì)；以及通過對(duì)所述的第二電勢(shì)差和所述的電流進(jìn)行處理，估計(jì)第二火焰阻抗的第二處理裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第二電勢(shì)差是在高、低輸入率下以特定的時(shí)間間隔測(cè)量的。
10.如權(quán)利要求8或9所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第一處理裝置估計(jì)定義為所述第一電勢(shì)差與所述電流之比的視在第一火焰阻抗；以及所述的第二處理裝置估計(jì)定義為所述第二電勢(shì)差與所述電流之比的視在第二火焰阻抗。
11.如權(quán)利要求8、9或10所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第一處理裝置估計(jì)定義為第一補(bǔ)償電壓與所述的電流之比的第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗，所述的第一補(bǔ)償電壓定義為從所述的第一電勢(shì)差中減去第一截距的電壓；以及所述的第二處理裝置估計(jì)定義為第二補(bǔ)償電壓與所述的電流之比的第二動(dòng)態(tài)火焰阻抗，所述的第二補(bǔ)償電壓定義為從所述的第二電勢(shì)差中減去第二截距的電壓。
12.一種火焰探測(cè)裝置，其特征在于包括帶有燃燒器口的傳導(dǎo)燃燒器；在所述燃燒器上產(chǎn)生的火焰；置于火焰中與帶電粒子接觸的火焰棒；電耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的提供電壓的電源；耦合在所述的火焰棒與所述的燃燒器之間的用于探測(cè)電流的電流探測(cè)裝置；置于火焰中與所述的帶電粒子接觸的一對(duì)參考電極，當(dāng)所述的火焰棒與所述的燃燒器之間施加一電壓時(shí)，一個(gè)參考電極與所述火焰棒與所述燃燒器間分布的一個(gè)等勢(shì)面接觸，另一個(gè)參考電極與另一個(gè)等勢(shì)面接觸；耦合在所述的一對(duì)參考電極之間的第一電勢(shì)差探測(cè)裝置；通過對(duì)所述的第一電勢(shì)差和所述的電流進(jìn)行處理，估計(jì)第一火焰阻抗的第一處理裝置；耦合在所述的一對(duì)參考電極中一個(gè)電極與所述的火焰棒之間的第三電勢(shì)差探測(cè)裝置，所述的這個(gè)電極的電勢(shì)高于另一個(gè)電極的電勢(shì)；以及通過對(duì)所述的第三電勢(shì)差和所述的電流進(jìn)行處理，估計(jì)第三火焰阻抗的第三處理裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第一處理裝置估計(jì)定義為所述的第一電勢(shì)差與所述的電流之比的視在第一火焰阻抗；所述的第三處理裝置估計(jì)定義為所述的第三電勢(shì)差與所述的電流之比的視在第三火焰阻抗。
14.如權(quán)利要求12所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的第一處理裝置估計(jì)定義為第一補(bǔ)償電壓與所述的電流之比的第一動(dòng)態(tài)火焰阻抗，所述的第一補(bǔ)償電壓定義為從所述的第一電勢(shì)差中減去第一截距的電壓；以及所述的第三處理裝置估計(jì)定義為第三補(bǔ)償電壓與所述的電流之比的第三動(dòng)態(tài)火焰阻抗，所述的第三補(bǔ)償電壓定義為從所述的第三電勢(shì)差中減去第三截距的電壓。
15.如權(quán)利要求1、4、8、或12所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于在所述的一對(duì)參考電極之間以及所述一對(duì)參考電極中一個(gè)電極與所述燃燒器之間連接一個(gè)低于1MΩ的固定值電阻，所述的這個(gè)電極的電勢(shì)低于另一個(gè)電極的電勢(shì)。
16.如權(quán)利要求1、4、8、或12所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的火焰棒和所述的一對(duì)參考電極是垂直于所述的燃燒器排列的。
17.如權(quán)利要求1、4、8、或12所述的火焰探測(cè)裝置，其特征在于所述的燃燒器包含許多燃燒器口；所述的火焰棒的一端和所述的一對(duì)參考電極排列在所述的一個(gè)或多個(gè)燃燒器口的上方。
全文摘要
本發(fā)明公開一種火焰探測(cè)裝置,包括一對(duì)參考電極、一個(gè)火焰棒和一個(gè)燃燒器。用一個(gè)電勢(shì)差探測(cè)裝置探測(cè)這對(duì)參考電極間的電勢(shì)差V
文檔編號(hào)F23N5/12GK1190768SQ9712131
公開日1998年8月19日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月13日
發(fā)明者梅田孝裕, 長(zhǎng)井彪, 荻野俊郎, 福田明雄, 鶴田邦弘 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社