專利名稱：紫外線火焰檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種火焰檢測系統(tǒng)，具體的說是涉及一種用于檢測火焰紫外輻射 的火焰檢測系統(tǒng)。
技術(shù)背景 火焰檢測系統(tǒng)中，當(dāng)被檢鍋爐中的目標(biāo)火焰在燃燒或熄滅狀態(tài)時，鍋爐火焰檢測 探頭輸出的電信號強(qiáng)度應(yīng)該有明顯的區(qū)別，這樣有助于鍋爐火焰信號放大器準(zhǔn)確的識別被 檢目標(biāo)火焰的狀態(tài)。傳統(tǒng)的鍋爐火焰檢測探頭一般為紅外線火焰檢測探頭。由于氣體燃料燃燒時比較干凈、明亮，火焰邊沿沒有像煤粉或燃油燃燒時產(chǎn)生的 煙塵，而這種煙塵能夠有效地吸收火焰的紅外輻射。當(dāng)使用氣體燃料的鍋爐在進(jìn)行火焰檢 測時，被檢的目標(biāo)火焰熄滅后，由于其他正在燃燒的火焰不產(chǎn)生煙塵，這些火焰的紅外輻射 沒有被有效地吸收，因此，如果利用接收紅外輻射的紅外線火焰檢測探頭檢測燃?xì)忮仩t的 氣體火焰，雖然目標(biāo)火焰的紅外輻射沒有了，但仍然能檢測到背景火焰的紅外輻射(如對 面火焰的紅外輻射等)，且這些背景火焰的紅外輻射能量與目標(biāo)火焰燃燒時的能量相當(dāng)，造 成目標(biāo)火焰熄滅前后，火焰檢測探頭輸出的信號強(qiáng)度沒有明顯的區(qū)別，使得鍋爐火焰信號 放大器無法識別被檢目標(biāo)火焰已經(jīng)熄滅，從而產(chǎn)生“偷看”現(xiàn)象。另外，傳統(tǒng)的火焰檢測系統(tǒng)中，通常采用火焰信號放大器對所接收的目標(biāo)火焰電 信號進(jìn)行如下處理1.去除被檢目標(biāo)火焰電信號中的直流成分；2.將被檢目標(biāo)火焰電信號中的交流成分轉(zhuǎn)換為絕對值；3.將該絕對值乘以一個設(shè)定的系數(shù)后作為被檢目標(biāo)火焰相對強(qiáng)度值輸出；4.將該相對強(qiáng)度值與已設(shè)定的燃燒和熄滅值比較，判斷并輸出被檢目標(biāo)火焰燃燒 或熄滅狀態(tài)信號。然而，由于鍋爐內(nèi)背景火焰輻射會在不同程度上對被檢目標(biāo)火焰電信號產(chǎn)生除特 征頻率外的其他頻率的干擾信號，如果簡單地將含有背景火焰輻射干擾的被檢目標(biāo)火焰電 信號的交流成分轉(zhuǎn)換為絕對值，從而計算出的被檢目標(biāo)火焰相對強(qiáng)度值有時會出現(xiàn)誤差， 被檢目標(biāo)火焰的燃燒或熄滅狀態(tài)有時會出現(xiàn)誤判。因此，上述的被檢目標(biāo)火焰電信號處理 方法存在一定的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種紫外線火焰檢測系統(tǒng)，將目標(biāo)火焰輻射的紫外線能 量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵?，并對輸出的電信號進(jìn)行調(diào)理和頻譜分析，從而更準(zhǔn)確有效地檢測目 標(biāo)火焰燃燒或熄滅的狀態(tài)信號，避免誤檢情況的發(fā)生。本實用新型為了達(dá)到上述目的，所采取的技術(shù)方案是提供一種紫外線火焰檢測系統(tǒng)，包括紫外線火焰檢測探頭，與紫外線火焰檢測探 頭相連接的火焰信號處理系統(tǒng)，所述火焰信號處理系統(tǒng)包括與紫外線火焰檢測探頭相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接的數(shù)字信號處理器。 進(jìn)一步，所述火焰檢測探頭包括依次設(shè)置于同一光路上的聚光透鏡，紫外透光片 和紫外光電探測器。所述紫外光電探測器包括紫外光電傳感器，與紫外光電傳感器相連接的電流電壓 轉(zhuǎn)換電路，與電流電壓轉(zhuǎn)換電路相連接的隔直電路，與隔直電路相連接的電壓信號放大電 路，與電壓信號放大電路相連接的低通濾波電路，所述低通濾波電路的輸出端與火焰信號 處理系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。所述火焰信號處理系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器包括與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接的低通 數(shù)字濾波模塊，與低通數(shù)字濾波器相連接的頻譜分析模塊，與頻譜分析模塊相連接的火焰 判斷模塊。本實用新型紫外線火焰檢測探頭的優(yōu)點是 如上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型采用紫外線火焰檢測探頭來針對目標(biāo)火焰中的紫外 輻射進(jìn)行檢測，由于氣體燃料在燃燒時，會在其火焰邊沿產(chǎn)生一層水蒸汽，這層水蒸汽能夠 有效地吸收火焰的紫外線輻射。因此，選用紫外線火焰檢測探頭檢測氣體燃料燃燒的目標(biāo) 火焰時，當(dāng)目標(biāo)火焰熄滅時，雖然背景火焰仍在燃燒，但由于水蒸氣的吸收作用，紫外線火 焰檢測探頭檢測到背景火焰信號能量低于目標(biāo)火焰燃燒時的信號能量，即紫外線火焰檢測 探頭在火焰燃燒或熄滅時輸出的信號強(qiáng)度有明顯的區(qū)別，從而避免了“偷看”現(xiàn)象的發(fā)生。 如上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型采用火焰信號處理系統(tǒng)將采集到的模擬火焰信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號并進(jìn)行處理，利用被檢目標(biāo)火焰閃爍特征頻率的特殊性，通過數(shù)字信號處理 技術(shù)可以將目標(biāo)火焰采樣而來的時域信號，轉(zhuǎn)換為頻域信號，通過頻域信號的振幅分布與 標(biāo)準(zhǔn)火焰分布對比來判斷火焰的有無，大大提高了火焰檢測系統(tǒng)抗背景火焰干擾的能力， 相對火焰強(qiáng)度及火焰燃燒或熄滅狀態(tài)的輸出更加準(zhǔn)確、可靠。

圖1是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中紫外線火焰檢測探頭一實施例的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖3是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中紫外光電探測器一實施例的電原理圖；圖4是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中火焰信號處理系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖5是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中火焰信號處理系統(tǒng)一實施例的電原理 圖；圖6是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中火焰信號處理系統(tǒng)一實施例的工作流 程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征。圖1是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本 實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)，包括紫外線火焰檢測探頭1，與紫外線火焰檢測探頭1相連接的火焰信號處理系統(tǒng)2，所述火焰信號處理系統(tǒng)2包括與紫外線火焰檢測探頭1相連接的 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21，與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21相連接的數(shù)字信號處理器22。進(jìn)一步，所述火焰檢測探頭1包括依次設(shè)置于同一光路上的聚光透鏡11，紫外透 光片12和紫外光電探測器13。所述紫外光電探測器13包括紫外光電傳感器131，與紫外光電傳感器131相連接 的電流電壓轉(zhuǎn)換電路132，與電流電壓轉(zhuǎn)換電路132相連接的隔直電路133，與隔直電路133 相連接的電壓信號放大電路134，與電壓信號放大電路134相連接的低通濾波電路135，所 述低通濾波電路135的輸出端與火焰信號處理系統(tǒng)2中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21相連接。所述火焰信號處理系統(tǒng)還包括數(shù)字信號處理器相連接的存儲器23、譯碼器24和 I/O接口電路25。所述火焰信號處理系統(tǒng)2中的數(shù)字信號處理器22包括與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21相連接 的低通數(shù)字濾波模塊221，與低通數(shù)字濾波器221相連接的頻譜分析模塊222，與頻譜分析 模塊222相連接的火焰判斷模塊223。圖2是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中紫外線火焰檢測探頭1 一實施例的結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖2所示，在檢測火焰時，紫外線火焰檢測探頭1中的聚光透鏡11 (在本實例中， 采用石英透鏡)對準(zhǔn)鍋爐目標(biāo)火焰，將目標(biāo)火焰輻射光線聚集起來；將紫外透光片12的透光面垂直放置于所述聚光透鏡11聚集光線的光路上，使聚 集光線全部照射在所述的紫外透光片12的透光面上，由于紫外透光片12具有很高的紫外 線透光率和很低的其他光的透光率，使得目標(biāo)火焰輻射的光線在通過紫外透光片12后，保 留的主要是紫外頻譜的光線，而其他頻譜的輻射光線能量被大幅降低。經(jīng)過紫外透光片12濾光的光線進(jìn)入紫外光電探測器13中的紫外線光電傳感器 131，所述紫外線光電傳感器131的傳感面垂直于所述透鏡的光路并位于所述聚光透鏡11 的聚焦點上，由于紫外線光電傳感器13對紫外頻譜的光線有較高的響應(yīng)率(即接收紫外輻 射光線能轉(zhuǎn)換出較大的電流)，而對紫外頻譜以外的光線響應(yīng)率非常低(即接收其他頻段 的光線轉(zhuǎn)換的電流極弱)，因此，經(jīng)過紫外線光電傳感器131轉(zhuǎn)換后的電流信號頻率與目標(biāo) 火焰紫外輻射光線的閃爍頻率相同，強(qiáng)度與目標(biāo)火焰紫外輻射光線強(qiáng)度成正比。所述紫外光電探測器13包括紫外光電傳感器131，與紫外光電傳感器131相連接 的電流電壓轉(zhuǎn)換電路132，與電流電壓轉(zhuǎn)換電路132相連接的隔直電路133，與隔直電路133 相連接的電壓信號放大電路134，與電壓信號放大電路134相連接的低通濾波電路135，所 述低通濾波電路135的輸出端與火焰信號處理系統(tǒng)2中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21相連接。在本實施例中，聚光透鏡11，紫外透光片12和紫外光電探測器13被裝在一個密閉 的外殼(圖中為畫出)內(nèi)，聚光透鏡11被裝在外殼上。鍋爐目標(biāo)火焰輻射的紫外光線通過 聚光透鏡11和紫外透光片12投射到紫外光電探測器13中的紫外光電傳感器131感光面 上，被轉(zhuǎn)換為微弱的電流信號。所述的紫外光電探測器13焊接在一塊電路板上(如圖1所 示)，其中紫外光電傳感器131焊接在電路板背面，電流電壓轉(zhuǎn)換電路132、隔直電路133、電 壓信號放大電路134和低通濾波電路135設(shè)置在電路板的正面，由電路板上的電路處理目 標(biāo)火焰紫外輻射轉(zhuǎn)換的電信號。圖3是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中紫外光電探測器一實施例的電原理圖。 在本實施例中，紫外線光電傳感器131是光電二極管UlOO。光電二極管UlOO轉(zhuǎn)換出的電流信號通過由運(yùn)算放大器U101B、電阻RlOO和電容C108構(gòu)成的電流電壓轉(zhuǎn)換電路132，將微 弱的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出給隔直電路133。圖2中電容CllO和電阻R102構(gòu)成隔 直電路133，濾除信號中直流分量，并輸出給電壓信號放大電路134。 在本實施例中，電壓信號放大電路134采用2級同相放大電路的結(jié)構(gòu)，它包括由運(yùn) 算放大器UlO 1A、電阻R103、電阻R104和電容Cl 16構(gòu)成的第1級同相放大電路，由運(yùn)算放 大器U102A、電阻R105、電阻R106、電阻R107和電容Clll構(gòu)成的第2級同相放大電路。隔 直電路133輸出的交流信號依次經(jīng)過第1級同相放大電路和第2級同相放大電路進(jìn)行信號 放大，輸出給低通濾波電路135。在本實施例中，低通濾波電路135采用2級有源低通濾波的結(jié)構(gòu)，它包括由運(yùn)算放 大器U102B、電阻R108、電阻R109、電阻R110、電阻Rlll電容C112和電容C113構(gòu)成的第1 級有源低通濾波電路，由運(yùn)算放大器U102C、電阻Rl 12、電阻Rl 13、電阻Rl 14電阻Rl 15、電 容C114和電容C115構(gòu)成的第2級有源低通濾波電路，根據(jù)火焰檢測中的信號特點，所述第 1級有源低通濾波電路和第2級有源低通濾波電路的通帶截止頻率選為200Hz，通過低通濾 波電路135的2級有源低通濾波，可以將信號中由電纜連線引入的高頻干擾濾除，將信號 中的高頻干擾信號衰減-40分貝，濾波后的信號通過由運(yùn)算放大器U102D、電阻R116、電阻 R117、電阻R119和電阻R120構(gòu)成同相放大輸出電路輸出給火焰信號處理系統(tǒng)2中的模數(shù) 轉(zhuǎn)換電路21。圖4是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中火焰信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 4所示，所述火焰信號處理系統(tǒng)2包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21和與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21相連接的數(shù)字 信號處理器22。所述數(shù)字信號處理器22包括與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21相連接的低通數(shù)字濾波模 塊221，與低通數(shù)字濾波器221相連接的頻譜分析模塊222，與頻譜分析模塊222相連接的 火焰判斷模塊223?；鹧嫘盘柼幚硐到y(tǒng)2中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21接收到從紫外線火焰檢測探頭1輸出 的火焰紫外輻射的模擬信號，對模擬信號進(jìn)行數(shù)字采樣，輸出數(shù)字信號給低通數(shù)字濾波模 塊221，由低通數(shù)字濾波模塊221對數(shù)字信號進(jìn)行低通濾波，根據(jù)火焰閃爍的特性，濾除信 號中的高頻干擾部分，傳輸給頻譜分析模塊222進(jìn)行頻譜分析，將采集到的時域分布的火 焰信號轉(zhuǎn)換成頻域信號，得到火焰信號在頻域上的強(qiáng)度(振幅)分布，并根據(jù)與預(yù)先設(shè)置 的火焰閃爍特征頻率選取相應(yīng)頻率上的信號振幅輸出給火焰判斷模塊223，火焰判斷模塊 223將得到的振幅值分別與設(shè)置的火焰熄滅振幅值和火焰燃燒振幅值進(jìn)行比較，判斷目標(biāo) 火焰燃燒或者熄滅，并輸出狀態(tài)信號。圖5是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中火焰信號處理系統(tǒng)2 —實施例的電原 理圖。如圖5所示，紫外線火焰檢測探頭1采集到的模擬信號從火焰信號處理系統(tǒng)2的 FLAME-IN端輸入，由電容C200和電阻R200組成的隔直電路對輸入信號進(jìn)行隔直處理，濾除 信號中直流分量，并輸出給后級的2級同相放大電路。在圖5中，電容C201起濾除信號中 的高頻干擾作用，瞬態(tài)電壓抑制管D200起抑制連接電纜可能引入的瞬態(tài)高電壓作用。經(jīng)隔直處理的信號經(jīng)過運(yùn)算放大器U200D、電阻R201、電阻R202、構(gòu)成的第1級同 相放大電路和運(yùn)算放大器U200C、電阻R203、電阻R204和電阻R205構(gòu)成的第2級同相放大 電路進(jìn)行信號放大，輸出給2級有源低通濾波電路。電容C202起濾除信號中的高頻干擾作 用。[0043]由運(yùn)算放大器U200B、電阻R206、電阻R207、電阻R208、電阻R209、電容C203、電容C204構(gòu)成的第1級有源低通濾波電路，和由運(yùn)算放大器U200A、電阻R210、電阻R211、電阻 R212、電阻R213、電容C205和電容C206構(gòu)成的第2級有源低通濾波電路依次對接收到的信 號進(jìn)行低通濾波，經(jīng)過濾波的信號輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21。在本實施例中，有源低通濾波電 路的通帶截止頻率設(shè)定為200Hz。在圖5中，電阻R214為濾波電路輸出負(fù)載，電容C207和 電容C208為運(yùn)算放大器U200A的電源濾波電容。由AD集成芯片U202、電阻R217、電阻R218、電容C212、電容C213、電阻R219和電 阻R220構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21對輸入的模擬信號進(jìn)行數(shù)字采樣，將采樣后的數(shù)字信號輸 出給電容C214、電感L200電容C215和電容C216起AD集成芯片U202的電源濾波作用。在本實施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21中AD集成芯片輸入的被轉(zhuǎn)換模擬量信號范圍 為-IOV +10V，轉(zhuǎn)換后輸出16位數(shù)字信號。由于鍋爐火焰閃爍的特征頻率一般低于 200Hz，根據(jù)采樣定理原則，模數(shù)采樣的采樣頻率fο設(shè)置為768Hz，AD集成芯片連續(xù)取樣256 點，將256點取樣得到的數(shù)字信號輸出給數(shù)字濾波模塊進(jìn)行處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路21輸出的數(shù)字信號通過低通數(shù)字濾波器221進(jìn)行數(shù)字濾波，進(jìn)一步 濾除電路中產(chǎn)生的干擾信號，提高信號質(zhì)量。在本實施例中，為了不產(chǎn)生“混疊”失真，低通 數(shù)字濾波器221的通帶截止頻率選定為200Hz。經(jīng)低通數(shù)字濾波器221濾波后的信號通過頻譜分析模塊222進(jìn)行頻譜分析，將時 域分布的數(shù)字采樣信號轉(zhuǎn)換成頻域上的信號強(qiáng)度(振幅)分布，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的火焰閃 爍特征頻率選出與特征頻率相同頻率上的信號強(qiáng)度(振幅)，將得到的振幅值作為目標(biāo)火 焰的相對強(qiáng)度值輸出給火焰判斷模塊223?；鹧媾袛嗄K223將頻譜分析模塊222輸出的目標(biāo)火焰的相對強(qiáng)度值與預(yù)先設(shè) 置的火焰熄滅振幅值和火焰燃燒振幅值進(jìn)行比較，判斷被檢目標(biāo)火焰燃燒或熄滅狀態(tài)并輸
出ο在本實施例中，所述低通數(shù)字濾波器221，頻譜分析模塊222和火焰判斷模塊223 是采用TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320VC5402PGE來實現(xiàn)的，該DSP芯片基于先進(jìn)的、經(jīng)過 優(yōu)化的哈佛結(jié)構(gòu)，有1條程序存儲器總線和三條各自獨立的數(shù)據(jù)總線，其指令周期為10ns， 運(yùn)算能力為100MIPS，有1個40位的算術(shù)邏輯單元，2個40位的累加器，有1個17X17位的 乘法器和1個40位的加法器，可以在單個周期內(nèi)完成1次乘法及1次累加運(yùn)算。這些優(yōu)良 的運(yùn)算性能確保了本實用新型火焰檢測系統(tǒng)中該DSP芯片作為數(shù)字信號處理器22的控制 核心，所述低通數(shù)字濾波器221，頻譜分析模塊222和火焰判斷模塊223均以數(shù)字信號處理 模塊的形式置于DSP芯片中。需要說明的是，本實施例僅就數(shù)字信號處理器22應(yīng)用于火焰檢測系統(tǒng)中進(jìn)行信 號處理的特點，采用在DSP芯片中以數(shù)字信號處理模塊的形式實現(xiàn)低通數(shù)字濾波器221，頻 譜分析模塊222和火焰判斷模塊223的功能，上述實施方式僅是本實用新型提供的一較佳 實施例，在實際使用中，根據(jù)本實用新型揭示的技術(shù)方案，完全可以采用其他專用設(shè)備作為 低通數(shù)字濾波器221，頻譜分析模塊222和火焰判斷模塊223。例如，可以采用CF-3600便 攜式FFT分析儀(或其他類似FFT分析儀)進(jìn)行數(shù)字濾波和頻譜分析，并通過比較電路判 斷火焰有無的輸出。如圖5所示，DSP芯片U1B(U1B只畫出了所述DSP芯片的其中一部分管腳)的DO-D15信號、AO-A19信號、PS、DS、IS、MSTRB, IOSTRB和R/W等信號根據(jù)連接電路的要求，分別與存儲器23、譯碼器24和I/O接口電路25相連接。同時，D0-D15信號與所述的AD集 成芯片U202相連，控制AD集成芯片并讀取AD取樣值。本實施例中，所述存儲器23是由FLASH和SRAM構(gòu)成的存儲器電路。所述譯碼器 24是由FPGA構(gòu)成的譯碼器。所述I/O接口電路25為人機(jī)界面，上位機(jī)通訊等應(yīng)用提供接
口轉(zhuǎn)換。圖6是本實用新型紫外線火焰檢測系統(tǒng)中火焰信號處理系統(tǒng)一實施例的工作流 程圖。如圖6所示，本實施例中火焰信號處理系統(tǒng)2的工作流程如下本實施例中，通過定時中斷的手段保證采樣頻率，由于模數(shù)采樣的采樣頻率fo設(shè) 置為768Hz，因此定時器相應(yīng)的設(shè)置為(1/768)秒中斷一次。DSP運(yùn)行后每1/768秒進(jìn)入一次如圖4所示的流程首先選通AD芯片，讀取AD轉(zhuǎn) 換值。然后將讀取的AD轉(zhuǎn)換值存入存儲器。每存儲完一次AD轉(zhuǎn)換值，需要判斷是否已經(jīng)進(jìn)行了 256次取樣，如果還未完成256 次取樣，則再次啟動AD轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)備下一個1/768秒后再進(jìn)入，然后退出本次程序；如果已經(jīng) 進(jìn)行了 256次取樣，則進(jìn)入下一步驟，開始對已經(jīng)得到的256個取樣值進(jìn)行數(shù)字低通濾波和 頻譜分析。本實施例中，所述低通數(shù)字濾波器221采用置于DSP中的無限沖激響應(yīng)(IIR)數(shù) 字濾波模塊為256個取樣值進(jìn)行數(shù)字低通濾波，濾波通帶截止頻率為200Hz。上述256個取樣值通過數(shù)字低通濾波后進(jìn)行FFT (快速傅里葉變換)計算，得到取 樣信號的頻譜x(k)，其中，k為頻率次數(shù)，頻譜X(k)為復(fù)數(shù)形式。本實施例中，由于選用取 樣頻率fo = 768Hz，取樣數(shù)N = 256，所以頻率分辨率F = 3Hz。根據(jù)預(yù)先設(shè)置在火焰判斷模塊223中的火焰閃爍特征頻率fs，從得到的頻譜X (k) 中選出與設(shè)定的特征頻率相同頻率的頻譜值xog，其中= fs/F，計算出特征頻率點的振 幅值|X(kq) I，作為被檢目標(biāo)火焰的相對火焰強(qiáng)度值輸出。本實施例中，所述火焰閃爍特征 頻率fs可以通過與DSP芯片相連接的I/O接口電路25從外接的人機(jī)接口輸入和修改。輸出的振幅值|X(kq) I與火焰判斷模塊223中預(yù)先設(shè)定的火焰熄滅振幅值作比 較，若|X(kq) I值小于設(shè)定的火焰熄滅振幅值，則置被檢目標(biāo)火焰為火焰熄滅狀態(tài)，否則再 用所述的|X(kq) I與火焰判斷模塊223中預(yù)先設(shè)定的火焰燃燒振幅值作比較，若|X(kq) 值大于設(shè)定的火焰燃燒振幅值，則置被檢目標(biāo)火焰為火焰燃燒狀態(tài)。本實施例中，所述火焰 熄滅振幅值和火焰燃燒振幅值可以通過與DSP芯片相連接的I/O接口電路25從外接的人 機(jī)接口輸入和修改。根據(jù)上述判斷流程，若所述的|X(kq) I值大于設(shè)定的火焰熄滅振幅值、小于設(shè)定 的火焰燃燒振幅值時火焰狀態(tài)保持上一次設(shè)定不變，這樣使火焰狀態(tài)的變化具有滯回特 性，能夠有效濾除判斷閾值附近擾動的一些干擾信號，提高火焰判斷的準(zhǔn)確度。經(jīng)過上述比較后，準(zhǔn)備下一個256次取樣，退出本程序。
權(quán)利要求紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于包括紫外線火焰檢測探頭，與紫外線火焰檢測探頭相連接的火焰信號處理系統(tǒng)，所述火焰信號處理系統(tǒng)包括與紫外線火焰檢測探頭相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接的數(shù)字信號處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于所述火焰檢測探頭包括依次 設(shè)置于同一光路上的聚光透鏡，紫外透光片和紫外光電探測器。
3.如權(quán)利要求2所述的紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于所述紫外光電探測器包括紫 外光電傳感器，與紫外光電傳感器相連接的電流電壓轉(zhuǎn)換電路，與電流電壓轉(zhuǎn)換電路相連 接的隔直電路，與隔直電路相連接的電壓信號放大電路，與電壓信號放大電路相連接的低 通濾波電路，所述低通濾波電路的輸出端與火焰信號處理系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于所述火焰信號處理系統(tǒng)還包 括數(shù)字信號處理器相連接的存儲器、譯碼器和I/O接口電路。
5.如權(quán)利要求1所述的紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于所述火焰信號處理系統(tǒng)中的 數(shù)字信號處理器包括與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接的低通數(shù)字濾波模塊，與低通數(shù)字濾波器相連 接的頻譜分析模塊，與頻譜分析模塊相連接的火焰判斷模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于所述低通數(shù)字濾波器采用無 限沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器。
7.如權(quán)利要求5所述的紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于所述頻譜分析模塊中設(shè)置有 火焰閃爍特征頻率值。
8.如權(quán)利要求5所述的紫外線火焰檢測系統(tǒng)，其特征在于所述火焰判斷模塊中設(shè)置有 火焰熄滅振幅值和火焰燃燒振幅值。
專利摘要紫外線火焰檢測系統(tǒng)，包括紫外線火焰檢測探頭，與紫外線火焰檢測探頭相連接的火焰信號處理系統(tǒng)，所述火焰信號處理系統(tǒng)包括與紫外線火焰檢測探頭相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接的數(shù)字信號處理器。采用紫外線火焰檢測探頭針對目標(biāo)火焰中的紫外輻射進(jìn)行檢測，從而避免了傳統(tǒng)火檢探頭由于背景火焰干擾而發(fā)生的“偷看”現(xiàn)象，提高檢測的準(zhǔn)確度和抗干擾能力。同時火焰信號處理系統(tǒng)將采集到的模擬火焰信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進(jìn)行數(shù)字濾波和頻譜分析，利用火焰閃爍特征頻率的特性，通過頻譜信號判斷火焰燃燒狀態(tài)，大大提高了火焰檢測系統(tǒng)抗背景火焰干擾的能力，火焰狀態(tài)的輸出更加準(zhǔn)確可靠。
文檔編號G01J1/42GK201600190SQ20092021499
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者樂龍彪, 陳昊, 黃志高 申請人:上海神明控制工程有限公司