[发明专利]一种高速火花探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速火花探测器，主要用于瓦斯、粉尘爆炸场所用快速探测、抑爆阻爆或火花探测熄灭系统，属于煤炭、石化、工业粉尘等易燃易爆场所领域。

背景技术

目前，石油石化、煤矿、危险品生产等易燃易爆场所都安装有火焰探测器和消防灭火系统，但通常火焰探测器响应时间都是几秒，发生爆炸事故后1-2分钟才启动运行消防系统，因此主动预防和主动防护成为解决此类事故的关键手段。爆炸事故等多发于石化、金属加工等工业粉尘行业，不同行业的易燃易爆物质有所不同，煤矿主要为瓦斯和煤尘爆炸，而石油石化主要为油气爆炸，但不同物质燃烧爆炸原理分析过程是类似的。如果能在燃烧初期将初始火源消除，环境温度降到介质着火点以下，将能有效的避免火灾爆炸的发生。高速火花探测器能够实现探测时间在毫秒级，这样配合后续控制器等，整个抑爆系统工作时间在几十毫秒，可以有效对初始火花进行抑爆阻爆，防止爆炸放生。现有的火花探测器，响应时间慢，而且可靠性不高，其他干扰源导致误报率较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种高可靠性，快速火花探测器。

实现上述目的的技术方案如下：

该高速火花探测器的内部电路包括双CPU的微处理器，红外光电管、紫外光电管、可见光传感器、预处理与校准电路、输出报警电路。光学火花探测器采用双高速处理器，及硬件滤波算法，可以实现毫秒级的响应时间。采用多波段复合式探测，大大提高探测可靠性，可以防止其他干扰源的影响，包括太阳光、钠灯、LED灯等。

不同物质在燃烧爆炸时，将产生不同的光谱信号，通常火灾中分布最多的是紫外光谱和红外光谱。紫外光电管反映快速灵敏，可会有本征信号输出。红外光电管反映较为灵敏，适合稍远距离的火花测试。而在实际工作中，太阳光、各种照明光等成为火花探测器的干扰源，因此选用可见光探测器以及双光谱探测，大大解决误报率高的问题。

火花频谱信号的智能识别需要大量算法，方案采用FPGA和DSP双CPU，FPGA主要负责接口通讯，DSP负责算法处理。其中FPGA采用嵌入式内核，部分算法采用硬件实现，大大提高速度。

红外光电管易受到温度、湿度等因素影响灵敏度，方案采用定期自校准模式，每隔一定时间间隔对其进行校准，以适应不同场合应用。

在某些场所，探测器易受到粉尘、煤粉等污染影响，直接影响探测器的工作状况，本方案采用污染探测、污染报警以及污染处理等方式，当探测到污染时，进行初步警告，当污染严重时进行污染报警，并连带控制信号输出控制电磁阀进行吹风或喷水等措施，提高了污染场所的易用性。

综上所述，采用以上技术方案的成果如下：

火花探测器反应速度快，达到毫秒级，可靠性高，能够有效避免太阳光以及其它各种干扰源带来的干扰，适用于快速抑爆场所。

附图说明

图1为本发明示意图

图2为紫、红外管接口采集检测电路图

图3为校准电路图

图4为污染检测电路图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。

如图1所示，本发明主要包括电源电路、预处理电路、校准电路、污染检测电路、处理器部分、输出及通讯接口等。红外和紫外光电管探测到初始火花信号，经预处理电路进行调理滤波，处理完的数字或脉冲信号进入CPU处理，经频谱分析和强度分析，判断是否有火警并输出信号。校准电路和污染检测电路则定时进行一次扫描，以判断红外管和整个镜头部分是否工作正常。

如图2所示，电源输入是12VDC，经DC-DC模块输出5V、3.3V给CPU和其他相关芯片供电。为保证红外信号的高灵敏度和可靠性，单独设计一路电源输出给红外管供电。紫外管需要高压250V-300V供电，设计了单独升压模块完成此功能。

如图3所示，红外光电管受温度、湿度等影响较大，因此要长期可靠工作，增加了自校准电路，通过增加一个发光管，发光管定期1分钟发出固定功率的光，在标准(常温、湿度等)条件下，红外管采 集到的光强度为标准参考值，随着条件的变化或器件老化，发光管接收到的标准光的幅度会有所改变，通过和标准值比较得出修正值，以后每次接收到信号后均要修补修正值，这样定期校准不仅可提高适用性也可作为红外管的自检，检查红外光电管以及调理电路是否工作正常。