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专利名称：双通道智能火焰检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通过光电传感器探测火焰，将燃烧火焰光强度信号转换为电压信号，观测锅炉中燃烧状况的火焰检测器，属于火焰信号分析处理非接触测量技术领域。
背景技术：
由于不同种类的燃料燃烧时的火焰特征频率不同，每种频率下火焰的强度也不一样，因此准确检测、控制燃料燃烧时的火焰状况很不容易。尤其在大型锅炉中，燃料燃烧时的火焰状况更加复杂。然而，目前观测锅炉中燃烧状况的火焰检测器比较简单。检测器观测燃烧火焰状况时，主要通过检测器中的光电传感器将接受到的燃烧火焰光强度信号转换为电压信号，简单处理比较后，判别火焰有无以及燃烧状况。这样测量，既忽略了火焰信号的频率特征，又可能对火焰信号处理不恰当，难以准确检测火焰状况。特别，在有多个燃烧器的大型锅炉控制系统中，由于有多层火焰，同一层又有多个燃烧点，就很容易引起火焰检测判断错误而引起控制误动作。因此，为了进一步提高火焰的区分度和检测可靠性，本实用新型通过改进，研制提供了一种双通道智能火焰检测器。

发明内容
本实用新型的目的在于对有效频率段内火焰光强信号进行采集分析，并对火焰相对频率进行检测，通过设定频率范围及强度门槛阈值对各种频率的火焰光强信号进行区分，从而提高监视燃烧火焰的准确性和可靠性，提供一种有效判断火焰信号有无以及强度大小的双通道检测装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下方案本实用新型双通道智能火焰检测器主要采用通用计算机和专用软件对火焰特征频率及强度门槛阈值进行预设定，并对一定光谱范围的火焰信号强度及频率进行采样，分析，实现对多燃烧器炉中的火焰强度信号做出准确判断。检测器中，两个光电传感器通过四芯电缆与双通道火焰检测器主板相连接。双通道火焰检测器主板包括强度处理回路、频率处理回路、自检回路及微处理单元。其中，强度处理回路由一级前置放大器、可编程有源滤波IC集成电路、二级可编程放大器、全波整流电路及模数转换器组成；频率处理回路由史密特触发器及频率/电压转换器组成。本实用新型智能火焰检测器放大器线路板包含两个对称通道，每块放大器线路板可带两个光电传感器。检测器采用插卡式结构，以便于安装维修。检测器使用时，可对一定光谱范围的火焰信号强度和频率进行采样，并通过软件对两者设置门槛阈值，实现对多燃烧器炉中的火焰强度信号准确判断，从而避免其它燃烧器火焰光信号干扰，准确判断有无火焰以及燃烧状况。
本实用新型双通道智能火焰检测器的优点是，采用通用计算机和专用软件对火焰参数进行预设定，并对一定光谱范围的火焰信号强度及频率两个特征参量进行采样分析，由软件对两者设置门槛阈值，准确判断多燃烧器炉中的火焰强度信号。从而较好地解决了多燃烧器炉中的误探测问题，是一种比较先进的智能火焰检测器。


图1是本实用新型双通道智能火焰检测器电路板。其中，1-火焰检测器主板。
图2是本实用新型双通道智能火焰检测器结构框图。其中，2-开关电源，3-金手指卡式接线端，4-接线台，5-通讯接口，6-光电传感器一，7-计算机，8-光电传感器二。
图3是本实用新型双通道智能火焰检测器检测主板电路框图。其中，9、15-前置放大电路，10、16-可编程有源滤波器件，11、17-数字运放电路，12、18-整流电路，13、19-史密特触发器，14、20-频率/电压(V/F)转换电路，21-八通道模数转换器，22-微处理器，23-继电器，24-指示灯，25、27-数模转换器，26、28-电压/电流转换电路，29-多谐振荡器。
图4是本实用新型双通道智能火焰检测器电路原理图(一)。
图5是本实用新型双通道智能火焰检测器电路原理图(二)。
图6是本实用新型双通道智能火焰检测器电路原理图(三)。
图7是本实用新型双通道智能火焰检测器电路原理图(四)。
图8是本实用新型双通道智能火焰检测器电路原理图(五)。
实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型双通道智能火焰检测器的实施例本实用新型双通道智能火焰检测器实施按结构框图连接。其中，火焰检测器开关电源2通过金手指卡式接线端3与火焰检测器主板1相连。光电传感器6、8通过四芯电缆与火焰检测器主板1的接线台4相连。安装了专用软件的通用计算机7通过串行电缆与火焰检测器主板1的通讯接口5相连接，实现对控制参数的调整。本实用新型智能火焰检测器电路工作时，由于通常火焰光强度信号是不规则的类似正弦信号，特征频率范围为20-300赫兹(Hz)，且因燃料类型不同，火焰强度与燃料燃烧状况有关。本实用新型双通道智能火焰检测器通过前置放大电路9、15对光电传感器6、8的光强电信号进行放大(增益手动调整)，经过可编程有源滤波器10、16滤除特征频率以外的强度信号，然后运算放大电路11、17对信号进行增益调节，以适应不同火焰状况，通过整流电路12、18将交流信号变换为直流信号，由模数转换器21将该信号转化成数字量送给微处理器22，每50毫秒(mS)采样一次，每回采一百次，经数字滤波后求取平均值，以此得到火焰强度值。其中可编程有源滤波器10、16的品质因数Q和角频率Fc由软件调整。火焰强度值经数模转换器25、27转换成电压信号，再由电压/电流转换器26、28输出4-20毫安电流信号。同时，检测器中的另一条支路进行探测频率处理。具体处理过程如下来自可编程有源滤波器10、16输出的信号经史密特触发器13、19将其变为直流脉冲信号，由频率/电压(F/V)转换电路14、20实现频率到电压信号的转换，再送给模数转换器21将其转化成数字量输入微处理器22进行处理。此外，由软件设定频率门槛阈值和强度门槛阈值的上、下限，以及设定的频率、强度在满足一定条件下，使信号输出有火或无火。例如，频率、强度同时或有一个满足设定值时才输出有火。确定继电器23及指示灯24信号输出，及火焰强度信号输出。其中，多谐振荡器29为两个可编程有源滤波器10、16提供时钟源。当系统处于有火状态时，微处理器22每两分钟将供给光电传感器的50伏偏置电源切断，并通过检测模数转换器21的强度值及频率值的大小来实现是否处于故障状态，避免误报有火。本实用新型双通道智能火焰检测器在通过对火焰信号两个特征量的分析判断后，比较好地解决了探测器在多燃烧器炉中误探测的问题。
权利要求1.一种双通道智能火焰检测器，包括有效频率段内的火焰光强信号、通用计算机、光电传感器、四芯电缆、前置放大器、可编程有源滤波IC集成电路、运算放大电路、整流电路、模数转换器、信号放大、史密特触发器、微处理器、电压/电流转换器、频率/电压(F/V)转换电路、多谐振荡器、继电器和指示灯，其特征在于双通道智能火焰检测器主板上有双通道对光电传感器光强电信号进行放大的，由前置放大电路、可编程有源滤波器、运算放大电路、整流电路、模数转换器、微处理器和电压/电流转换器组成的火焰强度检测处理回路以及双通道由可编程有源滤波器、史密特触发器、频率/电压(F/V)转换电路、模数转换器和微处理器组成的频率处理回路。
2.根据权利要求1所述的双通道智能火焰检测器，其特征在于检测器采集分析判断的是火焰信号强度及频率两个特征参量。
3.根据权利要求1所述的双通道智能火焰检测器，其特征在于双通道智能火焰检测器主板为容易安装维修的插卡式结构。
4.根据权利要求1所述的双通道智能火焰检测器，其特征在于检测器中有由计算机软件预设置的，可对一定光谱范围火焰信号强度及频率区分的门槛阈值。
5.根据权利要求1所述的双通道智能火焰检测器，其特征在于被测燃烧火焰特征频率范围为20-300赫兹。
专利摘要本实用新型涉及一种双通道智能火焰检测器。由计算机和专用软件设置火焰频率和光强信号门槛阈值，并通过对有效频率段内火焰光强信号的采集分析，实现对多燃烧器炉中的火焰各种频率和光强信号进行区分，准确判断火焰强度信号，从而提高了对燃烧器中的火焰监视的准确可靠性。由于本实用新型检测器可对火焰的两个特征参量进行采集分析，从而避免了其它火焰光信号干扰，可准确比较判断火焰有无以及燃烧状况，很好地解决了探测器在多燃烧器炉中误探测的问题。此外，检测器采用插卡式结构，便于安装维修。是一种比较先进的火焰检测器。
文档编号G01N21/00GK2697640SQ20042002143
公开日2005年5月4日 申请日期2004年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者弋继涛, 陈伟彬, 黄志高 申请人:上海神明控制工程有限公司