火焰探測器的發(fā)展現(xiàn)狀
本文筆者跟大家就火焰探測器的發(fā)展現(xiàn)狀做一番討論，火焰探測器一般是使用工作在特定窄波段的紫外輻射傳感器，紅外輻射傳感器或結合使用這兩種傳感器記錄位于這些特定波段的電磁輻射，將所記錄到的輻射信號再利用以下的某種或數(shù)種技術進行分析判斷：
(1)閃爍頻率分析：
(2)閩值能量信號的比較：
(3)數(shù)個信號之間的數(shù)學相關分析：
(4)比較技術（比率、與門、或門技術）：
(5)與貯存的光譜分析結果進行比較，識別從火源燃燒區(qū)發(fā)出的特定紫外和紅外譜段的電磁輻射，從而達到探測火災的目的。下圖為一種碳氫類化合物擴散型火焰的典型輻射光譜。其中帶斜線的幾個譜段為火焰探測器設計中常選用的譜段。
從上圖中可以看出，火源釋放的能量橫跨了紫外、可見光和紅外等電磁輻射譜段。這些電磁輻射主要是由燃燒產(chǎn)物的分子在高溫受激發(fā)狀態(tài)下釋放出來的，其中處于火焰反應區(qū)之外的H，o、co2、c0、o2、N2等穩(wěn)定燃燒產(chǎn)物的分子發(fā)出的電磁輻射主要位于紅外譜段。在紅外波長范圍內(nèi)的43μm近能夠觀察到火焰光譜的峰值。這是被稱為C02共鳴的C02原子團的發(fā)光光譜，為火焰所特有，且比其它光譜具有絕對大的強度據(jù)此可將火焰從太陽光及黑體輻射光譜中明確地分離出來。因此，以4.3μm為中心的這一窄譜段，為火焰探測器設計中最常選用的紅外譜段。
在紫外線譜段內(nèi)能夠觀察到火焰的微弱光譜，這是NO帶狀譜(0.2363μm，0.2741μm)另外，還有火焰中的金屬原子如金屬鹽的發(fā)光。由于大氣層對短波紫外線的吸收，使太陽照射到地球表面的紫外線只有波長大于0.29un的長波紫外線，0.29μm以下的短波長輻射在地球表面極少能觀測到，因此，在火焰探測器設計中將0.29μm以下譜段作為紫外線檢測區(qū)域，工作在該檢測區(qū)域內(nèi)的紫外輻射傳感器對日光輻射不響應，從而避免了日光的干擾。
在過去的20年中陸續(xù)出現(xiàn)了紫外、紅外、紅紫外等幾類點型火焰探測器。
a．單波段紫外火焰探測器
紫外火焰探測器探檢火焰的原理，是基于可燃物質燃燒或爆炸剛點燃的瞬間，會以極快的速度（3～4ms）輻射出鞍強能量的紫外線。紫外火焰探測器一般使用蓋革一彌勒管作為傳感器，多采用鎢作為陰極，典型工作譜段處于0.185μm～0.245μm，具有90°的視角，可以探測到lOm-15m遠處，面積為O.1㎡的汽油火焰。該類火焰探測器的反應速度最快、靈敏度較高、造價低，但易產(chǎn)生誤報警，濃煙和蒸汽對光路的遮擋可使其失效。
b．單波段紅外探測器
紅外火焰探測器是基于檢測火焰的高溫以及由火焰引起的大量的高溫氣體都能輻射出各種頻帶的紅外線的原理。由于能夠輻射出紅外線的不僅僅是火焰，一些高溫物體的表面，如爐子、烘箱、鹵豢白織燈、太陽等都能輻射出與“火焰”紅外線頻帶相吻合的紅外線。因而這些并非火焰的紅外源就十容易使紅外火焰探測器產(chǎn)生誤報警。為了能從其它各種紅外光源特殊頻帶的信號中真正區(qū)分出火焰的信號，目前都普遍采用多參數(shù)分析和數(shù)學計算技術，用得比較多的是閃爍分析和紅外光窄頻閩值信號(4.1～4.6μm）分析。這類火焰探測器反應速度快，靈敏度中等，造價低。
c．紅紫外復合火焰探測器
紅紫外復合火焰探測器一般采用一個對太陽光具有抗干擾能力的紫外傳感器和一個窄譜段紅外傳感囂制成。雖然紫外探頭本身就是探測火焰的一個好的探頭，但它特別容易受電焊光、電弧、閃電、x射線等（紫外線輻射）觸發(fā)而產(chǎn)生誤報警。因此，為了防止誤報警的發(fā)生，它增加了一個紅外檢測通道。在許多被探測范圍不大的場合，紅外火焰探測器是基于檢測火焰的高溫以及由火焰引起的大量的高溫氣體都能輻射出各種頻帶的紅外線的原理。由于能夠輻射出紅外線的不僅僅是火焰，一些高溫物體的表面，如爐子、烘箱、鹵素白熾燈、太陽等都能輻射出與“火焰”紅蝦線頻帶相吻合的紅外線。因而這些并非火焰的紅外源就十分容易使紅外火焰探測器產(chǎn)生誤報警。為了能從其它各種紅外光源特殊頻帶的信號中真正區(qū)分出火焰的信號，目前都普遍采用多參數(shù)分析和數(shù)學計算技術，用得比較多的是閃爍分析和紅外光窄頻閩值信號(4.1～4.6μm)分析。這類火焰探測器反應速度快，靈敏度中等，造價低。
c．紅紫外復合火焰探測器
紅紫外復合火焰探測器一般采用一個對太陽光具有抗干擾能力的紫外傳感器和一個窄波段缸外傳感囂制成。雖然紫外探頭本身就是探測火焰的一個好的探頭，但它特別容易受電焊光、電弧、閃電、x射線等（紫外線輻射）觸發(fā)而產(chǎn)生誤報警。因此，為了防止誤報警的發(fā)生，它增加了一個紅外檢測通道。在許多被探測范圍不大的場合，可以采用這一類型的探測器。只有當探測器接收到特殊頻帶的紅外信號，同時又接收到特殊頻帶的紫外線信號時，才確認有火焰存在。
d.紅外，紅外火焰探測器
通過分析烴類氣體的火焰光譜可以發(fā)現(xiàn)，燃燒產(chǎn)物中熾熱的c02氣體在4.3μm近有一個獨特的峰值輻射譜段，雙譜段紅外探測器-般都被設計為對這個峰值輻射產(chǎn)生響應，另外再選用位于這個峰值譜段附近3.8μm～4.1μm的背景輻射作為其參考探測目標。探測器的信號處理電路主要就以下幾個方面對上述兩個譜段接收到的輻射信號進行分析處理，從而將火焰和其它干擾源區(qū)別開來：
(1)信號的閃爍性；
(2)單一譜段接收到的信號強度（閩值分析）；
(3)兩個探測器所接收到的信號強度間的比值。
