三波段红外火焰探测器的研究与开发

作     者：袁积德 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄文君

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：三波段红外火焰探测 火焰识别算法 灵敏度 可靠性 原型样机 

摘      要：先进的火灾探测技术对保证石油化工场所的安全生产具有十分重要的意义。国内现有的火灾探测器存在响应时间长、灵敏度低、探测可靠性低等缺点,难以满足复杂工业生产现场的苛刻要求。本文研究和开发了新型三波段红外火焰探测器,重点解决上述问题： 首先,提出了三波段红外火焰探测方案。基于对火焰辐射光谱、人工热源和背景辐射光谱的深入研究,确立了火焰、人工热源干扰和背景辐射干扰的三个红外传感器监测波段。通过探测火灾早期物质燃烧的红外辐射信号特征,缩短了探测响应时间。通过获取和分析干扰信息特征,提高系统抗干扰能力。根据火焰闪烁频率筛选真实火焰信号,提高探测可靠性。 其次,设计了高灵敏度三波段火焰识别算法。三波段辐射信号强度因探测距离增加而衰减,而逻辑关系却相对稳定。通过分析三个波段辐射强度之间的逻辑关系,判别红外辐射源的类型,区分火焰和其它红外辐射信号,使得火焰信号的有效探测距离大大增加,极大地提高了火焰探测灵敏度。 最后,以DSP为核心,提出了三波段红外火焰探测器的软硬件设计方案。但由于时间有限,目前仅开发了系统原型样机,在样机上对探测距离、抗干扰能力进行了测试。测试结果表明样机性能指标较好,但相对国外先进火焰探测系统尚存在一定差距。通过采用性能更优的红外传感器、设计更优的硬件电路和红外光学透镜系统,可以进一步提高系统的总体探测性能。