一种高速火花探测器的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]实现上述目的的技术方案如下:
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]综上所述，采用以上技术方案的成果如下:
[0011]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】
[0012]图1为本发明示意图
[0013]图2为紫、红外管接口采集检测电路图
[0014]图3为校准电路图
[0015]图4为污染检测电路图
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做详细的说明。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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I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。
[0020]如图4所示，在粉尘等条件工作时，探测器镜头部分易受到污染，这直接影响探测灵敏度甚至是否工作，因此在镜头两侧增加红外发射和接收对管，红外发射管发射固定光功率的红外光，在没有污染情况下，接收管接收到固定的光功率，软件中设定2个阈值，作为污染警告和污染报警的门槛。污染警告说明需要处理镜头，污染报警说明污染比较严重，采集到的数据并不可信，需立即进行处理。按照配套设计了吹风和喷水系统，根据现场条件进行选择。
[0021]为提高探测器响应速度，方案采用FPGA和DSP双处理器工作模式，FPGA主要负责接口采集，另有部分算法直接嵌入软核中运行，速度大大提高，FPGA为硬件可编程门阵列，通过硬件逻辑门编程实现复杂的时序逻辑和固化算法。DSP是专用数字信号处理器，多核并行流水线工作模式尤其适合频谱分析和模式识别算法处理，峰值速度1000MIPS以上。而FPGA和DSP之间采用并行总线接口连接方式，速度高达10MHz。
[0022]以上仅为本发明实例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。
【主权项】
1.一种高速火花探测器，其特征在于:该高速火花探测器电路包括双CPU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。
2.根据权利要求1所述的高速火花探测器，其特征在于:红外光电管、紫外光电管、可见光传感器多波段同步实时采集信号，并传送给后续处理器电路。
3.根据权利要求1所述的高速火花探测器，其特征在于:采用高速FPGA和DSP双处理器同步工作，提高响应速度。
4.根据权利要求1所述的高速火花探测器，其特征在于:采用FPGA硬件滤波方式，实现毫秒级的响应时间。
5.根据权利要求1所述的高速火花探测器，其特征在于:自校准电路定期对采集通道进行校准，无需人工干预，提高探测器工作可靠性。
【专利摘要】本发明涉及一种高速火花探测器，包括紫外光电管、红外光电管、可见光传感器、预处理电路、基于FPGA和DSP的双处理器以及报警输出电路等。这种火花探测器反应速度快，适合应用于快速抑爆阻爆或火花探测熄灭系统，当探测器探测到初始火花时，光电管探测到信号，经过处理器进行分析，并输出报警信号，光学火花探测器采用双高速处理器，以及硬件滤波算法，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，可以防止其它干扰源的影响，包括太阳光、钠灯、LED灯等。
【IPC分类】G01N21-71, G01N21-01
【公开号】CN104833632
【申请号】CN201510161252
【发明人】陈永奇
【申请人】陈永奇
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月7日