基于AlGaN基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测方法及系统与流程

本发明涉及一种远程火灾实时监测系统，特别是涉及一种基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测方法及监测系统，属于火灾探测技术领域。

背景技术：

火灾对人类社会的危害极大，然而火灾是不可能从根本上避免的，因此如何预知预防火情成为重中之重。火灾产生的火焰在深紫外(180～250nm)有明显的发光特征，如果能够在火灾伊始就能探测到这种特征，则可以有效的降低或者避免火灾造成的灾难。由于太阳光中280nm以下的光都被大气层吸收，因此探测低于280nm以下的光不会受太阳光的影响，造成的误判几率大大降低。

传统的火警报警系统采用si基紫外探测器，包括昂贵的紫外滤光片等，成本很高，且电路复杂。再者，传统的火警报警系统具有体积大、成本高、抗干扰差，并且不能实时判断火灾情况等缺点。另外，由于对火灾险情的预估不足，若轻易报警，往往会造成社会资源的浪费。

再者，现有的传统algan基日盲紫外探测器是直接生长在蓝宝石衬底上，由于较大的晶格和热失配导致器件中存在较大密度的缺陷，这些缺陷严重阻碍了器件性能的进一步提升。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测方法及系统，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测系统，其包括：

algan基日盲紫外探测器，至少用以探测波长为200～280nm的火灾信号；

数据处理模块，与所述algan基日盲紫外探测器连接，至少用以接收algan基日盲紫外探测器输出的火灾信号并向移动终端控制模块输送；

移动终端控制模块，与所述数据处理模块连接，至少用以接收数据处理模块发出的火灾信号并向移动终端输送报警信号；

移动终端，至少用以接收移动终端控制模块发出的报警信号并向监控模块输送控制信号；

监控模块，至少用以在收到移动终端发出的控制信号后，向所述移动终端输送视频信号。

作为较佳优选实施方案之一，所述监测系统还包括放大器模块，所述放大器模块与algan基日盲紫外探测器、数据处理模块分别连接，并且所述放大器模块至少用以将algan基日盲紫外探测器探测到的火灾信号进行放大，并传输给数据处理模块。

作为较佳优选实施方案之一，所述algan基日盲紫外探测器包括沿设定方向依次设置的衬底、n型掺杂层、有源层和p型掺杂层，所述n型掺杂层表面设置有n型欧姆接触电极，所述p型掺杂层表面设置有p型欧姆接触电极。

优选的，所述n型掺杂层包括n型alyga(1-y)n，所述有源层包括本征alxga(1-x)n，所述p型掺杂层包括p型alyga(1-y)n，其中y>x≥0.40，x根据截止波长进行调整，所述截止波长小于280nm。

优选的，所述n型掺杂层包括n型alyga(1-y)n，所述有源层包括组分渐变的本征alxga(1-x)n，所述p型掺杂层包括p型alyga(1-y)n，其中y>x，所述组分渐变的本征alxga(1-x)n的x值由0.40逐渐变化到小于y的某一个值，x根据截止波长进行调整，所述截止波长小于280nm。

本发明实施例还提供了一种基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测方法，其主要是基于前述的基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测系统而实施，并且所述监测方法包括：

采用algan基日盲紫外探测器探测波长为200～280nm的火灾信号，并将探测到的火灾信号传输至数据处理模块，所述数据处理模块将接收到的火灾信号发送至移动终端控制模块，之后，所述移动终端控制模块向移动终端发送报警信号，移动终端接收报警信号后向监控模块发送控制信号，监控模块在收到移动终端发出的控制信号后，向所述移动终端发送视频信号。

作为较佳优选实施方案之一，所述监测方法还包括采用放大器模块，将所述放大器模块与algan基日盲紫外探测器、数据处理模块分别连接，至少用以将algan基日盲紫外探测器探测到的火灾信号进行放大，并传输给数据处理模块。

作为较佳优选实施方案之一，所述algan基日盲紫外探测器的制备方法包括：在衬底上依次生长n型掺杂层、有源层和p型掺杂层，对所述n型掺杂层、有源层和p型掺杂层进行刻蚀，刻蚀深度到达n型掺杂层，并沉积金属，通过退火形成n型欧姆接触电极；在p型掺杂层表面沉积金属，通过退火形成p型欧姆接触电极。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1)本发明提供的远程火灾监测系统采用algan基日盲紫外探测器，设计电路采集探测信号，并充分结合目前的网络技术通过wifi和移动终端(例如手机)相结合，将报警信息发送到手机中，同时采用监控模块(例如wifi摄像头)，通过手机显示屏即可实现火灾信号的实时险情监测、判断火灾情况，预先做好判断，如险情较小，可以个人处理，则可以避免误报警导致的社会资源浪费；

2)本发明提供的远程火灾监测系统采用的algan基日盲紫外探测器可利用能带工程调节探测波长，使之只对火焰发出深紫外光响应，并大大简化光通道，取消了昂贵的紫外滤光片、像倍增器和ccd器件等，成本大幅降低，电路简单易行；且algan基日盲紫外探测器灵敏度高、背景干扰小、不需要低温制冷、体积小、重量轻、对环境适应能力和抗辐照能力强、紫外光/可见光抑制比高，是一种理想的火焰报警器件，由于紫外光不受烟雾等的影响，可适用于包括家庭、森林等各种环境；

3)本发明提供的远程火灾监测系统的algan基日盲紫外探测器采用aln/蓝宝石复合材料作为衬底，生长在此类衬底上的器件属于同质外延范畴，器件中的缺陷密度可以降低1-2个数量级，因此可以极大提升器件性能。

附图说明

图1是本发明一典型实施方案之中一种基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测方法的流程示意图；

图2是本发明一典型实施方案之中algan基日盲紫外探测器的结构示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，如下将予以详细解释说明。

本发明实施例的一个方面提供了一种基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测系统，其包括：

algan基日盲紫外探测器，至少用以探测波长为200～280nm的火灾信号；

数据处理模块，与所述algan基日盲紫外探测器连接，至少用以接收algan基日盲紫外探测器输出的火灾信号并向移动终端控制模块输送；

移动终端控制模块，与所述数据处理模块连接，至少用以接收数据处理模块发出的火灾信号并向移动终端输送报警信号；

移动终端，至少用以接收移动终端控制模块发出的报警信号并向监控模块输送控制信号；

监控模块，至少用以在收到移动终端发出的控制信号后，向所述移动终端输送视频信号。

作为较佳优选实施方案之一，所述监测系统还包括放大器模块，所述放大器模块与algan基日盲紫外探测器、数据处理模块分别连接，并且所述放大器模块至少用以将algan基日盲紫外探测器探测到的火灾信号进行放大，并传输给数据处理模块。

优选的，所述放大器模块包括运算放大器或者功率放大器。

优选的，所述数据处理模块包括单片机。

进一步的，所述algan基日盲紫外探测器与运算放大器(或者功率放大器)连接，所述运算放大器(或者功率放大器)与单片机相连接。

优选的，所述algan基日盲紫外探测器、放大器模块、数据处理模块、移动终端控制模块与监控模块集成设置。

进一步的，所述移动终端包括智能手机或者其他电子设备，例如平板电脑。

优选的，所述监控模块包括摄影器。

作为较佳优选实施方案之一，如图2所示，所述algan基日盲紫外探测器包括沿设定方向依次设置的衬底、n型掺杂层、有源层和p型掺杂层，所述n型掺杂层表面设置有n型欧姆接触电极，所述p型掺杂层表面设置有p型欧姆接触电极。

优选的，所述n型掺杂层包括n型alyga(1-y)n，所述有源层包括本征alxga(1-x)n，所述p型掺杂层包括p型alyga(1-y)n，其中y>x≥0.40，x根据截止波长进行调整，所述截止波长小于280nm。

优选的，所述n型掺杂层包括n型alyga(1-y)n，所述有源层包括组分渐变的本征alxga(1-x)n，所述p型掺杂层包括p型alyga(1-y)n，其中y>x，所述组分渐变的本征alxga(1-x)n的x值由0.40逐渐变化到小于y的某一个值，x根据截止波长进行调整，所述截止波长小于280nm。

作为第三代半导体材料的iii族氮化物是直接带隙半导体，具有禁带宽度大、介电常数小、电子饱和速度高、物理化学性能稳定等优点,在紫外探测器领域有着重要的应用价值。特别是其三元合金alxga(1-x)n，响应波长可覆盖范围为200～280nm,是实现日盲型紫外探测器的理想材料。

algan基日盲紫外探测器可利用能带工程调节探测波长，使之只对火焰发出深紫外光响应，并大大简化光通道，不需要昂贵的紫外滤光片，取消了像倍增器和ccd器件，成本大幅降低。此外，algan基日盲紫外探测器灵敏度高、背景干扰小，且不需要低温制冷，体积小，重量轻，对环境适应能力和抗辐照能力强，紫外光/可见光抑制比高，是一种理想的火焰报警器件，由于紫外光不受烟雾等的影响，可适用于包括家庭、森林等各种环境。

本发明实施例的另一个方面提供了一种基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测方法，其主要是基于前述的基于algan基日盲紫外探测器的远程火灾实时监测系统而实施。参见图1所示，所述监测方法包括：

采用algan基日盲紫外探测器探测波长为200～280nm的火灾信号，并将探测到的火灾信号传输至数据处理模块，所述数据处理模块将接收到的火灾信号发送至移动终端控制模块，之后，所述移动终端控制模块向移动终端发送报警信号，移动终端接收报警信号后向监控模块发送控制信号，监控模块在收到移动终端发出的控制信号后，向所述移动终端发送视频信号。

作为较佳优选实施方案之一，所述监测方法还包括采用放大器模块，将所述放大器模块与algan基日盲紫外探测器、数据处理模块分别连接，至少用以将algan基日盲紫外探测器探测到的火灾信号进行放大，并传输给数据处理模块。

优选的，所述移动终端与所述监控模块通过无线局域网络(wlan)连接。

进一步的，所述移动终端包括移动手机或者其他电子设备，例如平板电脑，但不限于此。

优选的，所述监控模块包括监控器镜头。

进一步的，所述监测方法包括：手机接到报警信号后，在手机中打开实时监控视窗，通过无线网与algan基日盲紫外探测器集成的监控器镜头接通，实时观察报警现场的火灾情况，预先做好判断研判是否需要报警。如险情较小，可以个人处理，则可以避免误判和避免报警造成的社会资源浪费。

作为较佳优选实施方案之一，所述algan基日盲紫外探测器的制备方法包括：在衬底上依次生长n型掺杂层、有源层和p型掺杂层，对所述n型掺杂层、有源层和p型掺杂层进行刻蚀，刻蚀深度到达n型掺杂层，并沉积金属，通过退火形成n型欧姆接触电极；在p型掺杂层表面沉积金属，通过退火形成p型欧姆接触电极。

进一步的，所述制备方法还包括：将n型欧姆接触电极、p型欧姆接触电极两个电极分别通过金线引出，接于封装外壳的响应电极上。随后通过金属连线，将其连接到运算放大器(或者功率放大器)。

优选的，所述n型欧姆接触电极的材质包括ti/al/ni/au材料，所述p型欧姆接触电极的材质包括ni/au/ti/au。

优选的，所述退火处理的温度为850℃～950℃，时间为10s～90s。

优选的，所述n型掺杂层包括n型alyga(1-y)n，所述有源层包括本征alxga(1-x)n，所述p型掺杂层包括p型alyga(1-y)n，其中y>x≥0.40，x根据截止波长进行调整，所述截止波长小于280nm。

优选的，所述n型掺杂层包括n型alyga(1-y)n，所述有源层包括组分渐变的本征alxga(1-x)n，所述p型掺杂层包括p型alyga(1-y)n，其中y>x，所述组分渐变的本征alxga(1-x)n的x值由0.40逐渐变化到小于y的某一个值，x根据截止波长进行调整，所述截止波长小于280nm。

优选的，所述衬底的材质包括aln/蓝宝石复合材料，生长在此类衬底上的器件属于同质外延范畴，器件中的缺陷密度可以降低1-2个数量级，因此可以极大提升器件性能。

目前，由于难以获得高质量、高al组分的algan材料，algan日盲紫外探测器的雪崩光电二极管(apd)的雪崩增益一般在10²～10³，而藉由本发明的高质量的aln/蓝宝石复合材料作为衬底，实现同质外延器件结构，可以有效降低器件中的缺陷密度，algan日盲紫外探测器的雪崩光电二极管(apd)的雪崩增益达到10⁴以上，从而实现实用化。

优选的，所述衬底中aln的厚度为5～20μm。

藉由上述技术方案，本发明采用algan基日盲紫外探测器和监测器镜头相结合，利用algan基日盲紫外探测器探测火灾信号，并将其放大后发送到手机，手机接到报警信号后，打开实时监控视窗，通过与algan基日盲紫外探测器集成的监测器镜头观察火灾现场的情况，避免误判和避免报警造成的社会资源浪费。

应理解的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。