专利名称：基于数字滤波器的火焰检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种发电厂燃烧炉的基于数字滤波器的火焰检测器。
背景技术：
监测发电厂燃烧炉的火焰的燃烧情况并对燃烧情况进行评估对于发电安全有着重要意义。根据国际通行的研究结果，认为燃料在エ业锅炉炉膛中燃烧形成的火焰，主要有下面几个特点第一，火焰具有很宽的连续光谱，发射形态与波长关系图类似黑体曲线，波长从200nm的紫外线区，经400 700nm的可见光区，一直延伸到4000nm的红外线区。第ニ，光辐射强度的波动(火焰闪烁频率)能表征燃料种类和燃烧阶段火焰状态，火焰闪烁频率伴随燃烧阶段不同而变化，频率分布在2 600Hz之间，火焰底部或点火处闪烁频率较高。第三，エ业火焰是不透明的。这些特点大致给出了锅炉基于数字滤波器的火焰检测器 的设计方向首先，火焰的光谱范围表明有多种传感器可供选择；其次，火焰的频率特征若在设计放大器时被充分关注和利用，能够有效地提高基于数字滤波器的火焰检测器的分辨力和指向性。在可见光谱区，火焰的不透明性对合理确定基于数字滤波器的火焰检测器探测组件的安装位置有指导意义。根据以上的设计方向，业内也有一些研发成果，如中国专利ZL200720036231. 3公开的《智能火焰检测装置》，它包括火焰检测探头、火焰放大器、可编程滤波模块、放大模块、对数转换模块、电压检测模块、中央处理模块、通讯模块、显示模块和输出模块组成；其特征在于所述的火焰检测探头包括火焰感测器和探头信号处理电路；火焰感测器的输出端与探头信号处理电路的输入端相连接，探头信号处理电路的输出端与火焰放大器的输入端相连接。该专利装置虽然能够即时反映当前火焰的燃烧状况，但结构复杂,设计生产成本过高。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种设计巧妙、安装使用方便的基于数字滤波器的火焰检测器。实现本实用新型目的的技术方案是ー种基于数字滤波器的火焰检测器，PbS传感器、第一放大器、开关电容式数字带通滤波器、第二放大器和单片机；所述PbS传感器设置于火焰附近，输出端连接第一放大器的输入端，第一放大器的输出端与开关电容式数字带通滤波器的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器的输出端第二放大器的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器的输入端与单片机的输出端连接，单片机为开关电容式数字带通滤波器提供两个时钟信号。所述开关电容式数字带通滤波器采用集成电路MF10。所述单片机采用飞思卡尔单片机MC9S12DG128B。所述第一放大器和第二放大器为数字程控对数放大器。采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果(1)不同的燃烧炉由于煤种的不同其火焰闪烁特征频率会有所不同，煤粉燃烧炉的火焰闪烁频率集中在50-60HZ，火焰虽然具有很宽的连续光谱，一旦火焰正常燃烧，其主要能量主要分布在其特征频率附件，由于火焰检测装置需要能够满足不同的煤种要求，因此本实用新型在相应的火焰闪烁频率覆盖区，设置低切断频率和高切断频率，用带通滤波器对火焰特征能量进行提取，并和未滤波前的能量进行比较，即可据此量化的了解火焰的燃烧情况并对燃烧情况进行评估，能发出报警信号并切断燃料源，确保锅炉连续安全稳定的运行，操作及安装方便，具有一定的实用价值。(2)本实用新型选用MFlO的A、B通道分别作为低通滤波器、高通滤波器，低通滤波器通过A通道的时钟CLKA来选择高切频率HF，高通滤波器通过B通道的时钟频率CLKB来选择低切频率LF，由飞思卡尔单片机提供两个时钟信号CLKA和CLKB，低切频率LF —般固定，高切频率HF —般根据炉膛的燃烧材料种类进行选择，整个基于数字滤波器的火焰检测器有比较友好的人机界面，炉膛背景值BG、低切频率LF、高切频率HF可进行面板操作设置，选择合适的炉膛背景值BG，通过采集滤波器输出參数和未滤波值进行比较，根据比值的大小来判断当前炉膛的燃烧强度和燃烧质量并通过人机界面进行显示，一旦检测到在燃料特征频率区域内的分量值低于某个值，则判为无火，即会发出报警信号并切断燃料源，因此 能及时以防炉膛发生爆炸的险情，而采用MFlO和飞思卡尔单片机配合使用，设计巧妙、性 能可靠。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进ー步详细的说明，其中图I为本实用新型的结构原理图。附图中标号为PbS传感器I、第一放大器2、开关电容式数字带通滤波器3、第二放大器4、单片机5。
具体实施方式
(实施例I)见图1，本实施例的基于数字滤波器的火焰检测器，包括PbS传感器I、第一放大器
2、开关电容式数字带通滤波器3、第二放大器4和单片机5 ;开关电容式数字带通滤波器3采用集成电路MF10。单片机5采用飞思卡尔单片机MC9S12DG128B。第一放大器2和第二放大器4为数字程控对数放大器。PbS传感器I设置于火焰附近，输出端连接第一放大器2的输入端，第一放大器2的输出端与开关电容式数字带通滤波器3的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器3的输出端第二放大器4的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器的输入端与单片机的输出端连接，单片机5为开关电容式数字带通滤波器3提供两个时钟信号。本基于数字滤波器的火焰检测器中，采用开关电容式数字带通滤波器MF10，MFlO由2个独立的、非常容易使用的CMOS有源滤波器构成，每ー个滤波器由ー个外部时钟和3至4个电阻组成，并可产生各种ニ阶滤波器输出功能。每个滤波器有3个输出引脚，ー个引脚配置输出方式为全通、高通或陷波功能；剩下的2个输出引脚执行低通和带通功能。ニ阶低通和带通滤波器的中心频率,直接取决于时钟频率,或者取决于两个时钟频率和外部电阻的比率。陷波器和全通的中心频率取决于时钟频率,而高通中心频率取决于时钟频率电阻比率。MFlO的A、B通道分别作为低通滤波器、高通滤波器，它们的截止频率fn(l取决于各路的时钟频率和外围电阻之比。低通滤波器通过A通道的时钟CLKA来选择高切频率HF，高通滤波器通过B通道的时钟频率CLKB来选择低切频率LF，由飞思卡尔单片机提供两个时钟信号CLKA和CLKB，根据炉膛的燃料情况，可通过软件来设置高低切断频率，HF < LF，形成带通滤波器来选取基于数字滤波器的火焰检测器的特征量的能量值。为了方便基于数字滤波器的火焰检测器适应不同的煤粉炉，一般提供多组高低切断频率供用户选用，不同的參数就有不同的截止频率fn(l，由于fn(l由时钟频率決定，这时为了适应不同參数，只需提供对应的fM，这个可由飞思卡尔单片机根据选用不同的參数指定端 子发出不同的频率值与之对应，这正是选择MFlO和飞思卡尔单片机的原因。基于数字滤波器的火焰检测器的原理是PbS传感器I检测火焰，然后通过第一放大器2将数据放大后给开关电容式数字带通滤波器3和单片机5，经过开关电容式数字带通滤波器3滤波后的数据再经过第二放大器4进行放大，其中单片机5提供两个时钟信号给开关电容式数字带通滤波器3，分别控制滤波器的低频端和高频端，将滤波后的经过第二放大器4程控放大的信号值除以滤波前的经过第一放大器2程控放大的信号值，根据计算值大小转换成O 30左右的数值大小，以此值的大小来表征火焰强度FS的大小。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进ー步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于数字滤波器的火焰检测器，其特征在干包括PbS传感器(I)、第一放大器(2)、开关电容式数字带通滤波器(3)、第二放大器(4)和单片机(5);所述PbS传感器(I)设置于火焰附近，输出端连接第一放大器(2)的输入端，第一放大器(2)的输出端与开关电容式数字带通滤波器(3)的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器(3)的输出端第二放大器(4)的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器的输入端与单片机的输出端连接，单片机(5)为开关电容式数字带通滤波器(3)提供两个时钟信号。
2.根据权利要求I所述的基于数字滤波器的火焰检测器，其特征在于所述开关电容式数字带通滤波器(3)采用集成电路MF10。
3.根据权利要求I所述的基于数字滤波器的火焰检测器，其特征在于所述单片机(5)采用飞思卡尔单片机MC9S12DG128B。
4.根据权利要求I至3之一所述的基于数字滤波器的火焰检测器，其特征在于所述第一放大器(2)和第二放大器(4)为数字程控对数放大器。
专利摘要本实用新型公开了基于数字滤波器的火焰检测器，包括PbS传感器、第一放大器、开关电容式数字带通滤波器、第二放大器和单片机；所述PbS传感器设置于火焰附近，输出端连接第一放大器的输入端，第一放大器的输出端与开关电容式数字带通滤波器的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器的输出端第二放大器的输入端连接，开关电容式数字带通滤波器的输入端与单片机的输出端连接，单片机为开关电容式数字带通滤波器提供两个时钟信号。本实用新型能够即时反映当前火焰的燃烧状况，通过量化表示出火焰燃烧程度和状态，能发出报警信号并切断燃料源，确保锅炉连续安全稳定的运行，操作及安装方便，具有一定的实用价值。
文档编号G01J1/42GK202433091SQ20122005500
公开日2012年9月12日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者夏建春, 缪建华, 陆旭明 申请人:常州纺织服装职业技术学院