專利名稱：一種三波段紅外火焰探測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器領域，特別是指一種三波段紅外火焰探測器。
背景技術：
常規(guī)三波段紅外火焰探測器一般使用一個3. Sum紅外傳感器和一個可見光傳感器作為參考波長，雖然可以排除部分高溫物體的干擾，但可見光傳感器卻無法排除低溫物體帶來的紅外輻射干擾，容易引起誤報。
發(fā)明內容本實用新型提出一種可降低誤報率、產品性能可靠的三波段紅外火焰探測器。本實用新型的技術方案是一種三波段紅外火焰探測器，包括電源模塊、多級RC濾波電路、第一紅外探測通道、第二紅外探測通道、第三紅外探測通道、處理器及電流環(huán)電路以及報警繼電器兩路輸出電路；其中第一紅外探測通道、第二紅外探測通道、第三紅外探測通道均包括紅外傳感器模塊、第一級改良型的串疊FET放大電路、第二級改良型的串疊FET放大電路、FET跟隨電路以及多級反饋兩階巴普洛夫低通濾波器，其順次信號連接；第一紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測5. OuM的紅外信號；第二紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測4. 3uM的紅外信號；第三紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測3. SuM的紅外信號；電源模塊經過多級RC濾波電路分別向第一紅外探測通道、第二紅外探測通道及第三紅外探測通道供電；第一紅外探測通道、第二紅外探測通道及第三紅外探測通道供電分別將檢測的檢測信號傳送至處理器；處理器則向電流環(huán)電路以及報警繼電器兩路輸出電路輸出信號。開關電源供電電壓范圍18 30Vdc。電流環(huán)電路為4 20mA電流環(huán)接口輸出。本實用新型的技術方案是這樣實現的使用三波段紅外火焰探測器。其中，使用
4.3uM的紅外傳感器作為主探測單元，主要探測含碳物質燃燒過程中，二氧化碳激發(fā)出來的紅外輻射信號大??；參考用紅外傳感器中心波長為3. 8uM和5. OuM, 3. 8uM紅外傳感器主要用來排除高溫物體對火焰探測器的紅外輻射干擾，如鍋爐外表面等；5. OuM紅外傳感器主要用來排除低溫物體對紅外火焰探測器的紅外輻射干擾，如人體紅外輻射、汽車燈光等，弓丨入兩路紅外參考波長，可以讓探測器的報警準確率有很大的提高，同時降低了誤報率。同時紅外傳感器供電電路使用多級RC濾波電路，使傳感器的供電干擾降到最低；把紅外傳感器的供電進行浮地處理，達到降低傳感器的供電電壓，降低輸出噪聲。常規(guī)的紅外火焰探測器的傳感器供電電路一般采用電源降壓后直接供電，電源中的紋波比較高，容易對高阻輸入的紅外傳感器帶來致命的干擾；采用浮地供電的方式，可以讓傳感器有單獨的電壓參考端，不受其它電路的干擾，提高了產品的可靠性。
圖1為本實用新型一種三波段紅外火焰探測器的電子線路框圖；圖2為本實用新型第一紅外探測通道的電路原理圖；圖3為本實用新型第二紅外探測通道的電路原理圖；圖4為本實用新型第三紅外探測通道的電路原理圖；圖5為本實用新型多級RC濾波電路的電路原理圖；圖6為本實用新型多級反饋兩階巴普洛夫低通濾波器的電路原理圖；圖7為本實用新型處理器的電路原理圖；圖8為本實用新型電流環(huán)電路的電路原理圖；圖9為本實用新型報警繼電器兩路輸出電路的電路原理圖；圖10為本實用新型開關電源模塊的電路原理圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。如圖1至圖10所示，本實用新型公開一種三波段紅外火焰探測器，包括開關電源模塊1、多級Re濾波電路2、第一紅外探測通道3、第二紅外探測通道4、第三紅外探測通道
5、處理器6及電流環(huán)電路7以及報警繼電器兩路輸出電路8。其中第一紅外探測通道3、第二紅外探測通道4、第三紅外探測通道5均包括紅外傳感器模塊、第一級改良型的串疊FET放大電路、第二級改良型的串疊FET放大電路、FET跟隨電路以及多級反饋兩階巴普洛夫低通濾波器，其順次信號連接；第一紅外探測通道3的紅外傳感器模塊用于檢測5. OuM的紅外信號；第二紅外探測通道4的紅外傳感器模塊用于檢測4. 3uM的紅外信號；第三紅外探測通道5的紅外傳感器模塊用于檢測3. SuM的紅外信號。優(yōu)選的，由于紅外傳感器模塊輸出阻抗非常高，而且輸出信號小，所采用的阻抗匹配和信號放大電路，因此使用改良型的串疊(Cascode) FET放大電路，由于改良型的串疊(Cascode)FET放大電路的輸出阻抗也很高，為了配合下一級電路的輸入阻抗，因此在兩級串疊(Cascode) FET電路后面，增加一級放大倍數為I倍的FET跟隨電路，降低輸出阻抗。改良型的串疊(CasCode ) FET放大電路的特點是輸入阻抗高、功耗低、頻率響應寬、放大倍數大、成本低廉、性能可靠穩(wěn)定等優(yōu)點，非常適合對紅外傳感器的信號進行阻抗匹配和放大；由于傳感器的輸出信號不到lmV，所以采用兩級串疊FET放大電路，以保證放大足夠的放大倍數，兩級放大器的總增益約為300倍，為保證兩級放大器的可靠穩(wěn)定工作，兩級放大器之間加入負反饋，增加放大器的頻率響應和降低失真。而常規(guī)紅外火焰探測器一般使用集成運算放大器對傳感器信號進行放大，由于常規(guī)的集成運算放大器的輸入阻抗都無法滿足紅外傳感器的輸出阻抗要求，會導致傳感器的輸出信號衰減，同時常規(guī)集成運算放大器對微信號的響應也達不到要求，所以必須用高端集成運算放大器才可以滿足設計要求，但高端集成運算放大器的成本高昂，因此不適合產品的大規(guī)模生產。由于紅外傳感器為高阻輸入的器件，外界非火焰的干擾信號很容易被傳感器接收至|J，因火焰燃燒過程中特有的閃爍頻率為5 15Hz，在單片機的模數轉換器讀取傳感器的放大信號前，增加多級反饋兩階巴普洛夫低通濾波器，濾波器的H) = 15Hz，可以有效濾除如工頻50Hz干擾、電磁輻射干擾、靜電干擾等信號，增強探測器的抗干擾能力。常規(guī)紅外火焰探測器一般只有簡單的一階低通濾波，濾波效果不明顯，容易受外界干擾，增大了誤報的可能性。由于火焰探測器要求對采樣的數據進行小波分析、數學建模、數字濾波、傅立葉變換、頻率提取等算法才可以準確判斷是否有火災的發(fā)生，使用一般的8位單片機無法勝任這個工作，因此處理器6采用專業(yè)的32位數字處理芯片對紅外火焰探測器的放大信號進行采樣和處理。常規(guī)紅外火焰探測器使用8位普通單片機對紅外信號放大信號進行采樣和處理，由于單片機的先天性缺陷，無法滿足實現復雜算法的要求，所以常規(guī)紅外火焰探測器的誤報率和漏報率都很高。開關電源模塊I經過多級RC濾波電路2分別向第一紅外探測通道3、第二紅外探測通道4及第三紅外探測通道5供電；第一紅外探測通道3、第二紅外探測通道4及第三紅外探測通道5供電分別將檢測的檢測信號傳送至處理器6 ;處理器6則向電流環(huán)電路7以及報警繼電器兩路輸出電路8輸出信號。優(yōu)選的，紅外傳感器供電電路使用多級RC濾波電路2，使傳感器的供電干擾降到最低；同時把紅外傳感器的供電進行浮地處理，達到降低傳感器的供電電壓，降低輸出噪聲。常規(guī)的紅外火焰探測器的傳感器供電電路一般采用電源降壓后直接供電，電源中的紋波比較高，容易對高阻輸入的紅外傳感器帶來致命的干擾；采用浮地供電的方式，可以讓傳感器有單獨的電壓參考端，不受其它電路的干擾，提高了產品的可靠性。DC— DC開關電源模塊I為DC— DC供電電源，輸入電壓范圍可以為18 30Vdc。常規(guī)火焰探測器使用線性穩(wěn)壓電源電路，功耗大，效率低下，當連接的探測器數量過大時，通電的瞬間，容易導致供電承受不了過大的電流沖擊而保護，整個系統(tǒng)無法正常工作。使用DC - DC開關電源，效率高，輸入電壓范圍寬，適合多種場合使用。優(yōu)選的，本實用新型輸出電路一為工業(yè)標準的4 20mA電流環(huán)接口輸出、一為報警繼電器兩路輸出電路8 ; —路工業(yè)標準的Modbus協(xié)議接口。常規(guī)紅外火焰探測器一般只有兩路報警繼電器輸出，由于沒用4 20mA電流環(huán)接口輸出，無法連接到工業(yè)二次儀表中，使用范圍受到了局限。本實用新型使用三波段紅外火焰探測器，降低了誤報率。最后應當說明的是，以上內容僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，本領域的普通技術人員對本實用新型的技術方案進行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本實用新型技術方案的實質和范圍。
權利要求1.一種三波段紅外火焰探測器，其特征在于包括開關電源模塊、多級RC濾波電路、第一紅外探測通道、第二紅外探測通道、第三紅外探測通道、處理器及電流環(huán)電路以及報警繼電器兩路輸出電路； 其中第一紅外探測通道、第二紅外探測通道、第三紅外探測通道均包括紅外傳感器模塊、第一級改良型的串疊FET放大電路、第二級改良型的串疊FET放大電路、FET跟隨電路以及多級反饋兩階巴普洛夫低通濾波器，其順次信號連接；第一紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測5. OuM的紅外信號；第二紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測4. 3uM的紅外信號；第三紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測3. SuM的紅外信號； 開關電源模塊經過多級RC濾波電路分別向第一紅外探測通道、第二紅外探測通道及第三紅外探測通道供電；第一紅外探測通道、第二紅外探測通道及第三紅外探測通道分別將檢測的檢測信號傳送至處理器；處理器則向電流環(huán)電路以及報警繼電器兩路輸出電路輸出信號。
2.如權利要求1所述的一種三波段紅外火焰探測器，其特征在于開關電源模塊為DC-DC電源，供電電壓范圍18 30Vdc。
3.如權利要求1所述的一種三波段紅外火焰探測器，其特征在于電流環(huán)電路為4 20mA電流環(huán)接口輸出。
4.如權利要求1所述的一種三波段紅外火焰探測器，其特征在于處理器為32位數字處理芯片。
專利摘要一種三波段紅外火焰探測器，包括電源模塊、多級RC濾波電路、第一紅外探測通道、第二紅外探測通道、第三紅外探測通道、處理器及電流環(huán)電路以及報警繼電器兩路輸出電路；其中第一紅外探測通道、第二紅外探測通道、第三紅外探測通道均包括紅外傳感器模塊、第一級改良型的串疊FET放大電路、第二級改良型的串疊FET放大電路、FET跟隨電路以及多級反饋兩階巴普洛夫低通濾波器，其順次信號連接；第一紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測5.0uM的紅外信號；第二紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測4.3uM的紅外信號；第三紅外探測通道的紅外傳感器模塊用于檢測3.8uM的紅外信號。本實用新型可降低誤報率、產品性能可靠。
文檔編號G08B17/12GK202887375SQ20122042681
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權日2012年8月27日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:英森電氣系統(tǒng)(上海)有限公司