米昂电子浅析火焰探测器

1. 探测机理

火焰探测器的设计机理是从火焰燃烧特性出发的。实际生产和生活中需要监控的火焰绝大多数是以扩散型火焰的形式产生的，它的特点是由于燃料与氧化物在进行燃烧反应前相互分离从而导致燃烧不充分，火焰一般呈现黄色且伴随有烟雾，同时伴有一定波段的辐射能量产生。扩散型火焰的辐射光谱如下图所示。

图 1 各种辐射源波段分布图

任何物质的燃烧必然伴随着局部温度的升高。从而在其周围空间产生一定强度的电磁波辐射。物质燃烧过程中所产生的辐射光谱有其固有的特点，利用传感器来测量辐射信号，便可以探测到火焰的产生。这就是火焰探测器的基本原理。

2. 火焰探测器分类

根据火焰的光特性，目前使用的火焰探测器有三种：一种是对火焰中波长较

短的紫外光辐射敏感的紫外探测器；另一种是对火焰中波长较长的红外光辐射敏

感的红外探测器；第三种是同时探测火焰中波长较短的紫外线和波长较长的红外

线的紫外/红外混合探测器。具体如下表所示。

表1 各种类型探测器性能对比表

探测器类型	优点	缺点	典型探测距离（0.3m×0.3m的汽油火焰）
单波段（红外）	反应速度快，灵敏度中等、造价低	易受其它红外辐射源干扰	15m
单波段（紫外）	反应速度快，灵敏度高、造价低	易产生误报警、浓烟和蒸汽对光路的遮挡可使其失效	15m
双波段（红外/紫外）	反应速度快，灵敏度高、低误报率	特殊的红外紫外辐射信号可使其产生误报警、浓烟和蒸汽对光路的遮挡可使其失效、造价较高	15m
双波段（红外/红外）	反应速度快，灵敏度高、低误报率	受其它红外辐射源的干扰、信号在大气中衰减大、造价较高	15m
红外三波段	反应速度快，灵敏度高、低误报率	造价高	60m

3. 应用场合

（1）碳氢化合物场合

石油化工等生产现场的可燃物以烃类化合物为主，这些化合物(例如甲烷、油类等)的燃烧通常将发出一定强度的电磁波，电磁波的波长主要分布于红外区。其燃烧产物CO₂在4.26微米波段处有一受热共振辐射峰值，加强了该波段的红外电磁波能量。红外火焰探测器正是利用这一火焰光谱特征而设计的。

（2）非碳氢化合物场合

紫外火焰探测器对火焰辐射光谱中波长较短的紫外光辐射敏感，适合探测金属火灾，如镁、铝，应用范围相对较窄。而紫外/红外混合探测器的虽然性能优越，适用于各种火灾探测，但由于其通常比同类火焰探测器采用更多的传感器，造价成本过于昂贵，一定程度上限制了它的使用。

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