紅外傳感技術(shù)在火焰探測中的應(yīng)用

2022-05-13 17:41:36

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任何物質(zhì)的燃燒必然伴隨著局部溫度的升高，從而在其周圍空間產(chǎn)生一定強度的電磁波輻射。物質(zhì)燃燒過程中所產(chǎn)生的輻射光譜有其固有的特點，利用傳感器來測量輻射信號，便可以探測到火焰的產(chǎn)生，這就是火焰探測器的基本原理。

不同的物質(zhì)燃燒時，其發(fā)射出的紅紫外光譜有所差別，從火焰光譜圖中可以明顯看出三個火焰輻射峰值部分。

其中一個是紫外段 0.28μm 以下部分，另兩個分別是紅外段4.3μm和4.6μm附近，地表上的日光輻射曲線在這三個波段恰好處于波谷位置。

通常情況下的火焰探測波段的濾光片中心波長都是在4.3μm和4.4μm附近，采用不同的帶寬設(shè)計能夠檢測到碳氫化合物燃燒火焰中釋放的CO2和CO氣體所輻射的4.0~4.6μm范圍的中紅外波長紅外信號，可根據(jù)不同燃料燃燒發(fā)射的光譜來選擇不同的傳感器。

火焰?zhèn)鞲衅鞯倪x型

對于火焰燃燒中產(chǎn)生的0.185~0.260μm波長的紫外線，可采用一種固態(tài)物質(zhì)作為敏感元件，如碳化硅或硝酸鋁

對于火焰中產(chǎn)生的2.5~3μm波長的紅外線，可采用硫化鋁材料的傳感器

對于火焰產(chǎn)生的4.4~4.6μm波長的紅外線可采用硒化鉛材料或鉭酸鋁材料的傳感器

在3.8μm和5.0μm附近火焰輻射明顯較弱，常用于火焰的監(jiān)視通道，輔助通道，用于監(jiān)視非火災(zāi)的熱體輻射、太陽輻射。

熱釋電火焰?zhèn)鞲衅?/span>

紅外熱釋電火焰?zhèn)鞲衅骼脽後岆娦?yīng)，采用鉭酸鋰單晶作為敏感元材料。鉭酸鋰晶體材料的居里溫度在600℃以上，相對介電常數(shù)小，比探測率高，在很寬的室溫范圍內(nèi)，材料的熱釋電系數(shù)隨溫度的變化很小，輸出信號的溫度變化率只有 1-2‰，傳感器性能的溫度穩(wěn)定性非常好，并且在 1～20μm 波長范圍內(nèi)光譜響應(yīng)一致性非常好。