紅外傳感技術(shù)在火焰探測中的應用

2022-05-13 17:41:36

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任何物質(zhì)的燃燒必然伴隨著(zhù)局部溫度的升高，從而在其周?chē)臻g產(chǎn)生一定強度的電磁波輻射。物質(zhì)燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的輻射光譜有其固有的特點(diǎn)，利用傳感器來(lái)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(shí)，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(gè)火焰輻射峰值部分。

其中一個(gè)是紫外段 0.28μm 以下部分，另兩個(gè)分別是紅外段4.3μm和4.6μm附近，地表上的日光輻射曲線(xiàn)在這三個(gè)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(cháng)都是在4.3μm和4.4μm附近，采用不同的帶寬設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(cháng)紅外信號，可根據不同燃料燃燒發(fā)射的光譜來(lái)選擇不同的傳感器。

火焰傳感器的選型

對于火焰燃燒中產(chǎn)生的0.185~0.260μm波長(cháng)的紫外線(xiàn)，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(cháng)的紅外線(xiàn)，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(cháng)的紅外線(xiàn)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，常用于火焰的監視通道，輔助通道，用于監視非火災的熱體輻射、太陽(yáng)輻射。

熱釋電火焰傳感器

紅外熱釋電火焰傳感器利用熱釋電效應，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，相對介電常數小，比探測率高，在很寬的室溫范圍內，材料的熱釋電系數隨溫度的變化很小，輸出信號的溫度變化率只有 1-2‰，傳感器性能的溫度穩定性非常好，并且在 1～20μm 波長(cháng)范圍內光譜響應一致性非常好。