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红外传感技术在火焰探测中的应用

发布时间:2022-07-05 13:47:39 作者:admin 来源:本站 浏览量(52) 点赞(171)
摘要: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。不同的物质燃烧时,其发射出的红紫外光谱有所差别,从火焰光谱图中可以明显看出三个火焰辐射峰值部分

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。

不同的物质燃烧时,其发射出的红紫外光谱有所差别,从火焰光谱图中可以明显看出三个火焰辐射峰值部分。

其中一个是紫外段 0.28μm 以下部分,另两个分别是红外段4.3μm和4.6μm附近,地表上的日光辐射曲线在这三个波段恰好处于波谷位置。

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通常情况下的火焰探测波段的滤光片中心波长都是在4.3μm和4.4μm附近,采用不同的带宽设计能够检测到碳氢化合物燃烧火焰中释放的CO2和CO气体所辐射的4.0~4.6μm范围的中红外波长红外信号,可根据不同燃料燃烧发射的光谱来选择不同的传感器。

火焰传感器的选型

对于火焰燃烧中产生的0.185~0.260μm波长的紫外线,可采用一种固态物质作为敏感元件,如碳化硅或硝酸铝

对于火焰中产生的2.5~3μm波长的红外线,可采用硫化铝材料的传感器

对于火焰产生的4.4~4.6μm波长的红外线可采用硒化铅材料或钽酸铝材料的传感器

在3.8μm和5.0μm附近火焰辐射明显较弱,常用于火焰的监视通道,辅助通道,用于监视非火灾的热体辐射、太阳辐射。

热释电火焰传感器

红外热释电火焰传感器利用热释电效应,采用钽酸锂单晶作为敏感元材料。钽酸锂晶体材料的居里温度在600℃以上,相对介电常数小,比探测率高,在很宽的室温范围内,材料的热释电系数随温度的变化很小,输出信号的温度变化率只有 1-2‰,传感器性能的温度稳定性非常好,并且在 1~20μm 波长范围内光谱响应一致性非常好。


红外光电导传感器

非制冷型硒化铅(PbSe)/硫化铅(PbS)传感器是一种铅盐类红外光电传感器,其工作原理是基于半导体材料的光电导效应,从而将红外辐射能量转换为电信号。

这种光电导型敏感元是具有NaCl结构的窄禁带半导体材料,有较大的激子波尔半径和较高的介电常数,使其在1~5μm近、中红外光谱波段有强烈的吸收和响应。

硒化铅(PbSe)红外光电导传感器在近、中红外(1.0~5.0um)光谱波段具有强烈的吸收和响应,广泛应用于火焰、高温及气体探测。

硫化铅(PbS)红外光电导传感器主要响应波长为短波红外(1.0~3.0μm),广泛 应用于火焰及高温探测。

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