紅外傳感技術在火焰探測中的應用

發布時間:2022-07-05 13:47:39 作者:admin 來源:本站 瀏覽量(139) 點贊(1163)
摘要:任何物質的燃燒必然伴隨著局部溫度的升高,從而在其周圍空間產生一定強度的電磁波輻射。物質燃燒過程中所產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生,這就是火焰探測器的基本原理。不同的物質燃燒時,其發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

任何物質的燃燒必然伴隨著局部溫度的升高,從而在其周圍空間產生一定強度的電磁波輻射。物質燃燒過程中所產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生,這就是火焰探測器的基本原理。

不同的物質燃燒時,其發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。

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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,可根據不同燃料燃燒發射的光譜來選擇不同的傳感器。

火焰傳感器的選型

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

對于火焰中產生的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,常用于火焰的監視通道,輔助通道,用于監視非火災的熱體輻射、太陽輻射。

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 波長范圍內光譜響應一致性非常好。


紅外光電導傳感器

非制冷型硒化鉛(PbSe)/硫化鉛(PbS)傳感器是一種鉛鹽類紅外光電傳感器,其工作原理是基于半導體材料的光電導效應,從而將紅外輻射能量轉換為電信號。

這種光電導型敏感元是具有NaCl結構的窄禁帶半導體材料,有較大的激子波爾半徑和較高的介電常數,使其在1~5μm近、中紅外光譜波段有強烈的吸收和響應。

硒化鉛(PbSe)紅外光電導傳感器在近、中紅外(1.0~5.0um)光譜波段具有強烈的吸收和響應,廣泛應用于火焰、高溫及氣體探測。

硫化鉛(PbS)紅外光電導傳感器主要響應波長為短波紅外(1.0~3.0μm),廣泛 應用于火焰及高溫探測。

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