基於數字濾波器的火焰檢測器的製作方法
2023-05-19 07:17:16 1
專利名稱：基於數字濾波器的火焰檢測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種發電廠燃燒爐的基於數字濾波器的火焰檢測器。
背景技術：
監測發電廠燃燒爐的火焰的燃燒情況並對燃燒情況進行評估對於發電安全有著重要意義。根據國際通行的研究結果，認為燃料在エ業鍋爐爐膛中燃燒形成的火焰，主要有下面幾個特點第一，火焰具有很寬的連續光譜，發射形態與波長關係圖類似黑體曲線，波長從200nm的紫外線區，經400 700nm的可見光區，一直延伸到4000nm的紅外線區。第ニ，光輻射強度的波動(火焰閃爍頻率)能表徵燃料種類和燃燒階段火焰狀態，火焰閃爍頻率伴隨燃燒階段不同而變化，頻率分布在2 600Hz之間，火焰底部或點火處閃爍頻率較高。第三，エ業火焰是不透明的。這些特點大致給出了鍋爐基於數字濾波器的火焰檢測器 的設計方向首先，火焰的光譜範圍表明有多種傳感器可供選擇；其次，火焰的頻率特徵若在設計放大器時被充分關注和利用，能夠有效地提高基於數字濾波器的火焰檢測器的分辨力和指向性。在可見光譜區，火焰的不透明性對合理確定基於數字濾波器的火焰檢測器探測組件的安裝位置有指導意義。根據以上的設計方向，業內也有一些研發成果，如中國專利ZL200720036231. 3公開的《智能火焰檢測裝置》，它包括火焰檢測探頭、火焰放大器、可編程濾波模塊、放大模塊、對數轉換模塊、電壓檢測模塊、中央處理模塊、通訊模塊、顯示模塊和輸出模塊組成；其特徵在於所述的火焰檢測探頭包括火焰感測器和探頭信號處理電路；火焰感測器的輸出端與探頭信號處理電路的輸入端相連接，探頭信號處理電路的輸出端與火焰放大器的輸入端相連接。該專利裝置雖然能夠即時反映當前火焰的燃燒狀況，但結構複雜,設計生產成本過高。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種設計巧妙、安裝使用方便的基於數字濾波器的火焰檢測器。實現本實用新型目的的技術方案是ー種基於數字濾波器的火焰檢測器，PbS傳感器、第一放大器、開關電容式數字帶通濾波器、第二放大器和單片機；所述PbS傳感器設置於火焰附近，輸出端連接第一放大器的輸入端，第一放大器的輸出端與開關電容式數字帶通濾波器的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器的輸出端第二放大器的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器的輸入端與單片機的輸出端連接，單片機為開關電容式數字帶通濾波器提供兩個時鐘信號。所述開關電容式數字帶通濾波器採用集成電路MF10。所述單片機採用飛思卡爾單片機MC9S12DG128B。所述第一放大器和第二放大器為數字程控對數放大器。採用了上述技術方案，本實用新型具有以下的有益效果(1)不同的燃燒爐由於煤種的不同其火焰閃爍特徵頻率會有所不同，煤粉燃燒爐的火焰閃爍頻率集中在50-60HZ，火焰雖然具有很寬的連續光譜，一旦火焰正常燃燒，其主要能量主要分布在其特徵頻率附件，由於火焰檢測裝置需要能夠滿足不同的煤種要求，因此本實用新型在相應的火焰閃爍頻率覆蓋區，設置低切斷頻率和高切斷頻率，用帶通濾波器對火焰特徵能量進行提取，並和未濾波前的能量進行比較，即可據此量化的了解火焰的燃燒情況並對燃燒情況進行評估，能發出報警信號並切斷燃料源，確保鍋爐連續安全穩定的運行，操作及安裝方便，具有一定的實用價值。(2)本實用新型選用MFlO的A、B通道分別作為低通濾波器、高通濾波器，低通濾波器通過A通道的時鐘CLKA來選擇高切頻率HF，高通濾波器通過B通道的時鐘頻率CLKB來選擇低切頻率LF，由飛思卡爾單片機提供兩個時鐘信號CLKA和CLKB，低切頻率LF —般固定，高切頻率HF —般根據爐膛的燃燒材料種類進行選擇，整個基於數字濾波器的火焰檢測器有比較友好的人機界面，爐膛背景值BG、低切頻率LF、高切頻率HF可進行面板操作設置，選擇合適的爐膛背景值BG，通過採集濾波器輸出參數和未濾波值進行比較，根據比值的大小來判斷當前爐膛的燃燒強度和燃燒質量並通過人機界面進行顯示，一旦檢測到在燃料特徵頻率區域內的分量值低於某個值，則判為無火，即會發出報警信號並切斷燃料源，因此 能及時以防爐膛發生爆炸的險情，而採用MFlO和飛思卡爾單片機配合使用，設計巧妙、性 能可靠。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進ー步詳細的說明，其中圖I為本實用新型的結構原理圖。附圖中標號為PbS傳感器I、第一放大器2、開關電容式數字帶通濾波器3、第二放大器4、單片機5。
具體實施方式
(實施例I)見圖1，本實施例的基於數字濾波器的火焰檢測器，包括PbS傳感器I、第一放大器
2、開關電容式數字帶通濾波器3、第二放大器4和單片機5 ;開關電容式數字帶通濾波器3採用集成電路MF10。單片機5採用飛思卡爾單片機MC9S12DG128B。第一放大器2和第二放大器4為數字程控對數放大器。PbS傳感器I設置於火焰附近，輸出端連接第一放大器2的輸入端，第一放大器2的輸出端與開關電容式數字帶通濾波器3的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器3的輸出端第二放大器4的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器的輸入端與單片機的輸出端連接，單片機5為開關電容式數字帶通濾波器3提供兩個時鐘信號。本基於數字濾波器的火焰檢測器中，採用開關電容式數字帶通濾波器MF10，MFlO由2個獨立的、非常容易使用的CMOS有源濾波器構成，每ー個濾波器由ー個外部時鐘和3至4個電阻組成，並可產生各種ニ階濾波器輸出功能。每個濾波器有3個輸出引腳，ー個引腳配置輸出方式為全通、高通或陷波功能；剩下的2個輸出引腳執行低通和帶通功能。ニ階低通和帶通濾波器的中心頻率,直接取決於時鐘頻率,或者取決於兩個時鐘頻率和外部電阻的比率。陷波器和全通的中心頻率取決於時鐘頻率,而高通中心頻率取決於時鐘頻率電阻比率。MFlO的A、B通道分別作為低通濾波器、高通濾波器，它們的截止頻率fn(l取決於各路的時鐘頻率和外圍電阻之比。低通濾波器通過A通道的時鐘CLKA來選擇高切頻率HF，高通濾波器通過B通道的時鐘頻率CLKB來選擇低切頻率LF，由飛思卡爾單片機提供兩個時鐘信號CLKA和CLKB，根據爐膛的燃料情況，可通過軟體來設置高低切斷頻率，HF < LF，形成帶通濾波器來選取基於數字濾波器的火焰檢測器的特徵量的能量值。為了方便基於數字濾波器的火焰檢測器適應不同的煤粉爐，一般提供多組高低切斷頻率供用戶選用，不同的參數就有不同的截止頻率fn(l，由於fn(l由時鐘頻率決定，這時為了適應不同參數，只需提供對應的fM，這個可由飛思卡爾單片機根據選用不同的參數指定端 子發出不同的頻率值與之對應，這正是選擇MFlO和飛思卡爾單片機的原因。基於數字濾波器的火焰檢測器的原理是PbS傳感器I檢測火焰，然後通過第一放大器2將數據放大後給開關電容式數字帶通濾波器3和單片機5，經過開關電容式數字帶通濾波器3濾波後的數據再經過第二放大器4進行放大，其中單片機5提供兩個時鐘信號給開關電容式數字帶通濾波器3，分別控制濾波器的低頻端和高頻端，將濾波後的經過第二放大器4程控放大的信號值除以濾波前的經過第一放大器2程控放大的信號值，根據計算值大小轉換成O 30左右的數值大小，以此值的大小來表徵火焰強度FS的大小。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進ー步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種基於數字濾波器的火焰檢測器，其特徵在幹包括PbS傳感器(I)、第一放大器(2)、開關電容式數字帶通濾波器(3)、第二放大器(4)和單片機(5);所述PbS傳感器(I)設置於火焰附近，輸出端連接第一放大器(2)的輸入端，第一放大器(2)的輸出端與開關電容式數字帶通濾波器(3)的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器(3)的輸出端第二放大器(4)的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器的輸入端與單片機的輸出端連接，單片機(5)為開關電容式數字帶通濾波器(3)提供兩個時鐘信號。
2.根據權利要求I所述的基於數字濾波器的火焰檢測器，其特徵在於所述開關電容式數字帶通濾波器(3)採用集成電路MF10。
3.根據權利要求I所述的基於數字濾波器的火焰檢測器，其特徵在於所述單片機(5)採用飛思卡爾單片機MC9S12DG128B。
4.根據權利要求I至3之一所述的基於數字濾波器的火焰檢測器，其特徵在於所述第一放大器(2)和第二放大器(4)為數字程控對數放大器。
專利摘要本實用新型公開了基於數字濾波器的火焰檢測器，包括PbS傳感器、第一放大器、開關電容式數字帶通濾波器、第二放大器和單片機；所述PbS傳感器設置於火焰附近，輸出端連接第一放大器的輸入端，第一放大器的輸出端與開關電容式數字帶通濾波器的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器的輸出端第二放大器的輸入端連接，開關電容式數字帶通濾波器的輸入端與單片機的輸出端連接，單片機為開關電容式數字帶通濾波器提供兩個時鐘信號。本實用新型能夠即時反映當前火焰的燃燒狀況，通過量化表示出火焰燃燒程度和狀態，能發出報警信號並切斷燃料源，確保鍋爐連續安全穩定的運行，操作及安裝方便，具有一定的實用價值。
文檔編號G01J1/42GK202433091SQ20122005500
公開日2012年9月12日 申請日期2012年2月20日 優先權日2012年2月20日
發明者夏建春, 繆建華, 陸旭明 申請人:常州紡織服裝職業技術學院