火焰探测器试卷.pptxVIP

火焰探测器 一、火焰光谱 2/63 光谱分布 燃烧产生的电磁波主要有红外波段的热辐射、可见光波段的光辐射、紫外波段辐射 3/63 火焰光谱 不同物质燃烧火焰的辐射光谱各不相同 4.35mm 火焰辐射包括从紫外光到红外光的辐射，红外波段辐射能量明显强于紫外波段，故火焰有灼热感 二氧化碳共鸣 碳氢化合物燃烧辐射光谱分布 4/63 火焰探测器 通过感应火焰辐射的电磁波，将辐射能量转换为电流或电压信号而探测火灾的探测器 宽带红外火焰探测器 早期的紫外火焰探测器 紫外光敏管火灾探测器 新一代红外火焰探测器 图像感焰探测器 20世纪60年代 20世纪60年代末 20世纪70年代初 20世纪80年代 分辨火焰闪烁频率 火工品的监视 可用于室外环境 应用新的窄带滤波器 紫外及复合火焰探测器 红外特征 火焰图像特征 5/63 光敏传感器 光敏传感器：能对光信号的变化作出有效反应，并将光信号转变为电信号的器件 探测火焰的光敏器件主要有： ①光电效应传感器 ②红外热释电传感器 ③CCD图像传感器 ④MOS图像传感器 利用光敏材料的光电效应制成的光敏器件 利用传感器吸收红外光变为热能使材料升温，材料电学性质发生变化 利用CCD光电转换和电荷转移功能 利用光敏二极管和MOS晶体管使光信号变为电荷或电流信号 6/63 二、光电效应及光电效应传感器 7/63 光电效应传感器 为了避免可见光的干扰，火焰探测器主要响应火焰中的紫外波段和红外波段 紫外火焰探测器 红外火焰探测器 响应波长低于400nm的辐射能通量 响应波长高于700nm的辐射能通量 外光电效应 内光电效应 光电效应传感器 8/63 光电效应 外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。发射出的电子称为光电子。主要有光电管、光电倍增管等 内光电效应：当光线照射在物体上，使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的效应 9/63 外光电效应 光子能量E=hn, h为普朗克常数， n为光的频率 若入射光子的能量大于金属的逸出功A0，则电子逸出物体表面，产生光电子发射 爱因斯坦光电效应方程 m为电子质量，9.1*10-31kg 使得物体表面电子逸出的最小光子能量对应的光频率，称为红限频率 10/63 外光电效应 外光电效应的特点： ①电子能否逸出，取决于入射光子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功。光线频率低于红限频率，光强再大，也不足以使物体内电子逸出产生光电子发射；反之，入射光频率大于红限频率，即使光线微弱，也有光电子射出 紫外线能使大多数金属产生光电发射。大多数金属的逸出功在3eV以上，可见光光子能量1.85~3.1eV之间，紫外光光子能量3.1~6.2eV之间 入射光波长越短，电子逸出后动能越大，其动能与光的强度无关 11/63 外光电效应 外光电效应的特点： ②入射光频率不变，产生的光电流与光强成正比 j—照射光单位面积上的辐射通量 ③外光电效应器件即使不加阳极电压，也会有光电流产生，因为光电子逸出具有初始动能。（如何使其光电流为零？） 12/63 紫外光敏管 1.光电管及其特性 有真空光电管和充气光电管两种 光电管的结构 13/63 紫外光敏管 1.光电管及其特性 光电管的伏安特性：入射光频率及光通量一定时，阳极电流与阳极电压之间的关系 14/63 紫外光敏管 1.光电管及其特性 光电管的光谱特性：不同的物质有不同的红限频率；强度相等的光，若频率不同，但都高于红限频率，产生的阴极光电子数量也会不同，即同一光电管对不同频率的光灵敏度不同 15/63 紫外光敏管 2.光电倍增管及基本特性 光阴极 次阴极（倍增电极） 阳极 组成 阴极发射电子 次级电极发射次级电子 阳极收集电子产生光电流 输出电压脉冲 工作原理 16/63 紫外光敏管 2.光电倍增管及基本特性 倍增系数：等于各个倍增电极的二次发射电子数的乘积，与所加电压有关。电压波动则倍增系数也波动，因此电压越稳定越好 不能受强光直接照射 17/63 紫外火焰传感器 紫外火焰探测器的响应波段 280nm以下的全部被臭氧吸收 280-320nm部分被吸收 320nm以上的紫外线小部分被吸收 紫外光敏管能对火焰作出响应，但不会对太阳光作出响应：日盲特性 18/63 紫外火焰传感器 紫外火焰探测器 由于玻璃窗口的透光限制，小于185nm的紫外线被阻挡，因此一般响应185-245nm、185-260nm 19/63 紫外火焰传感器 充气的紫外光敏管阴极被紫外线照射光电子飞向阳极，使气体发生电离，形成雪崩放电，光电管内阻变小使电子开关导通，电容C通过紫外管、R1和电子开关放电，C上电压降到紫外管着火电