專利名稱：一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火災(zāi)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探 測(cè)器及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
火災(zāi)是一種災(zāi)害性的燃燒現(xiàn)象，特別是在石化場(chǎng)所中發(fā)生的火災(zāi)造成的危害更 大。在油氣采、儲(chǔ)、運(yùn)、用等過(guò)程中，普遍存在泄漏現(xiàn)象，油氣一旦燃燒，火勢(shì)很難控制，可能 引發(fā)更大規(guī)模的火災(zāi)和爆炸，對(duì)于該類型場(chǎng)，需要對(duì)泄露氣體進(jìn)行探測(cè)。目前在該類場(chǎng)所 廣泛使用的是點(diǎn)型可燃?xì)怏w探測(cè)器，所采用的傳感器多為金屬氧化物半導(dǎo)體或催化燃燒元 件，也有個(gè)別廠家采用對(duì)射型開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)，其缺點(diǎn)是催化劑中毒易引起探測(cè)器失 效；探測(cè)性能受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素影響大；保護(hù)能力有限；設(shè)備投入與工程投入大；運(yùn)行維護(hù)工 作繁重；有個(gè)別廠家提供點(diǎn)型紅外可燃?xì)怏w探測(cè)器，部分解決了探測(cè)器壽命，探測(cè)范圍等問(wèn) 題，但是仍存在設(shè)備投入與工程投入太大、運(yùn)行維護(hù)工作繁重等問(wèn)題。目前大量使用的可燃?xì)怏w探測(cè)器主要有點(diǎn)型可燃?xì)怏w探測(cè)器、對(duì)射開(kāi)路式可燃?xì)?體探測(cè)器，這些可燃?xì)怏w探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)保護(hù)區(qū)域出現(xiàn)的可燃?xì)怏w濃度變化能做出快 速的響應(yīng)，能及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患并預(yù)防火災(zāi)發(fā)生，同時(shí)對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的人員生命安全以及財(cái) 產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的作用；其存在的缺點(diǎn)是探測(cè)器的誤報(bào)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；保護(hù)區(qū)域環(huán) 境復(fù)雜，易燃易爆、高溫、強(qiáng)電磁干擾且多塵，很多探測(cè)器在投入運(yùn)行后很短的時(shí)間內(nèi)就出 現(xiàn)失效現(xiàn)象，無(wú)法實(shí)現(xiàn)保護(hù)區(qū)域的早期可燃?xì)怏w火災(zāi)隱患的可靠探測(cè)，給消防安全管理帶 來(lái)隱患o(jì)

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上探測(cè)器之不足，本發(fā)明提出一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè) 器及其檢測(cè)方法，利用光學(xué)檢測(cè)組件、主動(dòng)發(fā)射紅外光源的光源發(fā)射組件及光纖傳輸組件， 實(shí)現(xiàn)更加快捷、靈敏地探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)可燃?xì)怏w濃度，并更加適應(yīng)惡劣自然環(huán)境，提高探測(cè)器的可靠性。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的該裝置包括光源發(fā)射組件、光學(xué)檢測(cè)組件、光纖 傳輸組件和探測(cè)終端；光源發(fā)射組件的光纖接口的一端連接光纖傳輸組件的第一光纖接口 的一端，光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口的一端連接光纖傳輸組件的第二光纖接口的一端，光纖 傳輸組件的第一光纖接口的另一端連接探測(cè)終端的第三聚焦透鏡的輸出端，光纖傳輸組件 的第二光纖接口的另一端連接探測(cè)終端的第四聚焦透鏡的輸入端；所述的光源發(fā)射組件由光源發(fā)射組件的光纖接口、第一聚焦透鏡、第一光學(xué)濾波 器、第一聚焦鏡頭、第一殼體組成；第一殼體內(nèi)左側(cè)安裝有光源發(fā)射組件的第一聚焦透鏡， 中間安裝有第一光學(xué)濾波器，右側(cè)安裝有第一聚焦鏡頭；光源發(fā)射組件的光纖接口的另一 端連接第一殼體內(nèi)左側(cè)的光源發(fā)射組件的第一聚焦透鏡；所述的第一殼體呈半橢圓形；所述的光學(xué)檢測(cè)組件由第二聚焦鏡頭、第二光學(xué)濾波器、第二聚焦透鏡、光學(xué)檢測(cè)
4組件的光纖接口、第二殼體組成；第二殼體內(nèi)左側(cè)安裝有第二聚焦鏡頭，中間安裝有第二光 學(xué)濾波器，右側(cè)安裝有第二聚焦透鏡；光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口的另一端連接第二殼體內(nèi) 右側(cè)的第二聚焦鏡頭(2-3)；所述的第二殼體呈半橢圓形；所述的光纖傳輸組件由第一光纖接口和第二光纖接口組成，光纖接口包括光纖， 所述光纖為帶有護(hù)套的光纜；所述的探測(cè)終端由第三聚焦透鏡、第四聚焦透鏡、紅外發(fā)射器、發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電 路、信號(hào)輸入電路、信號(hào)輸出電路、第一紅外接收器、第二紅外接收器、信號(hào)提取及放大電 路、信號(hào)處理電路組成；第三聚焦透鏡的輸入端連接紅外發(fā)射器的輸出端，紅外發(fā)射器的輸入端連接發(fā)射 信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接信號(hào)處理電路的第一輸出端，信 號(hào)輸入電路的輸出端連接信號(hào)處理電路的第一輸入端，信號(hào)輸出電路的輸入端連接信號(hào)處 理電路的第二輸入端，第四聚焦透鏡的第一輸出端連接第一紅外接口器的輸入端，第四聚 焦透鏡的第二輸出端連接第二紅外接收器的輸入端，第一紅外接收器的輸出端連接信號(hào)提 取及放大電路的第一輸入端，第二紅外接收器的輸出端連接信號(hào)提取及放大電路的第二輸 入端，信號(hào)提取及放大電路的輸出端連接信號(hào)處理電路的第二輸入端。本發(fā)明開(kāi)路式光纖紅外可燃?xì)怏w探測(cè)器，信號(hào)傳遞過(guò)程如下信號(hào)處理電路發(fā)出電信號(hào)控制命令，經(jīng)發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出給 紅外發(fā)射器；紅外發(fā)射器接到控制命令，發(fā)射紅外光信號(hào)給光源發(fā)射組件；光源發(fā)射組件 的光纖接口接收紅外光信號(hào)，光源發(fā)射組件的聚焦透鏡將該信號(hào)發(fā)散后傳遞給光學(xué)濾波 器，光學(xué)濾波器進(jìn)行光學(xué)濾波，將濾波后的發(fā)散光信號(hào)傳遞給聚焦鏡頭，經(jīng)聚焦鏡頭轉(zhuǎn)換， 將發(fā)散光信號(hào)轉(zhuǎn)換為平行光后水平輸出給光學(xué)檢測(cè)組件；光學(xué)檢測(cè)組件的聚焦鏡頭接收平 行光信號(hào)，經(jīng)光學(xué)濾波器濾波后輸入聚焦鏡頭，經(jīng)聚焦鏡頭聚焦后一部分光信號(hào)輸入第一 紅外接收器，另一部分光信號(hào)輸入第二紅外接收器；第一紅外接收器和第二紅外接收器將 光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸出給信號(hào)提取及放大電路；信號(hào)提取及放大電路進(jìn)行窄帶濾波并 積分，將積分后的電信號(hào)輸入給信號(hào)處理電路，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。當(dāng)空間中具有可燃?xì)怏w的時(shí)候，紅外光信號(hào)會(huì)被衰減，根據(jù)衰減程度判斷氣體濃 度并進(jìn)行報(bào)警的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w檢測(cè)方法，步驟如下步驟1 空氣中無(wú)可燃?xì)怏w時(shí)，第一紅外接收器接收氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)XI， 第二紅外接收器接收背景參考波段紅外光信號(hào)Y1，將該值作為標(biāo)準(zhǔn)值保存；步驟2 第一紅外接收器和第二紅外接收器不斷接收紅外光信號(hào)第一紅外接收 器接收到的氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)為X2，第二紅外接收器接收背景參考波段紅外光信號(hào) 為Y2;步驟3 確定探測(cè)增量，公式如下AX = X2-X1A Y = Y2-Y1式中，A X表示氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)探測(cè)增量，AY表示背景參考波段紅外光 信號(hào)探測(cè)增量，所述的AY，若AY>0，降低紅外發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度，若AY<0，增強(qiáng)紅外 發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度；
5
步驟4:若△X/△Y= C，則判定空氣中不存在可燃?xì)怏w，執(zhí)行步驟2;若AY = 0且
AX興0或c則判定空氣中存在可燃?xì)怏w，并計(jì)算可燃?xì)怏w濃度； 步驟5:報(bào)警。第一紅外接收器接收氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)X = {XI，X2，……Xn}，其波長(zhǎng)范 圍為1. 55-1. 70 微米；2. 2-2. 40 微米 3. 3-3. 60 微米；第二紅外接收器接收背景參考波段信號(hào)Y = {Yl，Y2，……Yn}，所述的背景參考 波段信號(hào)是指有氣體時(shí)候，氣體對(duì)該波段信號(hào)沒(méi)有影響或影響很小的波段，取值范圍為 0. 1-1. 54 微米，1. 71-2. 1 微米，2. 41-3. 2 微米，3. 61-10 微米；步驟4所述的C為常數(shù)，自行設(shè)定該值，它的取值范圍為100-1000，根據(jù)不同環(huán)境 的要求設(shè)定不同級(jí)別。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明光學(xué)檢測(cè)組件安裝在保護(hù)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)且沒(méi)有任何電器連接，光 源發(fā)射以及探測(cè)終端安裝在自然環(huán)境和電磁環(huán)境較好的設(shè)備間或控制室，保證裝置不受惡 劣的高溫、高濕及強(qiáng)電磁干擾等環(huán)境影響，更加安全、穩(wěn)定、靈敏。


圖1為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器光源發(fā)射組件、光學(xué)檢測(cè)組件 結(jié)構(gòu)圖；圖2為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器光纖傳輸組件、探測(cè)終端結(jié)構(gòu) 圖；圖3為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器探測(cè)終端的發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電 路原理圖；圖4為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器探測(cè)終端的信號(hào)輸入電路原 理圖；圖5為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器探測(cè)終端的信號(hào)輸出電路原 理圖；圖6為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器探測(cè)終端的信號(hào)提取及放大 電路原理圖；圖7為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器探測(cè)終端的發(fā)光管電路原理 圖；圖8為一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w檢測(cè)方法流程圖。圖中，1光源發(fā)射組件，2光學(xué)檢測(cè)組件，3光纖傳輸組件，4探測(cè)終端，1-1光源發(fā) 射組件的光纖接口，1-2第一聚焦透鏡，1-3第一光學(xué)濾波器，1-4第一聚焦鏡頭，1-5第一殼 體，2-1第二聚焦鏡頭，2-2第二光學(xué)濾波器，2-3第二聚焦透鏡，2-4光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接 口，2-5第二殼體，3-1第一光纖接口，3-2第二光纖接口，4-1第三聚焦透鏡，4-2第四聚焦透 鏡，4-3紅外發(fā)射器，4-4發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，4-5信號(hào)輸入電路，4-6信號(hào)輸出電路，4-7第一 紅外接收器，4-8第二紅外接收器，4-9信號(hào)提取及放大電路，4-10信號(hào)處理電路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1和圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖，包括光源發(fā)射組件(1)、光學(xué)檢測(cè)組件(2)、光 纖傳輸組件(3)和探測(cè)終端(4)；光源發(fā)射組件的光纖接口(1-1)的一端連接光纖傳輸組 件(3)的第一光纖接口(3-1)的一端，光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口(2-4)的一端連接光纖傳 輸組件(3)的第二光纖接口(3-2)的一端，光纖傳輸組件(3)的第一光纖接口(3-1)的另 一端連接探測(cè)終端⑷的第三聚焦透鏡(4-1)的輸出端，光纖傳輸組件(3)的第二光纖接 口(3-2)的另一端連接探測(cè)終端(4)的第四聚焦透鏡(4-2)的輸入端；所述的光源發(fā)射組件(1)由光源發(fā)射組件的光纖接口(1-1)、第一聚焦透鏡 (1-2)、第一光學(xué)濾波器(1-3)、第一聚焦鏡頭(1-4)、第一殼體(1-5)組成；第一殼體(1-5)內(nèi) 左側(cè)安裝有光源發(fā)射組件(1)的第一聚焦透鏡(1-2)，中間安裝有第一光學(xué)波濾器(1-3)，右 側(cè)安裝有第一聚焦鏡頭(1-4)；光源發(fā)射組件的光纖接口(1-1)的另一端連接第一殼體(1-5) 內(nèi)左側(cè)的光源發(fā)射組件(1)的第一聚焦透鏡(1-2)；所述的第一殼體(1-5)呈半橢圓形；所述的光學(xué)檢測(cè)組件(2)由第二聚焦鏡頭(2-1)、第二光學(xué)濾波器(2-2)、第二聚 焦透鏡(2-3)、光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口(2-4)、第二殼體(2-5)組成；第二殼體(2-5)內(nèi)左 側(cè)安裝有第二聚焦鏡頭(2-1)，中間安裝有第二光學(xué)濾波器(2-2)，右側(cè)安裝有第二聚焦透 鏡(2-3)；光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口(2-4)的另一端連接第二殼體(2-5)內(nèi)右側(cè)的第二聚 焦鏡頭(2-3)；所述的第二殼體(2-5)呈半橢圓形；所述的光纖傳輸組件(3)由第一光纖接口(3-1)和第二光纖接口(3-2)組成，光 纖接口包括光纖，所述光纖為帶有護(hù)套的光纜；所述的探測(cè)終端(4)由第三聚焦透鏡(4-1)、第四聚焦透鏡(4-2)、紅外發(fā)射器 (4-3)、發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路(4-4)、信號(hào)輸入電路(4-5)、信號(hào)輸出電路(4-6)、第一紅外接收 器(4-7)、第二紅外接收器(4-8)、信號(hào)提取及放大電路(4-9)、信號(hào)處理電路(4-10)組成；第三聚焦透鏡(4-1)的輸入端連接紅外發(fā)射器(4-3)的輸出端，紅外發(fā)射器(4-3) 的輸入端連接發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路(4-4)的輸出端，發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路(4-4)的輸入端連 接信號(hào)處理電路(4-10)的第一輸出端，信號(hào)輸入電路(4-5)的輸出端連接信號(hào)處理電路 (4-10)的第一輸入端，信號(hào)輸出電路(4-6)的輸入端連接信號(hào)處理電路(4-10)的第二輸 出端，第四聚焦透鏡(4-2)的第一輸出端連接第一紅外接口器(4-7)的輸入端，第四聚焦透 鏡(4-2)的第二輸出端連接第二紅外接收器(4-8)的輸入端，第一紅外接收器(4-7)的輸 出端連接信號(hào)提取及放大電路(4-9)的第一輸入端，第二紅外接收器(4-8)的輸出端連接 信號(hào)提取及放大電路(4-9)的第二輸入端，信號(hào)提取及放大電路(4-9)的輸出端連接信號(hào) 處理電路(4-10)的第二輸入端。信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示，包括場(chǎng)效應(yīng)管、變壓器、二極管、電阻、電容和電感和發(fā) 射光源LAMP2，所述的變壓器由第一變壓器T3和第二變壓器T4組成，所述的二極管由第 一二極管D14和第二二極管D13組成，所述的電阻由第一電阻R11、第二電阻R38和第三電 阻R48組成，所述的電容由第一電容C7、第二電容C20、第三電容C8和第四電容C28組成， 所述的電感由第一電感L3和第二電感L4組成；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接第一變壓器T3的一端，第一變壓器T3的另一端接電源 VCC，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極連接信號(hào)處理電路的DRV1腳，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極接模擬地，第一變壓器T3負(fù)載a端連接第一電容C7的一端，第一電容C7的另一端連接第一二極管D14的 正極、第一電阻R11的一端，第一二極管D14的負(fù)極、第一電阻R11的另一端、第二電容C20 的一端連接第一電感L3的一端，第二電容C20的另一端連接第一變壓器T3負(fù)載b端并接 模擬地，第一電感L3的另一端連接第二變壓器T4的一端，第二變壓器T4的另一端連接發(fā) 射能源LAMP2的一端，發(fā)射能源LAMP2的另一端連接第二電感L4的一端，第二電感L4的另 一端接模擬地，第二變壓器T4的負(fù)載e端連接第二電阻R38的一端，第二電阻R38的另一 端連接第四電容C28的一端，第四電容C28的另一端、第二變壓器T4的負(fù)載f 端相連并連 接第三電阻R48的一端，第三電阻R48的另一端連接第三電容C8的一端、第二二極管D13 的負(fù)極，第二二極管D3的正極連接第一變壓器T1負(fù)載c端，第一變壓器T1的負(fù)載d端連 接第三電容C8的另一端。信號(hào)輸入電路如圖4所示，包括信號(hào)驅(qū)動(dòng)器、二極管、電阻、電容，所述的信號(hào)驅(qū)動(dòng) 器由第一信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1A、第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1B、第三信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1C、第四信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1D、 第五信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1E、第六信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1F、第七信號(hào)驅(qū)動(dòng)器組成U2A組成；所述的二極管由 第一二極管D15、第二二極管D16、第三二極管D17、第四二極管D18、第五二極管D19、第六二 極管D20、第七二極管D21組成；所述的電阻由第一電阻R51、第二電阻R52、第三電阻R53、 第四電阻R54、第五電阻R55、第六電阻R56、第七電阻R57、第八電阻R64、第九電阻R65、第 十電阻R66、第i^一電阻R67、第十二電阻R68、第十三電阻R69、第十四電阻R70，所述的電容 由第一電容C30、第二電容C31、第三電容C32、第四電容C33、第五電容C34、第六電容C37、 第七電容C38組成；第一二極管D15的正極連接第一電阻R51的一端、第二電阻R52的一端，第一二極 管D15的負(fù)極連接第一信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1A的1端、第二電阻R52的另一端、第一電容C30的一 端，第一信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1A的2端連接信號(hào)處理電路的LEFT_IN端，第一電容C30的另一端接 地，第一電阻R51的另一端連接第三電阻R53的一端、第五電阻R55的一端、第七電阻R57的 一端、第九電阻R65的一端、第十一電阻R67的一端、第十三電阻R69的一端、第七信號(hào)驅(qū)動(dòng) 器U2A的14端并接+5V電源，第三電阻R53的另一端連接第四電阻R54的一端、第二二極 管D16的正極，第二二極管D16的負(fù)極連接第四電阻R54的另一端、第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1B的 3端、第二電容C31的一端，第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1B的4端連接信號(hào)處理電路的RIGHT_IN端， 第二電容C31的另一端接地，第五電阻R55的另一端連接第六電阻R56的一端、第三二極管 D17的正極，第三二極管D17的負(fù)極連接第六電阻R56的另一端、第三電容C32的一端、第 三信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1C的5端，第三信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1C的6端接信號(hào)處理電路的UP_IN端，第三電 容C32的另一端接地，第七電阻R57的另一端連接第四二極管D18的正極、第八電阻R64的 一端，第四二極管D18的負(fù)極連接第八電阻R64的另一端、第四電容C33的一端、第四信號(hào) 驅(qū)動(dòng)器U1D的9端，第四信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1D的8端連接信號(hào)處理電路的D0WN_IN端，第四電容 C33的另一端接地；第九電阻R65的另一端連接第十電阻R66的一端、第五二極管D19的正 極，第五二極管D19的負(fù)極連接第十電阻R66的另一端、第五電容C34的一端、第五信號(hào)驅(qū) 動(dòng)器U1E的11端，第五電容C34的另一端接地，第五信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1E的10端連接信號(hào)處理 電路的MENU_IN端，第十一電阻R67的另一端連接第六二極管D20的正極、第十二電阻R68 的一端，第六二極管D20的負(fù)極連接第六信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1F的13端、第十二電阻R68的另一 端、第六電容C37的一端，第六信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U1F的12端連接信號(hào)處理電路的XIA0YIN_IN端，第六電容C37的另一端連接第七信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U2A的7端并接地，第十三電阻R69的另一端 連接第十四電阻R70的一端、第七二極管D21的正極，第十四電阻R70的另一端連接第七二 極管D21的負(fù)極、第七電容C38的一端、第七信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U2A的1端，第七電容C38的一端 接地，第七信號(hào)驅(qū)動(dòng)器U2A的2端連接信號(hào)處理電路的SELFTEST_IN端；信號(hào)輸出電路如圖5所示，包括IXD顯示屏J6，IXD顯示器J6的第一場(chǎng)效應(yīng)管Q5 的漏極，第一場(chǎng)效應(yīng)管Q5的柵極連接第一電阻R32的一端，第一場(chǎng)效應(yīng)管Q5的源極接+5V 電源，第一電阻R32的另一端連接信號(hào)處理電路的IXD-BL端，IXD顯示器J6的IXD-BL腳、 LCDRST腳、LCDCSB腳、LCDCSA腳、LDCRS/CSS腳、DB0 DB7腳連接信號(hào)處理電路4-10的 LCD-BL 腳、LCDRST 腳、LCDCSB 腳、LCDCSA 腳、LDCRS/CSS 腳、DB0 DB7 腳。信號(hào)提取及放大電路如圖6所示，包括場(chǎng)效應(yīng)管、傳感器、放大器、二極管、隧道二 極管、電容、電解電容和電阻，所述的場(chǎng)效應(yīng)管由第一場(chǎng)效應(yīng)管Q6、第二場(chǎng)效應(yīng)管Q8組成， 所述的傳感器由第一傳感器S3、第二傳感器S4組成，所述的放大器由第一放大器U4A、第 二放大器U4B、第三放大器U4C、第四放大器U4D、第五放大器U8A、第六放大器U8B組成；所 述的二極管由第一二極管D22、第二二極管D23、第三二極管D26、第四二極管D27組成；所 述的隧道二極管由第一隧道二極管D24、第二隧道二極管D25組成；所述的電容由第一電 容C42、第二電容C43、第三電容C44、第四電容C45、第五電容C46、第六電容C47、第七電容 C48、第八電容C51、第九電容C52、第十電容C53、第i^一電容C54、第十二電容C55、第十三 電容C56、第十四電容C57、第十五電容C58、第十六電容C59、第十七電容C61，第十八電容 C62組成，所述電解電容由第一電解電容E1、第二電解電容E2、第三電解電容E5、第四電解 電容E8、第五電解電容E9、第六電解電容E26、第七電解電容E15、第八電解電容E20、第九電 解電容E21、第十電解電容E22、第i^一電解電容E23、第十二電解電容E24、第十三電解電容 E25、第十四電解電容E28組成；所述的電阻由第一電阻R73、第二電阻R74、第三電阻R75、 第四電阻R76、第五電阻R77、第六電阻R78、第七電阻R79、第八電阻R80、第九電阻R83、第 十電阻R84、第i^一電阻R85、第十二電阻R86、第十三電阻R87、第十四電阻R88、第十五電阻 R89、第十六電阻R90、第十七電阻R91、第十八電阻R92、第十九電阻R93、第二十電阻R94、 第二i^一電阻R95、第二十二電阻R96、第二十三電阻R97、第二十四電阻R98、第二十五電阻 R99、第二十六電阻R100、第二十七電阻R101、第二十八電阻R102、第二十九電阻R103、第 三十電阻R104、第三i^一電阻R105、第三十二電阻R106、第三十三電阻R107組成；第一電 容C42的一端連接第一電解電容E1的正極、第一電阻R73的一端、第二電阻R74的一端、第 三電容C44的一端、第四電容C45的一端和第一傳感器S3的柵極，第一電容C42的另一端 連接第一電解電容E1的負(fù)極、第二電阻R74的另一端和第三電阻R75的一端，第一電阻R73 的另一端連接第二電容C43的一端、第二電解電容E2的一端、第一場(chǎng)效應(yīng)管Q6的漏極并接 電源VDD12V，第二電容C43的另一端連接第二電解電容E2的負(fù)極并接地，第三電容C44的 另一端連接第一場(chǎng)效應(yīng)管Q6的源極、第一傳感器S3的漏極和第五電容C46的一端，第四電 容C45的另一端連接第一場(chǎng)效應(yīng)管Q6的柵極、第一傳感器S3的源極、第五電容C46的另一 端、第三電阻R75的另一端相連并連接第三電解電容E5的正極和，第三電解電容E5的負(fù)極 連接第四電阻R76的一端，第四電阻R76的另一端連接第一運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端 2、第六電容C47的一端、第六電阻R78的一端，第六電容C47的另一端、第六電阻R78電阻的 另一端與第一運(yùn)算放大器U4A的輸出端1連接并連接第四電解電容E8的負(fù)極，第一運(yùn)算放
9大器U4A的同相輸入端3連接第五電阻R77的一端，第一運(yùn)算放大器U4A的11端接地，第一 運(yùn)算放大器U4A的4端接VDD12V，第五電阻R77的另一端連接第八電阻R80的一端，第八電 阻R80的另一端連接第二運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端5，第四電解電容E8的正極連接第 七電阻R79的一端，第七電阻R79的另一端連接第七電容C48的一端、第九電阻R83的一端、 第二運(yùn)算放大器U4B的反相輸入端6，第七電容C48的另一端、第九電阻R83的另一端、第二 運(yùn)算放大器U4B的輸出端7連接并連接第五電解電容E9的正極，第五電解電容E9的負(fù)極 連接第十電阻R84的一端、第三運(yùn)算放大器UC4的正相輸入端10，第十電阻R84的另一端連 接第二十電阻R94的一端、第二十一電阻R95的一端，第二十電阻R94的另一端連接第十八 電阻R92的一端、第一隧道二極管D24的負(fù)極，第十八電阻R92的另一端連接電源VDD12V， 第一隧道二極管D24的正極連接第二二極管D25的負(fù)極，第二十一電阻R95的另一端連接 第二隧道二極管D25的正極并接地；第三運(yùn)算放大器U4C的反相輸入端9連接第十一電阻 R85的一端、第十二電阻R86的一端、第八電容C51的一端，第十二電阻R86的另一端連接第 八電容C51的另一端、第三運(yùn)算放大器U4C的輸出端8并接第一二極管D22的正極，第十一 電阻R85的另一端連接第六電解電容E26的正極，第六電解電容E26的負(fù)極接地，第一二極 管D22的負(fù)極連接第十三電阻R87的一端與第十三電阻R87的另一端連接第十四電阻R88 的一端、第九電容C52的一端、第七電解電容E15的正極相連并連接第二二極管D23的正 極，第二二極管D23的負(fù)極接電源VCC，第十四電阻R88的另一端連接第十五電阻R89的一 端并接信號(hào)處理電路的Sim端，第十五電阻R89的另一端連接第九電容C52的另一端、第 七電解電容E15的負(fù)極并接地；第十電容C53的一端連接第八電解電容E20的正極、第十六 電阻R90的一端、第十七電阻R91的一端、第十二電容C55的一端、第十三電容C56的一端、 第二傳感器S4的柵極，第十電容C53的另一端連接第八電解電容E20的負(fù)極、第十七電阻 R91的另一端、第十九電阻R93的一端，第十六電阻R90的另一端連接第十一電容C54的一 端、第九電解電容E21的正極、第二場(chǎng)效應(yīng)管Q8的漏極并接電源VDD12V，第十一電容C54的 另一端連接第九電解電容E21的負(fù)極并接地，第十二電容C55的另一端連接第二傳感器S4 的漏極、第十四電容C57的一端，第十三電容C56的另一端連接第二傳感器S4的源極、第 十四電容C57的另一端、第二場(chǎng)效應(yīng)管Q8的柵極、第十九電阻R93的另一端、第十電解電容 E22的正極，第十電解電容E22的負(fù)極連接第二十二電阻R96的一端，第二十二電阻R96的 另一端連接十五電容C58的一端、第二十四電阻R98的一端、第四運(yùn)算放大器U4D的反相輸 入端13，第十五電容C58的另一端連接二十四電阻R98的另一端、第四運(yùn)算放大器U4D的 輸出端14、第十一電解電容E23的負(fù)極，第十一電解電容E23的正極連接第二十五電阻R99 的一端，第二十五電阻R99的另一端連接第五運(yùn)算放大器U8A的反相輸入端2、第十六電容 C59的一端、第二十七電阻R101的一端，第十六電容C59的另一端、第二十七電阻R101的另 一端連接第五運(yùn)算放大器U8A的輸出端1并連接第十二電解電容E24的正極，第四運(yùn)算放 大器U4D的正相輸入端12連接第二十三電阻R97的一端，第二十三電阻R97的另一端連接 第二十六電阻R100的一端，第二十六電阻R100的另一端連接第五運(yùn)算放大器U8A的正相 輸入端3，第十二電解電容E24的負(fù)極連接第二十八電阻R102的另一端、第六運(yùn)算放大器 U8B的正相輸入端，第六運(yùn)算放大器U8B的反相輸出端6連接、第二十九電阻R103的一端、 第三十電阻R104的一端、第十七電容C61的一端，第二十九電阻R103的另一端連接第十三 電解電容E25的正極，第十三電解電容E25的負(fù)極接地，第三十電阻R104的另一端、第十七電容C61的另一端連接第六運(yùn)算放大器U8B的輸出端7并連接第三二極管D26的正極，第 三二極管D26的負(fù)極連接第三十一電阻R105的一端，第三十一電阻R105的另一端連接第 三十二電阻R106的一端、第四二極管D27的正極、第十八電容C62的一端、第十四電解電容 E28的正極，第四二極管D27的負(fù)極接電源VCC，第三十二電阻R106的另一端連接第三十三 電阻R107的一端并接信號(hào)處理電路的SIN2端，第三十三電阻R107的另一端連接第十八電 容C62的另一端、第十四電解電容E28的負(fù)極并接地。發(fā)光管電路如圖7所示，包括場(chǎng)效應(yīng)管、電阻和LED發(fā)光管，其中，場(chǎng)效應(yīng)管由第一 場(chǎng)效應(yīng)管Q3和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q4組成，電阻由第一電阻R22、第二電阻R25、第三電阻R24、第 四電阻R26、第五電阻R29組成；第一電阻R22的一端連接信號(hào)處理電路的R LED端，第一 電阻R22的另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極，第一場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極連接第二電阻R25的 一端，第二電阻R25的另一端連接LED發(fā)光管的2端、第一場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極接地，LED發(fā) 光管的1端連接第三電阻R24的一端、第三電阻R24的另一端接電源VCC，LED發(fā)光管的3 端連接第五電阻R29的一端，第五電阻R25的另一端連接第二場(chǎng)效應(yīng)管Q4的漏極，第二場(chǎng) 效應(yīng)管Q4的柵極連接第四電阻R26的一端，第四電阻R26的另一端連接信號(hào)處理電路的G_ LED 端。采用本發(fā)明的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w檢測(cè)方法如圖8所示，包括以下步 驟步驟1 空氣中無(wú)可燃?xì)怏w、無(wú)紅外光信號(hào)第一紅外接收器接收氣體探測(cè)波段紅 外光信號(hào)XI，第二紅外接收器接收背景參考波段紅外光信號(hào)Y1，將該值作為標(biāo)準(zhǔn)值保存；步驟2 空氣中無(wú)可燃?xì)怏w、有紅外光信號(hào)第一紅外接收器和第二紅外接收器不 斷接收紅外光信號(hào)第一紅外接收器接收到的氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)為X2，第二紅外接 收器接收背景參考波段紅外光信號(hào)為Y2 ；步驟3 確定探測(cè)增量，公式如下AX = X2-X1AY = Y2-Y1式中，A X表示氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)探測(cè)增量，A Y表示背景參考波段紅外光 信號(hào)探測(cè)增量，所述的AY，若AY>0，降低紅外發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度，若AY<0，增強(qiáng)紅外 發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度；步驟4 = 則判定空氣中不存在可燃?xì)怏w，執(zhí)行步驟2 ；
厶Y若空氣中存在可燃?xì)怏w，如丙烷，則有步驟2 空氣中無(wú)可燃?xì)怏w、有紅外光信號(hào)第一紅外接收器和第二紅外接收器不 斷接收紅外光信號(hào)第一紅外接收器接收到的氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)為X2，第二紅外接 收器接收背景參考波段紅外光信號(hào)為Y2 ；步驟3 確定探測(cè)增量，公式如下AX = X2-X1A Y = Y2-Y1式中，A X表示氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)探測(cè)增量，A Y表示背景參考波段紅外光 信號(hào)探測(cè)增量，所述的AY，若AY<0，降低紅外發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度，若AY<0，增強(qiáng)紅外發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度；步驟4:AY = 0且AX乒0或g # C，判定空氣中存在可燃?xì)怏w，計(jì)算可燃?xì)怏w
A Y
濃度，用配置好濃度的氣體來(lái)標(biāo)定，空氣是0，純可燃?xì)怏w是1000，設(shè)定c值為100，則對(duì)應(yīng)可 燃?xì)怏w為的2.2萬(wàn)PPM;步驟5:報(bào)警。
權(quán)利要求
一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器，其特征在于包括光源發(fā)射組件(1)、光學(xué)檢測(cè)組件(2)、光纖傳輸組件(3)和探測(cè)終端(4)；光源發(fā)射組件的光纖接口(1-1)的一端連接光纖傳輸組件(3)的第一光纖接口(3-1)的一端，光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口(2-4)的另一端連接光纖傳輸組件(3)的第二光纖接口(3-2)的一端，光纖傳輸組件(3)的第一光纖接口(3-1)的一端連接探測(cè)終端(4)的第三聚焦透鏡(4-1)的輸出端，光纖傳輸組件(3)的第二光纖接口(3-2)的另一端連接探測(cè)終端(4)的第四聚焦透鏡(4-2)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器，其特征在于所述 的光源發(fā)射組件(1)由光源發(fā)射組件的光纖接口(1-1)、第一聚焦透鏡(1-2)、第一光學(xué)濾 波器(1-3)、第一聚焦鏡頭(1-4)、第一殼體(1-5)組成；第一殼體(1-5)內(nèi)左側(cè)安裝有光源 發(fā)射組件(1)的第一聚焦透鏡(1-2)，中間安裝有第一光學(xué)濾波器(1-3)，右側(cè)安裝有第一 聚焦鏡頭(1-4)；光源發(fā)射組件的光纖接口(1-1)的另一端連接第一殼體(1-5)內(nèi)左側(cè)的 光源發(fā)射組件(1)的第一聚焦透鏡(1-2)；所述的第一殼體(1-5)呈半橢圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器，其特征在于所述 的光學(xué)檢測(cè)組件(2)由第二聚焦鏡頭(2-1)、第二光學(xué)濾波器(2-2)、第二聚焦透鏡(2-3)、 光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口(2-4)、第二殼體(2-5)組成；第二殼體(2-5)內(nèi)左側(cè)安裝有第二 聚焦鏡頭(2-1)，中間安裝有第二光學(xué)濾波器(2-2)，右側(cè)安裝有第二聚焦透鏡(2-3)；光學(xué) 檢測(cè)組件的光纖接口(2-4)的另一端連接第二殼體(2-5)內(nèi)右側(cè)的第二聚焦鏡頭(2-3)； 所述的第二殼體(2-5)呈半橢圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器，其特征在于所述 的光纖傳輸組件(3)由第一光纖接口(3-1)和第二光纖接口(3-2)組成，光纖接口包括光 纖，所述光纖為帶有護(hù)套的光纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器，其特征在于所述 的探測(cè)終端(4)由第三聚焦透鏡(4-1)、第四聚焦透鏡(4-2)、紅外發(fā)射器(4-3)、發(fā)射信號(hào) 驅(qū)動(dòng)電路(4-4)、信號(hào)輸入電路(4-5)、信號(hào)輸出電路(4-6)、第一紅外接收器(4-7)、第二紅 外接收器(4-8)、信號(hào)提取及放大電路(4-9)、信號(hào)處理電路(4-10)組成；第三聚焦透鏡(4-1)的輸入端連接紅外發(fā)射器(4-3)的輸出端，紅外發(fā)射器(4-3)的 輸入端連接發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路(4-4)的輸出端，發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路(4-4)的輸入端連接信 號(hào)處理電路(4-10)的第一輸出端，信號(hào)輸入電路(4-5)的輸出端連接信號(hào)處理電路(4-10) 的第一輸入端，信號(hào)輸出電路(4-6)的輸入端連接信號(hào)處理電路(4-10)的第二輸出端，第 四聚焦透鏡(4-2)的第一輸出端連接第一紅外接收器(4-7)的輸入端，第四聚焦透鏡(4-2) 的第二輸出端連接第二紅外接收器(4-8)的輸入端，第一紅外接收器(4-7)的輸出端連接 信號(hào)提取及放大電路(4-9)的第一輸入端，第二紅外接收器(4-8)的輸出端連接信號(hào)提取 及放大電路(4-9)的第二輸入端，信號(hào)提取及放大電路(4-9)的輸出端連接信號(hào)處理電路 (4-10)的第二輸入端。
6.一種采用權(quán)利要求1所述的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器的檢測(cè)方法，其 特征在于包括以下步驟步驟1 空氣中無(wú)可燃?xì)怏w時(shí)，第一紅外接收器接收氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)XI，第二 紅外接收器接收背景參考波段紅外光信號(hào)Y1，將該值作為標(biāo)準(zhǔn)值保存；步驟2 第一紅外接收器和第二紅外接收器不斷接收紅外光信號(hào)第一紅外接收器接收到的氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)為X2，第二紅外接收器接收背景參考波段紅外光信號(hào)為 Y2 ；步驟3 確定探測(cè)增量，公式如下 AX = X2-X1 AY = Y2-Y1式中，AX表示氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)探測(cè)增量，AY表示背景參考波段紅外光信號(hào) 探測(cè)增量，所述的AY，若AY>0，降低紅外發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度，若AY<0，增強(qiáng)紅外發(fā)射 器的發(fā)光強(qiáng)度；步驟4 若g = 則判定空氣中不存在可燃?xì)怏w，執(zhí)行步驟2;若AY = 0且AX興0A Y或^本C則判定空氣中存在可燃?xì)怏w，并計(jì)算可燃?xì)怏w濃度；A Y步驟5:報(bào)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器的檢測(cè)方法，其特 征在于第一紅外接收器接收氣體探測(cè)波段紅外光信號(hào)，其波長(zhǎng)范圍為1. 55-1. 70微米； 2. 2-2. 40 微米，3. 3-3. 60 微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器的檢測(cè)方法，其 特征在于第二紅外接收器接收背景參考波段信號(hào)，取值范圍為0. 1-1. 54微米，1. 71-2. 1 微米，2. 41-3. 2微米，3. 61-10微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器的檢測(cè)方法，其 特征在于步驟4所述的C為常數(shù)，它的取值范圍為100-1000。
全文摘要
一種基于光纖傳導(dǎo)的開(kāi)路式可燃?xì)怏w探測(cè)器及其檢測(cè)方法，屬于火災(zāi)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，該裝置光源發(fā)射組件、光學(xué)檢測(cè)組件、光纖傳輸組件和探測(cè)終端；光源發(fā)射組件的光纖接口的一端連接光纖傳輸組件的第一光纖接口的一端，光學(xué)檢測(cè)組件的光纖接口的另一端連接光纖傳輸組件的第二光纖接口的一端，光纖傳輸組件的第一光纖接口的一端連接探測(cè)終端的第三聚焦透鏡的輸出端，光纖傳輸組件的第二光纖接口的另一端連接探測(cè)終端的第三聚焦透鏡的輸入端，本發(fā)明光學(xué)檢測(cè)組件安裝在保護(hù)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)且沒(méi)有任何電器連接，光源發(fā)射以及探測(cè)終端安裝在自然環(huán)境和電磁環(huán)境較好的設(shè)備間或控制室，保證裝置不受惡劣的高溫、高濕及強(qiáng)電磁干擾等環(huán)境影響，更加安全、穩(wěn)定、靈敏。
文檔編號(hào)G01N21/35GK101858860SQ20101018562
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者徐放, 潘剛, 王勇俞 申請(qǐng)人:公安部沈陽(yáng)消防研究所