本發(fā)明涉及光探測器工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著工業(yè)自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，在板材、家具、食品、煙草、金屬、汽車和化工等多個行業(yè)生產(chǎn)中都需要采用除塵通風(fēng)管道進(jìn)行灰塵的輸送，具體的，除塵通風(fēng)管道專門用于排放含有塵埃、煙霧等有害物質(zhì)，對有害物質(zhì)進(jìn)行有效收集并將干凈的氣體排放到室外，降低氣體中的污染物濃度。其中，刨花、纖維、粉塵等種類的灰塵在輸送中由于靜電、摩擦、碰撞原因極易產(chǎn)生火花，在除塵通風(fēng)管道極其干燥的環(huán)境下，很容易發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸，因此需要通過火花探測裝置對火花發(fā)出的紅外輻射進(jìn)行高靈敏度的檢測。

2、目前，由于火花探測裝置的紅外二極管的檢測范圍較小，因此，多在紅外二極管上套設(shè)導(dǎo)光管，以通過紅外光在導(dǎo)光管內(nèi)的折射反射增強(qiáng)紅外二極管接收的光通量。然而，導(dǎo)光管只有在火花發(fā)出的光線輻射角與光纖導(dǎo)光柱的光線接收角相匹配的情況下耦合效率才會較高，但這種高效耦合較難做到，而導(dǎo)致絕大部分火花產(chǎn)生的紅外輻射都被損失掉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，通過除塵通風(fēng)管道內(nèi)的火花發(fā)出的紅外輻射經(jīng)過所述濾光凸透鏡聚焦后，射入所述導(dǎo)光管，在所述導(dǎo)光管內(nèi)反射折射后，照射于所述紅外二極管電路板的二極管檢測端，實(shí)現(xiàn)了成本較低的紅外二極管可對除塵通風(fēng)管道內(nèi)具有較大的火花檢測范圍，并通過濾光凸透鏡和導(dǎo)光管進(jìn)一步增強(qiáng)了二極管接收的光通量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了大感光范圍和高靈敏度的火花探測。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，包括：

3、濾光凸透鏡，其嵌入除塵通風(fēng)管道的外壁的檢測口內(nèi)或者貼合在圍合所述檢測口的外壁上，所述檢測口貫穿除塵通風(fēng)管道的內(nèi)外兩側(cè)，所述濾光凸透鏡的焦距小于所述除塵通風(fēng)管道的管徑；

4、導(dǎo)光管，其進(jìn)光口被所述濾光凸透鏡的凸面覆蓋，且所述進(jìn)光口至所述凸面的中心的距離小于等于所述濾光凸透鏡的焦距；

5、紅外二極管電路板，封裝設(shè)置為圓形，嵌入所述導(dǎo)光管的出光口，具有設(shè)置于其中心處的紅外二極管，所述導(dǎo)光管的中心軸和所述濾光凸透鏡的中心軸位于同一條直線上；

6、所述除塵通風(fēng)管道內(nèi)的火花發(fā)出的紅外輻射經(jīng)過所述濾光凸透鏡聚焦后，射入所述導(dǎo)光管，在所述導(dǎo)光管內(nèi)反射折射后，集中照射于所述紅外二極管，以進(jìn)行火花探測；

7、控制器，所述控制器與所述紅外二極管電路板連接，所述控制器用于根據(jù)所述紅外二極管采集的紅外線強(qiáng)度通過計算確定平均輻照強(qiáng)度，用以確定所述除塵通風(fēng)管道內(nèi)的火花安全程度。

8、進(jìn)一步地，所述濾光凸透鏡的外周設(shè)置遮光板，所述遮光板圍繞密閉所述濾光凸透鏡至所述進(jìn)光口的部分，形成僅所述濾光凸透鏡透光的真空腔室。

9、進(jìn)一步地，所述出光口處的導(dǎo)光管內(nèi)壁與凹面透鏡的外周固定，所述紅外二極管電路板與所述出光口處的導(dǎo)光管底壁固定；

10、所述紅外二極管位于所述凹面透鏡的中心處，所述凹面透鏡的中心軸和所述濾光凸透鏡的中心軸位于同一條直線上。

11、進(jìn)一步地，所述除塵通風(fēng)管道的外壁的相對兩側(cè)的兩個檢測口分別設(shè)置一組所述濾光凸透鏡、所述導(dǎo)光管、所述紅外二極管電路板和所述凹面透鏡組成的檢測裝置，且兩組所述檢測裝置的濾光凸透鏡的聚焦范圍存在重合區(qū)域。

12、進(jìn)一步地，所述火花探測系統(tǒng)還包括溫度傳感器，用于檢測除塵通風(fēng)管道的火花的溫度；

13、所述控制器搭載有火花移動距離的距離計算公式，具體為：

14、

15、其中，x為火花移動距離，t為所述溫度傳感器檢測的火花溫度，h為除塵通風(fēng)管道的半徑，ε為火花的發(fā)射率，σ為玻耳茲曼常數(shù)，p為所述平均輻照強(qiáng)度；

16、所述控制器將所述平均輻照強(qiáng)度、所述火花溫度和所述半徑代入所述距離計算公式，得到所述火花移動距離，根據(jù)所述火花移動距離確定火。全程度。。

17、進(jìn)一步地，所述火花探測系統(tǒng)還包括與所述控制器通訊連接的報警裝置；

18、所述根據(jù)火花移動距離確定火花安全程度，具體為：

19、所述控制器根據(jù)所述火花移動距離與距離安全閾值的比較結(jié)果，判斷除塵通風(fēng)管道內(nèi)的灰塵是否過多，若是則控制報警裝置進(jìn)行灰塵報警。

20、進(jìn)一步地，所述控制器搭載有火花移動速度的速度計算公式，具體為：

21、

22、其中，v為火花移動速度，l為所述濾光凸透鏡的聚焦范圍，x為所述火花移動距離，t為火花持續(xù)時長；

23、所述控制器根據(jù)所述濾光凸透鏡的曲率得到所述聚焦范圍l；

24、所述控制器將所述火花移動距離、所述聚焦范圍和所述火花持續(xù)時長代入所述速度計算公式，得到火花移動速度。

25、進(jìn)一步地，所述火花探測系統(tǒng)還包括對所述除塵通風(fēng)管道進(jìn)行噴淋滅火的噴淋系統(tǒng)；

26、所述控制器根據(jù)所述火花移動速度與速度安全閾值的比較結(jié)果，判斷除塵通風(fēng)管道內(nèi)的灰塵流速是否過快，若是則控制報警裝置進(jìn)行通風(fēng)報警，和/或降低除塵通風(fēng)管道的通風(fēng)速度，和/或控制所述噴淋系統(tǒng)運(yùn)行。

27、尤其，通過濾光凸透鏡、導(dǎo)光管和紅外二極管電路板，可以實(shí)現(xiàn)對火花移動距離和火花移動速度的檢測和報警。

28、進(jìn)一步地，所述主控制器根據(jù)所述火花的溫度和所述平均輻照強(qiáng)度生成火花模型，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取所述火花模型的火花特征，將所述火花特征與火花特征庫進(jìn)行比對，得出產(chǎn)生火花的原因。

29、進(jìn)一步地，所述主控制器控制所述噴淋系統(tǒng)運(yùn)行，具體為：

30、所述主控制器將所述火花特征與火花特征庫進(jìn)行比對，判定產(chǎn)生火花的原因?yàn)榛覊m引燃、管道壁摩擦引燃或靜電引燃中的一項(xiàng)，根據(jù)所述原因?qū)?yīng)設(shè)定所述噴淋系統(tǒng)的運(yùn)行模式。

31、尤其，通過檢測裝置和溫度傳感器的采集值，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取特征，實(shí)現(xiàn)了對火花產(chǎn)生原因的合理推測，并可使噴淋系統(tǒng)進(jìn)行更有針對性地噴淋工作。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，

33、1、通過除塵通風(fēng)管道內(nèi)的火花發(fā)出的紅外輻射經(jīng)過所述濾光凸透鏡聚焦后，射入所述導(dǎo)光管，在所述導(dǎo)光管內(nèi)反射折射后，照射于所述紅外二極管電路板的二極管檢測端，實(shí)現(xiàn)了成本較低的紅外二極管可對除塵通風(fēng)管道內(nèi)具有較大的火花檢測范圍，并通過濾光凸透鏡和導(dǎo)光管進(jìn)一步增強(qiáng)了二極管接收的光通量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了大感光范圍和高靈敏度的火花探測。

34、2、通過濾光凸透鏡、導(dǎo)光管和紅外二極管電路板，可以實(shí)現(xiàn)對火花移動距離和火花移動速度的檢測和報警。

35、3、通過檢測裝置和溫度傳感器的采集值，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取特征，實(shí)現(xiàn)了對火花產(chǎn)生原因的合理推測，并可使噴淋系統(tǒng)進(jìn)行更有針對性地噴淋工作。

技術(shù)特征：

1.一種用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光探測器工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種用于除塵通風(fēng)管道的火花探測系統(tǒng)，包括：濾光凸透鏡嵌入或緊貼除塵通風(fēng)管道的外壁的檢測口，濾光凸透鏡的焦距小于所述除塵通風(fēng)管道的管徑；導(dǎo)光管，其進(jìn)光口被濾光凸透鏡的凸面覆蓋；紅外二極管電路板，封裝設(shè)置為圓形，嵌入出光口，具有設(shè)置于其中心處的紅外二極管；控制器通過計算確定平均輻照強(qiáng)度；除塵通風(fēng)管道內(nèi)的火花發(fā)出的紅外輻射經(jīng)過濾光凸透鏡聚焦后，射入導(dǎo)光管，在導(dǎo)光管內(nèi)反射折射后，照射于紅外二極管電路板的二極管檢測端，以進(jìn)行高靈敏度的火花探測。本發(fā)明通過濾光凸透鏡聚焦后，實(shí)現(xiàn)了成本較低的紅外二極管可對除塵通風(fēng)管道內(nèi)進(jìn)行大感光范圍和高靈敏度的火花探測。

技術(shù)研發(fā)人員：谷善茂,侯崇升,崔琳琳,高陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：濰坊學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19