一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置制造方法
【专利摘要】一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，包括静电传感器、预放大电路、二次放大和滤波电路、信号处理与数据分析单元、显示单元；所述静电传感器为三对相互错开条形静电电极嵌入到静电传感器靠近燃烧器火焰的一端，感应所在位置燃烧器火焰的燃烧特性信息；每个静电电极通过电极绝缘材料与其他部分绝缘；为了防止信号受干扰，装有屏蔽外壳；为了提高信噪比，每个静电电极的输出直接接入预放大电路；预放大电路的输出端通过信号线与二次放大和滤波电路连接实现二次放大和滤波，二次放大和滤波电路的输出端连接信号处理与数据分析单元；信号处理与数据分析单元的输出端连接显示单元；最终在显示单元显示火焰特征参数。
【专利说明】
一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于火焰监测【技术领域】，特别涉及一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置。
【背景技术】
[0002]燃烧炉在工业生产过程的各个领域都得到广泛应用，作为一种具有特殊性质的设备，其安全运行不仅对工业生产过程的安全性十分重要，而且对保护财产安全也极其重要。为了防止燃烧炉发生意外事故，通常要安装炉膛安全监控系统，而其中火焰检测装置又是关键部分之一。随着科技的发展和研究的进一步深入，火焰检测技术经历了几个不同的阶段，总的来说，可以分为直接检测和间接检测两种方法。直接检测法包括:电极法、差压法、声波法和温度法等。这些方法都有局限性，电极法只能用来简单判断点火是否成功；差压法虽然原理简单，但可靠性不佳；声波法易受其它噪声的干扰；温度法存在大延迟问题，对于生产过程的控制是不允许的。间接检测法包括辐射光能测量技术、相关原理测量技术和基于图像与数字图像处理的检测技术等。基于辐射光能的检测技术在实践中大多采用组合光学探头来提高检测的可靠性，但这类传感器的光学探头易受粉尘污染而不能得到广泛应用。现在研究较多的基于图像处理的火焰检测系统大多数还处于试验研究阶段。
[0003]火焰是发光发热的氧化反应，火焰内部充满大量带电颗粒，尤其是碳烟颗粒、阴阳离子以及自由电子。利用燃烧器火焰中各类颗粒的特性，可应用在静电传感器感应火焰中的带电颗粒。通过静电传感器对感应电荷预放大，经信号调理、然后经微处理器系统对静电信号进行分析，从而得到有关火焰特征的参数，即，火焰稳定性。该装置结构简单、成本低、受环境因素如粉尘的影响小，具有安装灵活、无需冷却等优点，避免了其它测量方法的一些缺点。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是解决现有技术存在的缺点，提供一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置。
[0005]一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述装置包括静电传感器1、预放大电路6、二次放大和滤波电路7、信号处理与数据分析单元8、显示单元9 ;所述静电传感器I为三对相互错开条形静电电极3嵌入到静电传感器I靠近燃烧器火焰2的一端，感应所在位置燃烧器火焰2的燃烧特性信息；每个静电电极3通过电极绝缘材料4与其他部分绝缘；为了防止信号受干扰，装有屏蔽外壳5 ;为了提高信噪比，每个静电电极3的输出直接接入预放大电路6 ;预放大电路6的输出端通过信号线与二次放大和滤波电路7连接实现二次放大和滤波，二次放大和滤波电路7的输出端连接信号处理与数据分析单元8 ;信号处理与数据分析单元8的输出端连接显示单元9 ;最终在显示单元9显示火焰特征参数。
[0006]所述基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述信号处理与数据分析单元8包括时域和频域特分析模块、互相关分析模块和数据融合模块，通过分析计算静电信号得到火焰强度、火焰闪烁频率、火焰速度和稳定性火焰特征参数。
[0007]所述基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述静电电极3由耐高温耐高压不锈钢或铜片制成，能耐受燃烧炉或燃烧器的火焰温度。
[0008]所述基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述静电传感器电极绝缘材料4由氧化物(如氧化铝或氧化镁等)陶瓷材料制成。
[0009]所述基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述静电电极3长度和宽度根据被测火焰大小进行调整。一般取宽度为2?4mm，长度为10?20mm。
[0010]本实用新型有益效果是:
[0011](I)装置结构简单、成本低、受环境因素(如粉尘)的影响小，具有安装灵活、无需冷却等优点，可以实现对火焰燃烧特征参数的连续实时监测。
[0012](2)静电传感器直接获取火焰的静电信息，通过信号调理、处理单元减小背景噪声对有用信号的影响。其次，利用信号相关性原理测量火焰的速度。
[0013](3)本实用新型创新了火焰的稳定性评价公式，根据火焰的特征参数(火焰的强度，火焰闪烁频率和火焰的速度)的信息实现综合全面的对火焰稳定性的定量评价。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为基于静电传感器的火焰稳定性监测装置原理示意图。
[0015]图2为火焰特征参数检测方法流程图。
[0016]图中:1.静电传感器；2.火焰；3.静电电极；4.电极绝缘材料；5.屏蔽外壳；6.预放大电路；7.二次放大和滤波电路；8.信号处理与数据分析单元；9.显示单元。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型提供一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述装置包括静电传感器1、预放大电路6、二次放大和滤波电路7、信号处理与数据分析单元8、显示单元9 ;所述静电传感器I为三对相互错开条形静电电极3 (Al, A2, BI, B2, Cl, C2)嵌入到静电传感器I靠近燃烧器火焰2 —端，感应所在位置燃烧器火焰2的燃烧特性信息；每个静电电极3通过绝缘材料4与其他部分绝缘；为了防止信号受干扰，装有屏蔽外壳5 ;为了提高信噪比，每个静电电极3的输出直接接入预放大电路6 ;预放大电路的输出端通过信号线与二次放大和滤波电路7连接实现二次放大和滤波，二次放大和滤波电路7的输出端连接信号处理与数据分析单元8 ;信号处理与数据分析单元8的输出端连接显示单元9 ;最终在显示单元9显示火焰特征参数。
[0018]信号处理与数据分析单元8包括时域和频域特分析模块、互相关分析模块和数据分析模块，通过分析计算静电信号得到火焰强度、火焰闪烁频率、火焰速度和稳定性火焰特征参数。
[0019]静电电极3由耐高温高压不锈钢或铜片制成，能耐受燃烧炉或燃烧器的火焰温度。
[0020]静电传感器电极绝缘材料4可由氧化物(如氧化铝或氧化镁等)陶瓷材料制成。
[0021]静电电极3长度和宽度根据被测火焰大小进行调整。一般取宽度为2?4mm，长度为 10 ?20mm。
[0022]以上说明仅为本实用新型的具体实施例，并不限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，做任何的修改和替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于静电传感器的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述装置包括静电传感器(I)、预放大电路(6)、二次放大和滤波电路(7)、信号处理与数据分析单元(8)、显示单元(9);所述静电传感器(I)为三对相互错开条形静电电极(3)嵌入到静电传感器(I)靠近燃烧器火焰(2)的一端，感应所在位置燃烧器火焰(2)的燃烧特性信息；每个静电电极(3)通过电极绝缘材料(4)与其他部分绝缘；为了防止信号受干扰，装有屏蔽外壳(5);为了提高信噪比，每个静电电极(3)的输出直接接入预放大电路(6);预放大电路(6)的输出端通过信号线与二次放大和滤波电路(7)连接实现二次放大和滤波，二次放大和滤波电路(7)的输出端连接信号处理与数据分析单元(8);信号处理与数据分析单元(8)的输出端连接显示单元(9);最终在显示单元(9)显示火焰特征参数。
2.根据权利要求1所述的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述信号处理与数据分析单元(8)包括时域和频域特分析模块、互相关分析模块和数据分析模块，通过分析计算静电信号得到火焰强度、火焰闪烁频率、火焰速度和稳定性火焰特征参数。
3.根据权利要求1所述的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述静电电极(3)由耐高温耐高压不锈钢或铜片制成，能耐受燃烧炉或燃烧器的火焰温度。
4.根据权利要求1所述的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述静电传感器电极绝缘材料(4)由氧化物陶瓷材料制成。
5.根据权利要求1所述的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述静电传感器电极绝缘材料(4)由氧化铝陶瓷材料或氧化镁陶瓷材料制成。
6.根据权利要求1所述的火焰稳定性监测装置，其特征在于，所述静电电极(3)的长度为10?20mm,宽度为2?4mm。
【文档编号】F23M11/04GK204063111SQ201420553354
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】闫勇, 张保亮, 卢钢, 钱相臣, 胡永辉, 黄孝彬 申请人:华北电力大学, 北京华清茵蓝科技有限公司