火焰检测原理

所有燃料燃烧都会辐射一定量的紫外线和大量的红外线，光谱包括红外线、可见光和紫外线。因此，整个光谱可用于检测火焰的存在或不存在。

由于燃料种类不同，火焰辐射强度不同，火焰检测部件也不同。一般来说，在燃烧的煤粉火焰中，除了含有三种原子气体（如CO2和水蒸气）外，还含有一些发热的粒状焦炭颗粒，以及它们的强红外、可见光和一些紫外线辐射，紫外线通常很容易被燃烧产物和烟尘颗粒吸收，并迅速减少，因此煤粉燃烧火焰宜采用可见光和红外火焰探测器。而在用于加热炉和点火的油火焰中，除了一部分CO2和水蒸气外，还有大量发光炭黑颗粒，它们还可以辐射更强的可见光、红外线和紫外线，因此可以用来检测火焰中三种更敏感的成分进行测量。当使用可燃气体作为主要燃料时，火焰初始燃烧区域的紫外线辐射很强。除了稳定的电磁波，所有的火焰都在脉动。因此，单燃烧器工业锅炉的火焰监测可通过使用带低通滤波器（10-20 Hz）（通常使用硫化铅）的红外固体探测器利用火焰脉动变化特性。但电站锅炉多燃烧器炉膛火焰的闪烁规律不同于单燃烧器工业锅炉，特别是在燃烧器喉部，闪烁频率范围更宽。

（星希兰光敏光电二极管硫化铅光学探测器中红外探测应用于火焰探测产品）

硫化铅（PbS）传感器是一种硫化铅光致抗蚀剂，其特征在于对红外辐射特别敏感。当燃料燃烧时，化学反应产生闪烁的红外辐射，使硫化铅光敏电阻感应，转换成电信号，然后由放大器处理，输出4-20mA或0-10V模拟量。在光谱中，红外线的波长超过600nm，而这种硫化铅传感器的光谱灵敏度为600nm-3000nm，可以有效收集大部分红外辐射，还可以覆盖可见光中的部分红光，从而充分确保收集到的火焰信号的真实性。

磷化钾（GaP）传感器，是一种磷化钾光致抗蚀剂，其特征在于对紫外辐射特别敏感。当燃料燃烧时，化学反应产生闪烁的紫外线辐射，使磷化钾光敏电阻感应，转换成电信号，然后由放大器处理，输出4-20mA或0-10V模拟量。在光谱中，紫外波长小于380nm，而该硫化铅传感器的光谱灵敏度为190nm-550nm，可以有效收集大部分紫外辐射，也可以覆盖可见光中的大部分紫光，从而充分保证采集到的火焰信号的真实性。

在低频范围内（10-20Hz），煤粉和油在有火或无火情况下的闪烁强度差异非常小。有火和无火煤粉之间辐射强度最大差异处的闪烁频率约为300Hz，有火和无火燃油之间的差异应处于更高的频率（高于100Hz），以实现更好的检测。