红外传感器单片机火焰检测装置课设课程设计方案报告[]

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目录

第一章引言1

第二章系统方案设计2

2.1 红外线火焰检测器2

第三章红外传感器简介4

3.1 红外传感器概述4

3.2 红外传感器工作原理4

第四章信号处理电路6

4.1 放大和AD转换电路6

4.2 控制电路9

4.3 声控报警电路10

4.4 显示电路11

4.5 电源电路12

第五章控制系统统软件设计14

5.1 程序流程图14

5.2 A/D转换子程序14

5.3 显示子程序15

第六章传感器课程设计总结17

参考文献18

第一章引言

工业生产中，燃料的燃烧以及设备的结构都闩益复杂，对热工参数提出了严格的要求，燃料和设各的防爆问题也变的突出起来，目前很多电站都安装了安全监控系统，防止爆炸。安全监控系统，它是燃烧器控制和燃料安全燃烧系统，主要由火焰检测、逻辑组件、外围设备等三大部分构称。

火焰检测装麓是安全监控系统的重要组成部分。从实际使用情况看．火焰检测装簧的使用效果普遍较差，经常出现有火焰检测不出或没火焰误检测为有火焰等问题。造成这些情况的原因是多方匠的，比如火焰检测装置选型与炉型不匹配、火焰检测装置位置安装不当、火焰检测装置参数设置不当、检测装置部件故障。

火焰检测装置是炉膛安全监控系统十分重要的组成部分，火焰检测装簧能否实时检测炉膛燃烧状态，能否正确反映燃烧状态是锅炉安全可靠运行的十分重要条件。国外的检测水平比较成熟，价格比较贵。我国电站使用的火焰检测装置五花八门，品种比较多．在使用中不尽人意。因此，结合国外先进技术，针对我国电站锅炉燃烧特点，开发火焰检测装置是非常必要的。火焰检测器将锅炉火焰信号转换为电信号，是本文研究的重点。通过在熟悉、学习国内外各种成熟的火焰检测装置的基础上，针对我国电站锅炉，对火焰检测装置进行创新和改进。本文开发研制的新型的火焰检测装置需要具备能实时的反映锅炉的燃烧状态。直观显示火焰信号强度和背景电平：操作简便，利用面板上的增益调节钮和薄膜按键，可以方便地调节火焰增益、背景信号、延迟时间及模拟量的输出；具备延时功能，针对火焰信号的漂动不定，设置失去火焰信号后．1—los之间的可调延时功能，避免火焰信号的误判断；自检功能，火焰信号处理器在正常工作的过程中，每隔2分钟进行自检，保证信号处理器或检测器工作异常或发生故障，能发出报警信号。

第二章 系统方案设计

2.1 红外线火焰检测器

火焰中存在大量的可见光和0．9Pm 以上的红外线，这些波长的光线不易被煤尘、水蒸气和其它燃烧产物吸收，因此适用予检测煤粉火焰和重油火焰。在炉膛内的高温烟气和相邻燃烧器的火焰都会同时发出可见光和红外线，在对某～燃烧器火焰进行检测时必须要将它们与被检测火焰信号分开来。系统的原理框图如图2-1所示：

图

2-1

系

统

框

图

器

系统硬件原理图由红外传线感器来采集红外线信号，信号处理，数据处理和智能算法、显示等构成。整个系统由微处理器控制，由红外线传感器直接采集电压、电流信号，再经滤波、放大、整形后，输入到微处理器，并在显示系统上显示，当超过电压发出报警。它的各部分电路的说明如下：

红外线传感器部分：

该部分电路是本次设计的基础，它利用红外线传感器将红外线变化转变成电压的变化最终实现电压、电流的采集。

信号处理部分：

该部分电路包括电压信号的放大和AD转换，实现模数变换。

单片机部分：

AT89C51单片机系统是数字显示的核心部分，主要任务有：给ADC0809模数转换芯片提供一个时钟，使其正常工作，同时采集模数转换后的数字信号，使用软件滤除干扰，并对数字信号进行计算，然后输出显示。

电源电路部分：

该部分电路负责将输入的9V至12V直流电，分别转换为稳定的9V、5V、-9V直流电，给传感器，放大电路，单片机，ADC0809等供电。

显示电路，声光报警电路：

显示电路的作用是将测量的电流实时显示出来，当测量电流超过电流表的测量范围时报警电路将发出声光进行报警。

第三章红外传感器简介

3.1 红外传感器概述

红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：一，辐射计，用于辐射和光谱测量；二，搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；三，热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；四，红外测距和通信系统；五，混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。

红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器<基于光电效应）和热探测器<基于热效应）。

3.2 红外传感器工作原理

1、待测目标

根据待侧目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。

2、大气衰减

待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减。3、光学接收器

它接收目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于雷达天线，常用是物镜。

4、辐射调制器。

对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器，它具有多种结构。

5、红外探测器

这是红外系统的核心。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来

的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。

6、探测器制冷器

由于某些探测器必须要在低温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。经过制冷，设备可以缩短响应时间，提高探测灵敏度。

7、信号处理系统。

将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息。然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显示器中。8、显示设备。

这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显像管、红外感光材料、指示仪器和记录仪等。

依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。下面以热探测器为例子来分析探测器的原理。

热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。

欧姆龙公司生产的漫反射式和对射式光电传感器，这两种传感器主要用于事件检测和物体定位。图中的红灯和绿灯表示传感器的状态。

红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用，随着探测设备和其他部分的技术的提高，红外传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。