精準捕捉“火焰”，基于熱釋電效應的紅外火焰傳感器

2024-09-04 18:29:18

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熱釋電火焰傳感器就是利用熱釋電效應，將吸收到的火焰紅外輻射能量轉換為電信號輸出。當火焰或熱源發(fā)出的紅外輻射照射到熱釋電傳感器的敏感元件上時(shí)，敏感元件會(huì )吸收這些輻射能量，導致其內部溫度發(fā)生變化。由于熱釋電材料的特性，溫度的變化會(huì )引起材料內部的電偶極矩改變，從而在材料的兩端產(chǎn)生電荷分離，形成電壓。通過(guò)對這一電壓信號進(jìn)行放大和處理，就可以用于檢測火焰。

自然界中一切高于絕對零度（-273.15℃）的物體都在不停向外輻射能量，物體向外輻射能量的大小及其波長(cháng)的分布與它的表面溫度有著(zhù)十分密切的聯(lián)系，物體的溫度越高，所發(fā)出紅外輻射的能量越強。

熱釋電效應是指因某種因素引起晶體內部材料溫度變化，進(jìn)而引發(fā)晶體電偶極矩改變，晶體為保持其表面電中性，釋放出表面電荷的現象。

熱釋電火焰傳感器結構

熱釋電火焰傳感器由熱釋電敏感元、濾光窗、信號放大及處理電路、封裝外殼等部件組成。

熱釋電敏感元

熱釋電效應在某些晶體材料中尤為明顯，如鉭酸鋰（LiTaO3）、壓電陶瓷（PZT）和高分子薄膜（如聚偏氟乙烯 PVF2），因此熱釋電火焰傳感器中的敏感元通常由這些材料構成。

RPFA913CC系列熱釋電火焰傳感器

煒盛科技的RPFA913CC系列熱釋電火焰傳感器采用鉭酸鋰單晶作為敏感元材料。鉭酸鋰晶體材料的居里溫度在600℃以上，相對介電常數小，比探測率高，在很寬的室溫范圍內，材料的熱釋電系數隨溫度的變化很小，輸出信號的溫度變化率只有 1-2‰，傳感器性能的溫度穩定性非常好，并且在 1～20um 波長(cháng)范圍內光譜響應一致性非常好。

濾光窗

熱釋電火焰傳感器通常配有濾光窗，用于過(guò)濾掉與火焰輻射波長(cháng)不符的紅外光，確保傳感器只對火焰的特定波長(cháng)做出反應。有機物燃燒產(chǎn)物主要是CO和CO2，其輻射光譜在4.0μm和4.8μm之間，濾光窗可將射入傳感器的紅外波長(cháng)有效限制在上述范圍之內。

RPFA913CC系列熱釋電火焰傳感器

煒盛科技RPFA913CC系列熱釋電火焰傳感器可實(shí)現3.8μm、4.3μm、4.4μm、4.48μm、5.0μm等不同波段探測，廣泛應用于各類(lèi)儲油站、大型倉庫、工廠(chǎng)車(chē)間、森林、充電樁等場(chǎng)所，為石油、化工、造紙、森林、車(chē)庫等火災高危領(lǐng)域標準配置，同時(shí)也在高端住宅、商業(yè)、普通工業(yè)等領(lǐng)域逐漸得到普及。

信號放大及處理電路

在檢測到火焰時(shí)，產(chǎn)生的電壓信號通常很微弱，需要通過(guò)信號放大電路進(jìn)行放大，以便后續的信號處理電路可以對其進(jìn)行識別和處理。

信號處理電路會(huì )對放大后的信號進(jìn)行進(jìn)一步的處理，包括濾波、去噪、信號整形等，以確保輸出的信號清晰、準確。

RPFA913CC系列熱釋電火焰傳感器

RPFA913CC系列熱釋電火焰傳感器特點(diǎn)：

TO-5 封裝
單通道
電壓模式
低麥克風(fēng)效應
大視場(chǎng)角（＞115°）
高探測率

在實(shí)際應用中，熱釋電火焰傳感器可用于火災自動(dòng)預警及撲救系統，與其他類(lèi)型傳感器協(xié)同監測，實(shí)現早期火災探測、火災自動(dòng)報警、引導人員疏散和聯(lián)動(dòng)控制各種消防設施設備，從而達到防火滅火目的。

基于熱釋電火焰傳感器，煒盛科技也開(kāi)發(fā)出了ZRP320/330/370系列火焰模組。模組采用熱釋電傳感器和高性能微處理器，通過(guò)不同傳感器的組合設計，內置高速單片機，采集傳感器信號并利用可靠高效的算法來(lái)有效的判斷火情。接口簡(jiǎn)便，輸出信號齊全，只需設計簡(jiǎn)單的電源電路及繼電器電路，即可開(kāi)發(fā)火焰探測器整機，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，適用于航天工業(yè)、倉儲設施、印刷工業(yè)、油漆制造、制藥工業(yè)、發(fā)電設施、機械及汽車(chē)制造業(yè)、石油石化等領(lǐng)域。