專利名稱：火焰的監(jiān)視方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到火焰的監(jiān)視方法和裝置。在下文中僅僅是用舉例的方式來描述的包括本發(fā)明的火焰監(jiān)視裝置可以被用來監(jiān)視在鍋爐，熔爐或是其他燃燒設(shè)備中燃燒的碳?xì)浠衔锶剂系幕鹧妫瑥闹写_定火焰的特性，并且能提供關(guān)于燃燒過程的化學(xué)計(jì)量信息。因此，這種裝置在應(yīng)用中能夠被用來改善燃燒效率并且減少污染物質(zhì)的產(chǎn)生。
按照本發(fā)明所提供的用來監(jiān)視碳?xì)浠衔锘鹧娴难b置包括第一檢測裝置，它響應(yīng)火焰中發(fā)射的第一波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著火焰燃燒區(qū)域內(nèi)僅僅是短時(shí)出現(xiàn)的一種過渡形式，從中產(chǎn)生第一檢測信號，第二檢測裝置，它響應(yīng)火焰中發(fā)射的第二波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著燃燒區(qū)域內(nèi)的一種非過渡形式，從中產(chǎn)生第二檢測信號，以及一個(gè)比較裝置，它響應(yīng)第一和第二檢測信號而產(chǎn)生一個(gè)比較信號，并且輸出對比較信號的響應(yīng)，根據(jù)火焰中的空氣/燃料比產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。
本發(fā)明還提供了一種用來監(jiān)視碳?xì)浠衔锘鹧娴姆椒?，它包括以下的步驟檢測火焰中發(fā)射的第一波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著火焰燃燒區(qū)域內(nèi)僅僅是短時(shí)出現(xiàn)的一種過渡形式，從中產(chǎn)生第一檢測信號，檢測火焰中發(fā)射的第二波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著燃燒區(qū)域內(nèi)的一種非過渡形式，從中產(chǎn)生第二檢測信號，比較第一和第二檢測信號，產(chǎn)生一個(gè)比較信號，以及響應(yīng)這一比較信號，根據(jù)火焰中的空氣/燃料比產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。
以下要參照附圖用舉例的方式來解釋本發(fā)明的火焰監(jiān)視方法和裝置，在附圖中

圖1是一種裝置的框圖；以及圖2-8是用來解釋圖1所示裝置工作方式的一些曲線圖。
如圖1所示的裝置包括多個(gè)電磁輻射傳感器。如下文中具體的說明，至少有兩個(gè)傳感器，也可以有三個(gè)以上的傳感器。為了便于說明，圖1中表示了三個(gè)傳感器6，8和10。每個(gè)傳感器配有一個(gè)窄帶濾波器，使其僅僅響應(yīng)特定頻帶內(nèi)的一個(gè)窄范圍的波長。在下文中還要具體討論波長和頻帶的問題。將傳感器安裝在鍋爐，熔爐或是其它燃燒設(shè)備的內(nèi)部或是上面可以看到需要監(jiān)視的燃燒的碳?xì)浠衔锶剂匣鹧娴奈恢蒙稀８鶕?jù)在各自的窄波長范圍內(nèi)檢測到的輻射，來自每個(gè)傳感器的信號在各自的一個(gè)信號調(diào)節(jié)裝置12，14和16中經(jīng)過放大和頻帶限制后提供給各自的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器18，19和20。將線路21，22和23上得到的數(shù)字化檢測信號提供給一個(gè)中央處理器24。CPU24連接著一個(gè)存儲(chǔ)器26。CPU按照下文中所述的方式來處理數(shù)據(jù)，并且提供關(guān)于燃燒過程的理想配比信息。在線路28上得到的輸出被提供給一個(gè)輸出裝置30。裝置30可以在線路32上產(chǎn)生一個(gè)輸出，自動(dòng)地控制用34表示的閥門的位置，通過閥門來調(diào)整熔爐中的燃料/空氣比，從而獲得理想的空氣/燃料比。在這里可以調(diào)節(jié)理想配比比例，調(diào)節(jié)到最高效率，或者是調(diào)節(jié)到預(yù)定量的過量空氣，從而減少污染物質(zhì)。
另外，輸出裝置30可以在線路36上產(chǎn)生一個(gè)輸出，用來在適當(dāng)?shù)娘@示器上指示出火焰監(jiān)視過程的結(jié)果，以及/或是將信息發(fā)送給遠(yuǎn)距離的位置。
按照下文中將要說明的一種優(yōu)化的裝置，傳感器6可以響應(yīng)以2.96μm為中心的一個(gè)窄波長帶內(nèi)的輻射，傳感器8可以響應(yīng)以3.35μm為中心的一個(gè)窄波長帶內(nèi)的輻射，而傳感器10可以響應(yīng)以310nm為中心的一個(gè)窄波長帶內(nèi)的輻射。按照這種配置，傳感器6和8可以是鉛硒傳感器，而傳感器10可以是一種硅傳感器。
以下要詳細(xì)解釋裝置的工作方式。
碳?xì)浠衔锘鹧娴陌l(fā)射光譜中包含各種發(fā)射尖峰，舉例如下(a)以3.35μm為中心的與火焰中的熱碳?xì)浠衔锶剂嫌嘘P(guān)的尖峰；(b)與火焰中的燃燒產(chǎn)物有關(guān)的尖峰，例如H2O的尖峰是以927nm，1.45μm和2.9μm為中心，而CO2是以4.5μm為中心；以及(c)與燃燒區(qū)域內(nèi)僅僅是短時(shí)存在的某種過渡形式有關(guān)的尖峰，例如以310nm為中心的對應(yīng)著OH的尖峰，以431nm為中心的對應(yīng)著CH的尖峰，以及以517nm為中心的對應(yīng)著C2的尖峰。
在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)，過渡形式所產(chǎn)生的發(fā)射頻譜與燃料和燃燒產(chǎn)物所產(chǎn)生的發(fā)射頻譜存在明顯的差別，并且這些差別是隨著燃燒過程的理想配比方法而變化的。
在圖2中，縱軸用對數(shù)坐標(biāo)表示了兩個(gè)數(shù)字檢測信號(線路18，19和20)之間在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率之比，而橫軸是相對于理想配比值(1)的空氣/燃料比。在圖2中，曲線A代表來自傳感器10的(對應(yīng)著OH過渡形式的310nm上的)檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率與來自傳感器8的(對應(yīng)著熱碳?xì)浠衔锶剂纤l(fā)射的3.35μm的)檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率之比。曲線B代表來自傳感器6的(對應(yīng)著H2O的2.9μm上的)檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率與來自傳感器8的(對應(yīng)著熱碳?xì)浠衔锶剂系?.35μm的)檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率之比。圖2的曲線是在氣體點(diǎn)火的熔爐中按照100％負(fù)荷(最大燃料輸入)的條件而測量的，并且在10-30Hz的頻帶內(nèi)進(jìn)行測量。
圖2中清楚地表明曲線A隨著空氣/燃料比的變化比曲線B要大得多，特別是在接近理想配比的空氣/燃料比的主要區(qū)域內(nèi)。因此，這種曲線表明過渡形式(在此處是OH)所產(chǎn)生的發(fā)射頻譜與燃料或是燃燒產(chǎn)物所產(chǎn)生的發(fā)射頻譜存在明顯的差別，并且這些差別是隨著火焰的理想配比而變化的。
圖3與圖2是對應(yīng)的(軸線是相同的，但是圖3中的縱軸沒有采用對數(shù)坐標(biāo))，但是表示了在不同的熔爐負(fù)荷或是燃料輸入范圍內(nèi)的曲線。用實(shí)線表示的四條曲線(曲線A，B，C和D)都是表示來自傳感器10的(對應(yīng)著OH過渡形式的310nm上的)檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率與來自傳感器8的(對應(yīng)著火焰中的熱燃料的3.35μm的)檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率之比，曲線A，B，C和D分別對應(yīng)著熔爐負(fù)荷或是燃料輸入量占最大值的25％，50％，75％和100％的情況。
虛線E，F(xiàn)和G都是表示來自傳感器6(H2O產(chǎn)物)的2.9μm檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率與來自傳感器8(火焰中的熱燃料)的3.35μm檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率之比。曲線E，F(xiàn)和G分別對應(yīng)著熔爐負(fù)荷或是燃料輸入量占最大值的25％，75％和100％的情況。
為了在不同的曲線之間進(jìn)行比較，將對應(yīng)著25％，50％和75％負(fù)荷的值乘以一個(gè)任意的系數(shù)，讓它們等于空氣/燃料比超過上述氧氣量理想配比(用X表示)3％的比值。
圖3清楚地表示了曲線A，B，C和D(表示OH過渡形式輸出所產(chǎn)生的信號與火焰中的熱燃料所產(chǎn)生的信號之比)要比曲線E，F(xiàn)和G在不同熔爐的負(fù)荷上與空氣/燃料比具有更好的一致性和更加有規(guī)則的變化。
按照一種操作模式，圖1的裝置使用線路18，19和20上來自傳感器6，8和10的數(shù)字化檢測信號來測量上述的兩個(gè)比例(i)對應(yīng)著OH過渡形式在310nm上的檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率與對應(yīng)著火焰中的熱燃料發(fā)射的3.35μm的檢測信號的功率之比，以及(ii)對應(yīng)著H2O在2.9μm上產(chǎn)生的檢測信號中在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率與對應(yīng)著熱燃料發(fā)射的3.35μm的檢測信號在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的功率之比。如果信號調(diào)節(jié)裝置12，14和16的通頻帶足夠窄，CPU24就可以通過測量每個(gè)檢測信號的平均值并且加以比較而確定這兩個(gè)比例?；蛘呤?，如果信號調(diào)節(jié)裝置的通頻帶比較寬，CPU可以對數(shù)字化數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，將其變換到頻域，然后對需要的頻帶積分并且再次獲得比例。然后將所得的比例數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器26中的數(shù)據(jù)相比較(實(shí)際上是采用對應(yīng)著圖2和3中所示的數(shù)據(jù))，從中確定燃燒狀態(tài)。然后由輸出裝置30利用線路28上獲得的信號通過閥門34來調(diào)節(jié)空氣/燃料比，從而產(chǎn)生理想的空氣/燃料比(通常就是上述的理想配比)。
圖4總體上類似于圖2(區(qū)別僅是縱軸不采用對數(shù))，但是描繪了不同波長下的輸出之間的功率之比。圖4中的曲線A表示310nm(OH過渡形式)的輸出與927nm(對應(yīng)著H2O)的輸出之間相對于空氣/燃料比所繪制的功率之比。曲線B表示310nm(OH過渡形式)的輸出與1.45μm(對應(yīng)著H2O)的輸出之間相對于空氣/燃料比所繪制的功率之比。曲線C表示431nm(CH過渡形式)的輸出與3.35nm(對應(yīng)著熱燃料)的輸出之間相對于空氣/燃料比所繪制的功率之比。最后，曲線D表示516nm(C2過渡形式)的輸出與3.35nm(熱燃料)的輸出之間相對于空氣/燃料比所繪制的功率之比。這些曲線都是在氣體點(diǎn)火的熔爐在滿負(fù)荷條件下測量的結(jié)果。在每一種情況下還表示了功率之比相對于空氣/燃料比的明顯變化。因此，圖4表明傳感器6，8和10(或是其中的一兩個(gè))經(jīng)過修改后可以用來檢測不同的輻射波長，從而使CPU能夠測量到圖4中所示的一種功率比值，并且從中測量到火焰的空氣/燃料比。
如果在2.9μm上測量H2O或是在4.5μm上測量CO2的非過渡形式，也可以獲得與圖4的曲線A，B，C和D相似的曲線。
圖5，6，7和8表示用來處理從傳感器6，8和10獲取的數(shù)據(jù)的另一種方式。按照這種方式是從來自不同檢測器的檢測信號數(shù)據(jù)的相互關(guān)系中獲取相關(guān)系數(shù)(縱軸)，并且是相對于有關(guān)理想配比(橫軸)的空氣/燃料比而繪制的。
圖5中的曲線A表示對應(yīng)著OH過渡形式(傳感器10)的310nm檢測信號與對應(yīng)著火焰中的熱燃料(傳感器8)的3.35μm檢測信號之間的相關(guān)系數(shù)是如何隨著空氣/燃料比而變化的。曲線A表示在緊靠著理想配比的重要區(qū)域內(nèi)存在著基本上成線性的明顯變化。
與此相反，圖8中的曲線A表示對應(yīng)著H2O燃燒產(chǎn)物(傳感器6)的2.9μm檢測信號與對應(yīng)著火焰中的熱燃料(傳感器8)的3.35μm檢測信號之間的互相關(guān)系數(shù)是如何隨著空氣/燃料比而變化的。這種變化很小，并且明顯地小于圖5中如曲線A所示的變化。
因此，按照一種變更的操作方式，CPU24(圖1)對以下的數(shù)據(jù)執(zhí)行必要的相關(guān)運(yùn)算(i)從傳感器8和10接收到的數(shù)字化數(shù)據(jù)(對應(yīng)著圖5中的曲線A)，以及(ii)從傳感器6和8接收到的數(shù)字化數(shù)據(jù)(對應(yīng)著圖5中的曲線A)?？梢詫蓚€(gè)相關(guān)的輸出加以比較，并且分別與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器26中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從中確定空氣/燃料比。CPU仍然可以利用輸出裝置30和閥門34將空氣/燃料比調(diào)節(jié)到理想的值。
圖5中的曲線B表示(OH過渡形式，傳感器10)的310nm檢測信號與(水的傳感器6)的2.9μm檢測信號之間的互相關(guān)系數(shù)是如何隨著空氣/燃料比而變化的。在此處同樣有明顯的變化(大體上類似于圖5的曲線A，但是比較小)。因此，CPU24可以對來自傳感器6和10的數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，獲得對從氣體兩對傳感器接收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行的上述相關(guān)計(jì)算結(jié)果。
按照第二種操作方式，用傳感器6，8和10來響應(yīng)在圖1中規(guī)定的三個(gè)波長的輻射同樣并不是主要問題。因此，可以將傳感器6改成用來響應(yīng)對應(yīng)著燃燒產(chǎn)物中從2.9μm開始的不同波長的輻射；例如是927nm或是1.45μm的H2O，或者是4.5μm的CO2。傳感器8可以用來響應(yīng)來自燃燒產(chǎn)物的輻射，而不是響應(yīng)來自火焰中的熱燃料的輻射。顯而易見，如果是響應(yīng)對應(yīng)著一種燃燒產(chǎn)物的輻射，它與傳感器6所響應(yīng)的波長是不同的。傳感器10可以用來響應(yīng)來自上文中所述的某些其它過渡形式的輻射例如是431nm的CH和517nm左右的C2。
舉例來說，圖5中的曲線C，D和E在一方面表示了(在這種情況下的)310nm的輸出與1.45μm(H2O燃燒產(chǎn)物)的輸出之間的相關(guān)系數(shù)，而在另一方面又反映了4.5μm(CO2燃燒產(chǎn)物)與927nm(H2O燃燒產(chǎn)物)之間的相關(guān)系數(shù)。同樣，這些曲線仍然都相對于空氣/燃料比存在明顯的變化，盡管比圖5中的曲線A要小一些。
在圖6中分別用曲線A，B，C，D和E表示了一方面的對應(yīng)著CH過渡形式的431nm輸出和另一方面在五個(gè)不同的非過渡形式性的輸出之間的相關(guān)系數(shù)。曲線A中的非過渡形式是3.35μm的熱燃料，曲線B是2.9μm的H2O，曲線C是1.45μm的H2O，曲線D是4.5μm的CO2，而曲線E則是927nm的H2O。同樣，這些曲線都相對于空氣/燃料比存在明顯的變化，盡管比圖5中的曲線A要小一些。
在圖7中分別用曲線A，B，C，D和E表示了一方面的對應(yīng)著C2過渡形式的516nm輸出和另一方面在五個(gè)不同的非過渡形式性的輸出之間的相關(guān)系數(shù)。曲線A中的非過渡形式是3.35μm的熱燃料，曲線B是2.9μm的H2O，曲線C是1.45μm的H2O，曲線D是4.5μm的CO2，而曲線E則是927nm的H2O。同樣，這些曲線都相對于空氣/燃料比存在明顯的變化，盡管比圖5中的曲線A要小一些。
回過來參見圖8，曲線B到J表示對應(yīng)著以下各對不同的非過渡形式的輸出之間的相關(guān)系數(shù)(i)曲線B表示對應(yīng)著2.9μm的H2O的輸出與對應(yīng)著4.5μm的CO2的輸出之間的相關(guān)系數(shù)；(ii)曲線C表示對應(yīng)著3.35μm的熱燃料的輸出與對應(yīng)著4.5μm的CO2的輸出之間的相關(guān)系數(shù)；(iii)曲線D，E和F表示在各種情況下在一方面對應(yīng)著1.45μm的H2O的輸出分別與另一方面對應(yīng)著4.5μm的CO2(曲線D)，3.35μm熱燃料(曲線E)以及2.9μm的H2O(曲線F)的輸出之間的相關(guān)系數(shù)；(iv)曲線G，H，I和J表示在各種情況下在一方面對應(yīng)著927nm的H2O的輸出分別與另一方面對應(yīng)著4.5μm的CO2(曲線G)，3.35μm熱燃料(曲線H)，2.9μm的H2O(曲線I)以及1.45μm的H2O(曲線J)的輸出之間的相關(guān)系數(shù)。
圖5表示的曲線B到J與圖中的曲線A具有大體上相似的形狀每一種相關(guān)系數(shù)相對于空氣/燃料比的變化比較小。
因此，如果將圖5，6和7所示的一方面的曲線與圖8所示的另一方面的曲線加以比較就可以看出圖1的裝置是如何修改的，也就是用傳感器6，8和10來檢測適當(dāng)?shù)恼ㄩL帶內(nèi)的輻射。
可以讓裝置在同時(shí)或是按順序用兩種不同的方式工作(第一種方式采用各個(gè)檢測信號在一個(gè)特定頻帶內(nèi)的輸出之比，第二種方式是測量相關(guān)系數(shù))。其結(jié)果將會(huì)相對于理想配比產(chǎn)生兩種或兩種以上的用空氣/燃料比代表的燃燒狀態(tài)估算值。然后可以用CPU在這些估算值之間進(jìn)行加權(quán)判斷，以便控制輸出裝置30和閥門34。例如可以采用一種適當(dāng)?shù)娜斯ぶ悄苎b置，諸如專家系統(tǒng)，采用模糊邏輯或者是慣用的邏輯規(guī)則，或者是采用一種人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
在上述的所有實(shí)施例中都是將對應(yīng)著燃燒區(qū)域內(nèi)僅是在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的過渡形式的一個(gè)窄波長帶內(nèi)發(fā)射的輻射與對應(yīng)著火焰中的熱碳?xì)浠衔锶剂匣蛘呤侨紵a(chǎn)物的至少一個(gè)窄波長帶內(nèi)的輻射加以比較，從而產(chǎn)生一個(gè)隨著空氣/燃料比而明顯變化的輸出。按照上述的有益方式，也可以將分別對應(yīng)著諸如不同的燃燒產(chǎn)物或是一種燃燒產(chǎn)物和燃料的非過渡形式的波長帶內(nèi)發(fā)射的輻射與僅僅隨著空氣/燃料比而輕微變化的一種輸出的產(chǎn)物加以比較，通過對照各自產(chǎn)生的輸出來改善識別過程，而不是采用過渡形式產(chǎn)生的輻射。然而，在必要時(shí)也可以省去包含兩種非過渡形式的比較。
在必要時(shí)可以用兩個(gè)傳感器來響應(yīng)對應(yīng)著不同過渡形式的波長帶內(nèi)的輻射，用第三個(gè)傳感器來響應(yīng)對應(yīng)著一種非過渡形式的一個(gè)波長帶內(nèi)的輻射。然后可以將對應(yīng)著每一種過渡形式的輻射與對應(yīng)著非過渡形式的輻射加以比較。顯而易見，也可以使用三個(gè)以上的傳感器來提供進(jìn)一步的識別靈敏度，其中的至少一個(gè)被用來響應(yīng)對應(yīng)著一種過渡形式的波長的輻射。
權(quán)利要求
1.一種用來監(jiān)視碳?xì)浠衔锘鹧娴难b置，其特征是包括第一檢測裝置，它響應(yīng)火焰中發(fā)射的第一波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著火焰燃燒區(qū)域內(nèi)僅僅是短時(shí)出現(xiàn)的一種過渡形式，從中產(chǎn)生第一檢測信號，第二檢測裝置，它響應(yīng)火焰中發(fā)射的第二波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著燃燒區(qū)域內(nèi)的一種非過渡形式，從中產(chǎn)生第二檢測信號，以及一個(gè)比較裝置，它響應(yīng)第一和第二檢測信號而產(chǎn)生一個(gè)比較信號，并且對比較信號作出響應(yīng)，根據(jù)火焰中的空氣/燃料比產(chǎn)生一個(gè)輸出信號的輸出裝置。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于過渡形式是OH，而第一波長大約是310nm。
3.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于過渡形式是CH，而第一波長大約是431nm。
4.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于過渡形式是C2，而第一波長大約是517nm.
5.按照前述的權(quán)利要求之一的裝置，其特征是上述的非過渡形式是從以下形式中選出的一種(a)火焰中的熱碳?xì)浠衔锶剂?，其第二波長大約是3.35μm，(b)H2O，其第二波長大約是927nm，(c)H2O，其第二波長大約是1.45μm，(d)H2O，其第二波長大約是2.9nm，以及(e)CO2，其第二波長大約是4.5μm。
6.按照前述的權(quán)利要求之一的裝置，其特征是比較裝置還可以響應(yīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
7.按照前述的權(quán)利要求之一的裝置，其特征是包括第三檢測裝置，它響應(yīng)火焰中以第三波長發(fā)射的電磁輻射，該波長對應(yīng)著一種第二非過渡形式并且與對應(yīng)著前述第一的非過渡形式的波長不同，從中產(chǎn)生第三檢測信號，并且包括第二比較裝置，它響應(yīng)第二和第三檢測信號及第一和第二檢測信號當(dāng)中的一個(gè)，從中產(chǎn)生第二比較信號，通過輸出裝置的操作根據(jù)這兩個(gè)比較信號產(chǎn)生輸出信號。
8.按照權(quán)利要求7的裝置，其特征在于第二非過渡形式是從以下形式中選出的一種(a)火焰中的熱碳?xì)浠衔锶剂?，其第三波長大約是3.35μm，(b)H2O，其第三波長大約是927nm，(c)H2O，其第三波長大約是1.45μm，(d)H2O，其第三波長大約是2.9μm，以及(e)CO2，其第三波長大約是4.5μm。
9.按照權(quán)利要求7或8的裝置，其特征是輸出裝置還可以響應(yīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
10.按照前述權(quán)利要求之一的裝置，其特征是用該比較裝置或每一個(gè)比較裝置來檢測功率值，這種功率值分別對應(yīng)著在預(yù)定的頻帶內(nèi)比較的兩個(gè)檢測信號中的每一個(gè)，并且將功率值加以比較。
11.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征是檢測裝置包括各自的信號調(diào)節(jié)裝置，用來在預(yù)定的頻帶內(nèi)產(chǎn)生檢測信號。
12.按照權(quán)利要求11的裝置，其特征是信號調(diào)節(jié)裝置包括各自的窄帶放大器，并且其中的比較裝置中包括對各個(gè)檢測信號的平均值作出響應(yīng)的裝置。
13.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征是在該比較裝置或每一個(gè)比較裝置中包括用來獲得各個(gè)檢測信號隨著時(shí)間變化的快速傅立葉變換的裝置，并且在預(yù)定的頻帶內(nèi)對這種快速傅立葉變換積分。
14.按照前述權(quán)利要求之一的裝置，其特征是該比較裝置或每一個(gè)比較裝置中包括相關(guān)裝置，用來將兩個(gè)比較的檢測信號相互關(guān)聯(lián)。
15.按照前述權(quán)利要求之一的裝置，其特征是包括對輸出信號作出響應(yīng)的裝置，用來調(diào)節(jié)火焰的空氣/燃料比。
16.一種用來監(jiān)視碳?xì)浠衔锘鹧娴姆椒?，它包括以下的步驟檢測火焰中發(fā)射的第一波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著火焰燃燒區(qū)域內(nèi)僅僅是短時(shí)出現(xiàn)的一種過渡形式，從中產(chǎn)生第一檢測信號，檢測火焰中發(fā)射的第二波長的電磁輻射，該波長對應(yīng)著燃燒區(qū)域內(nèi)的一種非過渡形式，從中產(chǎn)生第二檢測信號，比較第一和第二檢測信號，產(chǎn)生一個(gè)比較信號，以及響應(yīng)這一比較信號，根據(jù)火焰中的空氣/燃料比產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于過渡形式是OH，而第一波長大約是310nm。
18.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于過渡形式是CH，而第一波長大約是431nm。
19.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于過渡形式是C2，而第一波長大約是517nm。
20.按照權(quán)利要求16到19之一的方法，其特征是上述的非過渡形式是從以下形式中選出的一種(a)火焰中的熱碳?xì)浠衔锶剂?，其第二波長大約是3.35μm，(b)H2O，其第二波長大約是927nm，(c)H2O，其第二波長大約是1.45μm，(d)H2O，其第二波長大約是2.9μm，以及(e)CO2，其第二波長大約是4.5μm。
21.按照權(quán)利要求16到20之一的方法，其特征是比較步驟中還包括對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作出響應(yīng)的步驟。
22.按照權(quán)利要求16到21之一的方法，其特征是包括檢測火焰中以第三波長發(fā)射的電磁輻射的步驟，該波長對應(yīng)著一種第二非過渡形式且與對應(yīng)著首次提及的非過渡形式的波長不同，從中產(chǎn)生第三檢測信號，將第三檢測信號與第一和第二檢測信號當(dāng)中的一個(gè)加以比較，從中產(chǎn)生第二比較信號，并且根據(jù)這兩個(gè)比較信號產(chǎn)生輸出信號。
23.按照權(quán)利要求22的方法，其特征在于第二非過渡形式是從以下形式中選出的一種(a)火焰中的熱碳?xì)浠衔锶剂?，其第三波長大約是3.35μm，(b)H2O，其第三波長大約是927nm，(c)H2O，其第三波長大約是1.45μm，(d)H2O，其第三波長大約是2.9μm，以及(e)CO2，其第三波長大約是4.5μm。
24.按照權(quán)利要求22或23的方法，其特征是在產(chǎn)生輸出信號的步驟中還包括對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作出響應(yīng)的步驟。
25.按照權(quán)利要求16到24之一的方法，其特征是該比較步驟或每一個(gè)比較步驟中包括檢測功率值的步驟，這種功率值分別對應(yīng)著在預(yù)定的頻帶內(nèi)比較的兩個(gè)檢測信號，并且將功率值加以比較。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其特征是檢測信號是從各自的窄頻帶內(nèi)產(chǎn)生的，并且其中的該比較步驟或每一個(gè)比較步驟中包括對每一個(gè)檢測信號的平均值作出響應(yīng)的步驟。
27.按照權(quán)利要求25的方法，其特征是在比較步驟中包括用來獲得各個(gè)檢測信號隨著時(shí)間變化的快速傅立葉變換的步驟，并且在預(yù)定的頻帶內(nèi)對這種快速傅立葉變換積分。
28.按照權(quán)利要求16到27之一的方法，其特征是在比較步驟中包括相關(guān)步驟，將兩個(gè)比較的檢測信號相互關(guān)聯(lián)。
29.按照權(quán)利要求16到28之一的方法，其特征是包括對輸出信號作出響應(yīng)的步驟，從而調(diào)節(jié)火焰的空氣/燃料比。
全文摘要
可以確定并且調(diào)節(jié)燃燒中的理想配比的一種用來監(jiān)視碳?xì)浠衔锘鹧娴难b置,它包括三個(gè)傳感器(6,8和10),其中的一個(gè)傳感器(10)響應(yīng)火焰中的一個(gè)窄波長帶內(nèi)發(fā)射的電磁輻射,該波長對應(yīng)著火焰燃燒區(qū)域(例如對應(yīng)著OH的310nm)內(nèi)僅僅是短時(shí)出現(xiàn)的一種過渡形式。其它兩個(gè)傳感器(6,8)響應(yīng)火焰中對應(yīng)著非過渡形式的一個(gè)窄波長帶內(nèi)發(fā)射的輻射。
文檔編號G01N25/20GK1257176SQ9912643
公開日2000年6月21日 申請日期1999年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月16日
發(fā)明者S·福爾貝斯, B·波維爾 申請人:福尼公司