一種火焰探測器響應(yīng)時間檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種火焰探測器響應(yīng)時間檢測系統(tǒng)，具體涉及一種火焰探測器響應(yīng)時間檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火焰探測器是火災(zāi)自動報警和自動滅火系統(tǒng)最基本和最關(guān)鍵的部件之一，它對被保護(hù)區(qū)域進(jìn)行不間斷的監(jiān)測，把初期階段能引起火災(zāi)的參數(shù)及時準(zhǔn)確地檢測出來并報警。一般情況下，測量儀器的響應(yīng)時間經(jīng)常被忽略，是因為它對研究對象的影響是微不足道的。然而在有些情況下這種忽略是不恰當(dāng)?shù)?，特別是針對實時性要求高的設(shè)備。響應(yīng)時間是火焰探測器的一個重要技術(shù)參數(shù)，是對探測器如何快速響應(yīng)周圍環(huán)境中火焰特征信息變化的一個量度。
[0003]傳統(tǒng)的測量方法采用將高速電子打火裝置與響應(yīng)計時模塊集成為一體的測量系統(tǒng)，但該方法存在一定的缺陷，沒有考慮到高速電子打火裝置自身的反應(yīng)時間和電子打火的點火時間，會出現(xiàn)一定的誤差，并且該誤差大小不易確定，導(dǎo)致不能夠精確地測量火焰探測器的響應(yīng)時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種火焰探測器響應(yīng)時間檢測裝置及其檢測方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]—種火焰探測器響應(yīng)時間檢測裝置，該檢測裝置包括單片機(jī)、計時模塊、避光箱體以及旋轉(zhuǎn)快門，所述避光箱體的一側(cè)壁面上設(shè)置有第一通孔，避光箱體的另一側(cè)壁面上設(shè)置有第二通孔，第二通孔處設(shè)置有用于控制第二通孔打開或關(guān)閉的中心快門，旋轉(zhuǎn)快門包括設(shè)置于避光箱體內(nèi)的可勻速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)葉片，所述旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)中心以外的區(qū)域在旋轉(zhuǎn)中始終覆蓋第一通孔，所述旋轉(zhuǎn)葉片上開設(shè)有以所述旋轉(zhuǎn)中心為圓心的圓弧型通孔，所述圓弧型通孔的旋轉(zhuǎn)軌跡與第一通孔位置重疊，避光箱體內(nèi)設(shè)置有用于檢測所述旋轉(zhuǎn)快門是否進(jìn)入打開狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)快門位置傳感器，所述旋轉(zhuǎn)快門進(jìn)入打開狀態(tài)是指所述圓弧型通孔開始通過第一通孔位置，所述中心快門、計時模塊以及所述旋轉(zhuǎn)快門位置傳感器分別與單片機(jī)相連。
[0007]所述中心快門包括四個扇形葉片，所述中心快門包括打開以及關(guān)閉兩種狀態(tài)，中心快門處于關(guān)閉狀態(tài)時，四個扇形葉片拼接為實心圖形，從而使第二通孔關(guān)閉，中心快門處于打開狀態(tài)時，四個扇形葉片沿各自圓弧邊沿上一點向所述實心圖形外旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定角度，從而使第二通孔打開，中心快門從關(guān)閉狀態(tài)切換為打開狀態(tài)所用時間< 20msο
[0008]所述檢測裝置還包括用于在所述中心快門切換至打開狀態(tài)時檢測四個扇形葉片是否旋轉(zhuǎn)達(dá)到所述角度的中心快門位置傳感器，中心快門位置傳感器與單片機(jī)相連。
[0009]所述旋轉(zhuǎn)葉片為圓形，所述旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)中心位于該圓形的圓心，所述圓弧型通孔為半圓環(huán)狀，所述旋轉(zhuǎn)快門位置傳感器設(shè)置位置與所述旋轉(zhuǎn)軌跡重疊，并且與第一通孔位置相位相差180度，所述檢測裝置還包括設(shè)置于避光箱體內(nèi)的用于標(biāo)定所述旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速的傳感器組件，所述傳感器組件包括設(shè)置位置與所述旋轉(zhuǎn)軌跡重疊的兩個位置傳感器，該兩個位置傳感器相位相差180度，該兩個位置傳感器與單片機(jī)相連，該兩個位置傳感器的設(shè)置位置與所述旋轉(zhuǎn)快門位置傳感器設(shè)置位置不重疊。
[0010]所述旋轉(zhuǎn)快門還包括用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)葉片的伺服電機(jī)，伺服電機(jī)與單片機(jī)相連。
[0011]所述檢測裝置還包括與單片機(jī)相連的觸摸屏以及打印機(jī)。
[0012]上述火焰探測器響應(yīng)時間檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟:
[0013]1)將火焰探測器安裝在第一通孔處，并將火焰探測器與單片機(jī)連接，同時，使所述中心快門處于關(guān)閉狀態(tài)，然后在第二通孔處啟動火焰輻射；
[0014]2)經(jīng)過步驟1)后，驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)葉片以設(shè)定轉(zhuǎn)速穩(wěn)速旋轉(zhuǎn)，所述設(shè)定轉(zhuǎn)速根據(jù)火焰探測器的響應(yīng)時間范圍確定；
[0015]3)在所述旋轉(zhuǎn)葉片穩(wěn)速旋轉(zhuǎn)過程中，所述單片機(jī)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)快門位置傳感器的信號確定旋轉(zhuǎn)快門是否進(jìn)入打開狀態(tài)，在旋轉(zhuǎn)快門進(jìn)入打開狀態(tài)前，由所述單片機(jī)控制所述中心快門處于打開狀態(tài)，當(dāng)所述單片機(jī)確定旋轉(zhuǎn)快門進(jìn)入打開狀態(tài)的同時，由所述單片機(jī)控制計時模塊開始計時，并保持所述中心快門處于打開狀態(tài)，當(dāng)所述單片機(jī)接收到火焰探測器檢測信號的同時，由單片機(jī)控制計時模塊停止計時，并使所述中心快門處于關(guān)閉狀態(tài)，計時模塊的計時結(jié)果即為火焰探測器的響應(yīng)時間檢測結(jié)果。
[0016]所述檢測結(jié)果由與所述單片機(jī)連接的觸摸屏輸出或者由與所述單片機(jī)連接的打印機(jī)輸出。
[0017]所述旋轉(zhuǎn)葉片由與所述單片機(jī)連接的伺服電機(jī)驅(qū)動，所述單片機(jī)采用電機(jī)控制算法對所述伺服電機(jī)進(jìn)行穩(wěn)速控制，所述電機(jī)控制算法具體包括以下步驟:在所述伺服電機(jī)啟動階段采用棒棒算法進(jìn)行全速加速，當(dāng)所述伺服電機(jī)實際速度與所述設(shè)定速度的差值達(dá)到閾值時，采用PI控制和速度微分負(fù)反饋控制相結(jié)合的算法，使所述伺服電機(jī)的速度穩(wěn)定在所述設(shè)定速度。
[0018]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明以單片機(jī)為主控單元，通過機(jī)械快門的方式確定火焰探測器響應(yīng)的開始時間和結(jié)束時間，有效的減少現(xiàn)有技術(shù)中由電子設(shè)備自身反應(yīng)時間引起的檢測誤差，并能夠根據(jù)機(jī)械物理結(jié)構(gòu)推算相應(yīng)的誤差大小，因而能夠更精確的檢測火焰探測器的響應(yīng)時間。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)機(jī)械部件示意圖，其中:1表示前孔，即放置火焰探測器位置;2表示中心快門；3表示伺服電機(jī)，用來控制旋轉(zhuǎn)葉片;4表示旋轉(zhuǎn)快門；5表示后孔，火焰輻射通過后孔入射;6表示工作臺箱體；
[0021 ]圖3是本發(fā)明的檢測原理框圖；
[0022]圖4是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)快門的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，其中:4-1為旋轉(zhuǎn)葉片，是由復(fù)合板制成，進(jìn)行黑體化處理;4-2為圓弧型通孔;4-3為電機(jī)安裝孔;4-4為1#位置傳感器的安裝位置，分別在旋轉(zhuǎn)葉片的前后該位置處安裝發(fā)射裝置和接收裝置;4-5為2#位置傳感器的安裝位置，分別在旋轉(zhuǎn)葉片的前后該位置處安裝發(fā)射裝置和接收裝置;4-6為3#位置傳感器的安裝位置，分別在旋轉(zhuǎn)葉片的前后該位置處安裝發(fā)射裝置和接收裝置；
[0023]圖5是本發(fā)明所述中心快門關(guān)閉狀態(tài)示意圖，其中:5-1為4#位置傳感器的安裝位置;5-2為5#位置傳感器的安裝位置;5-3為6#位置傳感器的安裝位置;5-4為7#位置傳感器的安裝位置；
[0024]圖6是本發(fā)明所述中心快門打開狀態(tài)示意圖，其中:5-1為4#位置傳感器的安裝位置;5-2為5#位置傳感器的安裝位置;5-3為6#位置傳感器的安裝位置;5-4為7#位置傳感器的安裝位置；
[0025]圖7是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)快門進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)示意圖；
[0026]圖8是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)快門進(jìn)入打開狀態(tài)示意圖；
[0027]圖9是本發(fā)明的單次檢測流程圖；
[0028]圖10是本發(fā)明的多次檢測流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0030]參見圖1以及圖3，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案將旋轉(zhuǎn)快門和中心快門相結(jié)合對火焰探測器的響應(yīng)時間進(jìn)行檢測。火焰探測器響應(yīng)時間檢測系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)。所述上位機(jī)和下位機(jī)通過ModBus協(xié)議進(jìn)行通訊。
[0031 ]上位機(jī)是由昆侖通態(tài)觸摸屏組成，觸摸屏內(nèi)置MCGS嵌入式組態(tài)軟件，該觸摸屏整合了火焰探測器響應(yīng)時間檢測系統(tǒng)功能，系統(tǒng)不僅能夠進(jìn)行速度顯示，檢測結(jié)果顯示，同時加入了系統(tǒng)自檢，系統(tǒng)校驗，單次檢測，多次檢測和打印輸出等功能，能夠方便有效的對火焰探測器響應(yīng)時間參數(shù)進(jìn)行測量，提高準(zhǔn)確度和工作效率。
[0032]下位機(jī)包括飛思卡爾單片機(jī)及其外圍電路以及與所述單片機(jī)連接的中心快門、旋轉(zhuǎn)快門、計時模塊、速度采集模塊、標(biāo)定旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速、確定旋轉(zhuǎn)快門狀態(tài)以及確定中心快門是否完全打開的位置傳感器和打印機(jī)等模塊，主要功能均是由下位機(jī)控制完成，然后再傳給上位機(jī)進(jìn)行顯示輸出。打印機(jī)打印最終測得的實驗數(shù)據(jù)。檢測時，需要將待測火焰探測器的響應(yīng)輸出給所述單片機(jī)。
[0033]所述下位機(jī)的具體結(jié)構(gòu)參見圖2以及圖4，工作臺箱體6(為避光箱體)的一側(cè)壁面上設(shè)置有第一通孔(即前孔1)，工作臺箱體6的另一側(cè)壁面上設(shè)置有與第一通孔正對的第二通孔(即后孔5)。旋轉(zhuǎn)快門4包括設(shè)置于工作臺箱體6內(nèi)的圓形的旋轉(zhuǎn)葉片4-1，伺服電機(jī)3用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)，電機(jī)安裝孔4-3位于所述旋轉(zhuǎn)葉片圓心(旋轉(zhuǎn)中心)。所述單片機(jī)通過輸出PWM波，并采用電機(jī)控制算法對伺服電機(jī)3進(jìn)行穩(wěn)速控制，使伺服電機(jī)穩(wěn)定在一定速度并驅(qū)動旋轉(zhuǎn)葉片勻速旋轉(zhuǎn)。同時對旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行一定的工藝處理，使旋轉(zhuǎn)葉片能夠完成快門開閉功能，即該旋轉(zhuǎn)葉片4-1上開設(shè)有以旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)中心為圓心的圓弧型通孔4-2(例如半圓環(huán)狀孔)，旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)中心以外的區(qū)域在旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)中始終覆蓋第一通孔的開口，所述圓弧型通孔的旋轉(zhuǎn)軌跡與第一通孔位置重疊。所述第二通孔處設(shè)置中心快門2，參見圖5，所述單片機(jī)通過控制電磁鐵通斷，進(jìn)而控制中心快門的開閉，從而實現(xiàn)控制第二通孔打開或關(guān)閉，且保證中心快門從關(guān)閉狀態(tài)切換為打開狀態(tài)所用時間< 20ms(火焰探測器響應(yīng)時間通常不超過20ms，如果切換時間超過20ms，則無法完成對于火焰探測器響應(yīng)時間的檢測)。
[0034]利用位置傳感器檢測中心快門葉片和旋轉(zhuǎn)快門上通孔的位置變化，從而獲取狀態(tài):
[0035]參見圖4，旋轉(zhuǎn)快門位置傳感器(S卩2#位置傳感器)設(shè)置位置與所述旋轉(zhuǎn)軌跡重疊，并且與第一通孔位置相位相差180度，第一通孔沿豎直方向位于電機(jī)安裝孔4-3上端；1#和3#位置傳感器沿水平方向設(shè)置，對稱設(shè)置在電機(jī)安裝孔4-3兩側(cè)，且設(shè)置位置均與所述旋轉(zhuǎn)軌跡重疊，用于標(biāo)定轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1500轉(zhuǎn)/分時，1#和3#