一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统及方法与流程

技术特征：
1.一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统，其特征在于，包括控制处理模块（1）、信号发生模块（2）、光源模块（4）、散射模块、滤波放大模块（8）和数据采集模块（9）；所述信号发生模块（2）用于在所述控制处理模块（1）的控制下调制出两种不同波长和频率的输出信号；所述光源模块（4）用于发出与输出信号对应波长和频率的照射光至所述散射模块；所述散射模块用于利用火灾烟雾或非火灾气溶胶对所述照射光进行散射，并将散射光信号转化成电信号；所述滤波放大模块（8）用于将转化成的电信号滤波放大后依次传输至所述数据采集模块（9）和所述控制处理模块（1）；所述控制处理模块（1）用于采用数字锁相算法对数据采集模块（9）采集的信号进行处理，得出照射光以火灾烟雾为介质参与散射后的信号值并判断是否发生火灾。2.根据权利要求1中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统，其特征在于，还包括输出驱动模块（3），所述输出驱动模块（3）用于接收所述信号发生模块（2）的输出信号，并驱动所述光源模块（4）发出与该输出信号相应的照射光。3.根据权利要求1中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统，其特征在于，所述散射模块包括：光分复用器（5）、光学烟雾迷宫（6）和光电探测模块（7）；所述光分复用器（5）用于提供不同的波道，所述光学烟雾迷宫（6）用于储存火灾烟雾和非火灾气溶胶，所述光电探测模块（7）用于探测前向散射光和后向散射光。4.根据权利要求3中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统，其特征在于，所述光源模块（4）包括至少两个led，用于发出不同波长的照射光，所述led按照不同角度安装在光学烟雾迷宫（6）。5.根据权利要求4中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统，其特征在于，所述光学烟雾迷宫（6）采用多输入管多输出管结构，所述光电探测模块（7）包括两个对立设置的光电探测器，分别用于探测烟雾前向散射光信号和后向散射光信号。6.根据权利要求1中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统，其特征在于，所述控制处理模块（1）采用数字锁相算法滤除所述数据采集模块（9）采集的数据中环境杂光对应的信号值，并提取出照射光参与散射后的信号值，再从所述照射光参与散射的信号值中，提取出照射光以火灾烟雾为介质参与散射后的信号值，并判断是否发生火灾。7.一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测方法，步骤包括，s1：设定调制出两个不同波形和频率的信号，根据该信号发出不同波长频率的照射光；s2：对照射光经烟雾散射后进行光电转化；s3：对光电转化后的电信号进行滤波放大得到最终信号；s4：读取最终信号并采用数字锁相算法从所述最终信号中滤除环境杂光对应的信号值，并提取出预设频率的信号值，得到经调制的照射光所参与散射后的信号值；s5：根据两个不同波长的照射光参与散射的信号值，区分出照射光以火灾烟雾为介质参与散射的信号值和以非火灾气溶胶为介质参与散射的信号值，并根据照射光以火灾烟雾为介质参与散射的信号值大小判断是否发生火灾。8.根据权利要求7中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测方法，其特征在于，发出的照射光分别为波长940nm频率1.5khz的红外光和波长465nm频率1khz的蓝光。
9.根据权利要求7中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测方法，其特征在于，所述s1中，采用多种正弦调制频率的调制信号调制出不同波长频率的照射光。10.根据权利要求7中所述的一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测方法，其特征在于，还包括将两个波长的照射光所参与散射的信号值的比值作为特征参数，根据不同材料燃烧时计算出的特征参数的范围值区分不同烟雾粒子。

技术总结
本发明公开了一种基于锁相放大的双波长火灾烟雾探测系统及方法，该系统包括：控制处理模块、信号发生模块、光源模块、散射模块滤波放大模块和数据采集模块，该方法步骤包括，S1：设定输出两个信号的波形和频率，发出不同波长频率的照射光；S2：对照射光进行烟雾散射后进行光电转化，S3：对电信号进行滤波放大得到最终信号；S4：读取最终信号提取出设定频率的信号值；S5：根据两个波长的光所对应的信号值，得到烟雾中火灾烟雾的信号值；本发明通过设定特定频率的照射光，经过散射后将特定的高频率光提取出来，排除了环境杂光对烟雾探测干扰，提高了准确性。高了准确性。高了准确性。


技术研发人员：陈达 张伟 韩宙
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2021/11/21