一種火焰探測器響應時間檢測裝置及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種火焰探測器響應時間檢測系統，具體涉及一種火焰探測器響應時間檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]火焰探測器是火災自動報警和自動滅火系統最基本和最關鍵的部件之一，它對被保護區域進行不間斷的監測，把初期階段能引起火災的參數及時準確地檢測出來并報警。一般情況下，測量儀器的響應時間經常被忽略，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的，特別是針對實時性要求高的設備。響應時間是火焰探測器的一個重要技術參數，是對探測器如何快速響應周圍環境中火焰特征信息變化的一個量度。
[0003]傳統的測量方法采用將高速電子打火裝置與響應計時模塊集成為一體的測量系統，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時間和電子打火的點火時間，會出現一定的誤差，并且該誤差大小不易確定，導致不能夠精確地測量火焰探測器的響應時間。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種火焰探測器響應時間檢測裝置及其檢測方法。
[0005]為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案:
[0006]—種火焰探測器響應時間檢測裝置，該檢測裝置包括單片機、計時模塊、避光箱體以及旋轉快門，所述避光箱體的一側壁面上設置有第一通孔，避光箱體的另一側壁面上設置有第二通孔，第二通孔處設置有用于控制第二通孔打開或關閉的中心快門，旋轉快門包括設置于避光箱體內的可勻速旋轉的旋轉葉片，所述旋轉葉片旋轉中心以外的區域在旋轉中始終覆蓋第一通孔，所述旋轉葉片上開設有以所述旋轉中心為圓心的圓弧型通孔，所述圓弧型通孔的旋轉軌跡與第一通孔位置重疊，避光箱體內設置有用于檢測所述旋轉快門是否進入打開狀態的旋轉快門位置傳感器，所述旋轉快門進入打開狀態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快門位置傳感器分別與單片機相連。
[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閉兩種狀態，中心快門處于關閉狀態時，四個扇形葉片拼接為實心圖形，從而使第二通孔關閉，中心快門處于打開狀態時，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達到一定角度，從而使第二通孔打開，中心快門從關閉狀態切換為打開狀態所用時間< 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時檢測四個扇形葉片是否旋轉達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相連。
[0009]所述旋轉葉片為圓形，所述旋轉葉片旋轉中心位于該圓形的圓心，所述圓弧型通孔為半圓環狀，所述旋轉快門位置傳感器設置位置與所述旋轉軌跡重疊，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置于避光箱體內的用于標定所述旋轉葉片轉速的傳感器組件，所述傳感器組件包括設置位置與所述旋轉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相連，該兩個位置傳感器的設置位置與所述旋轉快門位置傳感器設置位置不重疊。
[0010]所述旋轉快門還包括用于驅動所述旋轉葉片的伺服電機，伺服電機與單片機相連。
[0011]所述檢測裝置還包括與單片機相連的觸摸屏以及打印機。
[0012]上述火焰探測器響應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連接，同時，使所述中心快門處于關閉狀態，然后在第二通孔處啟動火焰輻射；
[0014]2)經過步驟1)后，驅動所述旋轉葉片以設定轉速穩速旋轉，所述設定轉速根據火焰探測器的響應時間范圍確定；
[0015]3)在所述旋轉葉片穩速旋轉過程中，所述單片機根據所述旋轉快門位置傳感器的信號確定旋轉快門是否進入打開狀態，在旋轉快門進入打開狀態前，由所述單片機控制所述中心快門處于打開狀態，當所述單片機確定旋轉快門進入打開狀態的同時，由所述單片機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，當所述單片機接收到火焰探測器檢測信號的同時，由單片機控制計時模塊停止計時，并使所述中心快門處于關閉狀態，計時模塊的計時結果即為火焰探測器的響應時間檢測結果。
[0016]所述檢測結果由與所述單片機連接的觸摸屏輸出或者由與所述單片機連接的打印機輸出。
[0017]所述旋轉葉片由與所述單片機連接的伺服電機驅動，所述單片機采用電機控制算法對所述伺服電機進行穩速控制，所述電機控制算法具體包括以下步驟:在所述伺服電機啟動階段采用棒棒算法進行全速加速，當所述伺服電機實際速度與所述設定速度的差值達到閾值時，采用PI控制和速度微分負反饋控制相結合的算法，使所述伺服電機的速度穩定在所述設定速度。
[0018]本發明的有益效果體現在:本發明以單片機為主控單元，通過機械快門的方式確定火焰探測器響應的開始時間和結束時間，有效的減少現有技術中由電子設備自身反應時間引起的檢測誤差，并能夠根據機械物理結構推算相應的誤差大小，因而能夠更精確的檢測火焰探測器的響應時間。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的系統結構框圖；
[0020]圖2是本發明的系統機械部件示意圖，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，用來控制旋轉葉片;4表示旋轉快門；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是本發明的檢測原理框圖；
[0022]圖4是本發明所述旋轉快門的機械結構示意圖，其中:4-1為旋轉葉片，是由復合板制成，進行黑體化處理;4-2為圓弧型通孔;4-3為電機安裝孔;4-4為1#位置傳感器的安裝位置，分別在旋轉葉片的前后該位置處安裝發射裝置和接收裝置;4-5為2#位置傳感器的安裝位置，分別在旋轉葉片的前后該位置處安裝發射裝置和接收裝置;4-6為3#位置傳感器的安裝位置，分別在旋轉葉片的前后該位置處安裝發射裝置和接收裝置；
[0023]圖5是本發明所述中心快門關閉狀態示意圖，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是本發明所述中心快門打開狀態示意圖，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是本發明所述旋轉快門進入關閉狀態示意圖；
[0026]圖8是本發明所述旋轉快門進入打開狀態示意圖；
[0027]圖9是本發明的單次檢測流程圖；
[0028]圖10是本發明的多次檢測流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。
[0030]參見圖1以及圖3，本發明所采用的技術方案將旋轉快門和中心快門相結合對火焰探測器的響應時間進行檢測。火焰探測器響應時間檢測系統包括上位機和下位機。所述上位機和下位機通過ModBus協議進行通訊。
[0031 ]上位機是由昆侖通態觸摸屏組成，觸摸屏內置MCGS嵌入式組態軟件，該觸摸屏整合了火焰探測器響應時間檢測系統功能，系統不僅能夠進行速度顯示，檢測結果顯示，同時加入了系統自檢，系統校驗，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時間參數進行測量，提高準確度和工作效率。
[0032]下位機包括飛思卡爾單片機及其外圍電路以及與所述單片機連接的中心快門、旋轉快門、計時模塊、速度采集模塊、標定旋轉葉片轉速、確定旋轉快門狀態以及確定中心快門是否完全打開的位置傳感器和打印機等模塊，主要功能均是由下位機控制完成，然后再傳給上位機進行顯示輸出。打印機打印最終測得的實驗數據。檢測時，需要將待測火焰探測器的響應輸出給所述單片機。
[0033]所述下位機的具體結構參見圖2以及圖4，工作臺箱體6(為避光箱體)的一側壁面上設置有第一通孔(即前孔1)，工作臺箱體6的另一側壁面上設置有與第一通孔正對的第二通孔(即后孔5)。旋轉快門4包括設置于工作臺箱體6內的圓形的旋轉葉片4-1，伺服電機3用于驅動所述旋轉葉片旋轉，電機安裝孔4-3位于所述旋轉葉片圓心(旋轉中心)。所述單片機通過輸出PWM波，并采用電機控制算法對伺服電機3進行穩速控制，使伺服電機穩定在一定速度并驅動旋轉葉片勻速旋轉。同時對旋轉葉片進行一定的工藝處理，使旋轉葉片能夠完成快門開閉功能，即該旋轉葉片4-1上開設有以旋轉葉片旋轉中心為圓心的圓弧型通孔4-2(例如半圓環狀孔)，旋轉葉片旋轉中心以外的區域在旋轉葉片旋轉中始終覆蓋第一通孔的開口，所述圓弧型通孔的旋轉軌跡與第一通孔位置重疊。所述第二通孔處設置中心快門2，參見圖5，所述單片機通過控制電磁鐵通斷，進而控制中心快門的開閉，從而實現控制第二通孔打開或關閉，且保證中心快門從關閉狀態切換為打開狀態所用時間< 20ms(火焰探測器響應時間通常不超過20ms，如果切換時間超過20ms，則無法完成對于火焰探測器響應時間的檢測)。
[0034]利用位置傳感器檢測中心快門葉片和旋轉快門上通孔的位置變化，從而獲取狀態:
[0035]參見圖4，旋轉快門位置傳感器(S卩2#位置傳感器)設置位置與所述旋轉軌跡重疊，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安裝孔4-3上端；1#和3#位置傳感器沿水平方向設置，對稱設置在電機安裝孔4-3兩側，且設置位置均與所述旋轉軌跡重疊，用于標定轉速(轉速穩定在1500轉/分時，1#和3#