一种光学火焰探测器的校准和验收工装及校准和验收方法
技术领域
本发明涉及光学探测器校准技术领域，尤其涉及一种光学火焰探测器的校准和验收工装及校准和验收方法。
背景技术
现代特种车辆一般配备了灭火抑爆系统，用于实现普通火灾或爆燃的探测，并实现自动扑灭火灾、抑制油气爆燃等功能，是保障人员、车辆安全的重要部件。光学火焰探测器是灭火抑爆系统的眼睛，实现火焰的毫秒级探测，是抑爆工作最重要的环节之一。
光学火焰探测器采用紫红外复合探测方式，用到了红外传感器。因工艺控制原因，不同的红外传感器探测能力存在差别，表现在其探测率、电压响应率等指标的差异。在生产过程中，为了避免传感器差异导致光学火焰传感器性能一致性差，需要对光学火焰探测器进行调试测试操作。
在现役光学探测器的生产过程中，校准操作采用的是蜡烛火作光源，设置固定的光源到光学探测器距离后进行调试测试。
在上述调试测试方案中，光源容易受蜡烛本身、气流、背景辐射的影响，在调试测试过程中光强发生变化，最终导致产品校准后的一致性不高，对性能有一定影响；部分光学探测器在调试测试完验收时，存在需要进行二次调试测试的问题。
发明内容
鉴于上述分析，本发明旨在提供一种光学火焰探测器的校准和验收工装及校准和验收方法，可控制入射光强和入射角度、隔离背景辐射，有效提高调试测试的一致性和效率。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种光学火焰探测器的校准和验收工装，其特征在于，包括紫红外光源、光通路管和导光罩；所述紫红外光源装在所述光通路管的一端，所述光通路管的另一端与所述导光罩的第一端部相连，被检测的光学火焰探测器位于所述导光罩的第二端部，紫红外光源发出的紫红外光能够经过光通路管和导光罩到达光学火焰探测器。
进一步地，所述光通路管包括光通路套筒和入射角调节套筒，所述紫红外光源装在所述光通路套筒的一端，所述光通路套筒的另一端与入射角调节套筒的一端连接，所述入射角调节套筒的另一端与导光罩的第一端部连接。
进一步地，所述入射角调节套筒为波纹结构，所述波纹结构由多个可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接，通过调节入射角调节套筒上的波纹结构，可实现入射角调节套筒的长度和角度的变化。
进一步地，所述光通路管包括伸缩套筒和角度调节接头，所述伸缩套筒的一端与所述紫红外光源连接，另一端与角度调节接头的一端连接，所述角度调节接头的另一端与导光罩的第一端部连接。
进一步地，所述伸缩套筒(8)包括内管、外管和密封圈。
进一步地，所述导光罩为圆锥结构，导光罩的第一端部的内径大于第二端部的内径。
进一步地，所述光学火焰探测器校准和验收工装还包括控制和测量装置，所述控制和测量装置能够为紫红外光源提供电源。
进一步地，所述光学火焰探测器校准和验收工装还包括光传感装置，所述光传感装置设在光通路管内靠近紫红外光源处。
一种光学火焰探测器的校准和验收方法，所述光学火焰探测器的校准和验收方法，使用上述技术方案所述的光学火焰探测器的校准和验收工装工装；所述方法包括以下步骤：
S1、启动控制和测量装置并校准紫红外光源；
S2、调节紫红外光源到导光罩的第二端部的距离并对光学火焰探测器进行校准；
S3、调节紫红外光源到导光罩的第二端部的距离至最大有效长度并对光学火焰探测器进行验收；
S4、调节导光罩的角度，并对光学火焰探测器进行验收。
进一步地，S4中，所述导光罩的轴线与光通路管的轴线间的夹角为45°。
本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)本发明的光学火焰探测器的校准和验收工装可以提供稳定的光源作为火焰探测器的激发信号，且光源信号有反馈结果，结果可见，避免了人为调整火焰光源的不稳定性，提高了校准结果的一致性。
(2)本发明的光学火焰探测器的校准和验收工装提供了背景辐射的隔离功能，校准操作受环境辐射影响小，提高了校准的一致性。
(3)本发明的光学火焰探测器的校准和验收工装光源到火焰探测器距离和光线入射角可通过入射角调节套筒方便地调节，避免手动调整时的误差，提高了校准的一致性。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的入射角调节套筒调节长度的示意图；
图3为本发明实施例的入射角调节套筒调节角度的示意图；
图4为本发明的另一实施例的结构示意图；
图5为本发明的伸缩套筒的剖视图。
附图标记：
1-控制和测量装置，2-紫红外光源，3-光传感装置，4-光通路套筒，5-入射角调节套筒，6-导光罩，7-角度调节接头，8-伸缩套筒，81-内管，82-外管，83-密封圈。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本发明的一个实施例，如图1至图3所示，公开了一种光学火焰探测器校准和验收工装，包括光源发生系统和光路调节系统，光源发生系统包括控制和测量装置1，紫红外光源2和光传感装置3，光路调节系统包括光通路管和导光罩6。
紫红外光源2发出的紫外光和红外光经过光通路管进入导光罩(6)，光通路管的长度和出口的角度可调节，紫红外光经光通路管调节距离和/或角度后经导光罩6作用到需检测的光学火焰探测器，光学火焰探测器的光敏传感器接收到光的照射后，能够产生光敏信号值，根据产生的光敏信号值，对光学火焰探测器进行校准和验收。
控制和测量装置1为本实施例的光学火焰探测器校准和验收工装的电源及控制部件。控制和测量装置1为紫红外光源2提供电源，同时，根据光传感装置3的反馈，控制和测量装置1能够自动调节紫红外光源2的输入电流的大小。
光通路管包括光通路套筒4和入射角调节套筒5，入射角调节套筒5与导光罩6连接。紫红外光源2包括多组紫外灯和红外灯，能够发出紫外光和红外光。紫红外光源2设在光通路套筒4内，紫红外光源2发出的紫外光和红外光平行于光通路套筒4。光通路套筒4为两端开口的圆柱形套筒，紫红外光源2和控制和测量装置1设置在圆柱形套筒的一端，圆柱形套筒的另一端与入射角调节套筒5相连。光通路套筒4的形状不限于圆柱形，光通路套筒4还可采用其他任何能够与紫红外光源和入射角调节套筒5配合，且能够使紫红外光水平的射入入射角调节套筒5的形状。
入射角调节套筒5为波纹结构的圆柱形套筒，波纹结构由多个可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接。入射角调节套筒5一端与光通路套筒4连接，另一端与导光罩6连接，优选地，入射角调节套筒5通过丝扣和快速接头与光通路套筒4、导光罩6连接。通过对入射角调节套筒5上的波纹结构的调节，可实现入射角调节套筒5长度和/或角度的变化。
导光罩6为圆锥形套筒，导光罩6能够聚紫红外光源，同时能够遮挡环境光源，并作为入射角调节套筒5与被检查的光学火焰探测器之间径向尺寸的过渡结构。导光罩6的圆锥形套筒包括第一端部和第二端部，第一端部的内径小于第二端部的内径。第一端部通过丝扣和快速接头与入射角调节套筒5连接固定，第二端部朝向被检测的光学火焰探测器。如图2所示，通过增大或减小入射角调节套筒5的可折叠皱纹片之间的距离能够调节入射角调节套筒5的长度。如图3所示，通过增大单侧可折叠皱纹片之间的距离能够改变入射角调节套筒5的轴线与导光罩5的轴线间的夹角。当入射角调节套筒5一侧的皱纹片被压缩，相反侧的皱纹片被拉伸时，可改变导光罩6的轴线与入射角调节套筒5的轴线间的夹角。
为了测量紫红外光源2的光强度，本实施例的光学火焰探测器校准和验收工装设有光传感装置3，光传感装置3固定在光通路套筒4中靠近紫红外光源2处。光传感装置3接收到紫红外光源2发出的光后，通过光传感装置3的采样电路将光的强度信号转换成表征光强大小的电压信号。电压信号传递给控制和测量装置1的信号采集电路，信号采集电路用于采集光传感装置3采集的光源的光强反馈信号。控制和测量装置1还包括显示装置，用于显示信号采集电路采集的电压大小。根据显示装置显示的电压大小，可判断本实施例的校准和验收工装是否正常工作。例如，当显示装置显示的电压大小与输入电压的大小差别较大(如，大于10％)，则说明校准和验收工装工作异常。
控制和测量装置1具有自动调节系统，自动调节系统能够判断装置的光强是否符合要求，同时，在光强大小不符合要求的情况下，可自动调节光强大小。具体地，根据需要的光强确定标定电压U，使用控制和测量装置1给紫红外光源2提供相应的驱动电流I，紫红外光源2发出紫红外光，光传感装置3采集到紫红外光源2发出的光后，通过采样电路将光强信号转换成表征光强大小的反馈电压U1，控制和测量装置1的信号采集电路采集到反馈电压U1后传递给自动调节系统与标定电压U比对，如果U1与U匹配，则表明光强信号符合要求，如果U1与U不匹配，则自动调节系统自动调节驱动电流I，直至反馈电压U1与标定电压U匹配。
进一步地，如图4-图5所示，可以用伸缩套筒8代替光通路套筒4和入射角调节套筒5。伸缩套筒8包括内管81和外管82，内管81和外管82之间设有密封圈83。紫红外光源2设在外管82的一端，光传感装置3固定在外管82中靠近紫红外光源2处。外管82的另一端内设有内管81，内管81和外管82可相对滑动，从而实现伸缩套筒8的长度的调节。进一步地，内管81上设有刻度，从而快速、精确调节伸缩套筒8至所需长度。内管81和外管82之间设有密封圈83，密封圈83可采用橡胶圈、柔性石墨环等，设置密封圈83可将内管81和外管82之间有效密封，同时，在伸缩套筒8伸缩至所需位置后能够保持在所需位置，避免意外的移动影响检验的准确性。
内管81的另一端与角度调节接头7连接。角度调节接头7的第一端面垂直于角度调节接头7的轴线，第二端面与轴线间具有0-45°的夹角，本实施例中，第二端面与轴线间的夹角为45°。在需要调节角度时，将角度调节接头7的第一端面与内管81连接，第二端面与导光罩6连接，从而使得导光罩6的轴线与伸缩套筒8的轴线之间具有45°的夹角。不需要调节角度时，内管81直接与导光罩6连接，从而使导光罩6的轴线与伸缩套筒8的轴线平行。
本实施例的光学火焰探测器校准和验收工装用于检测光学火焰探测器。光学火焰探测器具有光敏传感器，光敏传感器能够对火焰中波长较长的红外辐射和波长较短的紫外辐射进行探测。本发明实施例的校准和验收工装能够发出紫外光和红外光，光学火焰探测器的光敏传感器能够将接收到的光信号转换为电信号，根据光学火焰探测器产生的电信号的大小来判断光学火焰探测器是否合格。
实施例2
本发明的一个实施例，公开了一种使用实施例1中的光学火焰探测器校准和验收工装对光学火焰探测器进行校准和验收的方法，包括以下步骤：
S1、启动控制和测量装置1并校准紫红外光源2：
启动控制和测量装置1后，紫红外光源2开始工作，固定在光通路套筒4中的光传感装置3采集到紫红外光源2发出的光后，通过光传感装置3的采样电路将光信号转换成表征光强大小的反馈电压U1，控制和测量装置1的信号采集电路采集到反馈电压U1后传递给控制和测量装置1的自动调节系统，自动调节系统将标定电压U与反馈电压U1进行比对，如果U与U1不匹配，则自动调节驱动电流I，直至反馈电压U1与标定电压U匹配。
S2、调节紫红外光源2到导光罩6的第二端部的距离并对光学火焰探测器进行校准：
根据光学火焰探测器的使用场景等需求，计算出入射角调节套筒5或伸缩套筒所需的标定长度a，然后将入射角调节套筒5或伸缩套筒的长度调整至标定长度a，调节过程中，导光罩6的轴线与入射角调节套筒5或伸缩套筒的轴线保持平行，调节完成之后将待校准的光学探测器放置在导光罩6的第二端部处，此时光学探测器中的光敏传感器输出的光敏信号值为定标值，将此光敏信号值写入光学火焰探测器的软件中，完成光学火焰探测器的校准。
S3、调节紫红外光源2到导光罩6的第二端部的距离至最大有效长度并对光学火焰探测器进行验收：
根据使用场景等需求，计算出光学火焰探测器的光敏传感器在受到一定的光强照射时需要产生的电压值大小，设为有效值。将入射角调节套筒5或伸缩套筒8的长度调节至最大有效长度b(b大于a)，保持导光罩6的轴线与入射角调节套筒5或伸缩套筒8的轴线平行，保持光学火焰探测器与导光罩6的相对位置与S2中相同，若此时光学火焰探测器中的光敏传感器输出的电压值大于或等于设定的有效值，则判定光学火焰探测器合格，进入下一步验收流程；若光敏传感器输出的电压值小于设定的有效值，则判定光学火焰探测器不合格，结束验收流程。
S4、调节导光罩6的角度，并对光学火焰探测器进行验收：
根据采用的结构不同，分为两种调节方法：
方法一：
将伸缩套筒8保持最大有效长度b，将，分别将导光罩6与入射角调节套筒5的轴线间的夹角调整至±45°，保持光学火焰探测器与导光罩6的相对位置与S3中相同，若此时光学火焰探测器中的光敏传感器输出的电压值大于或等于设定的有效值，则判定光学火焰探测器合格，本验收流程结束；若光敏传感器输出的电压值小于设定的有效值，则判定光学火焰探测器不合格，结束验收流程。
方法二：
将入射角调节套筒5保持最大有效长度b，将角度调节接头7安装在伸缩套筒8与导光罩6之间，保持光学火焰探测器与导光罩6的相对位置与S3中相同，若此时光学火焰探测器中的光敏传感器输出的电压值大于或等于设定的有效值，则判定光学火焰探测器合格，本验收流程结束；若光敏传感器输出的电压值小于设定的有效值，则判定光学火焰探测器不合格，结束验收流程。
综上所述，本发明实施例提供的一种光学火焰探测器校准和验收工装及校准和验收方法，通过调节入射角调节套筒，可控制紫红外光源与光学火焰探测器之间的距离及紫红外光的入射角度，或通过调节伸缩套筒，安装或不安装角度调节接头，可控制紫红外光源与光学火焰探测器之间的距离及紫红外光的入射角度；通过控制和测量装置，可自动调节入射光强度，同时，本发明实施例可有效隔离背景辐射，提高调试测试的一致性和效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
