JP2017162445A - Flame detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は炎検知器に関する。 The present invention relates to a flame detector.
従来、輻射式の火災検知器としては、火炎から放射される特定波長帯の輻射エネルギーが一定量以上に達したことを検出する定輻射式、火炎特有のちらつきを検出するちらつき式、さらに複数の波長帯の輻射エネルギーの大きさを比較する２波長式、３波長式等の各種方式が存在する。そして、これらの輻射式火災検知器においては、火炎から放射される紫外線や赤外線等の輻射光を受光センサ（例えばフォトダイオード、焦電センサ、放電管等）で検出するものがある。 Conventionally, as a radiation type fire detector, a constant radiation type that detects that the radiation energy of a specific wavelength band radiated from a flame has reached a certain amount or more, a flicker type that detects flicker peculiar to a flame, and more than one There are various methods, such as a two-wavelength method and a three-wavelength method, for comparing the magnitude of radiation energy in the wavelength band. Some of these radiation-type fire detectors detect radiation light such as ultraviolet rays and infrared rays emitted from a flame with a light receiving sensor (for example, a photodiode, a pyroelectric sensor, a discharge tube).
赤外線式炎検知器の具体的構造としては、複数のセンサのうち炭酸ガス共鳴放射帯（4.3〜4.5μm 近傍）を捉えるセンサと、その長波長側、及び／又は短波長側に他のセンサを１ないし複数そなえており、それらの信号を増幅し、ＡＤ変換し、炎検出アルゴリズムを組み込んだ演算処理装置にて判定するように構成される。 As a specific structure of the infrared flame detector, a sensor that captures the carbon dioxide resonance radiation band (near 4.3 to 4.5 μm) of a plurality of sensors, and other sensors on the long wavelength side and / or short wavelength side thereof. One or more are provided, and these signals are amplified, AD-converted, and determined by an arithmetic processing unit incorporating a flame detection algorithm.
受光した赤外線の変化量に応じた信号を出力するセンサであれば、背景信号の周波数成分から、炎特有の周波数成分（ちらつき）を抽出して火災判定に利用するものが知られている。 As long as the sensor outputs a signal corresponding to the amount of change in received infrared light, a sensor that extracts a flame-specific frequency component (flicker) from a frequency component of a background signal and uses it for fire determination is known.
一方、受光した赤外線の絶対量に応じて信号を出力するものであれば、センサからの信号には環境変化によるもの（例えば背景にある赤外放射、朝夕の寒暖差など）が含まれるため、それらの環境ノイズ（比較的ゆっくり変化する信号）と、急激に変化する信号との差（変化量）を炎判定に利用する。 On the other hand, if the signal is output according to the absolute amount of received infrared light, the signal from the sensor includes environmental changes (for example, infrared radiation in the background, temperature difference between morning and evening), The difference (change amount) between the environmental noise (a signal that changes relatively slowly) and the signal that changes abruptly (change amount) is used for flame determination.
各センサの変化量を信号として扱うことで、背景の環境に左右されない炎検出を行うことができる。その上で、基本的には炭酸ガス共鳴放射帯の信号変化量のみが大きい場合に、炎と判定する。 By treating the amount of change of each sensor as a signal, flame detection independent of the background environment can be performed. In addition, basically, when only the signal change amount of the carbon dioxide resonance radiation band is large, it is determined as a flame.
しかしながら、炭酸ガス共鳴放射帯の信号変化量のみが大きいときに炎と判定するアルゴリズムの場合、炭酸ガスを含む熱風からの放射、或いは排気ガスなどの燃焼ガスでも、炎を誤検知してしまう場合がある。 However, in the case of an algorithm that determines a flame when only the signal change amount of the carbon dioxide resonance radiation band is large, the flame is erroneously detected even with radiation from hot air containing carbon dioxide gas or combustion gas such as exhaust gas There is.
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、精度よく炎を検知することができる炎検知器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a flame detector capable of accurately detecting a flame.
上記目的を達成するために、本発明に係る炎検知器は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の赤外光を透過する第１帯域フィルターと、前記炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルターと、前記炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターと、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定する判定部と、を含み、前記判定部は、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出し、前記算出された雑音量に応じて検知感度を変更して、炎を検知したか否かを判定する。 In order to achieve the above object, a flame detector according to the present invention includes a first band filter that transmits infrared light in a carbon dioxide resonance radiation band emitted by a flame, and a band having a shorter wavelength than the carbon dioxide resonance radiation band. Including a second band-pass filter that transmits infrared light in a band including the band band center is provided at a position away from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band, and a band having a longer wavelength than the carbon dioxide resonance radiation band. A third band filter provided at a position where the center of the band is distant from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band, and the infrared light transmitted through the first band filter. A first detection element that converts the light into an electric signal, a second detection element that detects and converts the infrared light transmitted through the second band filter into an electric signal, and an infrared light transmitted through the third band filter. Detect A third detection element for converting to a gas signal; a value of the electric signal detected by the first detection element; a value of the electric signal detected by the second detection element; and the electric signal detected by the third detection element A determination unit that compares the value of the signal and determines whether or not a flame has been detected, the determination unit including the value of the electrical signal detected by the second detection element, and the third detection element The calculated value corresponding to the value of the electrical signal detected by the first detection element, obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electrical signal detected by the first detection element, is calculated as a noise amount, and the calculated noise amount Accordingly, the detection sensitivity is changed to determine whether or not a flame has been detected.
本発明に係る炎検知器によれば、第１検出素子によって、炭酸ガス共鳴放射帯の赤外光を透過する第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する。第２検出素子によって、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する。第３検出素子によって、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の赤外光を透過させる第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する。 According to the flame detector of the present invention, the first detection element detects the infrared light transmitted through the first band filter that transmits the infrared light in the carbon dioxide resonance radiation band and converts it into an electrical signal. The second detection element detects the infrared light transmitted through the second band filter that transmits infrared light having a wavelength shorter than the carbon dioxide resonance radiation band, and converts it into an electrical signal. The third detection element detects the infrared light transmitted through the third band filter that transmits infrared light having a wavelength longer than the carbon dioxide resonance radiation band, and converts it into an electrical signal.
そして、判定部によって、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定する。このとき、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出し、前記算出された雑音量に応じて検知感度を変更して、炎を検知したか否かを判定する。 The determination unit compares the value of the electric signal detected by the first detection element, the value of the electric signal detected by the second detection element, and the value of the electric signal detected by the third detection element. Then, it is determined whether or not a flame is detected. At this time, the electric current detected by the first detection element obtained from an approximate straight line obtained from the value of the electric signal detected by the second detection element and the value of the electric signal detected by the third detection element. A calculated value corresponding to the value of the signal is calculated as a noise amount, and the detection sensitivity is changed according to the calculated noise amount to determine whether or not a flame has been detected.
本発明の炎検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の赤外光の各々を検出して電気信号に変換し、それぞれの電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定することにより、精度よく炎を検知することができる、という効果が得られる。 According to the flame detector of the present invention, infrared light in the carbon dioxide resonance radiation band, infrared light in a wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band, and infrared light in a wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band. Each of these is detected and converted into an electrical signal, and the value of each electrical signal is compared to determine whether or not a flame has been detected. It is done.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
＜本発明の実施の形態の概要＞
焦電センサを使用した従来方式（例えば、特許文献１、２）によれば、ノイズカットや周波数分解の信号処理が必要であり、処理の高速化や検知時間の遅延が課題である。
<Outline of Embodiment of the Present Invention>
According to the conventional method using a pyroelectric sensor (for example, Patent Documents 1 and 2), signal processing for noise cut and frequency decomposition is necessary, and speeding up of processing and delay of detection time are problems.
本実施の形態の炎検知器は、サーモパイルセンサを用いており、赤外信号の強さに応じた直流成分の電気信号を処理するため、周波数分解処理が不要であり、高感度かつ早期検知が可能である。 The flame detector of the present embodiment uses a thermopile sensor and processes an electrical signal of a DC component corresponding to the intensity of the infrared signal, so no frequency decomposition processing is required, and high sensitivity and early detection are possible. Is possible.
しかし、サーモパイルセンサを用いた従来方式（例えば、特許文献４）では、高温の熱風で誤作動する事例もあった。そこで、検知する赤外波長の数を少なくとも３つ以上備えるようにして、炭酸ガス共鳴放射帯以外の二つ（以上）のセンサの信号を比較して、熱風か否かを判定するようにした。 However, in the conventional method using a thermopile sensor (for example, Patent Document 4), there is a case where malfunction occurs due to high-temperature hot air. Therefore, the number of infrared wavelengths to be detected is at least three, and the signals of two (or more) sensors other than the carbon dioxide resonance radiation band are compared to determine whether the air is hot. .
具体的には、4.0μm近傍、4.5μm近傍、5.0μm近傍の帯域のみを透過する帯域フィルター（バンドパスフィルター）を装着した三つの赤外線センサから出力される信号を増幅し、ＡＤ変換を経てＣＰＵに信号入力する。 Specifically, it amplifies the signals output from three infrared sensors equipped with band filters (bandpass filters) that transmit only the bands near 4.0μm, 4.5μm, and 5.0μm, and after undergoing AD conversion, the CPU Input signal to.
当該ＣＰＵには炎検知アルゴリズムが組み込まれており、当該炎検知アルゴリズムは、当該三つの赤外センサから出力される信号変化の特徴から炎判定を行う。また、当該ＣＰＵには熱風と炎とを判別するアルゴリズムも組み込まれている。 A flame detection algorithm is incorporated in the CPU, and the flame detection algorithm makes a flame determination from the characteristics of signal changes output from the three infrared sensors. The CPU also incorporates an algorithm for discriminating hot air and flame.
有機物が炎を伴って燃焼するときに、二酸化炭素の共鳴放射帯（4.5μm）の赤外線を放射することが知られている。よって4.5μm近傍の帯域とそれ以外の4.0μm近傍の帯域及び5.0μm近傍の帯域の信号の強さを比較することで、炎を検知したか否かを判定できる。 It is known that when organic matter burns with a flame, it emits infrared rays in the resonance emission band (4.5 μm) of carbon dioxide. Therefore, it is possible to determine whether or not a flame has been detected by comparing the signal strength in the band near 4.5 μm, the band near 4.0 μm, and the band near 5.0 μm.
しかし、二酸化炭素を含む高温の気流からも、4.5μm近傍の帯域の放射があり、高感度、早期検知の炎判定アルゴリズムにあっては、高温の熱風で誤作動する事例があった。 However, even in a high-temperature air stream containing carbon dioxide, there is radiation in the band near 4.5 μm, and there were cases in which the high-sensitivity and early detection flame judgment algorithm malfunctioned with high-temperature hot air.
そこで、本実施の形態では、4.0μm近傍の帯域及び5.0μm近傍の帯域の信号も比較し、4.0μm近傍の帯域の信号が5.0μm 近傍の帯域の信号よりも大きい（高温の放射を伴う）場合と、そうでない場合の少なくとも二つの場合に分けて炎判定を行う手段を備えることとした。 Therefore, in the present embodiment, the signal in the band near 4.0 μm and the signal in the band near 5.0 μm are also compared, and the signal in the band near 4.0 μm is larger than the signal in the band near 5.0 μm (with high temperature radiation). It was decided to provide a means for performing flame determination separately for at least two cases of cases and cases not.
すなわち、4.0μm 近傍の帯域の信号変化量≦5.0μm 近傍の帯域の信号変化量の場合は火災判定を厳しく行うようにした。 In other words, when the signal change amount in the band near 4.0 μm ≦ signal change amount in the band near 5.0 μm, the fire judgment is strictly performed.
＜第１の実施の形態＞
＜システム構成＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る炎検知器について説明する。
<First Embodiment>
<System configuration>
The flame detector according to the first embodiment of the present invention will be described below.
図１に示すように、第１の実施の形態に係る炎検知器１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ１６と、第１センサ１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ１４からの信号を増幅する増幅部２０と、第３センサ１６からの信号を増幅する増幅部２２と、増幅部１８、２０、２２からの信号を増幅する増幅部２４と、増幅部２４からの信号をディジタル値に変換するＡＤ変換部２６と、炎検知のための前処理や外部出力部３２を制御する第１の演算処理部２８と、炎を検知する処理を行う第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。 As shown in FIG. 1, the flame detector 10 according to the first embodiment includes a first sensor 12 that detects infrared light in the vicinity of 4.5 μm of a carbon dioxide resonance radiation band emitted by a flame, and carbon dioxide gas. A second sensor 14 that detects infrared light in a band near 4.0 μm in a wavelength band shorter than the resonance radiation band, and detects infrared light in a band near 5.0 μm in a wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band. A third sensor 16; an amplifier 18 for amplifying a signal from the first sensor 12; an amplifier 20 for amplifying a signal from the second sensor 14; and an amplifier 22 for amplifying a signal from the third sensor 16. An amplifier 24 for amplifying the signals from the amplifiers 18, 20, 22; an AD converter 26 for converting the signal from the amplifier 24 into a digital value; and a pre-processing and external output unit 32 for flame detection A first arithmetic processing unit 28 to be controlled and a process for detecting a flame are performed. And second arithmetic processing unit 30, and an external output unit 32.
第１センサ１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター１２Ａと、フィルター１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子１２Ｂとを備えている。 The first sensor 12 detects infrared light transmitted through the filter 12A and a filter 12A that transmits infrared light in the vicinity of 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band emitted by the flame, and converts it into an electrical signal of a DC component. Detecting element 12B.
第２センサ１４は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子１４Ｂとを備えている。 The second sensor 14 detects the infrared light transmitted through the filter 14A and a filter 14A that transmits infrared light in a band in the vicinity of 4.0 μm having a wavelength shorter than the carbon dioxide resonance radiation band. And a detecting element 14B for converting to.
第３センサ１６は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子１６Ｂとを備えている。 The third sensor 16 transmits infrared light in a band near 5.0 μm in a wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band, and detects infrared light transmitted through the filter 16A to detect an electric signal of a DC component. And a detection element 16B for converting to the above.
なお、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ１２と同じセンサを更に設けてもよい。 Note that the same sensor as the first sensor 12 may be further provided in order to reliably capture a weak electric signal for detecting infrared light in a band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band.
検出素子１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子など、他の光起電力タイプの素子にて構成することもある。 The detection elements 12B, 14B, and 16B are composed of thermopiles, but may be composed of other photovoltaic type elements such as InAsSb elements.
増幅部１８、２０、２２は、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の各々の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。 The amplifying units 18, 20, and 22 independently amplify the electrical signals of the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16, respectively.
増幅部２４は、増幅部１８、２０、２２によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を、当該電気信号の強さに応じて選択的（信号が小さいときは高利得、信号が大きいときは低利得）に増幅する。 The amplifying unit 24 includes a switch unit (not shown) that sequentially switches the electrical signals individually amplified by the amplifying units 18, 20, and 22 and aggregates them into a single electrical signal. The electrical signal collected into one is selectively amplified (high gain when the signal is small, and low gain when the signal is large) according to the strength of the electrical signal.
第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０は、それぞれＣＰＵで構成されており、第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図２に示すように、第１の演算処理部２８は、信号取得部４０、補正係数設定部４２、補正部４４、及び警報表示部４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部３０は、平均算出部５０、変化量算出部５２、火災判定部５４、回数判定部５６、警報制御部５８、及び警報出力部４６Ｂを備えている。 The first arithmetic processing unit 28 and the second arithmetic processing unit 30 are each composed of a CPU, and the function obtained by dividing the first arithmetic processing unit 28 and the second arithmetic processing unit 30 for each function realization means. If it demonstrates with a block, as shown in FIG. 2, the 1st arithmetic processing part 28 is provided with the signal acquisition part 40, the correction coefficient setting part 42, the correction | amendment part 44, and the alarm display part 46A. The second arithmetic processing unit 30 includes an average calculation unit 50, a change amount calculation unit 52, a fire determination unit 54, a frequency determination unit 56, an alarm control unit 58, and an alarm output unit 46B.
信号取得部４０は、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値を取得する。 The signal acquisition unit 40 calculates the value of the electrical signal from the first sensor 12, the value of the electrical signal from the second sensor 14, and the value of the electrical signal from the third sensor 16 from the signal output from the AD conversion unit 26. get.
補正係数設定部４２は、図３に示すように、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６に対して、黒体炉などの基準光源から赤外光の基準光を照射したときに、信号取得部４０によって取得された電気信号の各々の値（図４（Ａ）参照）に基づいて、以下の第１の補正ステップ〜第３の補正ステップにより、補正係数を事前に設定する。 As shown in FIG. 3, the correction coefficient setting unit 42 irradiates the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16 with infrared reference light from a reference light source such as a black body furnace. Sometimes, based on each value of the electric signal acquired by the signal acquisition unit 40 (see FIG. 4A), the correction coefficient is set in advance by the following first to third correction steps. To do.
第１の補正ステップでは、図４（Ｂ）に示すように、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数を設定する。例えば、第１センサ１２からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第２センサ１４からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第３センサ１６からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分とが同一になるように処理するための補正係数を設定する。 In the first correction step, as shown in FIG. 4B, a correction coefficient for equalizing the sensitivity variation between the sensors is set. For example, the difference between the maximum value and the minimum value of the electric signal value from the first sensor 12, the difference between the maximum value and the minimum value of the electric signal value from the second sensor 14, and the electric signal from the third sensor 16. A correction coefficient for processing so that the difference between the maximum value and the minimum value of the values is the same is set.
第２の補正ステップでは、第１の補正ステップで設定された補正係数を用いた上で、図４（Ｃ）に示すように、炎検知器１０の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数を設定する。例えば、第１センサ１２からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第２センサ１４からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第３センサ１６からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分との各々が、それぞれの基準値と同一になるように処理するための補正係数を設定する。 In the second correction step, after using the correction coefficient set in the first correction step, as shown in FIG. 4C, in order to equalize variation in sensitivity among the flame detectors 10. Set the correction factor. For example, the difference between the maximum value and the minimum value of the electric signal value from the first sensor 12, the difference between the maximum value and the minimum value of the electric signal value from the second sensor 14, and the electric signal from the third sensor 16. The correction coefficient for processing is set so that each of the difference between the maximum value and the minimum value of the values becomes the same as the reference value.
第３の補正ステップでは、第１の補正ステップ及び第２の補正ステップで設定された補正係数を用いた上で、図４（Ｄ）に示すように、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の各々からの電気信号の値に対して、オフセット補正を行うための補正係数を設定する。 In the third correction step, after using the correction coefficients set in the first correction step and the second correction step, as shown in FIG. 4D, the first sensor 12, the second sensor 14, And the correction coefficient for performing offset correction is set with respect to the value of the electric signal from each of the third sensors 16.
補正部４４は、信号取得部４０によって取得された、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値に対して、補正係数設定部４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第２の演算処理部３０へ出力する。 The correction unit 44 performs the electrical signal value from the first sensor 12, the electrical signal value from the second sensor 14, and the electrical signal value from the third sensor 16 acquired by the signal acquisition unit 40. Then, correction is performed using the correction coefficient set by the correction coefficient setting unit 42, and the correction coefficient is output to the second arithmetic processing unit 30.
平均算出部５０は、補正部４４によって補正された第１センサ１２からの電気信号の値の移動平均値（例えば過去１００秒間の平均値）を、第１センサ１２の信号の監視環境信号値として算出する（図５（Ａ）参照）。また、平均算出部５０は、同様に、補正部４４によって補正された第２センサ１４からの電気信号の値の移動平均値を、第２センサ１４の信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部５０は、同様に、補正部４４によって補正された第３センサ１６からの電気信号の値の移動平均値を、第３センサ１６の信号の監視環境信号値として算出する。 The average calculation unit 50 uses the moving average value of the value of the electric signal from the first sensor 12 corrected by the correction unit 44 (for example, the average value for the past 100 seconds) as the monitoring environment signal value of the signal of the first sensor 12. Calculate (see FIG. 5A). Similarly, the average calculation unit 50 calculates the moving average value of the value of the electric signal from the second sensor 14 corrected by the correction unit 44 as the monitoring environment signal value of the signal of the second sensor 14. Similarly, the average calculation unit 50 calculates the moving average value of the value of the electric signal from the third sensor 16 corrected by the correction unit 44 as the monitoring environment signal value of the signal of the third sensor 16.
変化量算出部５２は、補正部４４によって補正された第１センサ１２からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された第１センサ１２の信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する（図５（Ｂ）参照）。また、変化量算出部５２は、同様に、補正部４４によって補正された第２センサ１４からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された第２センサ１４の信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、補正部４４によって補正された第３センサ１６からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された第３センサ１６の信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。 The change amount calculation unit 52 calculates the difference between the live value of the electrical signal from the first sensor 12 corrected by the correction unit 44 and the monitoring environment signal value of the signal of the first sensor 12 calculated by the average calculation unit 50. The first change amount is calculated (see FIG. 5B). Similarly, the change amount calculation unit 52 also monitors the live value of the electrical signal from the second sensor 14 corrected by the correction unit 44 and the monitoring environment signal of the signal of the second sensor 14 calculated by the average calculation unit 50. The difference from the value is calculated as the second change amount. Similarly, the change amount calculation unit 52 also monitors the live value of the electrical signal from the third sensor 16 corrected by the correction unit 44 and the monitoring environment signal of the signal of the third sensor 16 calculated by the average calculation unit 50. The difference from the value is calculated as the third change amount.
ここで、炎を検知する原理について説明する。 Here, the principle of detecting a flame will be described.
まず、図６に示すように、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出した信号、4.0μm 近傍の帯域の赤外光を検出した信号、5.0μm 近傍の帯域の赤外光を検出した信号を比較すると、熱放射の場合には、ウィーンの変位則により、温度別でスペクトル分布線の傾きが変わる。370℃で約4.5μm近傍の帯域が緩やかにピークを持ち、370℃より高温の場合は左上がりとなり、370℃より低温の場合は右上がりとなる。 First, as shown in FIG. 6, a signal detecting infrared light in the vicinity of 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band emitted by the flame, a signal detecting infrared light in the band near 4.0 μm, and a signal near 5.0 μm. Comparing the signals detected with infrared light in the band, in the case of thermal radiation, the slope of the spectral distribution line changes according to temperature according to Wien's displacement law. The band in the vicinity of about 4.5 μm at 370 ° C has a gradual peak, rising to the left when the temperature is higher than 370 ° C and rising to the right when the temperature is lower than 370 ° C.
炎の場合には、炭酸ガス共鳴放射により、4.5μm近傍の帯域にピークを持つ波形となる。また、高温生成物（煙等）により高温側（左上がり）の放射が複合する。 In the case of a flame, a waveform having a peak in a band near 4.5 μm is generated by carbon dioxide resonance radiation. In addition, high-temperature products (smoke etc.) combine radiation on the high temperature side (upward to the left).
熱風の場合には、4.5μm近傍の帯域にピークを持つ波形となるが、高温生成物（煙等）を含まないので低温側（右上がり）の放射が複合する。 In the case of hot air, it has a waveform with a peak in the vicinity of 4.5 μm, but since it does not contain high-temperature products (such as smoke), radiation on the low-temperature side (upward to the right) is combined.
本実施の形態の火災判定における判定比の導出概要図を図７に示す。また、火災判定に用いる閾値テーブルの例を図８に示す。 FIG. 7 shows a schematic diagram for deriving the determination ratio in the fire determination of the present embodiment. An example of a threshold table used for fire determination is shown in FIG.
一例として炎の赤外放射を受光し、図７（Ａ）のような信号の変化量が各帯域において得られたとすると火災判定は以下の（１）〜（５）のステップで行われる。 As an example, assuming that infrared radiation of a flame is received and a change amount of a signal as shown in FIG. 7A is obtained in each band, the fire determination is performed in the following steps (1) to (5).
（１）三つの帯域の変化量を使用した一次関数式を導出する。 (1) Deriving a linear function equation using the change amounts of the three bands.
（２）導出した一次関数式を使用して、各帯域における計算値を算出する。（図７（Ｂ）における星プロットを参照） (2) A calculated value in each band is calculated using the derived linear function formula. (See the star plot in Figure 7 (B))
（３）各帯域における計算値と変化量の比を判定比として算出する。 (3) The ratio between the calculated value and the change amount in each band is calculated as the determination ratio.
（４）雑音量を算出する。雑音量は、高温体もしくは何らかの赤外放射体の存在を考慮したパラメータである。 (4) The amount of noise is calculated. The amount of noise is a parameter that takes into account the presence of a hot body or some infrared radiator.
本実施の形態では、4.0μｍ近傍の帯域の変化量と波長5.0μｍ近傍の帯域の変化量とを用いた近似直線より、炭酸ガス共鳴放射を無視した波長4.5μm近傍の帯域にあたる計算値を雑音量として算出することで、火災以外の赤外放射体の影響の大きさを表すこととしている。 In this embodiment, the calculated value corresponding to the band in the vicinity of the wavelength of 4.5 μm ignoring carbon dioxide resonance radiation is calculated from the approximate line using the amount of change in the band near 4.0 μm and the amount of change in the band near the wavelength of 5.0 μm. By calculating as a quantity, the magnitude of the influence of infrared radiators other than fire is expressed.
求めた雑音量を、閾値テーブルの参照値として扱うことにより、火災を検出しにくい環境や監視対象の変化に対応した火災判断が可能となり製品仕様をより確実にしている。 By treating the obtained noise amount as a reference value in the threshold value table, it is possible to make a fire determination corresponding to an environment in which a fire is difficult to detect or a change in the monitoring target, and the product specifications are made more reliable.
（５）求めた雑音量を参照値として火災判定のための３つの閾値を選択し、判定値をあてはめ火災判定を行う。 (5) Three threshold values for fire determination are selected using the obtained noise amount as a reference value, and fire determination is performed by applying the determination value.
4.0μｍ近傍の帯域および5.0μｍ近傍の帯域にあっては、判定比が閾値以下であり、4.5μm近傍の帯域では、判定比が閾値以上であるという条件を満たした場合、炎を検知したと判断する。なお、閾値テーブルでは、第一変化量（4.5μm 近傍）の値と、第二変化量（4.0μm近傍）の値と、第三変化量（5.0μm近傍）の値との三点より求まる近似直線から得られる第一変化量（4.5μm 近傍）の計算値、第二変化量（4.0μm近傍）の計算値、及び第三変化量（5.0μm近傍）の計算値についての３つの判定比の閾値が定められている。 In the band near 4.0 μm and the band near 5.0 μm, the determination ratio is less than the threshold, and in the band near 4.5 μm, if the condition that the determination ratio is greater than or equal to the threshold is satisfied, the flame is detected. to decide. In the threshold table, an approximation is obtained from three points: the first change amount (near 4.5 μm), the second change amount (near 4.0 μm), and the third change amount (near 5.0 μm). Three judgment ratios for the calculated value of the first change (near 4.5 μm), the calculated value of the second change (near 4.0 μm), and the calculated value of the third change (near 5.0 μm) obtained from the straight line A threshold is defined.
以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、火災判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された第一変化量（4.5μm 近傍）の値、第二変化量（4.0μm近傍）の値、及び第三変化量（5.0μm 近傍）の値の少なくとも１つが閾値Ｅ以上であり、かつ、三つの変化量の値の近似直線から得られる帯域別の計算値と、第一変化量、第二変化量、第三変化量とのそれぞれの比について、それぞれの閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に炎を検知したと判定する。なお、閾値Ｅは、炎判定を行うか否かの最小の信号変化量であり、共通閾値の一例である。一方、炎判定のための閾値テーブルでは、それぞれの比の閾値が、第１閾値、第２閾値、及び第３閾値の一例である。 In accordance with the principle described above, in the present embodiment, the fire determination unit 54 calculates the value of the first change amount (near 4.5 μm) and the second change amount (near 4.0 μm) calculated by the change amount calculation unit 52. And at least one of the values of the third change amount (near 5.0 μm) is equal to or greater than the threshold value E, and the calculated value for each band obtained from the approximate line of the three change values, the first change amount, About each ratio with the 2nd change amount and the 3rd change amount, it determines with having detected the flame, when the result compared with each threshold value satisfy | fills predetermined conditions. The threshold E is the minimum signal change amount indicating whether or not to perform flame determination, and is an example of a common threshold. On the other hand, in the threshold table for flame determination, each ratio threshold is an example of a first threshold, a second threshold, and a third threshold.
ここで、火災判定部５４は、第二変化量の値が、前記第三変化量の値より大きい場合、第一変化量の計算値を雑音量として、各帯域の比に対する閾値を、閾値テーブルから取得して、判定を行う。一方、火災判定部５４は、第二変化量の値が前記第三変化量の値以下である場合、厳しく判定するための予め定められた各帯域の比に対する閾値（例えば、雑音量が０の場合に対応する閾値）を用いて、判定を行う。 Here, when the value of the second change amount is larger than the value of the third change amount, the fire determination unit 54 uses the calculated value of the first change amount as the noise amount and sets a threshold value for the ratio of each band to the threshold value table. To obtain the determination. On the other hand, when the value of the second change amount is equal to or less than the value of the third change amount, the fire determination unit 54 determines a threshold for a predetermined ratio of each band for strict determination (for example, the noise amount is 0). Determination is performed using a threshold corresponding to the case).
上述した火災判定部５４による判定は、一定周期で繰り返し実行される。 The determination by the fire determination unit 54 described above is repeatedly executed at a constant period.
回数判定部５６は、図９に示すように、火災判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、監視環境信号値（移動平均値）を固定値とするとともに、火災信号を出力する。 As shown in FIG. 9, the number-of-times determination unit 56 is configured such that when the number of times it is determined that the fire determination unit 54 has continuously detected flames is greater than or equal to a predetermined number of consecutive times, When the number of times it is determined that a flame has been detected is greater than or equal to a predetermined cumulative number, the monitoring environment signal value (moving average value) is set to a fixed value and a fire signal is output.
警報制御部５８は、回数判定部５６から火災信号が出力された場合、火災を報知するように警報表示部４６Ａ及び警報出力部４６Ｂを制御する。例えば、警報表示部４６Ａは赤色ＬＥＤを点灯させ、警報出力部４６Ｂはフォトカプラを導通状態にさせ、外部出力部３２を構成する接点出力を作動させる。 The alarm control unit 58 controls the alarm display unit 46A and the alarm output unit 46B so as to notify a fire when a fire signal is output from the number determination unit 56. For example, the alarm display unit 46A turns on the red LED, the alarm output unit 46B makes the photocoupler conductive, and activates the contact output constituting the external output unit 32.
＜炎検知器の作用＞
次に、第１の実施の形態に係る炎検知器１０の作用について説明する。
<Operation of flame detector>
Next, the operation of the flame detector 10 according to the first embodiment will be described.
まず、設置前の炎検知器１０に対して、事前に補正係数を設定する。具体的には、黒体炉などの基準光源から、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６に対して赤外光の基準光を照射しているときに、炎検知器１０の補正係数設定部４２が、上記の第１の補正ステップ〜第３の補正ステップにより、補正係数を設定する。 First, a correction coefficient is set in advance for the flame detector 10 before installation. Specifically, when the reference light source such as a black body furnace emits infrared reference light to the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16, the flame detector 10. The correction coefficient setting unit 42 sets the correction coefficient through the first to third correction steps.
補正係数が設定された炎検知器１０が、火災判定を行うべき場所に設置され、炎検知器１０の第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の各々から電気信号が出力され、増幅部１８、２０、２２、２４、ＡＤ変換部２６を介して各信号の値が、第１の演算処理部２８に入力されているときに、炎検知器１０の第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０によって、図１０、図１１に示す火災判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。 The flame detector 10 in which the correction coefficient is set is installed at a place where a fire determination is to be performed, and an electrical signal is output from each of the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16 of the flame detector 10. The first arithmetic processing unit of the flame detector 10 when the value of each signal is input to the first arithmetic processing unit 28 via the amplification units 18, 20, 22, 24, and the AD conversion unit 26. The fire determination processing routine shown in FIGS. 10 and 11 is repeatedly executed at regular intervals by the 28 and the second arithmetic processing unit 30.
ステップ１００では、信号取得部４０が、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値を取得する。 In step 100, the signal acquisition unit 40 determines the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the electric value from the third sensor 16 from the signal output from the AD conversion unit 26. Get the value of the signal.
次のステップ１０２では、補正部４４が、上記ステップ１００で取得した第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値に対して、事前に設定された補正係数を用いて補正を行う。 In the next step 102, the correction unit 44 converts the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 acquired in step 100. On the other hand, correction is performed using a preset correction coefficient.
そして、ステップ１０４では、平均算出部５０は、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップ１０２で補正されたセンサ値と、過去に上記ステップ１０２で補正されたセンサ値とに基づいて、移動平均値を算出する。 In step 104, the average calculation unit 50 calculates the electrical signal value from the first sensor 12, the electrical signal value from the second sensor 14, and the electrical signal value from the third sensor 16. A moving average value is calculated based on the sensor value corrected in step 102 and the sensor value corrected in step 102 in the past.
ステップ１０６では、変化量算出部５２は、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップ１０２で補正されたセンサ値と、上記ステップ１０４で算出された移動平均値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出する In step 106, the change amount calculation unit 52 performs the above-described operation for each of the value of the electrical signal from the first sensor 12, the value of the electrical signal from the second sensor 14, and the value of the electrical signal from the third sensor 16. Based on the sensor value corrected in step 102 and the moving average value calculated in step 104, the first change amount, the second change amount, and the third change amount are calculated.
そして、ステップ１０８では、火災判定部５４は、上記ステップ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量と、過去に上記ステップ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量のいずれかの値が、一定の時間、負の基準値以下となる状態を継続したか否かに応じて、移動平均値をリセットするか否かを判定する。移動平均値をリセットする場合には、ステップ１１０へ移行し、上記ステップ１０２で補正されたセンサ値を用いて、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値の各々に対して、移動平均値をリセットする。 In step 108, the fire determination unit 54 determines the first change amount, the second change amount, and the third change amount calculated in step 106, the first change amount calculated in step 106 in the past, and the first change amount. Whether the value of one of the first variation, second variation, or third variation has been kept below the negative reference value for a certain period of time based on the second variation and the third variation It is determined whether or not to reset the moving average value depending on whether or not. When resetting the moving average value, the process proceeds to step 110, and the value of the electric signal from the first sensor 12 and the value of the electric signal from the second sensor 14 are used using the sensor value corrected in step 102. The moving average value is reset for each value of the electrical signal from the third sensor 16.
一方、移動平均値をリセットしない場合には、ステップ１１２へ移行する。 On the other hand, when the moving average value is not reset, the routine proceeds to step 112.
ステップ１１２では、火災判定部５４は、上記ステップ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であると判定された場合には、ステップ１１４において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。
なお、図１２に示すように、火炎を伴わない環境変化が発生し、ライブ値がバイアス値から乖離した場合は、環境変化の雑音量による誤作動を防止するために、感度を低感度に切り替える。なお、感度の変更は、最小検出感度（閾値Ｅ）の変更により行う。
In step 112, the fire determination unit 54 determines whether or not all of the first change amount, the second change amount, and the third change amount calculated in step 106 are less than a predetermined threshold value E. . If it is determined that all of the first change amount, the second change amount, and the third change amount are less than the predetermined threshold value E, in step 114, the current change mode is the fire mode or the attention output mode. Then, the process proceeds to the normal mode, and the fire determination processing routine is terminated. If the current mode is the current mode, the normal mode is continued as it is.
In addition, as shown in FIG. 12, when an environment change without a flame occurs and the live value deviates from the bias value, the sensitivity is switched to a low sensitivity in order to prevent malfunction due to the noise amount of the environment change. . The sensitivity is changed by changing the minimum detection sensitivity (threshold value E).
第一変化量、第二変化量、第三変化量の少なくとも１つが、予め定められた閾値Ｅ以上であると判定された場合には、ステップ１１６において、火災判定部５４は、第二変化量が第三変化量以下か否かを判定する。第二変化量が第三変化量以下である場合には、ステップ１１８において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグを成立させる。一方、第二変化量が第三変化量より大きい場合に、ステップ１２０へ移行する。 If it is determined that at least one of the first change amount, the second change amount, and the third change amount is greater than or equal to a predetermined threshold E, the fire determination unit 54 determines in step 116 that the second change amount. Is determined to be less than or equal to the third change amount. If the second change amount is less than or equal to the third change amount, in step 118, a suspicion flag indicating that there is a possibility that the flame is erroneously determined by hot air is established. On the other hand, when the second change amount is larger than the third change amount, the process proceeds to step 120.
ステップ１２０において、火災判定部５４は、上記ステップ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量から一次関数式を導出し、導出した一次関数式を用いて、第一変化量、第二変化量、第三変化量の各々に対する計算値を算出する。 In step 120, the fire determination unit 54 derives a linear function equation from the first variation amount, the second variation amount, and the third variation amount calculated in step 106, and uses the derived linear function equation to derive a first function equation. A calculated value for each of the change amount, the second change amount, and the third change amount is calculated.
そして、ステップ１２２では、火災判定部５４は、上記ステップ１０６で算出された第二変化量、第三変化量から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第一変化量に対応する計算値を、雑音量として算出する。 In step 122, the fire determination unit 54 derives an approximate line from the second change amount and the third change amount calculated in step 106, and uses the derived approximate line to correspond to the first change amount. The calculated value is calculated as a noise amount.
ステップ１２４では、火災判定部５４は、上記ステップ１１８で設定された疑惑フラグ、及び／又は上記ステップ１２２で算出された雑音量に応じて、第一変化量、第二変化量、第三変化量に関する判定比の閾値を取得する。 In step 124, the fire determination unit 54 determines the first change amount, the second change amount, and the third change amount according to the suspicion flag set in step 118 and / or the noise amount calculated in step 122. The threshold value of the determination ratio is acquired.
次のステップ１２６では、火災判定部５４は、上記ステップ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量と、上記ステップ１２０で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量の各々に対する計算値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量に関する判定比を算出し、上記ステップ１２４で取得した閾値を用いて、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であり、第二変化量に関する判定比が、対応する閾値以下であり、かつ、第三変化量に関する判定比が、対応する閾値以下であるか否かを判定する。第一変化量に関する判定比が、対応する閾値未満であるか、第二変化量に関する判定比が、対応する閾値より大きいか、又は第三変化量に関する判定比が、対応する閾値より大きい場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。 In the next step 126, the fire determination unit 54 calculates the first change amount, the second change amount, and the third change amount calculated in step 106, and the first change amount and the second change amount calculated in step 120. Based on the calculated value for each of the amount and the third change amount, a determination ratio regarding the first change amount, the second change amount, and the third change amount is calculated, and the first threshold value obtained in step 124 is used to calculate the first change amount. Whether or not the determination ratio related to the change amount is equal to or greater than the corresponding threshold value, the determination ratio related to the second change amount is equal to or less than the corresponding threshold value, and the determination ratio related to the third change amount is equal to or less than the corresponding threshold value Determine. When the determination ratio for the first change amount is less than the corresponding threshold value, the determination ratio for the second change amount is greater than the corresponding threshold value, or the determination ratio for the third change amount is greater than the corresponding threshold value Determines that no flame is detected, and ends the fire determination processing routine while continuing the current mode.
一方、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であり、第二変化量に関する判定比が、対応する閾値以下であり、かつ、第三変化量に関する判定比が、対応する閾値以下である場合には、炎を検知したと判定し、ステップ１２８へ移行する。 On the other hand, the determination ratio regarding the first change amount is equal to or greater than the corresponding threshold value, the determination ratio regarding the second change amount is equal to or less than the corresponding threshold value, and the determination ratio regarding the third change amount is equal to or less than the corresponding threshold value. If there is, it is determined that a flame has been detected, and the routine proceeds to step 128.
ステップ１２８では、回数判定部５６は、上記ステップ１２６の判定結果と、過去の上記ステップ１２６の判定結果とに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数Ｎ以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ１３４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ未満である場合には、ステップ１３０へ移行する。 In step 128, the number-of-times determination unit 56 determines the number of times that it has been determined that flames have been continuously detected based on the determination result of step 126 and the determination result of step 126 in the past. It is determined whether it is above. If the number of times it is determined that the flame has been detected continuously is equal to or greater than the number N of consecutive times, it is determined that a fire has occurred, and the routine proceeds to step 134. On the other hand, if the number of times it has been determined that flames have been detected continuously is less than the number N of consecutive times, the routine proceeds to step 130.
ステップ１３０では、回数判定部５６は、上記ステップ１２６の判定結果と、過去の上記ステップ１２６の判定結果とに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数Ｍ以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ１３４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ未満である場合には、ステップ１３２へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。 In step 130, the number-of-times determination unit 56 determines in advance the number of times it has been determined that a flame has been detected within a certain period of time based on the determination result in step 126 and the determination result in step 126 above. It is determined whether or not the cumulative number M is greater than or equal to M. If the number of times it is determined that a flame has been detected within a certain time is greater than or equal to the cumulative number M, it is determined that a fire has occurred, and the routine proceeds to step 134. On the other hand, when the number of times it has been determined that flames have been continuously detected is less than the cumulative number M, the process proceeds to step 132, the process proceeds to the caution output mode, and the fire determination process routine ends.
ステップ１３４では、回数判定部５６は、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値の各々に対する移動平均値を、現時点の移動平均値に固定するように設定する。そして、ステップ１３６において、警報制御部５８は、火災モードへ移行して、火災信号を警報制御部４６Ａ及び警報出力部４６Ｂに対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。警報出力部４６Ｂに出力された火災信号は、外部出力部３２を構成する接点出力を作動させる。 In step 134, the number determination unit 56 calculates the moving average value for each of the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16. Set to fix the current moving average value. In step 136, the alarm control unit 58 shifts to the fire mode, outputs a fire signal to the alarm control unit 46A and the alarm output unit 46B, and ends the fire determination processing routine. The fire signal output to the alarm output unit 46B activates the contact output constituting the external output unit 32.
以上説明したように、第１の実施の形態に係る炎検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換し、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定することにより、熱風による誤作動を解消し、精度よく炎を検知することができる。 As described above, according to the flame detector according to the first embodiment, infrared light in the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band, 4.0 μm in the wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band. Infrared light in the nearby band and infrared light in the band near 5.0 μm in the wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band are detected and converted into an electrical signal of a direct current component. By determining whether or not a flame has been detected based on the first change, second change, and third change, which are the changes from the moving average value, the malfunction caused by hot air is eliminated and accuracy is increased. Can detect flames well.
また、赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換するサーモパイルを用いるため、周波数分解処理が不要であり、早期検知が可能である。 In addition, since a thermopile that detects each infrared light and converts it into an electrical signal of a direct current component is used, frequency decomposition processing is unnecessary and early detection is possible.
なお、上記の第１の実施の形態において、補正された第１センサ１２からの電気信号のセンサ値、補正された第２センサ１４からの電気信号のセンサ値、補正された第３センサ１６からの電気信号のセンサ値に応じて、最小検出感度を表す閾値Ｅを変更するようにしてもよい。
例えば、火災判定部５４が、補正部４４によって補正された、第１センサ１２からの電気信号のセンサ値、第２センサ１４からの電気信号のセンサ値、及び第３センサ１６からの電気信号のセンサ値の少なくとも一つが、予め定められた範囲外である場合、火災判定で用いられる閾値Ｅを高くするように変更する。
In the first embodiment described above, the corrected sensor value of the electric signal from the first sensor 12, the corrected sensor value of the electric signal from the second sensor 14, and the corrected third sensor 16 The threshold value E representing the minimum detection sensitivity may be changed according to the sensor value of the electrical signal.
For example, the fire determination unit 54 corrects the sensor value of the electrical signal from the first sensor 12, the sensor value of the electrical signal from the second sensor 14, and the electrical signal from the third sensor 16 corrected by the correction unit 44. When at least one of the sensor values is out of a predetermined range, the threshold value E used for fire determination is changed to be higher.
ここで、最小検出感度を表す閾値Ｅを変更する原理について図１２を用いて説明する。 Here, the principle of changing the threshold value E representing the minimum detection sensitivity will be described with reference to FIG.
火炎を伴わない急な環境変化が起きた場合、環境変化雑音による誤作動（移動平均がライブ値に近づくときの問題）を防止するための措置として、バイアス値を基準として定められた範囲内のライブ値であれば、高感度（標準感度）とし、範囲外であれば、低感度とする。感度の変更は、最小検出感度（閾値Ｅ）の変更により行う。なお、感度切り替えの基準となる範囲は、補正係数を用いた補正の影響を考慮して決定すればよい。 As a measure to prevent malfunction caused by environmental change noise (problem when moving average approaches live value) when sudden environmental change without flame occurs, it is within the range defined based on bias value. If it is a live value, the sensitivity is high (standard sensitivity), and if it is out of range, the sensitivity is low. The sensitivity is changed by changing the minimum detection sensitivity (threshold value E). Note that the range serving as a reference for sensitivity switching may be determined in consideration of the effect of correction using a correction coefficient.
このように、火炎を伴わない急な環境変化が起きた場合に、最小検出感度に対応する閾値Ｅを変更して低感度とすることにより、環境変化雑音による誤作動を解消し、更に精度よく炎を検知することができる。 In this way, when a sudden environmental change that does not involve a flame occurs, the threshold value E corresponding to the minimum detection sensitivity is changed to a low sensitivity, so that malfunction due to environmental change noise is eliminated and the accuracy is improved. A flame can be detected.
＜第２の実施の形態＞
＜システム構成＞
次に、第２の実施の形態に係る炎検知器について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
<Second Embodiment>
<System configuration>
Next, a flame detector according to the second embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第２の実施の形態では、移動平均や移動平均からの変化量を計算せずに、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定している点と、補正部を設けていない点とが、第１の実施の形態と異なっている。 In the second embodiment, the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the third sensor 16 are calculated without calculating the moving average or the amount of change from the moving average. The difference between the first embodiment and the second embodiment is that the value of the electric signal from each other is compared to determine whether or not a flame is detected, and the correction unit is not provided.
図１３に示すように、第２の実施の形態に係る炎検知器の第２の演算処理部３０は、火災判定部５４、回数判定部５６、警報制御部５８、及び警報出力部４６Ｂを備えている。 As shown in FIG. 13, the second arithmetic processing unit 30 of the flame detector according to the second embodiment includes a fire determination unit 54, a frequency determination unit 56, an alarm control unit 58, and an alarm output unit 46B. ing.
ここで、炎を検知する原理について説明する。 Here, the principle of detecting a flame will be described.
ステファンボルツマンの法則より、黒体の波長別の放射エネルギーは図１４のようになることが分かっている。この温度放射別のピークはWienの変位則に従い、例えば4.0μmと5.0μmのエネルギーを比較すると、低温側の放射は右上がり、高温側の放射は左上がりとなることが分かる。 From Stefan-Boltzmann's law, it is known that the radiant energy for each wavelength of the black body is as shown in FIG. The peak for each temperature radiation follows Wien's displacement law. For example, comparing the energy of 4.0 μm and 5.0 μm, it can be seen that the radiation on the low temperature side rises to the right and the radiation on the high temperature side rises to the left.
例えば、上記図１４に示すように、炭酸ガス共鳴放射帯にピークを含む1000℃（高温）のガスと100℃（低温）のガスでは4.0μmと5.0μmのエネルギー値の傾きは異なる。 For example, as shown in FIG. 14, the gradient of energy values of 4.0 μm and 5.0 μm is different between a gas at 1000 ° C. (high temperature) and a gas at 100 ° C. (low temperature) that includes a peak in the carbon dioxide resonance band.
従って、4.0μm近傍と5.0μm近傍とを捉える（帯域フィルター付き）赤外センサの信号値の近似直線の傾きを比較することで高温か低温かを区別することができる。すわなち、右上がりであれば低温と判断し、左上がりであれば高温と判断することができる。 Therefore, it is possible to distinguish between high temperature and low temperature by comparing the slope of the approximate line of the signal value of the infrared sensor (with a band filter) that captures the vicinity of 4.0 μm and the vicinity of 5.0 μm. In other words, it can be determined that the temperature is high if it rises to the right, and that it is high if it rises to the left.
次に、4.5μm近傍を捉える（帯域フィルター付き）赤外センサの信号値が、4.0μmと5.0μmとの信号値を結ぶ直線の計算値よりも高ければ、火災と判定することができる。但し、炎には高温の熱放射を伴わないもの（例えば煙が出ないLNGなど）もあるため、単純に4.0μmと5.0μmの信号値の傾き比較ではなく、傾きに応じて、炎判定する4.5μm の計算値に対する閾値を変化させることとする（図１５参照）。 Next, if the signal value of the infrared sensor that captures the vicinity of 4.5 μm (with a bandpass filter) is higher than the calculated value of the straight line connecting the signal values of 4.0 μm and 5.0 μm, it can be determined that there is a fire. However, because some flames do not involve high-temperature heat radiation (for example, LNG that does not emit smoke), the flame is judged according to the slope rather than simply comparing the slopes of the 4.0 μm and 5.0 μm signal values. The threshold for the calculated value of 4.5 μm is changed (see FIG. 15).
すわなち、4.0μm近傍の帯域の信号値が、5.0μm近傍の帯域の信号値より大きい場合は、4.0μｍと5.0μｍの値を結ぶ直線の計算値よりも4.5μm近傍の帯域の信号値が閾値Ａ以上大きい場合に炎と判定する。また、4.0μm近傍の帯域の信号値が、5.0μm近傍の帯域の信号値以下である場合は、4.0μmと5.0μmの値を結ぶ直線の計算値よりも4.5μm近傍の帯域の信号値が閾値B以上となった場合に炎と判定する。ただし、閾値Ａと閾値Ｂの関係は閾値Ａ＜閾値Ｂである（図１６）。 In other words, when the signal value in the band near 4.0μm is larger than the signal value in the band near 5.0μm, the signal value in the band near 4.5μm than the calculated value of the straight line connecting the values of 4.0μm and 5.0μm. Is determined to be a flame when A is greater than or equal to threshold A. If the signal value in the band near 4.0 μm is less than or equal to the signal value in the band near 5.0 μm, the signal value in the band near 4.5 μm is less than the calculated value of the straight line connecting the values 4.0 μm and 5.0 μm. When it becomes more than threshold B, it judges with a flame. However, the relationship between threshold A and threshold B is threshold A <threshold B (FIG. 16).
また、閾値は信号全体の強さによっても変化させる（図１７参照）。 The threshold value is also changed according to the strength of the entire signal (see FIG. 17).
以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、火災判定部５４は、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値が閾値Ｅ以上であり、かつ、第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値の近似直線から得られる第１センサ１２からの電気信号の計算値について、閾値Ａ又は閾値Ｂと比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に炎を検知したと判定する。なお、閾値Ａ、閾値Ｂが、判定閾値の一例である。 In accordance with the principle described above, in the present embodiment, the fire determination unit 54 determines the value of the electrical signal from the first sensor 12, the value of the electrical signal from the second sensor 14, and the electrical signal from the third sensor 16. Of the electric signal from the first sensor 12 obtained from an approximate straight line of the value of the electric signal from the second sensor 14 and the value of the electric signal from the third sensor 16. When the result of comparison with the threshold A or the threshold B satisfies a predetermined condition, it is determined that a flame has been detected. Note that threshold A and threshold B are examples of determination thresholds.
また、第２センサ１４によって検出された電気信号の値、及び第３センサ１６によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、第１センサ１２によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出し、算出された雑音量に応じて定められた閾値Ａ1、閾値Ａ2、・・・、閾値Ａnのテーブルを用いることとする。 Further, the value of the electrical signal detected by the first sensor 12 obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electrical signal detected by the second sensor 14 and the value of the electrical signal detected by the third sensor 16 is obtained. A corresponding calculated value is calculated as a noise amount, and a table of threshold values A 1 , threshold values A 2 ,..., Threshold value An determined according to the calculated noise amount is used.
ここで、火災判定部５４は、第２センサ１４からの電気信号の値が第３センサ１６からの電気信号の値より大きい場合、閾値Ｂより小さい閾値Ａを用いて、判定を行う。一方、火災判定部５４は、第２センサ１４からの電気信号の値が第３センサ１６からの電気信号の値以下である場合、厳しく判定するための、閾値Ａより大きい閾値Ｂを用いて、判定を行う。 Here, when the value of the electrical signal from the second sensor 14 is greater than the value of the electrical signal from the third sensor 16, the fire determination unit 54 performs determination using the threshold A that is smaller than the threshold B. On the other hand, when the value of the electrical signal from the second sensor 14 is equal to or less than the value of the electrical signal from the third sensor 16, the fire determination unit 54 uses a threshold value B greater than the threshold value A for strict determination. Make a decision.
＜炎検知器の作用＞
次に、第２の実施の形態に係る炎検知器の作用について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
<Operation of flame detector>
Next, the operation of the flame detector according to the second embodiment will be described. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
第２の実施の形態における火災判定処理ルーチンについて、図１８、図１９を用いて説明する。 The fire determination processing routine in the second embodiment will be described with reference to FIGS.
ステップ１００では、信号取得部４０が、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値を取得する。 In step 100, the signal acquisition unit 40 determines the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the electric value from the third sensor 16 from the signal output from the AD conversion unit 26. Get the value of the signal.
そして、ステップ３００で、火災判定部５４は、上記ステップ１００で取得した第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であるか否かを判定する。第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であると判定された場合には、ステップ１１４において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。 In step 300, the fire determination unit 54 determines the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 acquired in step 100. Are all less than a predetermined threshold value E. When it is determined that the value of the electrical signal from the first sensor 12, the value of the electrical signal from the second sensor 14, and the value of the electrical signal from the third sensor 16 are all less than a predetermined threshold E In step 114, if the current mode is the fire mode or the caution output mode, the mode is shifted to the normal mode, and the fire determination processing routine is terminated. If the current mode is the current mode, the normal mode is continued as it is.
第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値の少なくとも１つが、予め定められた閾値Ｅ以上であると判定された場合には、ステップ３０２において、火災判定部５４は、第２センサ１４からの電気信号の値が第３センサ１６からの電気信号の値以下である否かを判定する。第２センサ１４からの電気信号の値が第３センサ１６からの電気信号の値以下である場合には、ステップ１１８において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグをオンにする。一方、第２センサ１４からの電気信号の値が第３センサ１６からの電気信号の値より大きい場合に、ステップ１２０へ移行する。 It is determined that at least one of the value of the electrical signal from the first sensor 12, the value of the electrical signal from the second sensor 14, and the value of the electrical signal from the third sensor 16 is greater than or equal to a predetermined threshold E. If so, in step 302, the fire determination unit 54 determines whether or not the value of the electrical signal from the second sensor 14 is less than or equal to the value of the electrical signal from the third sensor 16. If the value of the electrical signal from the second sensor 14 is less than or equal to the value of the electrical signal from the third sensor 16, in step 118, a suspicion flag indicating that there is a possibility of misjudging the flame by hot air is turned on. To. On the other hand, when the value of the electrical signal from the second sensor 14 is larger than the value of the electrical signal from the third sensor 16, the process proceeds to step 120.
ステップ３０４において、火災判定部５４は、上記ステップ１００で取得した第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第１センサ１２からの電気信号の値に対する計算値を算出する。算出した計算値は、雑音量としても用いられる。 In step 304, the fire determination unit 54 derives an approximate line from the value of the electrical signal from the second sensor 14 acquired in step 100 and the value of the electrical signal from the third sensor 16. The calculated value for the value of the electric signal from the first sensor 12 is used. The calculated value is also used as a noise amount.
ステップ３０６では、火災判定部５４は、上記ステップ１１８で設定された疑惑フラグ、及び上記ステップ３０４で算出された計算量に応じて、第１センサ１２からの電気信号の値に関する閾値として、閾値Ａ又は閾値Ｂを取得する。ここで、閾値Ａ及び閾値Ｂは、計算量毎に定められており、計算量が大きいほど、閾値Ａ及び閾値Ｂが大きくなるように定められている。また、同一の計算量に対して、閾値Ａ＜閾値Ｂとなるように、閾値Ａ、閾値Ｂが定められている。 In step 306, the fire determination unit 54 uses the threshold A as a threshold regarding the value of the electric signal from the first sensor 12 according to the suspicion flag set in step 118 and the calculation amount calculated in step 304. Alternatively, the threshold value B is acquired. Here, the threshold A and the threshold B are determined for each calculation amount, and the threshold A and the threshold B are determined to increase as the calculation amount increases. In addition, threshold A and threshold B are determined so that threshold A <threshold B for the same calculation amount.
次のステップ３０８では、火災判定部５４は、上記ステップ１００で取得した第１センサ１２からの電気信号の値と、上記ステップ３０４で算出された第１センサ１２からの電気信号の値に対する計算値とに基づいて、上記ステップ１１８の疑惑フラグが成立しておらず、かつ、上記ステップ３０６で取得した閾値Ａ又は閾値Ｂを用いて、第１センサ１２からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値Ａ又は閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。第１センサ１２からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値Ａ又は閾値Ｂ未満である場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。 In the next step 308, the fire determination unit 54 calculates the value of the electric signal from the first sensor 12 acquired in step 100 and the value of the electric signal from the first sensor 12 calculated in step 304. Based on the above, the suspicion flag in step 118 is not established, and the threshold value A or threshold value B acquired in step 306 is used to calculate the value of the electric signal from the first sensor 12. It is determined whether the difference is greater than or equal to threshold A or threshold B. When the difference from the calculated value with respect to the value of the electric signal from the first sensor 12 is less than the threshold value A or the threshold value B, it is determined that no flame is detected, and the fire determination processing routine is performed while continuing the current mode. Exit.
一方、第１センサ１２からの電気信号の値と、第１センサ１２からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値Ａ以上である場合には、炎を検知したと判定し、ステップ１２８へ移行する。一方、第１センサ１２からの電気信号の値と、第１センサ１２からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値Ａ未満である場合には、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。 On the other hand, if the difference between the value of the electrical signal from the first sensor 12 and the calculated value for the value of the electrical signal from the first sensor 12 is greater than or equal to the threshold A, it is determined that a flame has been detected, and step Move to 128. On the other hand, if the difference between the value of the electrical signal from the first sensor 12 and the calculated value for the value of the electrical signal from the first sensor 12 is less than the threshold A, the fire continues while the current mode is continued. The determination processing routine ends.
ステップ１２８では、回数判定部５６は、上記ステップ１２６の判定結果と、過去の上記ステップ１２６の判定結果とに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数Ｎ以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ１３６へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ未満である場合には、ステップ１３０へ移行する。 In step 128, the number-of-times determination unit 56 determines the number of times that it has been determined that flames have been continuously detected based on the determination result of step 126 and the determination result of step 126 in the past. It is determined whether it is above. If the number of times it is determined that flames have been detected continuously is equal to or greater than the number N of consecutive times, it is determined that a fire has occurred, and the process proceeds to step 136. On the other hand, if the number of times it has been determined that flames have been detected continuously is less than the number N of consecutive times, the routine proceeds to step 130.
ステップ１３０では、回数判定部５６は、上記ステップ１２６の判定結果と、過去の上記ステップ１２６の判定結果とに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数Ｍ以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ１３６へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ未満である場合には、ステップ１３２へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。 In step 130, the number-of-times determination unit 56 determines in advance the number of times it has been determined that a flame has been detected within a certain period of time based on the determination result in step 126 and the determination result in step 126 above. It is determined whether or not the cumulative number M is greater than or equal to M. If the number of times it has been determined that a flame has been detected within a certain time is greater than or equal to the cumulative number M, it is determined that a fire has occurred and the process proceeds to step 136. On the other hand, when the number of times it has been determined that flames have been continuously detected is less than the cumulative number M, the process proceeds to step 132, the process proceeds to the caution output mode, and the fire determination process routine ends.
そして、ステップ１３６において、警報制御部５８は、火災モードへ移行して、火災信号を外部出力部３２に対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。 In step 136, the alarm control unit 58 shifts to the fire mode, outputs a fire signal to the external output unit 32, and ends the fire determination processing routine.
以上説明したように、第２の実施の形態に係る炎検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換し、それぞれの電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定することにより、熱風による誤作動を解消し、精度よく炎を検知することができる。 As described above, according to the flame detector according to the second embodiment, infrared light in the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band, 4.0 μm in the wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band. Infrared light in the nearby band and infrared light in the band near 5.0 μm with a wavelength longer than the carbon dioxide resonance radiation band are detected and converted into electrical signals of DC components. Are compared to determine whether or not a flame has been detected, so that malfunction due to hot air can be eliminated and the flame can be detected with high accuracy.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記第１の実施の形態では、第二変化量より第三変化量が大きい場合に、厳しく判定するための閾値を用いて、炎を検知したか否かを判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第二変化量より第三変化量が小さい場合にのみ、判定比に関する条件を満たせば、炎を検知したと判定するようにしてもよい。この場合には、第二変化量より第三変化量が大きいと、炎を検知したとは判定されない。 For example, in the first embodiment, the case where it is determined whether or not a flame has been detected using a threshold for strict determination when the third change amount is larger than the second change amount will be described as an example. However, the present invention is not limited to this. Only when the third change amount is smaller than the second change amount, it may be determined that the flame is detected if the condition regarding the determination ratio is satisfied. In this case, if the third change amount is larger than the second change amount, it is not determined that the flame is detected.
また、上記第１の実施の形態〜第２の実施の形態では、火災判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。火災判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合であって、かつ、火災判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力するようにしてもよい。 Moreover, in the said 1st Embodiment-2nd Embodiment, when the frequency | count determined with the fire determination part 54 having detected the flame continuously is more than the predetermined continuous number, or the fire determination part 54 In the above description, the case where the fire signal is output when the number of times it is determined that the flame has been detected within a certain time is equal to or greater than the predetermined cumulative number has been described, but the present invention is not limited thereto. It is determined that the number of times it is determined that the flame has been detected continuously by the fire determination unit 54 is equal to or greater than a predetermined number of consecutive times, and that the fire determination unit 54 has determined that the flame has been detected within a certain period of time. A fire signal may be output when the number of times is equal to or greater than a predetermined cumulative number.
また、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外に、4.0μｍ近傍の帯域の赤外線および5.0μｍ近傍の帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外として、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の赤外線と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の赤外線とであれば、他の帯域の赤外線を検出してもよいし、また、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域として、２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよいし、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域として、２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。 Moreover, although the case where infrared rays in the band near 4.0 μm and infrared rays in the band near 5.0 μm are detected in addition to the carbon dioxide resonance radiation band in the vicinity of 4.5 μm has been described as an example, the present invention is not limited to this. . Other than the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band, the infrared of the band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band and the infrared of the band longer than the carbon dioxide resonance radiation band are used. May be detected, or two or more bands of infrared rays may be detected as a band having a wavelength shorter than that of the carbon dioxide resonance radiation band. Two or more bands of infrared rays may be detected.
また、平均算出部５０は、各センサからの電気信号の値の移動平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、各センサからの電気信号の値の加重平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出するようにしてもよい。 Moreover, although the average calculation part 50 demonstrated as an example the case where the moving average value of the value of the electrical signal from each sensor was calculated as a monitoring environment signal value of the signal of each sensor, it is not limited to this. The weighted average value of the electric signal value from each sensor may be calculated as the monitoring environment signal value of the signal of each sensor.
また、上記第２の実施の形態において、第２センサ１４によって検出された電気信号の値、及び第３センサ１６によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、第１センサ１２によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、第１センサ１２によって検出された電気信号の値、第２センサ１４によって検出された電気信号の値、及び第３センサ１６によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、第１センサ１２によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出するようにしてもよい。 In the second embodiment, the first sensor 12 is obtained from an approximate straight line obtained from the value of the electrical signal detected by the second sensor 14 and the value of the electrical signal detected by the third sensor 16. The calculation value corresponding to the value of the electric signal detected by the above is described as an example of calculating the amount of noise, but is not limited thereto, the value of the electric signal detected by the first sensor 12, This corresponds to the value of the electrical signal detected by the first sensor 12 obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electrical signal detected by the second sensor 14 and the value of the electrical signal detected by the third sensor 16. The calculated value may be calculated as a noise amount.
また、上記第１の実施の形態において、閾値テーブルから、閾値を取得する場合を例に説明したが、閾値を求める関数を導出しておき、当該関数から、閾値を取得するようにしてもよい。 In the first embodiment, the case where the threshold value is acquired from the threshold value table has been described as an example. However, a function for obtaining the threshold value may be derived, and the threshold value may be acquired from the function. .
また、上記第２の実施の形態において、上記第１の実施の形態と同様に、補正部により、第１センサ１２によって検出された電気信号の値、第２センサ１４によって検出された電気信号の値、及び第３センサ１６によって検出された電気信号の値に対して、補正係数設定部４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第１センサ１２によって検出された電気信号のセンサ値、第２センサ１４によって検出された電気信号のセンサ値、及び第３センサ１６によって検出された電気信号のセンサ値を用いて、火災判定を行ってもよい。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the value of the electrical signal detected by the first sensor 12 and the electrical signal detected by the second sensor 14 are corrected by the correction unit. The value and the value of the electric signal detected by the third sensor 16 are corrected using the correction coefficient set by the correction coefficient setting unit 42, and the sensor value of the electric signal detected by the first sensor 12 is corrected. The fire determination may be performed using the sensor value of the electrical signal detected by the second sensor 14 and the sensor value of the electrical signal detected by the third sensor 16.
また、上記第２の実施の形態において、上記第１の実施の形態と同様に、平均算出部５０により、第１センサ１２からの電気信号のセンサ値の移動平均値、第２センサ１４からの電気信号のセンサ値の移動平均値、第３センサ１６からの電気信号のセンサ値の移動平均値を算出するようにしてもよい。更に、変化量算出部５２により、第１センサ１２からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された第１センサ１２の信号の移動平均値との差を、第一変化量として算出し、第２センサ１４からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された第２センサ１４の信号の移動平均値との差を、第二変化量として算出し、第３センサ１６からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された第３センサ１６の信号の移動平均値との差を、第三変化量として算出するようにしてもよい。この場合、上記第１の実施の形態と同様に、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を用いて、火災判定を行ってもよい。更に、上記第１の実施の形態と同様に、信号の変化量が、負の基準値より小さい状態がとなった場合、移動平均値をリセットするようにしてもよい。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the average calculation unit 50 calculates the moving average value of the sensor value of the electric signal from the first sensor 12 and the second sensor 14. The moving average value of the sensor value of the electric signal and the moving average value of the sensor value of the electric signal from the third sensor 16 may be calculated. Further, the change amount calculation unit 52 uses the difference between the live value of the electrical signal from the first sensor 12 and the moving average value of the signal of the first sensor 12 calculated by the average calculation unit 50 as the first change amount. The difference between the live value of the electrical signal from the second sensor 14 and the moving average value of the signal of the second sensor 14 calculated by the average calculation unit 50 is calculated as the second change amount, and the third sensor The difference between the live value of the electrical signal from 16 and the moving average value of the signal of the third sensor 16 calculated by the average calculation unit 50 may be calculated as the third change amount. In this case, similarly to the first embodiment, the fire determination may be performed using the first change amount, the second change amount, and the third change amount. Further, as in the first embodiment, when the signal change amount is smaller than the negative reference value, the moving average value may be reset.
また、上記第２の実施の形態において、火災判定部５４が、補正部４４によって補正された、第１センサ１２からの電気信号のセンサ値、第２センサ１４からの電気信号のセンサ値、及び第３センサ１６からの電気信号のセンサ値の少なくとも一つが、予め定められた範囲外である場合、火災判定で用いられる閾値Ｅを高くするように変更してもよい。 In the second embodiment, the fire determination unit 54 corrects the sensor value of the electrical signal from the first sensor 12, the sensor value of the electrical signal from the second sensor 14 corrected by the correction unit 44, and When at least one of the sensor values of the electrical signal from the third sensor 16 is outside a predetermined range, the threshold value E used in the fire determination may be changed to be higher.
１０ 炎検知器
１２ 第１センサ
１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ フィルター
１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ 検出素子
１４ 第２センサ
１６ 第３センサ
１８、２０、２２、２４ 増幅部
２６ ＡＤ変換部
２８ 第１の演算処理部
３０ 第２の演算処理部
３２ 外部出力部
４０ 信号取得部
４２ 補正係数設定部
４４ 補正部
４６Ａ 警報表示部
４６Ｂ 警報出力部
５０ 平均算出部
５２ 変化量算出部
５４ 火災判定部
５６ 回数判定部
５８ 警報制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flame detector 12 1st sensor 12A, 14A, 16A Filter 12B, 14B, 16B Detection element 14 2nd sensor 16 3rd sensor 18, 20, 22, 24 Amplification part 26 AD conversion part 28 1st arithmetic processing part 30 Second calculation processing unit 32 External output unit 40 Signal acquisition unit 42 Correction coefficient setting unit 44 Correction unit 46A Alarm display unit 46B Alarm output unit 50 Average calculation unit 52 Change amount calculation unit 54 Fire determination unit 56 Number of times determination unit 58 Alarm control Part
Claims (9)
前記炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルターと、
前記炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターと、
前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、
前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、
前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、
前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか一つ又は複数を判定閾値と比較して、炎を検知したか否かを判定する判定部と、を含み、
前記判定部は、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値又は／及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて雑音量を算出し、前記算出した雑音量が大きいほど判定閾値が小さくなるように前記判定閾値を変更し、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値と前記雑音量との差分が、前記判定閾値より大きい場合には、炎を検知したと判定する炎検知器。 A first bandpass filter that transmits infrared light including the peak wavelength of the carbon dioxide resonance radiation band;
A second band pass filter that transmits infrared light in a band including a band having a shorter wavelength than the carbon dioxide resonance radiation band, and a band center provided at a position away from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band;
A third band filter that transmits infrared light in a band including a band having a longer wavelength than the carbon dioxide resonance radiation band, and a band center provided at a position away from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band;
A first detection element that detects infrared light transmitted through the first band filter and converts the infrared light into an electrical signal;
A second detection element that detects infrared light transmitted through the second band filter and converts the infrared light into an electrical signal;
A third detection element for detecting infrared light transmitted through the third band filter and converting it into an electrical signal;
One or more of the value of the electrical signal detected by the first detection element, the value of the electrical signal detected by the second detection element, and the value of the electrical signal detected by the third detection element A determination unit that determines whether or not a flame has been detected in comparison with a determination threshold,
The determination unit calculates a noise amount based on a value of the electrical signal detected by the second detection element or / and a value of the electrical signal detected by the third detection element, and the calculated noise amount is large The determination threshold is changed so that the determination threshold becomes smaller, and when the difference between the value of the electric signal detected by the first detection element and the amount of noise is larger than the determination threshold, a flame is detected. A flame detector that judges
前記第２検出素子によって検出された電気信号の値が、前記第３検出素子によって検出された電気信号の値以下である場合、前記判定閾値として、前記第１閾値より大きい第２閾値を用いて、炎を検知したか否かを判定する請求項３項記載の炎検知器。 When the value of the electrical signal detected by the second detection element is greater than the value of the electrical signal detected by the third detection element, the determination unit uses the first threshold as the determination threshold and sets a flame To detect whether or not
When the value of the electrical signal detected by the second detection element is equal to or less than the value of the electrical signal detected by the third detection element, a second threshold value greater than the first threshold value is used as the determination threshold value. The flame detector according to claim 3, wherein it is determined whether or not a flame has been detected.
前記判定部は、一定周期で、炎を検知したか否かを繰り返し判定し、
前記回数判定部は、連続で炎を検出したと判定された回数が、予め定められた連続回数以上である場合、又は／及び一定期間内で炎を検出したと判定された回数が、予め定められた累積回数以上である場合、火災信号を出力する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の炎検知器。 And further including a number determination unit,
The determination unit repeatedly determines whether or not a flame is detected at a constant period,
The number of times determination unit determines in advance that the number of times it has been determined that flames have been detected continuously is equal to or greater than a predetermined number of times, or / and the number of times it has been determined that flames have been detected within a certain period of time. The flame detector according to any one of claims 1 to 6, wherein a fire signal is output when the accumulated number of times is greater than or equal to a given cumulative number.
前記第２検出素子は、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換し、
前記第３検出素子は、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する請求項１〜請求項７の何れか１項記載の炎検知器。 The first detection element detects infrared light transmitted through the first bandpass filter and converts the infrared light into an electrical signal of a DC component;
The second detection element detects infrared light transmitted through the second band filter and converts the infrared light into an electric signal of a direct current component,
The flame detector according to any one of claims 1 to 7, wherein the third detection element detects infrared light transmitted through the third band filter and converts the infrared light into an electric signal of a DC component.
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