精准捕捉“火焰”，基于热释电效应的红外火焰传感器

热释电火焰传感器原理

热释电火焰传感器就是利用热释电效应，将吸收到的火焰红外辐射能量转换为电信号输出。当火焰或热源发出的红外辐射照射到热释电传感器的敏感元件上时，敏感元件会吸收这些辐射能量，导致其内部温度发生变化。由于热释电材料的特性，温度的变化会引起材料内部的电偶极矩改变，从而在材料的两端产生电荷分离，形成电压。通过对这一电压信号进行放大和处理，就可以用于检测火焰。

热释电火焰传感器结构

热释电火焰传感器由热释电敏感元、滤光窗、信号放大及处理电路、封装外壳等部件组成。

01.热释电敏感元

热释电效应在某些晶体材料中尤为明显，如钽酸锂（LiTaO3）、压电陶瓷（PZT）和高分子薄膜（如聚偏氟乙烯 PVF2），因此热释电火焰传感器中的敏感元通常由这些材料构成。

02.滤光窗

热释电火焰传感器通常配有滤光窗，用于过滤掉与火焰辐射波长不符的红外光，确保传感器只对火焰的特定波长做出反应。有机物燃烧产物主要是CO和CO2，其辐射光谱在4.0μm和4.8μm之间，滤光窗可将射入传感器的红外波长有效限制在上述范围之内。

03.信号放大及处理电路

在检测到火焰时，产生的电压信号通常很微弱，需要通过信号放大电路进行放大，以便后续的信号处理电路可以对其进行识别和处理。

信号处理电路会对放大后的信号进行进一步的处理，包括滤波、去噪、信号整形等，以确保输出的信号清晰、准确。

在实际应用中，热释电火焰传感器可用于火灾自动预警及扑救系统，与其他类型传感器协同监测，实现早期火灾探测、火灾自动报警、引导人员疏散和联动控制各种消防设施设备，从而达到防火灭火目的。

基于热释电火焰传感器，炜盛科技也开发出了ZRP320/330/370系列火焰模组。模组采用热释电传感器和高性能微处理器，通过不同传感器的组合设计，内置高速单片机，采集传感器信号并利用可靠高效的算法来有效的判断火情。接口简便，输出信号齐全，只需设计简单的电源电路及继电器电路，即可开发火焰探测器整机，缩短产品开发周期，适用于航天工业、仓储设施、印刷工业、油漆制造、制药工业、发电设施、机械及汽车制造业、石油石化等领域。

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