李海峰　王瑩　汪晶

摘 要： 通過對(duì)三紅外火焰探測(cè)器軟件算法的研究，提出一種三紅火焰探測(cè)的具體軟件算法實(shí)現(xiàn)方案，該算法融合了閾值法、信號(hào)間數(shù)字相關(guān)分析法和平均功率法解決三紅外火焰探測(cè)問題，同時(shí)通過具體編程及試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了三紅外火焰探測(cè)器遠(yuǎn)距離探測(cè)技術(shù)要求，完成了軟件算法的具體實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明提出的方案可行，算法能夠有效提高三紅外火焰探測(cè)器探測(cè)靈敏度，降低虛警率。

關(guān)鍵詞： 三紅外； 火焰探測(cè)器； 軟件算法； 軟件實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）06?0095?03

從探測(cè)機(jī)理上三紅外火焰探測(cè)器具有靈敏度高、可靠性和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，適用于易燃易爆等火焰探測(cè)。因此作為一種非常重要的火焰探測(cè)手段，被廣泛應(yīng)用于礦井、油田、石化企業(yè)和儲(chǔ)存易燃物的場(chǎng)所[1]。三紅外火焰探測(cè)器軟件算法優(yōu)劣對(duì)其靈敏度、抗誤報(bào)特性有著決定性作用。為了更準(zhǔn)確的將火焰信號(hào)與其他紅外輻射干擾區(qū)分開，提高抗誤報(bào)能力和探測(cè)靈敏度，采用數(shù)學(xué)相關(guān)性分析技術(shù)將因探測(cè)距離增大而衰減并淹沒在干擾信號(hào)中的火焰信號(hào)提取出來[2?3]，但如何利用三個(gè)波段的輻射信號(hào)間的數(shù)學(xué)關(guān)系，達(dá)到快速檢測(cè)火焰信號(hào)的目的，成為實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的難題[4]。基于此，本文提出一種基于信號(hào)相關(guān)性和平均功率的三紅外火焰探測(cè)器軟件算法。

1 軟件算法原理分析

火焰探測(cè)的算法有閃爍頻率分析法、持續(xù)時(shí)間法、信號(hào)間的數(shù)學(xué)相關(guān)分析法、與儲(chǔ)存的頻帶曲線對(duì)照分析法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的火焰識(shí)別算法等。其中，前5種方法都是目前火焰探測(cè)器常用的方法，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的智能火焰識(shí)別算法，需要使用已知的訓(xùn)練樣本和相應(yīng)的輸出模式對(duì)識(shí)別火焰的判別規(guī)則進(jìn)行反復(fù)調(diào)整。但影響火災(zāi)的因素很多且隨機(jī)發(fā)生，實(shí)際上不可能獲得所有狀態(tài)的樣本且由于網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)初始權(quán)重和閾值是隨機(jī)的[5]，因此這種方法的漏報(bào)和誤報(bào)率都較高，實(shí)用性不強(qiáng)。

在紅外探測(cè)器的實(shí)際使用環(huán)境中，不僅存在碳?xì)浠蚝蓟衔锶紵a(chǎn)生的紅外輻射，同時(shí)也存在白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)舻热斯す庠摧椛浜捅尘拜椛浒l(fā)出的紅外干擾輻射，這種復(fù)雜的檢測(cè)環(huán)境不僅降低了紅外火焰探測(cè)器的探測(cè)距離，而且容易造成誤報(bào)。因此，本文設(shè)計(jì)的三紅外火焰探測(cè)器選用三個(gè)熱釋電紅外傳感器作為探測(cè)器件，第1個(gè)傳感器用于探測(cè)由碳?xì)浠蚝蓟衔锶紵a(chǎn)生的紅外輻射（中心波長(zhǎng)為4.4 μm）；在大于和小于CO2峰值輻射波段各選擇了一個(gè)波段，用于鑒別人工光源輻射和背景輻射。對(duì)任意一紅外輻射源來說，其在這三個(gè)波段的光譜特性的數(shù)學(xué)關(guān)系是惟一的，通過分析比較這三個(gè)光譜特性的數(shù)學(xué)關(guān)系實(shí)現(xiàn)高可靠和遠(yuǎn)距離探測(cè)的目的。據(jù)此，本文提出了一種融合了信號(hào)間的數(shù)學(xué)相關(guān)分析法和信號(hào)平均功率法的三波段火焰識(shí)別算法。該算法以數(shù)學(xué)相關(guān)分析法為核心解決遠(yuǎn)距離探測(cè)問題，通過信號(hào)平均功率法實(shí)現(xiàn)弱信號(hào)間的分析處理及比較問題，其具體實(shí)現(xiàn)過程如下： 本文用信號(hào)的平均功率表示傳感器采集到的信號(hào)強(qiáng)度，其表達(dá)式如下：

式中：k表示采集信號(hào)的個(gè)數(shù)；[x（i）]為每次采集電壓信號(hào)。

則對(duì)于三紅外火焰探測(cè)器三路信號(hào)平均功率為：

式中：[x1]，[x2]，[x3]分別代表三個(gè)傳感器的輸出信號(hào)， 根據(jù)傳感器的光學(xué)特性，這三個(gè)傳感器輸出信號(hào)均包含了真實(shí)火焰信號(hào)、人工熱源干擾信號(hào)和背景干擾信號(hào)。k值的選取與火焰的大小密切相關(guān)，它間接反映了探測(cè)器的響應(yīng)速度：如需探測(cè)器快速響應(yīng)，k的取值需較?。蝗缧杼岣咛綔y(cè)器可靠性，k的取值需較大。

本文所述的三紅外火焰探測(cè)器設(shè)置有5個(gè)報(bào)警閾值（分別對(duì)應(yīng)5個(gè)靈敏度），它們分別與5個(gè)時(shí)間特征值的k值（該值表示采集火焰數(shù)據(jù)的時(shí)間）相對(duì)應(yīng)。為保證探測(cè)器抗誤報(bào)特性和可靠性，時(shí)間特征值k越小，對(duì)應(yīng)報(bào)警閾值需越高。在同一標(biāo)準(zhǔn)火焰條件下，判斷時(shí)間越短，響應(yīng)速度越快，時(shí)間越長(zhǎng)，抗干擾能力越強(qiáng)。本文按照閾值法原理，選取4.4 μm波段下的5個(gè)平均功率值與其對(duì)應(yīng)的報(bào)警閥值依次按照式（3）進(jìn)行比較判斷：

式中：[P1（k1），P1（k2），P1（k3），P1（k4），P1（k5）]分別代表5個(gè)時(shí)間特征值下的平均功率值。其中k1m2>m3>m4>m5，報(bào)警閾值是依據(jù)有火條件下采集火焰數(shù)據(jù)確定的，閾值要小于真實(shí)火焰條件的有效數(shù)據(jù)，同時(shí)滿足抗誤報(bào)要求。由于信號(hào)輻射強(qiáng)度間數(shù)學(xué)關(guān)系不隨探測(cè)距離的變化而變化，且探測(cè)器對(duì)4.4 μm波段下響應(yīng)幅值最大，所以在滿足相應(yīng)特征值下不等式（3）之后，再判斷此時(shí)間特征值下三波段對(duì)應(yīng)平均功率是否滿足下式：

式中的a1，a2為3路傳感器之間的比例系數(shù)，為固定值。當(dāng)三波段對(duì)應(yīng)的平均功率同時(shí)滿足上述兩個(gè)判斷條件時(shí)，則判斷有火。為減少誤報(bào)，在不滿足火警條件時(shí)，需進(jìn)行預(yù)警判斷，預(yù)警算法與火警算法方法相同，區(qū)別在于預(yù)警閾值要小于報(bào)警閾值。

2 軟件算法設(shè)計(jì)

三紅外火焰探測(cè)器的軟件算法主要包括數(shù)據(jù)采集部分和主程序。本節(jié)根據(jù)上節(jié)算法原理分析給出了軟件算法具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集在中斷中完成，由于火焰的閃爍頻率在7～12 Hz之間，根據(jù)香農(nóng)?奈奎斯特采樣定理，設(shè)定中斷每3 ms采集更新1次數(shù)據(jù)。通過抓火實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若放大電路的末級(jí)輸出飽和，火焰算法判斷將出現(xiàn)問題，此時(shí)需將放大電路的次級(jí)輸出采集的數(shù)據(jù)作為火焰判斷依據(jù)，即數(shù)據(jù)有效的原則為“若當(dāng)前輸出級(jí)數(shù)據(jù)飽和則看前級(jí)數(shù)據(jù)”。為減小算法的復(fù)雜度，此時(shí)采集的數(shù)據(jù)不能直接使用，需進(jìn)行歸一化處理，按照三級(jí)之間的放大倍數(shù)，統(tǒng)一歸一化到末級(jí)的采樣數(shù)據(jù)。然后將歸一化之后的數(shù)據(jù)作為求平均功率的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；同時(shí)在中斷中進(jìn)行5個(gè)時(shí)間特征值（功率）的實(shí)時(shí)計(jì)算更新，分別作為火焰判斷的依據(jù)供主程序讀取。每次數(shù)據(jù)采集中斷占用的CPU時(shí)間為小于200 μs，剩余CPU資源全部留給主程序進(jìn)行火災(zāi)軟件算法判斷和探測(cè)器功能實(shí)現(xiàn)。這種軟件框架能夠保證主程序的實(shí)時(shí)性和主程序軟件算法執(zhí)行的連續(xù)性。

2.2 軟件主程序單元設(shè)計(jì)

主程序單元包括系統(tǒng)初始化模塊、火焰判斷算法模塊以及報(bào)警輸出模塊。在系統(tǒng)初始化模塊中將完成MCU功能初始化和自檢測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)處理中需要的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行初始化，然后根據(jù)火焰判斷算法的判斷結(jié)果對(duì)火警狀態(tài)進(jìn)行輸出，流程圖如圖1所示。火焰判斷算法主要包括以下幾步：首先將4.4 μm波段下得到的5個(gè)平均功率值與其對(duì)應(yīng)的報(bào)警閥值按式（3）進(jìn)行判斷，若滿足某個(gè)時(shí)間特征值下的不等式之后，再判斷此時(shí)間特征值下，三波段對(duì)應(yīng)的平均功率是否滿足4.4 μm波段下的平均功率值均大于其他兩路和一定的比例要求，若滿足，則判斷有火，進(jìn)行火警輸出，流程圖見圖2。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證該算法的性能，設(shè)計(jì)了相關(guān)驗(yàn)證性試驗(yàn)。首先，為了驗(yàn)證算法在能夠可靠且穩(wěn)定地對(duì)火焰信號(hào)和干擾信號(hào)做出正確的響應(yīng)，設(shè)計(jì)了報(bào)警驗(yàn)證和重復(fù)性試驗(yàn)；其次，為了測(cè)試探測(cè)器響應(yīng)速度和靈敏度，設(shè)計(jì)了報(bào)警響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)和探測(cè)靈敏度（距離）試驗(yàn)；最后，為了進(jìn)一步考察算法對(duì)不同干擾源的抗干擾能力，設(shè)計(jì)了抗干擾試驗(yàn)。

3.1 軟件算法報(bào)警驗(yàn)證

設(shè)置三種實(shí)驗(yàn)條件來驗(yàn)證探測(cè)器的可靠性和穩(wěn)定性。其探測(cè)距離均為30 m。第一組將標(biāo)準(zhǔn)火作為火焰信號(hào)；第二組將調(diào)制頻率處于10～20 Hz之間的黑體輻射和白熾燈作為干擾信號(hào)。第三組將第一組和第二組的兩種均作為探測(cè)信號(hào)，驗(yàn)證結(jié)果見表1。

由表1看出：在單純的火焰條件和有干擾的火焰條件下均能報(bào)出火警，不會(huì)漏報(bào)；在只有干擾的條件下，不會(huì)報(bào)出火警，沒有誤報(bào)。驗(yàn)證該算法的可行性。根據(jù)GB15631?2008特種火災(zāi)探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)的要求，為了確保采樣信號(hào)具有普遍意義，需要通過重復(fù)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)對(duì)此火焰識(shí)別算法進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同上述數(shù)據(jù)均保持一致，驗(yàn)證了此算法的可靠性。

3.2 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)

樣機(jī)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間的試驗(yàn)按照樣機(jī)的靈敏度設(shè)置，將標(biāo)準(zhǔn)火（入射角均為0°）正對(duì)探測(cè)器并將探測(cè)距離分別定為10 m，15 m，20 m和30 m，時(shí)間記錄見表2，結(jié)果表明樣機(jī)的響應(yīng)時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3 探測(cè)距離試驗(yàn)

三紅外火焰探測(cè)器的一個(gè)重要指標(biāo)就是探測(cè)距離，本試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)火下測(cè)試了樣機(jī)探測(cè)器的探測(cè)距離（火焰的入射角為0°，5 s內(nèi)輸出火警信號(hào)），結(jié)果見表3。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明樣機(jī)的性能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 抗干擾試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)用太陽(yáng)光、白熾燈、熒光燈等干擾源對(duì)該探測(cè)器進(jìn)行干擾（入射角均為0°），從表4可以看出，算法能夠?qū)Ω黝惛蓴_源準(zhǔn)確無誤地做出響應(yīng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

三紅外火焰探測(cè)器軟件算法是實(shí)現(xiàn)其高靈敏、高可靠、低虛警率的關(guān)鍵。本文針對(duì)當(dāng)前存在的遠(yuǎn)距離探測(cè)、弱信號(hào)處理等問題，提出一種基于信號(hào)相關(guān)性和平均功率結(jié)合的三紅外火焰探測(cè)器軟件算法。該算法以數(shù)學(xué)相關(guān)分析法為核心解決遠(yuǎn)距離探測(cè)問題，通過信號(hào)平均功率法和閾值法實(shí)現(xiàn)弱信號(hào)間的分析處理及比較問題。試驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的方案可行，算法能夠有效提高火焰探測(cè)器的靈敏度，降低虛警率。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚秋霞，李民，莫崇典.紅外技術(shù)探測(cè)原理及其在工業(yè)消防領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2006（3）：40?43.

[2] 周向真.基于多紅外波段的火焰探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].武漢：華中科技大學(xué)，2008.

[3] 胡幸江.多波段紅外火焰探測(cè)器系統(tǒng)研究與產(chǎn)品開發(fā)[D].杭州：浙江大學(xué)，2013.

[4] 王紹中.火焰探測(cè)器[J].石油化工自動(dòng)化，1998（3）：45?47.

[5] 袁積德.三波段紅外火焰探測(cè)器的研究與開發(fā)[D].杭州：浙江大學(xué)，2012.

[6] 何志勇，趙瑞國(guó)，袁軍社.傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].火箭推進(jìn)，2010（6）：63?65.

2.2 軟件主程序單元設(shè)計(jì)

主程序單元包括系統(tǒng)初始化模塊、火焰判斷算法模塊以及報(bào)警輸出模塊。在系統(tǒng)初始化模塊中將完成MCU功能初始化和自檢測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)處理中需要的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行初始化，然后根據(jù)火焰判斷算法的判斷結(jié)果對(duì)火警狀態(tài)進(jìn)行輸出，流程圖如圖1所示?；鹧媾袛嗨惴ㄖ饕ㄒ韵聨撞剑菏紫葘?.4 μm波段下得到的5個(gè)平均功率值與其對(duì)應(yīng)的報(bào)警閥值按式（3）進(jìn)行判斷，若滿足某個(gè)時(shí)間特征值下的不等式之后，再判斷此時(shí)間特征值下，三波段對(duì)應(yīng)的平均功率是否滿足4.4 μm波段下的平均功率值均大于其他兩路和一定的比例要求，若滿足，則判斷有火，進(jìn)行火警輸出，流程圖見圖2。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證該算法的性能，設(shè)計(jì)了相關(guān)驗(yàn)證性試驗(yàn)。首先，為了驗(yàn)證算法在能夠可靠且穩(wěn)定地對(duì)火焰信號(hào)和干擾信號(hào)做出正確的響應(yīng)，設(shè)計(jì)了報(bào)警驗(yàn)證和重復(fù)性試驗(yàn)；其次，為了測(cè)試探測(cè)器響應(yīng)速度和靈敏度，設(shè)計(jì)了報(bào)警響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)和探測(cè)靈敏度（距離）試驗(yàn)；最后，為了進(jìn)一步考察算法對(duì)不同干擾源的抗干擾能力，設(shè)計(jì)了抗干擾試驗(yàn)。

3.1 軟件算法報(bào)警驗(yàn)證

設(shè)置三種實(shí)驗(yàn)條件來驗(yàn)證探測(cè)器的可靠性和穩(wěn)定性。其探測(cè)距離均為30 m。第一組將標(biāo)準(zhǔn)火作為火焰信號(hào)；第二組將調(diào)制頻率處于10～20 Hz之間的黑體輻射和白熾燈作為干擾信號(hào)。第三組將第一組和第二組的兩種均作為探測(cè)信號(hào)，驗(yàn)證結(jié)果見表1。

由表1看出：在單純的火焰條件和有干擾的火焰條件下均能報(bào)出火警，不會(huì)漏報(bào)；在只有干擾的條件下，不會(huì)報(bào)出火警，沒有誤報(bào)。驗(yàn)證該算法的可行性。根據(jù)GB15631?2008特種火災(zāi)探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)的要求，為了確保采樣信號(hào)具有普遍意義，需要通過重復(fù)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)對(duì)此火焰識(shí)別算法進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同上述數(shù)據(jù)均保持一致，驗(yàn)證了此算法的可靠性。

3.2 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)

樣機(jī)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間的試驗(yàn)按照樣機(jī)的靈敏度設(shè)置，將標(biāo)準(zhǔn)火（入射角均為0°）正對(duì)探測(cè)器并將探測(cè)距離分別定為10 m，15 m，20 m和30 m，時(shí)間記錄見表2，結(jié)果表明樣機(jī)的響應(yīng)時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3 探測(cè)距離試驗(yàn)

三紅外火焰探測(cè)器的一個(gè)重要指標(biāo)就是探測(cè)距離，本試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)火下測(cè)試了樣機(jī)探測(cè)器的探測(cè)距離（火焰的入射角為0°，5 s內(nèi)輸出火警信號(hào)），結(jié)果見表3。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明樣機(jī)的性能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 抗干擾試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)用太陽(yáng)光、白熾燈、熒光燈等干擾源對(duì)該探測(cè)器進(jìn)行干擾（入射角均為0°），從表4可以看出，算法能夠?qū)Ω黝惛蓴_源準(zhǔn)確無誤地做出響應(yīng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

三紅外火焰探測(cè)器軟件算法是實(shí)現(xiàn)其高靈敏、高可靠、低虛警率的關(guān)鍵。本文針對(duì)當(dāng)前存在的遠(yuǎn)距離探測(cè)、弱信號(hào)處理等問題，提出一種基于信號(hào)相關(guān)性和平均功率結(jié)合的三紅外火焰探測(cè)器軟件算法。該算法以數(shù)學(xué)相關(guān)分析法為核心解決遠(yuǎn)距離探測(cè)問題，通過信號(hào)平均功率法和閾值法實(shí)現(xiàn)弱信號(hào)間的分析處理及比較問題。試驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的方案可行，算法能夠有效提高火焰探測(cè)器的靈敏度，降低虛警率。

參考文獻(xiàn)

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2.2 軟件主程序單元設(shè)計(jì)

主程序單元包括系統(tǒng)初始化模塊、火焰判斷算法模塊以及報(bào)警輸出模塊。在系統(tǒng)初始化模塊中將完成MCU功能初始化和自檢測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)處理中需要的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行初始化，然后根據(jù)火焰判斷算法的判斷結(jié)果對(duì)火警狀態(tài)進(jìn)行輸出，流程圖如圖1所示?；鹧媾袛嗨惴ㄖ饕ㄒ韵聨撞剑菏紫葘?.4 μm波段下得到的5個(gè)平均功率值與其對(duì)應(yīng)的報(bào)警閥值按式（3）進(jìn)行判斷，若滿足某個(gè)時(shí)間特征值下的不等式之后，再判斷此時(shí)間特征值下，三波段對(duì)應(yīng)的平均功率是否滿足4.4 μm波段下的平均功率值均大于其他兩路和一定的比例要求，若滿足，則判斷有火，進(jìn)行火警輸出，流程圖見圖2。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證該算法的性能，設(shè)計(jì)了相關(guān)驗(yàn)證性試驗(yàn)。首先，為了驗(yàn)證算法在能夠可靠且穩(wěn)定地對(duì)火焰信號(hào)和干擾信號(hào)做出正確的響應(yīng)，設(shè)計(jì)了報(bào)警驗(yàn)證和重復(fù)性試驗(yàn)；其次，為了測(cè)試探測(cè)器響應(yīng)速度和靈敏度，設(shè)計(jì)了報(bào)警響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)和探測(cè)靈敏度（距離）試驗(yàn)；最后，為了進(jìn)一步考察算法對(duì)不同干擾源的抗干擾能力，設(shè)計(jì)了抗干擾試驗(yàn)。

3.1 軟件算法報(bào)警驗(yàn)證

設(shè)置三種實(shí)驗(yàn)條件來驗(yàn)證探測(cè)器的可靠性和穩(wěn)定性。其探測(cè)距離均為30 m。第一組將標(biāo)準(zhǔn)火作為火焰信號(hào)；第二組將調(diào)制頻率處于10～20 Hz之間的黑體輻射和白熾燈作為干擾信號(hào)。第三組將第一組和第二組的兩種均作為探測(cè)信號(hào)，驗(yàn)證結(jié)果見表1。

由表1看出：在單純的火焰條件和有干擾的火焰條件下均能報(bào)出火警，不會(huì)漏報(bào)；在只有干擾的條件下，不會(huì)報(bào)出火警，沒有誤報(bào)。驗(yàn)證該算法的可行性。根據(jù)GB15631?2008特種火災(zāi)探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)的要求，為了確保采樣信號(hào)具有普遍意義，需要通過重復(fù)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)對(duì)此火焰識(shí)別算法進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同上述數(shù)據(jù)均保持一致，驗(yàn)證了此算法的可靠性。

3.2 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)

樣機(jī)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間的試驗(yàn)按照樣機(jī)的靈敏度設(shè)置，將標(biāo)準(zhǔn)火（入射角均為0°）正對(duì)探測(cè)器并將探測(cè)距離分別定為10 m，15 m，20 m和30 m，時(shí)間記錄見表2，結(jié)果表明樣機(jī)的響應(yīng)時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3 探測(cè)距離試驗(yàn)

三紅外火焰探測(cè)器的一個(gè)重要指標(biāo)就是探測(cè)距離，本試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)火下測(cè)試了樣機(jī)探測(cè)器的探測(cè)距離（火焰的入射角為0°，5 s內(nèi)輸出火警信號(hào)），結(jié)果見表3。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明樣機(jī)的性能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 抗干擾試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)用太陽(yáng)光、白熾燈、熒光燈等干擾源對(duì)該探測(cè)器進(jìn)行干擾（入射角均為0°），從表4可以看出，算法能夠?qū)Ω黝惛蓴_源準(zhǔn)確無誤地做出響應(yīng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

三紅外火焰探測(cè)器軟件算法是實(shí)現(xiàn)其高靈敏、高可靠、低虛警率的關(guān)鍵。本文針對(duì)當(dāng)前存在的遠(yuǎn)距離探測(cè)、弱信號(hào)處理等問題，提出一種基于信號(hào)相關(guān)性和平均功率結(jié)合的三紅外火焰探測(cè)器軟件算法。該算法以數(shù)學(xué)相關(guān)分析法為核心解決遠(yuǎn)距離探測(cè)問題，通過信號(hào)平均功率法和閾值法實(shí)現(xiàn)弱信號(hào)間的分析處理及比較問題。試驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的方案可行，算法能夠有效提高火焰探測(cè)器的靈敏度，降低虛警率。

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