炎検知器

紫外線（UV）検出器は、発火の瞬間に放出される紫外線を検出することで機能します。火災や爆発を3～4ミリ秒以内に検出できますが、雷、アーク溶接、放射線、日光などの他の紫外線源によって引き起こされる誤報を最小限に抑えるため、2～3秒の時間遅延が設けられることがよくあります。UV検出器は通常、自然の背景放射線の影響を最小限に抑えるため、 300nmより短い波長で動作します。太陽光の影響を受けにくいUV波長帯は、油性汚染物質によって容易に検出不能になります。 

近赤外線（IR）アレイ炎検出器（0.7～1.1μm ）は 、視覚炎検出器とも呼ばれ、電荷結合素子（CCD）を用いて近赤外線放射を分析することで火災を確認する炎認識技術を採用しています。近赤外線（IR）センサーは、水や水蒸気の影響をあまり受けずに炎の現象を監視できるという利点があります。この波長で動作する焦電型センサーは比較的安価です。近赤外線帯域で炎を監視するマルチチャンネルまたはピクセルアレイセンサーは、火災検出に利用できる最も信頼性の高い技術と言えるでしょう。火災から放出される光は、特定の瞬間の炎の画像を形成します。近赤外線画像から作成されたビデオを分析することで、デジタル画像処理を利用して炎を認識できます。

赤外線（IR）または広帯域赤外線（1.1  μm 以上）炎検出器は、高温ガスから放出される特定のパターンについて赤外線スペクトル帯域を監視します。これらは、特殊な消防用熱画像カメラ（TIC）、つまりサーモグラフィ カメラの一種を使用して検出されます。誤報は、そのエリアにある他の高温の表面や背景の熱放射によって引き起こされる可能性があります。検出器のレンズに水が付着すると、検出器の精度が大幅に低下します。直射日光にさらされた場合も同様です。特別な周波数範囲は 4.3 ～ 4.4  μm です。これはCO ₂の共鳴周波数です。炭化水素（たとえば、木材や石油や天然ガスなどの化石燃料）の燃焼中、大量の熱と CO ₂が放出されます。高温の CO ₂は、共鳴周波数である 4.3  μm で大量のエネルギーを放出します。これにより、全放射放出にピークが生じ、よく検出できます。さらに、空気中の「冷たい」 CO _{2 は}、太陽光やその他の IR 放射を遮断します。これにより、この周波数のセンサーは「太陽光盲」になります。しかし、日光によって感度が低下します。火災のちらつき周波数（1～20Hz  ）を観測することで、検出器は、例えば高温の機械などによる熱放射によって引き起こされる誤報に対する感度を低くすることができます。

重大な欠点は、ほぼすべての放射線が水または水蒸気に吸収される可能性があることです。これは、4.3～4.4μm 領域の赤外線炎検出において特に顕著です。約3.5μm 以上では、水または氷による吸収率はほぼ100%になります。このため、屋外用途で使用される赤外線センサーは火災に対して非常に反応しにくくなります。最大の問題は、私たちの無知です。一部の赤外線検出器には（自動）検出器ウィンドウのセルフテスト機能がありますが、このセルフテストは検出器ウィンドウ上の水または氷の発生を監視するだけです。

塩の膜も有害です。塩は水分を吸収するからです。しかし、水蒸気、霧、小雨も、ユーザーが気づかないうちにセンサーをほぼ盲目にしてしまいます。その原因は、消防士が高温の火災に近づく際に、強烈な赤外線熱放射から身を守るために水蒸気スクリーンを使用するのと似ています。水蒸気、霧、小雨の存在は、モニターを「保護」し、火災を感知できないようにします。ただし、可視光線は水蒸気スクリーンを透過します。これは、人間が水蒸気スクリーンを通して炎を見ることができることから容易に理解できます。

赤外線検出器の一般的な応答時間は3～5秒です。

MWIR infrared (IR) cameras can be used to detect heat and with particular algorithms can detect hot-spots within a scene as well as flames for both detection and prevention of fire and risks of fire. These cameras can be used in complete darkness and operate both inside and outside.

These detectors are sensitive to both UV and IR wavelengths, and detect flame by comparing the threshold signal of both ranges. This helps minimize false alarms.

Dual IR (IR/IR) flame detectors compare the threshold signal in two infrared ranges. Often one sensor looks at the 4.4 micrometer carbon dioxide (CO₂), while the other sensor looks at a reference frequency. Sensing the CO₂ emission is appropriate for hydrocarbon fuels; for non-carbon based fuels, e.g., hydrogen, the broadband water bands are sensed.

Multi-infrared detectors make use of algorithms to suppress the effects of background radiation (blackbody radiation), again sensitivity is reduced by this radiation.

Triple-IR flame detectors compare three specific wavelength bands within the IR spectral region and their ratio to each other. In this case one sensor looks at the 4.4 micrometer range while the other sensors look at reference wavelengths both above and below 4.4. This allows the detector to distinguish between non-flame IR sources and actual flames which emit hot CO₂ in the combustion process. As a result, both detection range and immunity to false alarms can be significantly increased. IR3 detectors can detect a 0.1m² (1 ft²) gasoline pan fire at up to 65 m (215 ft) in less than 5 seconds. Triple IRs, like other IR detector types, are susceptible to blinding by a layer of water on the detector's window.

Most IR detectors are designed to ignore constant background IR radiation, which is present in all environments. Instead they are designed to detect suddenly changing or increasing sources of the radiation. When exposed to changing patterns of non-flame IR radiation, IR and UV/IR detectors become more prone to false alarms, while IR3 detectors become somewhat less sensitive but are more immune to false alarms.

マルチ赤外線（マルチIR/3IR）検出器は、アルゴリズムを使用して火災の存在を判断し、一般的に検出器の検出範囲と精度を低下させる黒体放射と呼ばれる背景ノイズから火災を区別します。黒体放射はあらゆる環境に常に存在しますが、特に高温の物体から強く放出されます。そのため、高温環境や高温物質を扱う場所では、IRのみの検出器は特に困難になります。したがって、アーク溶接機のプラズマ発光のように温度が極めて高い場合を除き、黒体放射はUVセンサーに影響を与えないため、確認の層をもう1つ追加するために、火炎検出器にUV-Cバンドセンサーが1つ追加されることがあります。

多波長検出器は、センサー構成によって種類が異なります。1 IR+UV、またはUVIRが最も一般的で低コストです。2 IR+UVは、コストと誤報耐性のバランスが取れたタイプで、3 IR+UVは、従来の3IR技術にUVセンサーによる追加の識別レイヤーを組み合わせたものです。 

3IR+UVやUVIRなどのマルチ波長またはマルチスペクトル検出器は、直接光や反射光、あるいは日光などの強い背景ノイズが存在する場合に誤報したり感度や範囲が低下したりすることが知られているIRのみの検出器よりも優れています。IR検出器は、火災検出の主な決定要因として赤外線バルクエネルギーの増加に依存することが多く、センサーが特定の範囲と比率を超えたときに警報を発します。しかし、このアプローチは、黒体放射、高温環境、または単に周囲の照明の変化など、火災以外のノイズによってトリガーされる可能性があります。あるいは、別の設計アプローチでは、IRのみの検出器は、完璧な条件と明確な信号一致がある場合にのみ警報を発する可能性があり、夕日を見るなどノイズが多すぎる場合に火災を見逃すことになります。

最新の炎検知器は、高速センサーを利用することもあります。これにより、炎のちらつきを捉え、スペクトル出力のパターンと比率を監視して、火災特有のパターンを検出できます。高速センサーは、反応時間の短縮だけでなく、1秒あたりのデータ量の増加も可能にし、火災の識別精度や誤報の排除率を高めます。 

可視光センサー（例えばカメラ：0.4～0.7μm  ）は、人間が理解できる画像を表示できます。さらに、複雑な画像処理解析をコンピュータで実行して、炎や煙を認識することも可能です。残念ながら、カメラは人間と同様に、濃い煙や霧で目がくらむことがあります。誤報をより適切に識別したり、検出範囲を改善したりするために、可視光情報（モニター）を紫外線または赤外線情報と混合することも可能です。^{[ 3 ]}コロナカメラはこの種の装置の一例です。この装置では、紫外線カメラの情報が可視画像情報と混合されます。高電圧機器の欠陥の追跡や、遠距離からの火災検出に使用されます。

一部の検出器では、可視光線（光）を感知するセンサーが設計に追加されている。

閉回路テレビやウェブカメラは 、（波長が0.4～0.7μmの）視覚検出に使用できます。煙や霧は、これらの有効範囲を制限する可能性があります。なぜなら、これらは可視スペクトルでのみ動作するからです。^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

炎内部の強いイオン化は、電圧を印加すると交流電流が一方向に流れやすくなるという炎整流現象を利用して測定できます。この電流は、炎の存在と品質を確認するために使用できます。このような検出器は、大型の工業用プロセスガスヒーターで使用され、炎制御システムに接続されています。通常、炎の品質モニターと炎の不発検出の両方の役割を果たします。また、さまざまな家庭用ガス炉やボイラーにも広く使用されています。

ボイラーの点火不良の原因は、炎センサーの汚れや、電気回路を完成させるためのバーナー表面の不良であることが多い。炎が弱かったり、バーナーから浮き上がったりすると、導通が途切れることもある。^{[ 6 ]}

熱電対は、燃焼式暖房システムやガスコンロにおける炎の有無を監視するために広く使用されています。これらの設備では、炎が消えた場合に燃料供給を遮断し、未燃焼燃料の蓄積を防ぐのが一般的な用途です。これらのセンサーは熱を測定するため、炎の有無を判断するためによく使用されます。これは、パイロット炎の存在を確認するためにも使用できます。