دتکتور شعله یا ردیاب‌های شعله‌سنج (Flame Detector) یکی از تجهیزات مهم برای نصب و استفاده در صنایع شیمیایی، پالایشگاه‌ها و موارد مشابه دیگر است. آتش‌سوزی و انفجار در چنین محل‌هایی می‌تواند با خسارت‌های بسیار زیادی همراه باشد و به همین خاطر نصب دتکتور شعله می‌تواند ایمنی لازم را فراهم کند. دتکتورهای شعله تجهیزاتی بسیار کاربردی در صنایعی مانند خط لوله‌ی نفت و گاز، سکوهای نفتی، اطراف توربین‌ها، تجهیزات خودرویی، آشیانه‌ی هواپیما، صنایع تولید تجهیزات نظامی، تسلیحات هسته‌ای و غیره است.
نصب و استفاده از دتکتورهای شعله معمولا با چالش‌هایی همراه است که از جمله‌ی آنها می‌توان به انتخاب نوع مناسب دتکتور شعله و محل مناسب قراردهی آنها برای پوشش‌دهی بیشتر اشاره کرد. در ادامه‌ی این مطلب به معرفی دتکتورهای شعله و موارد استفاده و معیارهای انتخاب دتکتور شعله‌ی مناسب می‌پردازیم.
دتکتورهای اعلام حریق بر مبنای تشخیص دود، حرارت و شعله، سه ویژگی اصلی آتش‌سوزی‌ها عمل می‌کنند. در برخی موارد انتشار دود و حرارت می‌تواند آنقدر سریع یا آهسته باشد که فرآیند شناسایی آن را دچار اختلال یا تاخیر کند. اما دتکتورهای شعله دستگاه‌های نوری هستند و در کسری از ثانیه می‌توانند شعله‌های آتش را شناسایی کنند. اگرچه این کیفیت نوری باعث ایجاد محدودیت‌هایی در استفاده از این تجهیز می‌شود که بنابراین باید از آن متناسب با محیط و خطرات موجود استفاده کرد.
امروزه چهار تکنولوژی دتکتور شعله وجود دارد که شامل ماورای بنفش (UV)، ماورای بنفش/مادون قرمز، مادون قرمز چند طیفی (MSIR) و تصویربرداری شعله می‌شود. این تکنولوژی‌ها بر مبنای شناسایی اشعات ماورای بنفش و مادون قرمز موجود در شعله‌ها عمل می‌کنند که در ادامه به معرفی هر کدام از آنها خواهیم پرداخت.
دتکتور شعله فرابنفش نوعی از دتکتورهای شعله است که تشعشعات فراینفش را شناسایی می‌کند. این دتکتور دارای یک لامپ خلاء دیود نوری گیگر-موگر است که دیود نوری باعث می‌شود هر فوتون فرابنفش که به لامپ برخورد می‌کند یک شوک جریانی ایجاد شود. با افزایش بیش از حد این شوک‌ها در یک زمان مشخص، دتکتور فعال می‌شود. این دتکتور بعلاوه تابش ساطع شده را در محدوده‌ی 1000 تا 3000 آنگستروم تشخیص می‌دهد. از این دتکتور شعله می‌توان در فضای داخلی و خارجی استفاده کرد.
دتکتور شعله فرابنفش قابلیت پاسخگویی به حریق ناشی از هیدروکربن، هیدروژن و همینطور فلزات را دارد و با سرعت پاسخگویی بالا (زیر 10 میلی‌ثانیه) و مقاومت در برابر اشعات خورشید یکی از انواع پرکاربرد دتکتورهای شعله محسوب می‌شود. با این وجود دتکتور شعله فرابنفش به جوشکاری در بُرد طولانی حساس است و همچنین ممکن است به اشعه ایکس، رعد و برق، جرقه و موارد مشابه نیز پاسخ دهد. طیف وسیع شناسایی دتکتور شعله فرابنفش نیز باعث می‌شود این دتکتور به اشعات خورشید پاسخ داده و آلارم کاذب ایجاد کند.
دتکتور شعله‌ی مادون قرمز یا فروسرخ تقریبا یکی از قدیمی‌ترین تکنولوژی‌هاست اما در چند سال اخیر امکان شناسایی دقیق شعله را فراهم کرده است. این دتکتور بر دو نوع تک فرکانس و طیف چندگانه است. نوع تک فرکانس این دتکتور به باند باریک تابش در محدوده‌ی 4.4 میکرون واکنش نشان می‌دهد. در این نوع دتکتور از سنسور پیزوالکتریک استفاده شده که به تغییر در شدت IR واکنش نشان می‌دهد. بعلاوه این دتکتور دارای یک فیلتر عبور باند با فرکانس پایین نیز هست که پاسخ آن به فرکانس‌های کم را محدود می‌کند.
از ویژگی‌های مثبت دتکتور مادون قرمز تک فرکانسی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
ایمن در برابر آلودگی‌های نوری مانند گرد و غبار و خاک
پاسخگویی سریع زیر 30 میلی‌ثانیه
عدم حساسیت به نور جوشکاری، جرقه، نور خورشید و موارد مشابه
البته این نوع دتکتور شعله با محدودیت‌هایی نیز همراه است. برای مثال این دتکتور برای تشخیص آتش‌های غیر کربنی مناسب نیست. باران، برف و بخار نیز می‌توانند لنزهای دتکتور را پوشانده و مانع عملکرد درست آن شوند.
این دتکتور شعله‌ی مادون قرمز سه سنسور دارد و هر سه سنسور به فرکانس‌های تابشی متفاوتی حساس هستند. تابش مادون قرمز که از یک آتش‌سوزی هیدروکربنی ساطع می‌شود معمولا توسط یک حسگر بیشتر قابل شناسایی است. مدارهای الکترونیکی در دتکتور شعله، این تفاوت در سنسور را تعیین می‌کند. این دتکتورها با تحلیل دامنه‌های مختلف که هر کدام از حسگرها جداگانه تشخیص می‌دهند، عمل می‌کند. به همین خاطر زمان تشخیص طولانی‌تر و میزان خطاها کمتر خواهد بود.
دتکتور شعله مادون قرمز با طول موج متعدد دارای نقاط قوتی از جمله کمترین میزان آلارم‌های کاذب و دامنه‌ی تشخیص طولانی (برای مثال 60 متر) است و از جمله محدودیت‌های استفاده از آن نیز می‌توان به زمان پاسخگویی طولانی‌تر در مقایسه با دتکتور شعله تک فرکانسی اشاره کرد.
دتکتور شعله ترکیبی فرابنفش / مادون قرمز دارای دو سنسور فرابنفش و مادون قرمز تک فرکانسی است که هر کدام به صورت جداگانه عملکرد اصلی خود را دارند اما دتکتور سیگنال هر دو سنسور را مورد پردازش قرار می‌دهد. این دتکتور برای حذف آلارم‌های کاذب نسبت به دتکتورهایی که صرفا مادون قرمز یا ماورای بنفش هستند بهتر عمل می‌کند اما برای فعال شدن دتکتور، هر دو سنسورها باید فعل شوند. این نوع دتکتور شعله سرعت پاسخگویی بالا (زیر 500 میلی‌ثانیه) دارد و به نور خورشید، جوشکاری، رعد و برق، جرقه و غیره حساس نیست. از دتکتور شعله ترکیبی فرابنفش و مادون قرمز نمی‌توان برای تشخیص آتش‌سوزی‌های کربنی استفاده کرد. بعلاوه اینکه برخی گازها و مایعات می‌توانند مانع عملکرد درست سنسور UV شوند.
دتکتور شعله ترکیبی برای شناسایی حریق‌هایی مناسب است که هم اشعه‌ی مادون قرمز و هم فرابنفش تولید می‌کنند. آتش‌سوزی‌های هیروکربنی از این دسته حریق‌ها هستند که منابع تابشی دیگر مانند جوشکاری، اشعه‌ی ایکس، سطوح داغ و غیره نیز وجود داشته باشد. این دتکتور با سرعت پاسخگویی بالا و کمترین میزان آلارم‌های کاذب، بسیار مطمئن است.
دتکتورهای شعله از فن‌آوری‌های پیچیده‌ای برای شناسایی سوخت‌های متداول صنعتی مانند الکل‌ها، نفت سفید، گازوئیل، بنزین، هیدروژن، اتیلن، LNG و LPG، کاغذ و چوب، منسوجات، حلال‌ها، گوگرد و سوخت‌های جت استفاده می‌کنند. این تجهیزات بعلاوه برای تشخیص شعله‌های واقعی و تابش نور خورشید، صاعقه، اجسام داغ، جوشکاری و غیره نیز عمل می‌کنند. آلارم کاذب یکی از مشکلاتی است که می‌تواند باعث کاهش بهره‌وری و افزایش هزینه‌ها شود. دتکتورهای شعله دارای یک مدار الکترونیکی با یک گیرنده‌ی تابش الکترومغناطیسی هستند. وقتی تابش الکترومغناطیسی از یک یا چند طیف مشخص شده UV یا مادون قرمز دریافت شود، دتکتور فعال می‌شود.
مدل‌های پیشرفته‌ی دتکتورهای شعله دارای میدان دید 90 تا 120 درجه هستند. دتکتور شعله مادون قرمز می‌تواند تابش سو سو زن مادون قرمز با فرکانس پایین را در بازه‌ی زمانی 1 تا 15 هرتز در هنگام احتراق تشخیص دهد. این دتکتور از نور ضعیف شعله‌ی مادون قرمز استفاده می‌کند که سنسور را قادر می‌سازد از ورای یک لایه روغن، بخار آب، گرد و غبار و یا یخ کار کند. بسیاری از دتکتورهای مادون قرمز برای پاسخگویی به نور 4.3 میکرومتری منتشر شده توسط شعله‌های هیدروکربن طراحی شده‌اند.
دتکتورهای شعله بر اساس نیاز و محیطی که در آن بکار خواهند رفت، انتخاب می‌شوند. اما برای نصب و جایگذاری این دتکتورها نکاتی هست که باید به آن توجه شود. از جمله‌ی این موارد می‌توان به دامنه‌ی تشخیص دتکتور، زاویه‌ی دید آن و موانع پیش رو مانند تیرآهن، تجهیزات صنعتی، بالابر و غیره اشاره کرد. مناطقی که دارای ریسک خطر بالا هستند باید حداقل با یک دتکتور تحت پوشش قرار گیرند و هیچ فضایی نباید بدون پوشش باقی بماند.
این دتکتورها همانطور که پیشتر هم اشاره کردیم، نوری هستند و به همین خاطر باید دید بدون مانع نسبت به فضای تحت پوشش خود داشته باشند. زاویه دید این دتکتورها معمولا از 90 تا 120 درجه است و حساسیت دتکتور در لبه‌ها و حاشیه کمتر خواهد بود. بعلاوه نوع آتش، آب و هوا و تجهیزات مورد استفاده در یک منطقه بر انتخاب نوع دتکتور شعله تاثیرگذار است.
دتکتورهای شعله در عین حال که یکی از گران‌ترین تجهیزات سیستم اعلام حریق هستند اما از خطای کمی برخوردارند و در موارد خاص استفاده می‌شوند. از این دتکتورها معمولا در صنایع و مکان‌هایی استفاده می‌شود که از حساسیت بالایی برخوردار هستند و به دو دسته‌ی متفاوت تقسیم می‌شوند که شامل دتکتورهایی است که قابل استفاده در مناطق خطرخیز است و همینطور دتکتورهای شعله معمولی. از این دتکتورها به طور کلی در موارد زیر استفاده می‌شود:
