3.1火灾探测器解析.ppt

* * 感烟探测器 光电感烟探测器 预备知识(电磁波谱) 光电感烟探测器原理 点型光电感烟探测器 线型光电感烟探测器 感烟探测器 光电感烟探测器 电磁波谱 光电感烟探测器 光电感烟探测器原理 烟雾颗粒是多谱的,粒径变化范围0.01-1mm; 烟雾与光相互作用,发生两种衰减过程:散射和吸收. 散射:粒子以同样的波长再辐射已接收的光能,再辐射可在所有的方向上发生,但通常在不同方向上强度不同; 吸收:将接收的光能转变成其它形式的能,如化学能,热能或不同波长的光能. 在可见光和近红外光(0.35-1mm)范围,黑烟光衰减以吸收为主;对于一般固体火灾白烟或灰烟,吸收和散射对光衰减均有影响. 光电感烟探测器 光电感烟探测器原理(单粒子散射) 根据烟颗粒直径与入射波长相对大小 小粒子， 瑞利散射 中等粒子， 劳仑兹—米氏散射 大粒子， 布里卡尔散射 烟雾颗粒粒径为0.01-1mm,入射波长如为红外0.75mm,为小粒径或中等粒径，服从瑞利散射或米氏散射. 光电感烟探测器 光电感烟探测器原理(单粒子散射) 光电感烟探测器 光与烟颗粒的相互作用不但与烟颗粒的各种特征参数如颗粒外貌、尺度、折射率有关，而且与入射光的波长和偏振状态有关 散射强度随散射角度的增大急剧减小 感烟探测器 光电感烟探测器的分类 减光型：点型、线型 散射型：点型 减 光 型 散 射 型 感烟探测器 散射型光电感烟探测器 散射角及其类型 散射角：入射光线与散射光线之间的夹角 感烟探测器 散射型光电感烟探测器 前向散射型：散射光随着散射角度增大而急剧减小 由于黑烟对光具有较强的吸收能力，因此前向散射型对黑烟的响应灵敏度较差；而对阴燃生成的灰烟响应灵敏度较好，即响应灵敏度不一致，使得阈值确定比较困难，易对黑烟漏报 前向散射型 感烟探测器 散射型光电感烟探测器 后向散射型：在颗粒光散射角度为钝角时，尽管颗粒散射光强度较弱，但是该角度上的散射光强对各种颜色的烟颗粒的一致性较好 对各种烟颗粒响应灵敏度较一致，有利于探测算法阈值选取 后向散射型 双光源或双光路的光电感烟探测器 由于后向散射光十分微弱，灵敏度受影响，从光散射的方向性特征出发，提出了这种探测器思路。 原理：为了对不同粒径的烟粒子都产生较强的前向散射，可采用在同一位置安装两个不同波长的光源发射光信号，接收器安装在前向散射的某个位置，对不同粒径的烟粒子都可以收到较强的信号即可； 或是用同一光源发射光信号，在不同的位置安装两个接收器接收光信号，可以分别布置在较大粒径的最大散射光和较小粒径的最大散射光方向上，接收器输出信号叠加后的合成信号对不同粒径的烟雾粒子反应较平稳 感烟探测器 光电感烟探测器（点型） 散射角选取原则 （1）对给定粒谱的气溶胶有尽量大的散射强度； （2）散射强度在给定粒谱范围内要尽量均衡； （3）探测结构允许。 设计经验： （1）为45度时,可得到对粒谱特性敏感度较低且散射强度较高;当角度过小时,在结构上难以阻隔入射方向光进入接收元件; （2）为83度或更大时,对黑烟有较高的散射强度; （3）大于90度时,接收元件容易收到光学暗室内壁反射回来的光，设计上可以利用光学陷阱解决此问题 感烟探测器 光电感烟探测器（减光型） 光电感烟探测器原理(多谱气溶胶粒子群散射)：当一束单色平行光通过火灾烟雾粒子，由于烟雾粒子的散射和吸收效应，使入射光产生衰减，接收器接收到的光信号降低，转换成的电信号也降低，当信号降低到阈值以下时，就发出报警信号 感烟探测器 光电感烟探测器 减光型 保护面积大，通常用于大厅、仓库等场合； 接收单元与发射单元距离在1-200m，减光率达到10%-70%时，接收单元发出火灾信号； 在使用红外光束时，视场角为0.005rad，而使用激光光束时，视场角可以减小。 2θ 感烟探测器 红外光束感烟探测器的光路型式：单光束式、多光束式和反射式 接收器可用CCD摄像机，即为图像型光截面感烟探测器 反射器可以减少背景光的干扰 离子、光电感烟探测器性能比较 感烟探测器响应烟的性能 响应值为探测器的输出电压减去背景噪声电压再除以粒子数浓度,μv.cm3 0.05～0.15?m粒径范围烟粒足以引起离子感烟探测器响应，但光电感烟探测器不响应或响应小。 粒径小于0.3?m,离子感烟探测器有较大响应值，粒径大于0.3?m条件下光电探测器有较大响应 离子、光电探测器响应值与粒径之间关系 离子、光电感烟探测器性能比较 离子探测器 (1) 对小粒子响应灵敏度高