光電感煙火災(zāi)探測(cè)器原理及標(biāo)定方法

徐孟軍

摘 要：文章從從光電感煙探測(cè)器的原理出發(fā)，描述了光電感煙探測(cè)器的性能及影響探測(cè)器性能的一些關(guān)鍵要素，同時(shí)對(duì)探測(cè)器檢驗(yàn)的標(biāo)定方法給出了基本設(shè)計(jì)參考。為點(diǎn)型光電感煙探測(cè)器的大批量生產(chǎn)，提供了有效的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：光電感煙；探測(cè)器；標(biāo)定

1 簡(jiǎn)介

點(diǎn)型光電感煙火災(zāi)探測(cè)器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)感煙探測(cè)器）是利用紅外線(xiàn)將煙塵濃度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并通過(guò)CPU對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析，計(jì)算出煙塵的濃度、持續(xù)時(shí)間和變化速率。從而判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。探測(cè)器在檢測(cè)到有效的火災(zāi)信號(hào)后，會(huì)立即將報(bào)警信號(hào)傳送至火災(zāi)報(bào)警控制器主機(jī)，使消防值班人員能夠在第一時(shí)間對(duì)火災(zāi)或隱患進(jìn)行排除。探測(cè)器不僅能響應(yīng)快速升煙的火災(zāi)，還可以響應(yīng)長(zhǎng)達(dá)四小時(shí)的極慢速升煙的火災(zāi)。同時(shí)具備信號(hào)濾波功能，可以濾除短暫的外界影響，如灰塵、強(qiáng)光、電磁干擾等。

2 原理

光電感煙探測(cè)器由特殊設(shè)計(jì)的煙塵迷宮、紅外發(fā)射管、紅外接收管組成。檢測(cè)時(shí)，由紅外發(fā)射管發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光照射到煙塵粒子上時(shí)，產(chǎn)生散射光。該散射光被紅外接收二極管捕獲，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。煙塵濃度越大，煙塵粒子散射的紅外光越強(qiáng)，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)也越強(qiáng)，當(dāng)煙塵濃度及待續(xù)時(shí)間達(dá)到規(guī)定值時(shí)，探測(cè)器將發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。

3 影響光電感煙探測(cè)器靈敏度的因素及原因分析

3.1 探測(cè)器結(jié)構(gòu)

探測(cè)器結(jié)構(gòu)不僅影響被探測(cè)環(huán)境氣體流速，而且影響光電對(duì)管對(duì)煙塵濃度檢測(cè)的靈敏度，如果探測(cè)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，則會(huì)使探測(cè)器的靈敏度降低，比如，紅外發(fā)射管與接收管的結(jié)構(gòu)角度設(shè)計(jì)不合理，則會(huì)使探測(cè)器對(duì)低濃度的煙塵變化不敏感，造成探測(cè)器漏報(bào)。如果探測(cè)器的光學(xué)迷宮設(shè)計(jì)的不合理，則探測(cè)器容易受到外界光線(xiàn)的影響，也會(huì)造成誤報(bào)現(xiàn)象。

3.2 光電檢測(cè)對(duì)管靈敏度

光電檢測(cè)對(duì)管的靈敏度對(duì)探測(cè)器的響應(yīng)閾值影響很大，必須合理選擇對(duì)管的靈敏度，如果光電檢測(cè)對(duì)管的靈敏度過(guò)低，則會(huì)使探測(cè)器對(duì)較慢速發(fā)展的火災(zāi)變的不敏感。

因此，在選擇光電檢測(cè)對(duì)管時(shí)需使其靈敏度處于合理的范圍內(nèi)。

3.3 光電檢測(cè)對(duì)管一致性

如果探測(cè)器對(duì)煙濃度的靈敏度是相同的，則探測(cè)器可設(shè)置一個(gè)固定的報(bào)警值，當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到煙濃度達(dá)到此值時(shí)，即可報(bào)出火警。但是，由于光電對(duì)管靈敏度的離散性造成探測(cè)器對(duì)煙濃度的靈敏度不同，因此探測(cè)器的響應(yīng)閾值也會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。有可能會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)要求，造成誤報(bào)或漏報(bào)現(xiàn)象。

3.4 環(huán)境污染

探測(cè)器在出廠(chǎng)時(shí)均會(huì)經(jīng)過(guò)標(biāo)定，以達(dá)到合格的靈敏度，但是由于使用環(huán)境的灰塵等影響，探測(cè)器受到污染后靈敏度會(huì)逐漸提高，造成探測(cè)器誤報(bào)現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。因此探測(cè)器應(yīng)有一定的抗污染能力，包括硬件及軟件等方法的自動(dòng)修正功能。

4 靈敏度檢驗(yàn)方法

光電感煙探測(cè)器的檢驗(yàn)方法是在一封裝的煙箱內(nèi)逐漸增加煙濃度，并連續(xù)測(cè)量煙濃度的M值，探測(cè)器報(bào)警時(shí)的煙濃度值即為探測(cè)器的響應(yīng)閾值，此方法對(duì)于測(cè)量每一只探測(cè)器的閾值比較有效，但批量生產(chǎn)的探測(cè)器靈敏度會(huì)因?qū)艿牟町愋栽斐刹煌Ｒ虼诵鑼?duì)出廠(chǎng)的每一只探測(cè)器進(jìn)行單獨(dú)進(jìn)行靈敏度調(diào)整。

5 保證探測(cè)器靈敏度一致性的方法

根據(jù)第3節(jié)的分析可知，影響探測(cè)器靈敏度的主要因素為光電對(duì)管的離散性造成的探測(cè)器靈敏度的差異。因此，只要把探測(cè)器的靈敏度調(diào)成同一水平，則探測(cè)器的響應(yīng)閾值則也應(yīng)處于相同水平。此方法即為靈敏度標(biāo)定法，每只探測(cè)器都需進(jìn)行標(biāo)定。

6 探測(cè)器靈敏度調(diào)整方法

探測(cè)器投入一煙濃度恒定的煙箱中，煙箱內(nèi)煙濃度M值為一設(shè)定值。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，探測(cè)器迷宮內(nèi)煙濃度將與煙箱內(nèi)濃度相同，探測(cè)器檢測(cè)到煙濃度的AD值將會(huì)處于穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，如果探測(cè)器記錄下當(dāng)前的AD值，并作為探測(cè)器的報(bào)警值，則每只探測(cè)器都會(huì)有自己的報(bào)警值，雖每只探測(cè)器的報(bào)警值不同，但探測(cè)器的靈敏度應(yīng)是相同的，因此，靈敏度也是相同的，因?yàn)槊恐惶綔y(cè)器在調(diào)整時(shí)的煙濃度是相同的。所以，經(jīng)過(guò)調(diào)整后的探測(cè)器的靈敏度一致性可以得到保障。

7 探測(cè)器靈敏度的標(biāo)定

7.1 標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器的選取及標(biāo)定

取1只探測(cè)器用標(biāo)準(zhǔn)煙箱進(jìn)行標(biāo)定，選擇M值為0.5，當(dāng)煙濃度值M達(dá)到0.5時(shí)記錄此時(shí)探測(cè)器的AD值。參考AD值，此探測(cè)器作為標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器使用。

7.2 檢驗(yàn)煙箱控制原理

將標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器放入檢驗(yàn)煙箱內(nèi)，通過(guò)CPU讀取標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器的當(dāng)前AD值，并依據(jù)參考AD值調(diào)節(jié)檢驗(yàn)煙箱內(nèi)的煙濃度，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器AD值恒定，且等于參考AD值時(shí)，說(shuō)明檢驗(yàn)煙箱內(nèi)煙濃度M值達(dá)到了0.5，且已經(jīng)穩(wěn)定，此時(shí)，檢驗(yàn)煙箱即可對(duì)探測(cè)器進(jìn)行靈敏度標(biāo)定。

7.3 探測(cè)器的標(biāo)定

將感煙探測(cè)器投入檢驗(yàn)煙箱，探測(cè)器迷宮內(nèi)煙濃度應(yīng)逐漸上升，約10S后，與煙箱內(nèi)煙濃度達(dá)到同一水平。此時(shí)由控制器向探測(cè)器發(fā)送標(biāo)定靈敏度命令，探測(cè)器收到命令后，取當(dāng)前AD值，并與本底進(jìn)行比較。如果差值處于正常范圍，則將當(dāng)前AD值做為報(bào)警值并寫(xiě)入EEPROM，待探測(cè)器更新報(bào)警值后，將報(bào)出火警。如果差值不在正常范圍，則探測(cè)器不進(jìn)行標(biāo)定。檢驗(yàn)煙箱每次可同時(shí)放入多只探測(cè)器進(jìn)行標(biāo)定，可大大提高生產(chǎn)效率。

7.4 標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器的使用

由于標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器一直處于煙箱中，會(huì)逐漸污染，因此標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器應(yīng)定期用標(biāo)準(zhǔn)煙箱進(jìn)行標(biāo)定，以保證被標(biāo)定探測(cè)器的準(zhǔn)確性。

8 結(jié)束語(yǔ)

在快速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，光電感煙探測(cè)器作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其可靠穩(wěn)定的性能必須充分予以保證。大批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的一致性應(yīng)有充分的保障手段。文章通過(guò)描述光電感煙探測(cè)器的基本原理，分析影響探測(cè)靈敏度的基本要素，提出保證探測(cè)器性能的標(biāo)定方法。對(duì)提高探測(cè)大產(chǎn)效率具有指導(dǎo)意義。

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