獨立式感煙報警探測器聲音測試國內外標準差異分析

錢伶琳

（上海市質量監督檢驗技術研究院 上海 200233）

前言

近年來，隨著社會經濟發展，城市化帶來的人、財、物集中度越來越高，火災造成的不利影響也越來越大。獨立式感煙探測器作為早期火災預警的有效手段，正越來越多地被人們認識并接受[1]。

產品需求的不斷擴展，是產品品質提升的最大動力。過去，獨立式感煙報警探測器標準的重點在于考核探測器的可靠性，即在不同環境條件下（如高低溫、腐蝕、低壓、電磁干擾等），產品正常工作的能力，對產品報警聲音的考核著力較少。隨著人們對聽覺舒適度關注的提升，聲品質概念的接受度也愈發廣泛[2]。近幾年是火災探測報警器國內外標準換版的高峰期，獨立式感煙探測器國標新版尚未發布，本文通過對國內外標準差異的分析比較，以期為企業開發產品、標準修訂提供一些新的思路。

1 不同獨立式感煙探測器標準對報警音的要求

獨立式感煙探測器標準主要有GB 20517 、UL 217 、EN 14604 、VdS 3131 、ISO 12239以及 AS 3786 。感煙探測報警器最早由英國人發明，產品標準也一直走在前端。EN 14604的測試項目框架既被AS標準借鑒，也是ISO標準參考的基礎標準。AS標準在上述標準中最早就報警器聲音提出人性化設計指標，但只是可選功能，非強制要求。ISO標準2010版也曾提出聲音要求，不過到了2021版就基本采用AS標準的寫法了。DIN EN 14604轉化自EN 14604，在該標準的基礎上VdS 3131作為附加，提出了更高的要求，涉及電池壽命、濕熱、腐蝕等項目，但對聲音沒有做特殊規定。UL標準思路與EN標準不同，對產品部件的考核更為細致[3-8]。本文選擇GB、EN、UL、AS、ISO標準作為典型進行比較。

2 報警信號時序模式差異分析

EN 14604 : 2005 + A1 : 2008和GB 20517 - 2006對報警信號時序模式均無規定。AS 3786 : 2014 + A1 : 2015 +A2 : 2018 4.2.1.1要求探測器報警聲信號模式應滿足ISO 8201或ISO 7731。

UL217 : 2020 38.2.1 若報警信號用于緊急疏散，則信號應滿足圖1所示的“3脈沖”模式。若報警信號非用于緊急疏散，則信號應區別于“3脈沖”模式。38.2.2若語音信號小于1.5 s，則該信號可以插入圖1中所有c狀態的時間段。若語音信號大于1.5 s，不大于1 0 s，則9個“3脈沖”周期才能插入語音信號，且隨后至少再有2個“3脈沖”周期，然后再插入語音信號，隨后至少再有2個“3脈沖”周期。

圖1 “3脈沖”模式（ISO 8201）

ISO 12239 : 2021 4.5.1.1探測器報警聲信號模式應滿足ISO 8201或ISO 7731； 4.27.2語音信息（可選功能）對于需要馬上行動的語音報警信號，警示信息和語音信息的順序應滿足：（a）警示信息持續2～10 s，然后（b）靜默0.25～2 s，然后（c）播放語音信息，（d）靜默0.25～5 s；每個周期不能超過30 s。

對比可以發現，AS、UL和ISO對于非語音報警信號要求一致，提出ISO 8201或ISO 7731主要是為了區分緊急與非緊急疏散信號。緊急疏散信號也就是“3脈沖”模式，由ISO 8201做明確規定。UL和ISO語音信號周期上略有差異。而GB和EN標準沒有做具體規定。

3 報警信號聲音大小差異分析

各標準間對比見表1 ，差異主要體現在聲壓級限值略有差異，是否有聲音漸變以及耐久性要求。

表1 各標準間對比

從標準結構上看，不同于除UL外的其他標準，EN對聲壓大小的規定沒有放入第四章總要求，而是寫入第五章方法。AS標準最早提出作為產品設計時的可選功能，報警探測器報警音可以從小聲量開始逐漸升高，這樣的設計對于用戶非常友好，考慮到睡眠較輕人群以及老年人群，突然大音量的報警容易造成驚嚇，而產生一些不良后果。ISO標準也吸收采用了這種考慮。

4 報警信號頻率差異分析

GB 20517-2006對報警信號頻率無規定。BS EN 14604:2005 5.17.3中提到最大標稱頻率不得大于3.5 kHz。ISO與AS標準保持一致，同樣提出作為產品的可選功能，信號可選520 Hz作為基礎頻率，與其奇數諧波一起，聲波波形接近于方波。UL標準則對頻率520 Hz規格產品做了更細化的規定：低頻報警聲音信號應含有520（F1） Hz±10 %的基礎頻率，并帶有1560 （F3）、2600（F5）、3640（F7）Hz±10 %的諧波，F3 、F5 、F7與 F1的聲壓差值應分別小于20 dB、30 dB、50 dB。

Bruck及其同事[9-10]通過比對試驗發現采用520 Hz方波的報警器與采用其他頻率的報警器比起來，這種報警器環境穿透性更強，對不同年齡以及不同聽覺狀態下人群警醒的能力更強，遺憾的是目前市面上采用該頻率的產品還比較少。

ISO和AS的要求比較模糊，沒有定量方式來衡量，相比之下UL標準的可操作性更強。其要求在聲波時域圖中如圖2所示。當奇次諧波與基波的聲壓差滿足一定要求時，合成波近似于方波，人耳聽起來也比較舒服。UL要求即d1 、d2 、d3分別小于20 dB、30 dB、50 dB。反之則不呈現方波，入耳感覺較差，如圖3所示。

圖2 基波與諧波近似方波的時域圖

圖3 基波與諧波非近似方波的時域圖

5 總結

隨著人們生活水平的提高，人們對產品的訴求也在不斷提升。獨立式獨立式感煙報警探測器已逐漸從工業品，慢慢變成居民常日選購安裝在家中的消費品。產品之間的競爭逐步從客觀參數指標，擴展到主觀評價。報警探測器的首要任務是發現火情，然后將信息傳達給場所中的人們。之前的標準注意力多集中與報警器在不同條件下正常運行的可靠性，對聲音考核相對較少。聲音恰恰是傳達火情信息的最重要手段，相比于探測器本身的報警燈，它的警醒作用更強。而報警音涉及心理舒適度、人耳感受響度、喚醒效率、耳損傷等多方面，我國作為制造大國，我國標準需要更快地與國際標準接軌，讓產品為更廣泛的人群接受，使火災報警器為火災預警發揮更大的功效。