烟雾探测器原理初探本科毕业论文.doc

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题目烟雾探测器原理初探二○一五年五月内容摘要 1 关键词 1 Abstract 1 Keywords 1 1、烟雾探测器的应用现状及发展趋势 2 1.1应用现状 2 1.2发展趋势 3 2、烟雾探测器的种类及原理 4 2.1感烟式火灾探测器 4 2.1.1离子感烟式火灾探测器 4 2.1.2光电感烟式火灾探测器 4 2.1.3空气采样感烟式火灾探测器 6 2.2感温式火灾探测器 8 2.2.1定温式火灾探测器 8 2.2.2差温式火灾探测器 9 2.2.3差定温式火灾探测器 11 2.2.4光纤感温式火灾探测器 11 2.3感光式火灾探测器 13 2.3.1红外感光式火灾探测器 13 2.3.2紫外感光式火灾探测器 13 2.3.3图像火焰火灾探测器 14 2.4声音火灾探测器 15 2.5复合探测器 15 2.6可燃气体探测器 15 2.6.1催化型可燃气体探测器 16 2.6.2半导体型可燃气体探测器 16 3、有效减少人为因素干扰的方法及护理 18 3.1合理选择和合理安装 18 3.1.1正确选定火灾探测器的类型 18 3.1.2安装位置的确定 18 3.2增加防护装置 19 3.3探测器的定期清洗与更换 19 4、各类烟雾探测器的比较 20 5、研究心得 20 参考文献 23 内容摘要：烟雾探测器的原理初探的核心就是对各种烟雾探测器的工作原理进行介绍。然后对各种烟雾探测器进行比较研究，通过比较研究得出设计一款全新烟雾探测器的一些思路。本文先介绍烟雾探测器的应用现状和发展趋势，让人们对烟雾探测器有个大概的了解。其次，是对烟雾探测器的种类及原理进行分析比较，让人们对烟雾探测器有了更深入的了解，以便于人们对烟雾探测器的选择和购买。再次，是讲解烟雾探测器的安装位置和护理，以减少人为因素对烟雾探测器的干扰。最后，是通过前面的比较研究得到的一些研究心得。关键词：烟雾探测器工作原理比较研究研究心得 Abstract：Smoke detectors, the principle of a preliminary study of the core is to introduce the working principle of all kinds of smoke detectors. And then on a comparison of all kinds of smoke detectors, through comparative study on some train of thought about how to design a new smoke detector. This paper first introduces application situation and development trend of smoke detectors, let people know about smoke detectors have a ballpark. Next, it is the type and principle of smoke detectors carries on the analysis comparison, let people to smoke detectors have a deeper understanding, so that the people's choice of smoke detectors and buy. Again, it is explained the installation position of smoke detector and nursing, to reduce man-made factors interference with smoke detectors. Finally, through the comparative study of the front research results. Keywords:Smoke detector Working principle A comparative study Research experience 引言：火灾对人们的生命安全和财产安全有着很大的威胁。因此，在各种场所预防火灾已成为不得不考虑的一个因素。烟雾探测器是用于火灾初期的探测并发出警报，以便人们采取相应的灭火措施。是人们预防火灾的主要手段。而烟雾探测器对人们来说既熟悉又陌生。熟悉是烟雾探测器已经慢慢的在我们日常生活中普遍开来。陌生是我们对烟雾探测器到底了解多少呢？它的应用现状、它的发展趋势、它的种类、它的原理及各种烟雾探测器的优缺点和适用范围我们了解吗？这些都是接下来力图给大家解决的问题。并通过对各种烟雾探测器的比较研究，我将给出设计一款全新烟雾探测器的思路。 1、烟雾探测器的应用现状及发展趋势烟雾探测器是在人类长期与火灾的斗争中产生和发展起来的，其对于火灾的探测和报告着火部位起着重要作用。一般火灾的产生可分为四个阶段：预燃、闷燃、火焰燃烧和剧烈燃烧。传统探测器一般都在火灾发展的后三个阶段才能实现报警，而此时火势已经发展的相当严重。即使扑救及时，也会造成极大的损失。 1890年英国成功研制出第一个感温式火灾探测器，从而开创了人类火灾自动探测报警技术的新纪元；20世纪50年代，离感烟探测器的出现，使得人类早期火灾探测技术向前迈进了一大步；20世纪70年代末，高寿命的光电元件技术取得突破，光电感烟探测器应运而生。20世纪80年代后，火灾探测技术与其他技术开始了广泛的交叉与结合，探测智能、监控智能和抗干扰算法在火灾探测技术中的应用，使火灾探测技术进入了一个全新的发展时期[1]。那么它的应用现在和发展趋势如何呢？ 1.1应用现状随着人们对火灾防治重视程度越来越强，火灾探测技术得到了与前所未有的发展，在西方许多发达国家，火灾探测器的生产与应用已相当普遍，甚至普及到一般家庭，成为保卫人们生命与财产安全的有力工具。在我国，火灾探测器的研究与生产起步较晚，直到20世纪80年代才有了较大的发展，一般情况下，都采用感烟探测器。但随着社会经济和建筑技术的迅速发展，各式各样的建筑工程大量涌现，对烟雾探测器的种类、形状及性能要求也越来越多。据统计[1]，感烟式探测器仍是目前使用最为广泛的一种探测器，各种感烟式探测器在国外市场上的销售和使用量约占火灾探测器总量的70%左右。在日本，离子感烟火灾探测器只占市场份额的3%以内，而光电感烟火灾探测器则占97%以上，成为主流产品。火焰自动探测技术主要应用于工业、国防等领域的防火、防爆环境。国外新出现的体型火焰探测技术，是该领域的一大突破。它是采用红外摄像监视燃烧的烟、温、气体和火焰在空间的分布，也称之为机械图像探测技术。它优越于点型和线型火灾探测技术，是最为直观、确切的，可广泛应用于火焰监视、火灾探测上。在发达国家，采用紫外红外火焰探测技术的新型火警探测器已广泛应用于航空领域，无论在抗电磁干扰还是环境干扰方面，它都比传统的火警探测器更可靠，是飞机火警探测技术的发展趋势。 1.2发展趋势新探测技术的发展进一步拓展了火灾探测的应用领域，为一些传统探测器无法胜任的环境提供了有效的手段。相关技术的发展，如傅立叶近红外光谱技术、弱信号处理技术、低功耗MCU技术[2]进一步促进了传统探测技术的改进，使得传统探测器在技术和性能上有了显著的提高。火灾探测器朝着极早期探测、多传感器复合探测和探测器小型化、智能化的方向发展。也就是说，随着烟雾探测器与新技术的进一步结合，烟雾探测器已进入一个科学化、系统化的发展轨道，有着广阔的发展前景和应用市场，并将在生产和生活中扮演越来越重要的角色。 2、烟雾探测器的种类及原理[3] 2.1感烟式火灾探测器感烟式火灾探测器是对燃烧过程中产生的烟粒子的一种感应，可以探测物质燃烧初期产生的气溶胶或烟粒子的浓度。用于火灾早期的探测，是目前世界上应用最为广泛烟雾探测器。它的种类有如下三种： 2.1.1离子感烟式火灾探测器离子感烟探测器是由两个内含放射元素“镅241”串联的电离室、场效应管及开关电路组成的。如图1所示，内电离室即补偿室是密封的，烟不易进入；外电离室即检测室是开孔的，烟能够顺利进入。在串联两个电离室的两端接入24V直流电源。在极板间形成电场，在电场的作用下，离子分别向正、负极板运动形成离子流。当发生火灾时，烟雾进入检测电离室，由于烟雾粒子的直径远远大于被电离的空气粒子的直径。烟雾粒子很容易吸附被电离的正、负离子，因而减慢了离子在电场中的移动速度，而增大了正负离子中和的机率，使离子流减小，检测电离室中空气的等效阻抗增加；而补偿室因无烟进入，电离室的阻抗保持不变，因此，引起施加在两电离室两端分压比的变化。分压比增加到一定值时，开关电路运行，发出报警信号。所以说离子感烟探测器是利用电离室离子流的变化正比于进入电离室的烟雾浓度来探测火灾的。检测电离室补偿室图 1 检测电离室与补偿室连接示意图 2.1.2光电感烟式火灾探测器光电感烟探测器的探测基础是光与烟颗粒的相互作用，一是，烟雾粒子吸收光。一是，烟雾粒子将光散射。所以光电感烟探测器可分为减光式和散射光式两种类型。（1）散射式光电感烟探测器散射式光电感烟探测器由检测暗室、发光元件、受光元件和电子电路组成，如图2所示，当无烟雾时，发光元件发射的一定波长的光线直射在发光元件对应的暗室上，而安装在侧壁上的受光元件不能感受到光线即发光元件和受光元件在检验暗室中成一定的角度。但当火灾发生时，烟雾进入检测暗室。光线在前进的过程中照射在不规则分布的烟雾粒子上，产生散射，散射光的的不规则性使一部分散射光照在受光元件上。当烟雾粒子越来越多，散射到受光元件上的光就越来越强，产生的光电信号也越强。当达到一定值时，散射光的能量就足够产生一定大小的激励电流，可以用于激励外电路发出火灾信号。图 2 散光式光电感烟探测器原理[2] （2）减光式光电感烟探测器如图3所示，减光式光电感烟探测器的受光元件是安装在发光元件的正对面。没有烟雾时，发光元件和受光元件之间的光通量是个定值。当检测暗室内进入烟雾时，烟雾粒子对光源发出的光产生吸收和散射作用，因而使受光元件接收的光线减少，从而使受光元件上产生的光电流降低。光电流相对于初始标定值的变化量大小，反映了烟雾的浓度，据此可通过电子线路对信息进行阈值比较放大、判断、数据处理或数据对比来进行计算，通过放大电路发出相应的火灾报警信号。图 3 减光式光电感烟探测器[2] 总而言之，光电感烟探测器是利用烟雾能够改变光的传播特性这一基本特性而研制的。 2.1.3空气采样感烟式火灾探测器[4] 空气采样感烟探测器用高灵敏度的感烟探测器对被监控设备或区域吸取的空气样品进行连续的分析，以检测其中是否有烟的成分。简单的概括就是将周围环境中的空气进行采样与检验室内的设定阈值进行比较来判断是否发生了火灾。其中比较常见的是即主动式空气采样感烟火灾探测报警系统。又分为浓度计式和激光粒子计数式两种。（1）浓度计式[5] 采用浓度计工作原理的测量室，其测量光源一般采用氙闪光灯，安装在测量室顶部位置。测量室内被涂以黑色吸光材料，在测量室的一侧装有一系列带有一定孔径的盘片，透过它们使测量室中心部位的光线能集中到一个光电管上；当光通过测量室时，烟粒子将光线各向散射，大部分的光被测量室的黑色墙壁所吸收，但在中心部分的散射光线则可通过带孔的盘片到达光电管，产生一个小的光电脉冲。通过直接探测测量室中心的光脉冲的直流电压，就能反应测量室中心的烟粒子总数。（2）激光粒子计数式如图4所示，图的左上部分是不是有点眼熟？就是前面介绍的散光式光电感烟探测器原理结构图，即在没有烟雾时，光接收器是接收不到光信号的。由图可知，其内置的抽气泵在管网中形成了一个稳定的气流，使警戒区域中的空气样品不断的从抽样孔中进入检测室进行检测。为了防止空气中的粉尘和其他颗粒对检测造成干扰，所采集的空气样品要经过一道过滤网。通过过滤器之后，检测室内的烟雾将使光发生散射，这样之后光接收器就接受到光信号。一个光脉冲信号对应一个烟雾粒子，之后根据处理过的脉冲信号数来反映烟雾粒子数，与预先设定的各报警级别响应阈值相比较，达到或超出这一值时，将发出报警信号。图 4 空气采样感烟探测系统工作原理[6] 种类性能特点影响因素[7] 适用范围粒子感烟探测器灵敏度高、历史悠久、技术成熟、性能稳定粉尘颗粒宾馆客房、办公楼、图书馆、影剧院等公共场所光电感烟探测器灵敏度高、对湿热气流扰动性大环境适应性好粉尘颗粒、易受电磁干扰、散射光式光电感烟探测器对黑烟不灵敏宾馆客房、办公楼、图书馆、影剧院等公共场所空气采样感烟探测器灵敏度高、因为是主动式探测，可以提前预报火灾隐患，为扑救赢得更多的时间。性价比非常高。过滤器可能过滤掉烟雾粒子。过滤器上沉积的颗粒可能引起光的散射。浓度式对电压要求高、寿命短。电厂、变电站、卷烟厂、古迹建筑、物流仓库、电信机房、高科技厂房、洁净室、剧院、博物馆、食品加工厂、冷冻仓库、超高层大楼、核废料仓库、矿山等。表格 1 感烟式火灾探测器之间的比较 2.2感温式火灾探测器通常情况下，温度的变化是不会很大的。但发生火灾后，环境温度将升高，且温度的变化速率很快。因此根据这一特性人们研制出了感温式火灾探测器。如：定温式火灾探测器、差温式火灾探测器和差定温式火灾探测器三类。也可以根据温度影响光在光纤中的传播特性，而生产出了光纤感温探测器。 2.2.1定温式火灾探测器定温式火灾探测器简单的说就是在仪器上设定一个温度，当环境温度达到或高于这个设定值的时候，仪器发出火灾报警信号。其关键是温度到某一值时，热敏元件的变化而导致报警。其又可以分为以下三类：（1）双金属定温探测器它是将两种不同热膨胀系数的金属构造在一起，当环境温度升高时，由于两金属的热膨胀系数不同，两金属受热后也将发生不同程度的变形从而使导电接触点的接触来使报警电路闭合从而实现报警。如图5所示，铜合金片和不锈钢管是两种热膨胀系数不同的金属材料，不锈钢管的热膨胀系数大于铜合金片的热膨胀系数。将他们以一定的形状构造在一起。常温下，铜合金片两电接点是分开的，如图5中的（a）。当发生火灾后，环境温度升高，不锈钢管和铜合金都将伸长，但是膨胀系数大的不锈钢管的伸长量大于铜合金的，这使得两电接点接触，如图5中的（b）。从而实现了报警。当然，这只是其中一种结构形状。图 5 双金属定温探测器结构图[6] （2）易熔金属定温探测器如图6所示，当发生火灾时，易熔合金熔化，被压缩的要弹簧恢复原状使弹性接触片与上面的调整螺钉接触。从而发出报警信号。特种螺钉弹性接触片易熔合金调整螺钉图 6 易熔金属定温探测器结构图（3）电子式定温探测器其原理关键就是热敏电阻，当环境温度升高时，热敏电阻的阻值将发生变化，要么变大要么变小，来使电路存在一个电压差，为报警电路提供报警电压，从而发出报警信号。当温度降低后，其又恢复原来的阻值。这样就可以反复使用。如图7所示，是一个负热敏电阻，随环境温度升高其阻值减小，A点的电位将升高，当环境温度达到或超出某一值时，A点的电位将高于B点，电压比较器输出高电平，使报警电路报警。图 7 热敏电阻定温火灾探测器的电路原理图[6] 2.2.2差温式火灾探测器差温式火灾探测器就是利用发生火灾时，环境温度急剧变化这一特性研制出来的。种类有以下几种：（1）膜盒式差温探测器如图8所示，一般情况下，环境温度变化缓慢，盒内的大气压通过漏气孔与周围环境气压保持平衡，波纹片与固定的接触点隔离。当发生火灾时，环境温度急剧升高，感温外壳把热量传到盒内，空气受热膨胀，而漏气孔的排出量较小。从而使膜盒内气压升高而使波纹片与定触点接触，电路接通，从而发出报警信号。图 8 膜盒式差温探测器结构[6] （2）电子式差温探测器他是由基准热敏电阻和热敏电阻串联组成的感应元件，他们相当于离子感烟探测器的内、外部电离室，即基准热敏电阻相当于检测电离室，而另一个热敏电阻相当于补偿室。基准热敏阻置于随环境中，另一热敏电阻用绝热金属与环境隔离，通常情况下，这样两热敏电阻交接点对地的电压一样。当发生火灾，探测空间温度上升，基准电阻阻值将发生变化，这样两热敏电阻交接点对地的电压将存在一个差值。这一值达到或超出某一范围后，将发出报警信号。（3）空气管式线性差温探测器它的原理和膜盒式差温探测器的工作原理是一样的，其结构图如图9所示。空气管置于监控的环境中，一般情况下，温度变化缓慢，空气管中的的空气通过透洞孔与环境联通，大气压平衡。而当发生火灾时，温度急剧升高，管内空气膨胀来不及从透洞孔排泄出去，从而使膜片和接点接触来实现报警。图 9 空气管式线型差温探测器结构图[6] 2.2.3差定温式火灾探测器它就是将差温式和定温式两种感温探测器组合在一起，所以这种探测器拥有两者的功能。虽然组合在一起，但两者不是相互影响，其中一种功能失效，不会影响到另一种功能的发挥。所以很大程度的提高了对火灾探测的准确性。其类型有膜盒与易熔组合的机械式差定温探测器和电子式差温与电子式定温组合的电子式差定温探测器两种。 2.2.4光纤感温式火灾探测器[8] 光纤感温探测系统是利用光导纤维中传输时产生的自发喇曼散射和光时域反射技术来获取空间温度分布信息的[9]。光纤感温式火灾探测器有两种类型：（1）分布式光纤感温探测器当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，激光在光纤中向前传播的同时，自发产生喇曼散射光波，喇曼散射光波的强度受所在光线散射点的温度影响而有所改变，通过获取沿光纤散射回来的北向喇曼光波，可以调出光纤散射点的温度变化。同时，根据光纤中光波的传播速度与探测时间的物理关系，可以对温度信息点进行定位[9]。（2）光纤光栅感温探测器如图11所示，当宽带光经光纤传输到光栅处时，光栅将有选择地反射回一窄带光、在光栅不受外界影响时，该窄带光中心波长为一固定值，而当环境温度或被接触的物体温度发生变化或受到外力时，光栅栅距将发生变化，反射的窄带光中心波长值将随之发生变化，这样可以通过检测窄带光中心波长的变化值，测量到光栅处的温度变化。图 10 光纤光栅结构原理图[6] 种类性能特点影响因素适用场所定温式感温探测器性能稳定、可靠性强、环境适应好，造价较高，安装维护不便环境温度易熔金属定温探测器只能一次性使用。厨房、锅炉房、发电机房、烘干车间、地下车库、吸烟室等差温式感温探测器性能稳定、可靠性强、环境适应好，造价较高，安装维护不便温度变化剧烈的环境对其影响挺大，厨房、锅炉房、发电机房、烘干车间、地下车库、吸烟室等差定温式感温探测器性能稳定、可靠性强、环境适应好、准确率高，造价较高，安装维护不便高温环境或温度多变的环境都对其有影响厨房、锅炉房、发电机房、烘干车间、地下车库、吸烟室等光纤感温探测器灵敏度高、性能稳定、可靠性强、环境适应好、准确性高。技术要求高、成本贵。光纤光栅感温探测器易受外界因素（拉伸、挤压、碰撞）的干扰。分布式感温探测器适用范围很广。光纤光栅感温探测器用于石化、电力、冶金等行业表格 2 感温式火灾探测器之间的比较 2.3感光式火灾探测器可燃物燃烧时，火焰发出的光谱特性、光照强度和火焰的闪烁频率都可以作为探测火灾的依据，人们就是据此发明了感光火灾探测器，所以又称之为火焰探测器。因为火焰的辐射光谱可分为两大类：一是由炽热炭粒子产生的具有连续性光谱的热辐射，另一类是化学反应生成的气体离子产生间断性光谱的光辐射。其波长一般在红外及紫外光谱内。所以感光火灾探测器可分为红外和紫外感光火灾探测器两类。当然也可以根据燃烧时的火焰图像来对火灾进行探测即图像火焰火灾探测器。 2.3.1红外感光式火灾探测器其原理就是利用红外光敏感元件探测到了周围环境的红外光，然后将光信号转换电信号来发出警报。主要的红外光敏感元件有硫化铅、硒化铅、硅光敏等元件，选择这些元件的原因是可有效的避免日光、人工照明中的红外光的干扰。整个过程是，如图12所示，发生火灾时，火焰辐射出的光经过红外滤光片的滤光，再由凸透镜聚焦到红外敏感元件上将光信号转换成电信号，来实现报警。当然可由此电信号滤波器进行滤波，再由放大电路进行放大。如果怕现场其他红外光辐射源偶然变化带来的干扰，还可以有一个延时电路，使探测更准确。图 11 红外火焰探测器原理图 2.3.2紫外感光式火灾探测器我们知道紫外光的波长为185~260nm，阳光中的紫外光波长为290nm及人工照明中的紫外光波长为300nm。如图13所示，在紫外光敏管外有一块石英玻璃，这块石英玻璃的作用是阻挡波长小于185nm的光谱。当发生火灾时，紫外光将通过透紫玻璃片射入光敏管，光子能量将激发金属表面的自由电子逸出，光电子受电场的作用而加速；由于紫外光敏管内充有一定的惰性气体，当光电子与气体碰撞后，气体也发生电离。在电场的加速下，会有越来越多的气体被电离，使光敏管内阻变小而导通，从而实现报警。图 12 紫外感光探测器的结构[5] 2.3.3图像火焰火灾探测器对于燃烧时产生的火焰，我们除了可以利用它的光谱特征来探测火灾外，还可以对其火焰形状进行利用，这样就产生了图像火灾探测器。火焰是高温物体，而它的周围环境则是处于常温状态。火灾火焰在发展的过程中其形状有一个不断变化和持续的过程，而普通火焰（如打火机点火、蜡烛燃烧、煤气火焰等）和高温发光源（如白炽灯、电炉等）则没有这个变化过程。这样就形成了火灾识别和探测算法的重要基础。利用火焰的高温特性，结合火焰的色谱特性、相对稳定性、纹理特性、蔓延增长特性等，采用趋势算法，将火灾探测与图像监控有机结合，从而实现火灾报警[10]。种类性能特点影响因素适用场所红外感光火灾探测器对明火反应迅速、探测范围广、易受干扰容易受日光、人工照明等光源中的红外光的影响，探测视线易被遮挡会展中心、演播大厅、大会堂、体育馆、影剧院等无遮挡的大空间紫外感光火灾探测器对明火反应迅速、探测范围广、易受干扰容易受日光、人工照明、其他光源的紫外光的干扰，探测易被遮挡，镜头易被污染各种燃油机房、油料储存库等火灾有强烈火焰和少量烟热场所图像火焰探测器对明火反应迅速、探测范围广、可靠性强、影响因素少影响因素比较少，但技术较为复杂，难于掌握大空间、大面积的环境中使用、可用于多粉尘、高湿度场所、室外环境表格 3 感光式火灾探测器之间的比较 2.4声音火灾探测器声音火灾探测器是利用燃烧所特有的次声波现象制成的声音传感器。物质在燃烧过程中，会放出大量的热能，对周围空气进行加热，使得空气膨胀，形成压力声波，其频率仅有数赫兹。这种超低频（次声波）的声音现象为物质燃烧所共有。且在这个频率范围内杂音很少，所以可以在很大程度上避免环境对探测器的干扰[2]。 2.5复合探测器之前介绍了很多探测器，但这些探测器中多多少少都存在一些缺陷，并且单一传感的火灾探测器是不能探测所有类型的火灾的，因为从阴然到起火过程中，所放出的热量和火焰的闪烁频率以及能量的损失都是千变万化的。为了减少漏报和误报，人们就想到了将多种探测原理运用到同一个探测器中，这就得到了一个多种探测方法于一身的复合探测器。复合式火灾探测器技术的关键是如何对多个信号进行综合处理，早期有点像数学中逻辑关系判断。如：真真为真，真假为假。这些是比较简单的和单一的，现在国际上发展的方向是采用智能信号处理方法、多传感信息融合或采用人工神经网络、模糊逻辑等进行综合分析。目前主要有感烟感温复合探测器、感光感烟复合探测器、感光感温复合探测器这三种。 2.6可燃气体探测器[11] 除了火灾，可燃气体的爆炸、中毒对人们生命安全的威胁也是很大的。所以可燃气体的探测也必须受到人们的关注。可燃气体探测器由检测和探测两部分组成，具有检测和探测功能。其检测部分的原理是仪器的传感器采用检测元件与固定电阻和调零电位器构成检测桥路。桥路以铂丝为载体催化元件，通电后铂丝温度上升至工作温度，空气以自然扩散方式或其它方式到达元件表面。当空气中无可燃性气体时，桥路输出为零，当空气中含有可燃性气体并扩散到检测元件上时，由于催化作用产生无焰燃烧，使检测元件温度升高，铂丝电阻增大，使桥路失去平衡，从而有一电压信号输出，这个电压的大小与可燃性气体浓度成正比，信号经放大，模数转换，通过液体显示器显示出可燃性气体的浓度。其探测部分的原理是当被测可燃性气体浓度超过限定值时，经过放大的桥路输出一个电压值，与电路探测设定电压值通过电压比较器进行比较，方波发生器输出一组方波信号，控制声、光探测电路，蜂鸣器发生连续声音，发光二极管闪亮，发出探测信号。目前使用较多的是催化型和半导体型两种可燃气体探测器。 2.6.1催化型可燃气体探测器催化型可燃气体探测器是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应，其产生的热量使铂丝的温度升高，而铂丝的电阻率便发生变化，所以当遇到高温等因素时铂丝的温度发生变化，而铂丝的电阻率便发生变化，探测的数据也会发生变化。以此来判断可燃气体的浓度。 2.6.2半导体型可燃气体探测器半导体型可燃气体探测器是利用半导体表面电阻变化来测定可燃气体浓度。半导体可燃气体探测器用灵敏度较高的气敏半导体元件，它在工作状态时，遇到可燃气体，半导体电阻下降，下降值与可燃气体浓度有对应关系。种类性能特点影响因素适用场所声音火灾探测器受环境的影响因素少，但技术复杂、成本高环境中的低次声波的影响较安静的环境复合式火灾探测器探测准确性高、可靠性强，但价格贵、成本高单一探测器影响因素的综合装有联动装置系统等单一探测器不能确认火灾的场所可燃气体探测器性能稳定、可靠性强、制作材料少容易受到灰尘、高温、高湿、蒸汽、油烟的影响和电磁的干扰炼油厂、油库、液化气站、煤气站、加油站、喷漆房、家庭制作间等散发可燃气体、可燃蒸汽的场所进行气体泄漏报警表格 4 可燃气体探测器和复合式火灾探测器的比较 3、有效减少人为因素干扰的方法及护理[12] 生活在城镇的居民大部分都已经认识到烟雾探测器的重要性，可是购买什么类型的烟雾探测器或者安装在什么地方及日后的护理清洁等等了解较少。而这些人为因素恰恰是烟雾探测器最大的干扰因素。 3.1合理选择和合理安装[13] 据不完全统计，70%的火灾探测器误报警是由于不合理安装所造成的。因此，正确选定火灾探测器类型、以及按照有关的技术说明和规范正确安装与布线是减少干扰影响的关键。 3.1.1正确选定火灾探测器的类型在选定火灾探测器的类型时应参考国家火灾自动报警系统设计规范或前面我们介绍的各种烟雾探测器的适用范围及其影响因素。例如：在相对湿度长期大于95%、气流速度大于5m /s、大量粉尘、水雾滞留，可能产生腐蚀性气体的场所不宜安装离子式火灾探测器；在可能产生黑烟，大量积聚粉尘，平常情况下有烟滞留，存在高频电磁干扰的场所不宜安装光电式火灾探测器；在相对湿度长期大于95%、有大量粉尘、平常情况下有烟和蒸汽滞留的地方，厨房、锅炉间、发电机房、茶炉间、汽车库等场所不宜设置感温火灾探测器等等。这些情况所造成的误报警率是很高的，因此根据实际地点的情况正确选择火灾探测器是十分重要的。 3.1.2安装位置的确定在国家火灾自动报警系统设计规范中，有很多关于正确安装火灾探测器的条文。例如：探测器至墙壁梁边的水平距离不应小于0. 5m；探测器周围0. 5m内不应有遮挡物；探测器至空调送风口边的水平距离不应小于1. 5m，至多孔送风顶棚孔口的水平距离不应小于0. 5m等等。这些条文不但确保探测器能有效、迅速地探测到火灾的发生，而且也是避免干扰的有效途径。 3.2增加防护装置[13] 为探测器加装一些额外的防护装置，也可以起到一定的减少干扰影响的作用。例如，为探测器的探测电路加装屏蔽层以减少电磁干扰的影响；为探测器的接线盒或盖盒加装防潮胶垫以减少潮气对电路的影响；为探测器加装合适孔径的滤网以阻挡较大的粉尘颗粒和小动物等等。但应注意的是，在加装防护装置时，应注意所加装的装置不能影响或削弱探测器的探测功能。 3.3探测器的定期清洗与更换人们对烟雾探测器往往存在这样的误区，认为探测器安装上去并调试运行正常后，就可以一劳永逸了。实际上，在火灾报警中广泛应用的光电感烟探测器和离子感烟探测器受空气中粉尘的影响比较大，大约经过六个月，探测器内粉尘有了一定的聚集，探测器的报警阈值自然上升，探测器出现误报的情况就会有一定幅度的增加。所以定期对探测器进行清洗或更换是必不可少的。 4、各类烟雾探测器的比较种类优缺点感烟式火灾探测器优点：1.对早期火灾进行探测，为扑救赢得时间 2.有点型和线型两种形式，所以空间适应性好 3.价格相对便宜，性价比比较高缺点：1.容易受环境中的粉尘颗粒或其他颗粒的影响 2.容易产生误报，如吸烟、炒菜、生火都会使其产生误报感温式火灾探测器优点：1.探测准确性高、环境适应性好 2.有点型和线型两种形式，所以空间适应性好缺点：1.当探测到火灾信号时，已相对较晚 2.造价高，安装维护不便 3.受环境温度影响（比如某些地方昼夜温差较大地方不适合安装）感光式火灾探测器优点：1.探测范围广，对明火反应迅速 2.唯一能在户外使用的火灾探测器缺点：1.当探测到火灾信号时，已相对较晚 2.空间适用性不好 3.容易受环境中的光源干扰，探测视线易被遮挡，受电磁干扰，探测镜头易被污染感音式火灾探测器优点：1.性能稳定缺点：1.易受环境中燃烧的声音影响 2.探测范围比较小 3.探测到火灾信号时，已相对较晚复合式火灾探测器优点：1.性能可靠、准确性高 2.能探测复杂的火灾类型缺点：1.价格贵、成本高 2.体积大、技术比较复杂，不易批量生产表格 5 各类烟雾探测器之间的比较 5、研究心得对于这篇论文的研究，我的收获有以下几点：（1）让我对烟雾探测器的发展有了一定的了解。知道了世界第一台烟雾探测器的诞生的时间及了解了我国烟雾应用现状及发展趋势。（2）让我对烟雾探测器有了更深入的了解。知道了烟雾探测器的种类、工作原理、性能特点、适用范围、安装布置及护理等等。（3）通过同种烟雾探测器之间的比较，让我知道同种烟雾探测器其实工作原理也不一定相同。他可以有很多中设计，也可以有很多种探测方法，设计和方法的不同，它们的影响因素就会稍有不同，适用场所也会有所不同。（4）通过不同种类烟雾探测器之间的比较，让我知道各种烟雾探测器的优缺点。这有利于人们进一步的改进烟雾探测器。也根据其优缺点有针对性的将其安装在相应的环境中以减少误报。（5）通过整篇论文的研究，让我知道现在烟雾探测器的技术已经相对完善，不过某些方面还存在缺陷。比如：有的烟雾探测器居然是一次性产品，其探测准确性高，但这对人们来说是很不方便的，也浪费资源。感烟式火灾探测器能尽早的发现火灾，但器受环境影响因素较大。感音式火灾探测器的研究较少。复合探测器探测准确，但技术复杂，不易批量生产等等。（6）通过整篇论文的研究，让我知道选烟雾探测器要先考虑环境特点是符合哪类探测器探测的，之后考虑探测空间的大小是点型的还是线型的，是室内还是室外等。最后还要考虑它的性价比。（7）通过整篇论文的研究，如果让我针对现在已有的烟雾探测器再设计一些新的烟雾探测器的话，我是通过区域的特殊性来提出的两个设计思路：一是，设计一个带有发送信息功能的烟雾探测器，这样即便是火灾发生在无人的情况下，人们也可以及时的知道消息。这一设计就像人们手机绑定了银行卡，当人们在自动取款机上或人工窗口取款后，手机就会收到消息。这款烟雾探测器就是探测到火灾信息的同时也会把消息发送到特定的人或特定的单位。这样让人们能及时的才去措施对火灾进行扑救。另一个是，设计一个既能探测火灾又能探测可燃气体的这样一个探测器。因为会存在有这样的一些区域，人们经常使用煤气或经常烧煤炭的这种。这种探测器除了探测火灾外，还可以探测可燃气体的浓度。以防止煤气中毒或一氧化碳中毒或者煤气爆炸。这种探测器火灾的报警音和可燃气体的报警音是不同的。这样设计节约了安装空间，但在安装时，必须同时考虑两种探测器的影响因素。参考文献： [1]雷发．火灾探测器的应用现状与发展，河南科技，2011/02 [2]杜建华．火灾探测器的研究现状与发展趋势，消防技术与产品信息，2004/07 [3]蒙平．各类火灾探测器原理分析及应用探讨，企业科技与发展，2009/18 [4]赵元华．空气采样式烟雾探测器在大型物流仓库的应用，建筑电气，2011/11 [5]吴龙标，方俊，谢启源编著《火灾探测与信息处理》，化学工业出版社 [6]陈南编著《电气防火及火灾监控》中的火灾探测器的构成及原理，机械工业出版社 [7]胡科．烟雾探测器常见故障分析及原理，科技世界，2013/31 [8]袁洁．光纤感温探测器的应用，智能建筑与城市信息，2004/03 [9]范平安，常高超，分布式光纤感温探测系统消防应用分析，消防技术与产品信息，2013/06 [10]王欣刚．基于烟雾动态特征分析的实时火灾检测，计算机技术与发展，2008/11 [11]张永坚，周培祥编著《智能建筑技术》，中国水利水电出版社 [12]胡显华．火灾探测器误报警的原因及改进方法，电脑开发与应用，2007/11 [13]本杜．《国家火灾自动报警系统设计规范（GBJ116- 88）》，人民出版社出版 23

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