[发明专利]一种吸气式高灵敏度烟颗粒探测器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及火灾探测器及探测方法，更具体地说尤其是一种应用在通信机房、控制室和芯片制造车间等洁净度要求较高场所的一种超早期火灾探测方法。

背景技术

火灾探测是通过对火灾发生早期的一些特征参数和现象的监测，及时、准确地判断火灾的发生并发出报警。为有效地抑制火灾的发生，降低灾害的损失，在通信机房、控制室以及制造芯片的洁净厂房等对安全需求高的场所，要求对火灾进行超早期报警。

火灾探测技术本质上是测量火灾的烟雾浓度和温度的物理特性，传统的感烟、感温火灾探测技术在火灾探测中起到了重要的作用，而且也在不断发展完善。烟颗粒、温度和一氧化碳是火灾发生的三个重要特征参数，在火灾发生的初期，包括极早期，由于燃烧物的不完全燃烧，已经有相当可观的一氧化碳气体产生；燃烧物的高温裂解，会释放出烟颗粒颗粒，它们的出现比火焰和高温都要早。感烟火灾探测技术就是通过检测空气中烟颗粒的含量，给出火灾早期预警信号。而不同的燃烧材料、燃烧条件以及很多周围环境中不确定因素(灰尘、水汽和热源等)都将会对这些参数的检测有着明显的影响，严重降低了常规火灾探测器的对火灾判断的可靠性，容易引起火灾探测器的误报。

目前被广泛使用的点型或线型感烟、感温火灾探测器为被动工作方式，无法克服烟雾热效应微小以及房间上方的热障效应等不利因素的影响。而在火灾早期，烟的扩散速度较慢，要经过一定时间才能到达探测器；同时，由于烟雾在扩散过程中被不断稀释，普通的感烟探测器较低灵敏度无法满足超早期火灾探测报警的要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种吸气式高灵敏度烟颗粒探测器及其应用，通过早期对烟颗粒进行高灵敏度的准确探测，以便能够结合温度以及气体的进行早期判断，克服现有吸气式火灾探测系统单一监测烟颗粒的不足，有效降低火灾误报率。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明吸气式高灵敏度烟颗粒探测器的特点是：所述烟颗粒探测器布置在被监测区域的抽气管道的末端，通过抽气管道主动抽取并过滤空气样品，利用所述探测器采用激光粒子散射方法对主动抽取并经过滤的空气样品中粒径不大于20μm的烟颗粒进行检测，获得检测信号。

本发明吸气式高灵敏度烟颗粒探测器的特点也在于：

所述烟颗粒探测器以激光源发出的波长为850nm、功率为5mW的红外激光作为测量光束，所述测量光束的方向和由感光元件构成的光接收器的光接收方向均与由进气孔导入的气流流动方向处于互相垂直的轴线上；所述测量光束通过扩束镜和准直整形单元调节成一束平行光，收集在探测腔中的由于火灾发生早期而产生的粒径不大于20μm的烟颗粒对于所述测量光束产生红外散射光，所述红外散射光通过聚光镜汇聚到感光元件，在光接收器中形成与散射光强呈线性正比关系的电流检测信号；在探测腔正下方设置有消光腔，所述消光腔用于对测量光束进行消光处理，消光腔底部正中的锥体将测量光束散开并直射到消光腔内的吸光材料上。

所述光接收器的结构设置为：所述感光元件是采用两端无偏置电压的硅光电池，在探测室对称的位置上布置两片硅光电池，由所述硅光电池输出与散射光强呈线性正比关系的电流检测信号。

针对所述硅光电池的电流检测信号设置低噪声放大电路；所述低噪声放大电路是采用加入相位补偿电容的光压式放大电路，相位补偿电容C_f并联在所述低噪声放大电路的反馈回路中。

本发明主动吸气式高灵敏火灾探测器的特点是：设置一吸气管道，自所述吸气管道的入口端依次设置过滤模块，温度探测模块，一氧化碳气体探测模块和吸气泵，在所述吸气泵的出口端设置烟颗粒探测器，以所述吸气泵向所述烟颗粒探测器导入经过滤的空气样品；设置一数据处理模块，所述数据处理模块对于来自所述温度探测模块、一氧化碳气体探测模块和烟颗粒探测器的探测信号进行信号处理和判断，实现火灾报警。

本发明主动吸气式高灵敏火灾探测器的特点也在于：所述来自温度探测模块、一氧化碳气体探测模块和烟颗粒探测器的探测信号包括：烟颗粒浓度值s、烟颗粒浓度增加值ds、温度值t、温度连续上升值dt、一氧化碳浓度值g、一氧化碳浓度增量dg。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过布置在被监测区域的抽气管道主动抽取空气样品，在探测室内采用激光粒子散射方法对空气样品中的烟颗粒进行检测的，有效克服了被动等待的延时和保护区空气流动的干扰，消除了烟颗粒浓度稀释对探测精度的影响；能够真实地反映了监视区域火灾的情况；