火灾探测器原理及应用1

火灾探测器原理1 火灾探测器定义及形式1。

1 所谓的火灾探测器，是指用来响应其附近区域由火灾产生的物理和/或化学现象的探测器件。

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2 火灾探测器根据其传感器的结构形式，可分为点型火灾探测器和线型火灾探测器。

2 火灾探测器分类及性能指示2。

1 火灾探测器分类型谱根据不同的火灾探测方法可构成相应的火灾探测器，按照其待测的火灾参数不同划分的分类型谱如图：火灾探测器分类型谱2。

2 火灾探测器的性能指标要求（1）火灾探测器的灵敏度——通常用以下几个概念来表示：——灵敏度：指火灾探测器响应火灾参数的想度敏感程度，有时也指火灾灵敏度。

根据国家标准GB4968-85〈〈火灾分类〉〉的规定，A类火灾是指固体物质火灾，B类火灾是指液体火灾或可熔化固体物质火灾，C类火灾是指气体火灾。

各种不同的火灾探测器对各种类型火灾的灵敏度如下表所示：各种火灾探测器的灵敏度——灵敏度级别：是指火灾探测器响应几种不同的标准实验火时，火灾参数的不同相同响应范围。

火灾探测器的火灾灵敏度级别按照火灾参数的不同响应范围一般分为三级。

——感烟灵敏度：是指感烟火灾探测器响应烟粒子浓度的相对敏感程度，也可称作响应灵敏度。

——感烟灵敏度档次：是指采用标准烟（或试验气溶胶）在烟箱中标定的感烟探测器几个（一般为3个）不同的相宜阈值的范围，也可称作响应灵敏度档次。

（2）火灾探测器的可靠性——是指在适当的环境条件下，火灾探测器长期不间断运行期间随时能够执行其预定功能的能力。

（3）火灾探测器的稳定性——是指在一个预定的周期时间内，以不变的灵敏度重复感受火灾的能力。

（4）火灾探测器的维修性——是指对可以维修的探测器产品进行修复的难易程度或性质。

上述四项火灾探测器的主要技术指标一般不能精确次顶，只能给出一般性估计，下表给出了常用火灾探测器的灵敏度、可靠性、稳定性和维修性指标评价，以供参考。

各种火灾探测器的主要技术指标（5）火灾探测器性能指标指示——工作电压和允差，火灾探测器工作电压统一规定为24V，按照国家标准规定，允差为额定工作电压的-15%~10%。

——响应阈值和灵敏度，响应阈值是指火灾探测器动作的最小参数值，不同类型火灾探测器的响应阈值单位量纲也不相同。

灵敏度是指火灾探测器响应火灾参数的敏感程度，火灾探测器的灵敏度一般分为三级，供探测器在不同条件下使用。

——监视电流，是指火灾探测器处于监视状态下的工作电流。

表示了火灾探测器在监视状态下的功耗，因此要求火灾探视器的监视电流越小越好。

——允许的最大报警电流，是指火灾探测器处于报警状态时允许的最大工作电流。

允许最大报警电流越大，表明火灾探测器的负载能力越强。

——报警电流，是指处于报警状态时的工作电流。

报警电流和允差值决定了火灾探测报警系统中火灾探测器的最远安装距离，以及在一个地址码允许并接的火灾探测器数量。

——工作环境条件，是指环境温度、相对湿度、气流速度和清洁程度等，通常要求火灾探测器对工作环境的适应性越强越好。

3 感烟式火灾探测器烟雾是火灾的早期现象，利用感烟式火灾探测器可以最早感受火灾信号即火灾参数，所以，感烟式火灾探测器是目前世界上应用较普及、数量较多的火灾探测器。

目前，常用的感烟式火灾探测器是离子感烟式火灾探测器和光电感烟式火灾探测器。

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1 离子感烟式火灾探测器——离子感烟式火灾探测器是采用空气离化火灾探测方法构成和工作的，他是利用放射形同位素释放的高能量a射线将局部空间的空气电离产生正、负离子，在外加电压的作用下形成离子电流，当火灾产生的烟雾及燃烧产物即烟雾气溶胶进入电力空间（一般称为电离室）时，比表面积较大的烟雾粒子将吸附其中的带电离子，产生离子电流变化，经电子线路加以检测，从而获得与烟浓度有直接关系的电信号，用于火灾确认和报警。

——采用空气离化火灾探测法实现的感烟探测，对于火灾初起和阴燃阶段的烟雾溶胶检测非常灵敏有效，可测烟雾粒径范围在0.03~10µm左右.这类火灾探测器只适用于构成点型结构.——根据这种火灾探测器内电离室的结构形式，离子感烟式火灾探测器可以分为双源感烟式和单源感烟式火灾探测器。

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2 光电感烟式火灾探测器——根据烟雾离子对光的吸收和散射作用，光电感烟式火灾探测器可分为减光式和散射光式两种类型。

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1 减光式光电感烟式火灾探测器——原理：进入光电检测暗室内的烟雾粒子对光源发出的光产生吸收和散射作用，使得通过光路上的光通量减少，从而在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，反映了烟雾的浓度大小，据此可通过电子线路对火灾信息进行阈值放大比较、类比判断处理或火灾参数运算，最后通过传输电路产生相应的火灾信号，构成开关量火灾探测器、类比式模拟量火灾探测器或分布智能式智能化探测器。

——减光式光电感烟火灾探测原理可用于构成点型结构的火灾探测器，但是，更适用于构成线型结构的火灾探测器，实现大面积火灾探测。

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2 散射式光电感烟火灾探测器——原理：进入遮光暗室的烟雾粒子对发光元件（光源）发出的一定波长的光产生散射作用（按照光散射定律，烟粒子需轻度着色，且当其粒径大于光的波长时将产生散射作用），使得处于一定夹角位置的受光元件（光敏元件）的阻抗发生变化，产生光电流。

此光电流的大小与散射光强弱有关，并且由烟粒子的浓度和粒径大小及着色与否来决定。

根据受光元件的光电流大小（无烟雾粒子时光电流大小约为暗电流），既当烟粒子浓度达到一定值时，散射光的能量就足以产生一定大小的激励用光电流，可以用于激励遮光暗室外部的信号处理电路发出火灾信号。

显然，遮光暗室外部的信号处理电路采用的结构和数据处理方式不同，可以构成不同类型的火灾探测器，如阈值报警开关量火灾探测器、类比判断模拟量火灾探测器和参数运算智能化火灾探测器。

——散射光电感烟探测方式一般只适用于点型探测器结构。

一般的，散射光式感烟火灾探测器中光源的发光波长约在0.9µm左右,光脉冲宽度在10-2--10ms,发光间歇时间在3~5s,对燃烧产物中颗粒粒径在0.9~10µm的烟雾粒子能够灵敏探测,而对于0.01~0.9µm的烟雾粒子浓度变化无灵敏反应.3。

3 感烟式火灾探测器的灵敏度指标——点型感烟式火灾探测器是对保护区域中某一点周围烟雾参数响应的探测不见，探测器本身处于长期监视的连续工作状态，因此，他的灵敏度、稳定性、可保养性及长期工作的可靠性是衡量火灾探测器质量优劣、火灾探测报警系统是否处于最佳工作状态的主要技术指标。

——感烟式火灾探测器的灵敏度级别是指在特定的实验条件下，对规定的四种实验火（1、木材热解阴燃火 2、棉绳灼热阴然火 3、聚氨酯塑料明火 4、正庚烷液体火）的火灾参数（减光系数m值、烟浓度Y值、温度增量△T值）不同的响应范围。

利用m值、Y 值和△T值可将感烟式火灾探测器的灵敏度定义为以下三级。

Ⅰ级：mⅠ≤0.5dB/m，YⅠ≤1.5，△TⅠ≤15℃Ⅱ级：mⅡ≤1.0dB/m，YⅡ≤3.0，△TⅡ≤30℃Ⅲ级: mⅢ≤2.0dB/m，YⅢ≤6.0，△TⅢ≤60℃在实际应用中,常采用减光率来表示感烟式火灾探测器的三级灵敏度,如下所示:Ⅰ级：减光率 5%/m，用于禁烟场所Ⅱ级：减光率为（10~15）%/m，用于一般场所、允许吸烟的客房和居室Ⅲ级: 减光率为20%/m，用于吸烟室、楼道、走廊等场所4 感温式火灾探测器——感温式火灾探测器可以根据其作用原理分为三大类：定温式火灾探测器、差温式火灾探测器、差定温式火灾探测器。

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1 定温式火灾探测器——定温式火灾探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升超过某个定值时启动报警的火灾探测器。

他有点型和线型两种结构形式。

——目前常用的定温式火灾探测器有双金属、易熔合金和热敏电阻几种形式。

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2 差温式火灾探测器——差温式火灾探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升速率超过某个规定值时启动报警的火灾探测器。

他有点型和线型良种结构。

——消防工程中常用的差温式火灾探测器多是点型结构，差温元件多采用空气膜盒和热敏电阻。

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3 差定温式火灾探测器——差定温式火灾探测器结合了定温式和差温式两种感温作用原理并将两种探测器结构结合在一起。

在消防工程中，常见的差定温式火灾探测器是将定温式、差温式两种感温火灾探测器组装结合在一起，兼有两者的功能，若其中某一功能失效，则另一种功能仍然起作用。

因此，大大提高了火灾监测的可靠性。

——差定温式火灾探测器根据其工作原理，还可以分为机械式和电子式两种。

电子式差定温火灾探测器在当前火灾探测报警及消防联动控制系统中用的比较普遍。

他的定温探测和差温探测两部分都是由半导体电子电路来实现的。

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4 感温式火灾探测器的主要性能指标4。

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1灵敏度：灵敏度表示感温式火灾探测器对标定的温度值（定温式火灾探测器）或对表顶的温升速率（差温式火灾探测器）的敏感程度（敏感程度以动作时间值表示）。

一般的，将感温式火灾探测器的灵敏度定为三个等级，即一级、二级、三级，并且分别用绿色、黄色和红色三种色点标记表示。

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2标定值：标定值是指规定感温式火灾探测器动作的动作温度值（定温式火灾探测器）或动作温升速率值（差温式火灾探测器）——定温式火灾探测器其动作标定动作温度值一般有：60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等，其误差均限定为±5%之内。

——差温式火灾探测器标定动作温升速率值一般有：1℃/min、3℃/min、5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min等。

——差定温式火灾探测器其中差温部分与差温式火灾探测器标定动作值相同，定温部分与定温式火灾探测器基本相同，而惟一不同之处是：定温部分在温升速率小于1℃/min时，其标定动作温度值以上、下限值给出。

一级灵敏度：54℃＜标定动作温度值＜62℃二级灵敏度：54℃＜标定动作温度值＜70℃三级灵敏度：54℃＜标定动作温度值＜78℃4。

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3动作时间：感温式火灾探测器在某一设定的环境条件下，对标定的温度（定温）或标定的温升速率（差温），由不动作到动作所需时间的上限值被定为动作时间值。

显然，对于相同标定值而言，探测器灵敏度越高则动作时间值就越小。

——下表给出了各个灵敏度的差温式火灾探测器的动作时间值，其设定的环境条件是：起始温度为25℃，风速为（0.8±0.1）m/s。

——下表给出了个灵敏度的定温火灾探测器的动作时间值，其设定的环境条件是：起始温度为25℃，垂直风流速度为1m/s，动作温度值为标定值的1.25倍。

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4保护面积：保护面积是指一只火灾探测器能够有效的探测到被监测区域中的火灾信息的最大地面面积。

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5工作电压及工作电流：国标规定火灾探测器的工作电压为DC24V±10%，火灾探测器的最大报警电流一般不超过DC100Ma。