智能化感烟式火灾探测器设计

智能化感烟式火灾探测器设计河南工程学院毕业设计（论文）智能化感烟式火灾探测器设计学生姓名__________________________ 系（部）__________________________ 专业__________________________ 指导教师__________________________年月日目录绪论 (2)第一部分传感器的简介 (6)1.1.1传感器的基本概念 (6)1.2传感器的基本特性 (7)第二部分火灾探测器的分类 (9)2.1．1 根据感应元件的结构不同分为：92.1.2根据火灾探测器类型分为： (10)第三部分光电感烟火灾探测器 (13)3.1.1光电感烟火灾探测器分类： (13)第四部分光电感烟火灾探测器的电路模块分析 (15)4.1.1倒相电路(图5) (16)4.1.2稳压、限流电路(图6) (16)4.1.3振荡电路(图8) (18)4.1.4接收放大电路(图10) (20)4.1.5抗干扰电路(图11) (21)4.1.6报警接口电路(图12) (22)4.1.7光电感烟火灾探测器总电路图如图13。

(23)4.1.8光电感烟火灾探测器的电路原理：22结论 (25)致谢 (26)参考资料 (27)绪论随着经济的发展、大量楼宇的建成与使用，用于保障人身和财产安全的火灾自动报警系统显得越来越必要。

世界上火灾监控系统的使用已有100多年的历史了。

在我国，随着建筑防火规范的实施，火灾监控系统在消防工程中已得到了广泛的应用，火灾监控技术也有了很大的发展。

近些年来，我国的建筑市场非常活跃，高层建筑特别是智能建筑的兴起，对建筑物火灾监控系统提出了越来越高的要求。

火灾探测器可以形象的比喻为现代建筑消防系统中的哨兵，在火灾自动报警系统正常运行状态下，“哨兵”的执勤状态不能有—丝倦怠，稍微的疏忽和大意都会给整个系统带来无法想象的恶果，最终导致自动报警系统所保卫的整座建筑毁灭在一个“生病”的“哨兵”身上。

火灾探测器是传感器大家族中的一个特殊分支，现在使用较多的有烟雾传感器(分离子感烟式和光电感烟式两类)、红外感光传感器和感温传感器。

其中烟雾传感器应用数量最多，应用场合最为广泛，约占比例在90%以上，是我们将之比喻为“哨兵部队”的主要组成分.火灾自动报警系统经历了从无到有、从低级到高级的发展过程。

尤其在近二十年中，火灾自动报警系统在技术上取得了长足的发展，其产品已相当成熟和实用。

这些火灾报警产品的使用有效地预防和减小了火灾造成的损失。

许多国家制定了相关法律来保证建筑物正确地安装火灾自动报警产品。

而火灾报警探测器也正在从开关量模式、模拟量模式发展到现在的本地分布式智能化探测器，同时，探测器也从单个探测源独当一面发展到先进的二复合、三复合源。

火灾的探测是以物质燃烧过程中产生的各种现象为依据，实现早期发现火灾。

感烟式火灾探测器是目前世界上应用最普遍、数量最多的探测器。

据了解，感烟式火灾探测器可以探测70％以上的火灾。

感应式火灾探测器又可分为离子感烟式和光感烟式两种，从发展趋势来看，光电感烟式已越来越受到用户的欢迎，它已广泛用于图书馆、档案资料馆及高层的民用建筑上，同时也用于航空、航天飞行与空间站上。

本文对光电感烟式火灾探测器进行了分析，重点介绍该探测器的电路设计。

火灾探测就是监视火情可能引起的烟雾、温度上升、火焰等物理现象，达到一定条件后发出报警信号。

针对不同的监视对象、火情阶段和不同的场合，常用的火灾探测器有以下6种：离子感烟探测器、差定温探测器、光电感烟探测器、红外对射探测器、线缆式感温探测器和火焰探测器。

在当前火灾探测传感方法中最常用的有两大类，即感温探测和感烟探测。

感烟探测有利于早期发现火警，而这个"早"就是火灾预防追求的核心，所以在火灾监控系统中，感烟探测器的使用占绝大多数。

感烟探测器又分为离子型和光电型两大类。

早期广泛使用的以离子型居多，光电型则使用较少。

似乎原因之一是相比较而言，离子型更敏感于"早期阴燃烟"(烟粒径更小)。

仅就灵敏度这点来说，完全可以从灵敏度设置来解决，它并不是早期人们热衷于离子型感烟探测器的主要原因。

其实人们对离子型中的放射源的隐忧是一直存在的，然而由于离子型探头的标定技术易于掌握，实现很容易，产品灵敏度易于保持一致。

而光电型探头，起先是环境及杂散光的干扰问题，当光源及光电对管和光迷宫解决之后，干扰问题就基本得到解决。

当前一般厂家多困扰于标定技术，较之离子感烟探测器的标定，光电探测器的标定，实施起来相对要难得多，如果方法不当，往往使产品的灵敏度很分散，成品率亦受影响。

所以很多厂家仍弃光电型而开发生产离子型。

由于经济的发展，社会财富的迅速增长，火灾预防愈受重视。

这使得探测器的使用数量急剧增长，离子型探头中放射源的后处理，就成为受到人们关心的一大环保潜在问题。

因此，当光电型感烟探头质量有保证，而价格相当时，人们将更愿意选用光电感烟探测器。

所以形势正迫使离子型退出霸主地位而让位于光电型探头。

尤其今后发展模拟量火灾报警技术，以取代开关量报警技术或"准"(伪)模拟量探测技术，已是大势所趋。

生产出灵敏度一致性合乎要求的光电探头，增加产品合格率，掌握生产中最后一关--高精度的标定技术，就成为必须解决的问题了。

随着科学技术的进步，尤其是半导体技术、计算机网络与信息技术的发展以及人工智能与模式识别理论的实用化，为开发新一代智能化火灾监控系统提供了有力的技术支持。

这里所说的火灾监控系统的智能，是指应用现代半导体技术、计算机技术和人工智能技术，根据实际应用的需要，解决传统火灾监控系统中存在的问题或增加新的功能。

火灾监控系统通常由火灾探测器、报警控制器、联动控制装置以及信号传输线路等组成。

就目前来看，对火灾监控系统的智能化主要表现在：火灾探测一报警、火灾信号传输和火灾监控系统的网络化管理等方面。

火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置，以及具有其他辅助功能的装置组成的火灾报警系统。

它是人们为了早期发现和通报火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，而设置在建筑中或其他场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具但火灾自动报警系统设置后，往往会发觉系统有些不尽如人意的地方。

如：火灾探测器经常失效或损坏，维护费用增大；探测器经常误报警，使得消防值班人员饱受困扰。

排除了设备质量不过关等情况后，我们发现这些情况往往是由于探测设备受到干扰而造成的。

下面将从火灾探测器的工作原理入手，逐步分析探测器的部分和主要干扰来源，并对此提出一些改进的方法。

第一篇智能化感烟式火灾探测器设计第一部分传感器的简介传感器是现代检测和控制装置的重要组成部分，在现代科学技术领域中的地位越来越重要。

各类传感器的研制、推广和使用飞速发展，作为现代信息技术三大支柱之一的传感器技术将是二十一世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个至高点。

实际应用中，人们通常把将非电量信号转换成电量信号的装置叫做传感器1.1.1传感器的基本概念传感器实质上是一种功能块，其作用就是把非电量信号的被测量（如力、热、声、磁和光等物理量）转换成与之成比例的电量信号（如电压和电流），然后再经过适当的测量电路处理后，送至指示器以发出指示或送至记录仪进行记录。

它是系统信号获取、转换和传输的器件，为系统进行处理和决策提供所需要的信息。

1.1.2 传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。

敏感元件：其作用是直接“感知”被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件：作用是将敏感元件的输出转换成电路参量。

基本转换电路：作用是将上述的电路参数转换成电量输出。

实际上，有些传感器很简单，有些较复杂。

最简单的由一个敏感元件组成，它直接将“感知”的被测量转换成电量输出。

1.1.3传感器的分类传感器的分类方法很多。

按传感器构成原理分为：结构型与物性型两大类。

结构型：主要是通过机械结构的几何形状或尺寸的变化将外界被测量转换为相应电阻、电感、电容等物理量的变化，从而检测出被测量信号，目前此种传感器应用较广泛。

物性型：利用某些材料本身物理性质的变化而实现测量。

还可按传感器工作机理分为：物理型、化学型、生物型等。

按其工作原理分为：电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、化学式传感器、半导体传感器等。

按被测物理量划分为：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、力传感器等。

按输出形式分为：数字传感器、模拟传感器。

按电源型分为：有源传感器、无源传感器。

1.1.4 传感器的作用传感器是人类五官的延长，又形象地称之为“电五官”。

在科学研究中，人类需要获取大量人类感官无法直接获得的信息。

作为模拟人体感官的传感器，是感知、获取、监测和转换信息的窗口，处于研究对象与传输处理系统的接口位置，为系统进行处理和决策提供着所必需的信息。

目前，大多数的传感器都是依照各种物理原理和效应来设计的，获取的信号也大都转变成电学量。

这种由非电量至电量的转换是利用了不同物质的某些电学性质与被测量之间的特定关系来实现的。

例如热电效应、磁电效应、光电效应和压电效应等。

利用这些独特的物理效应，可以设计和制造出适用于各种场合与不同用途的传感器。

1.2传感器的基本特性传感器的基本特性分为静态特性和动态特性两种。

1.2.1 传感器的静态特性所谓静态特性是指输入不随时间变化的情况下的输出特性。

即在被测量数值稳定时，输出与输入量之间所形成的对应关系。

人们总是希望输出量能不失真的反映输入量，理想情况下应是线性关系，但在实际应用中，由于诸多因素的影响（如迟滞、蠕变、摩擦等），输入量与输出量之间并不是线性关系。

衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、迟滞性和重复性。

①线性度（非线性误差）线性度是指输入（理想）与输出关系对于线性比例关系的偏差程度。

静态特性曲线可通过实际测量获得，但为方便标定和数据处理，希望得到线性关系，可采用各种办法进行线性化处理。

一般采用直线拟合的方法来线性化。

采用直线拟合线性化时，线性度就定义为：输出输入的校正曲线与某拟合直线之间的最大偏差。

线性度也称为非线性误差，通常用相对值来表示。

非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得。

拟合直线不同、非线性误差也不同。

目前常用的直线拟合法有“端点拟合法”、“端点连线平移拟合法”、“切线拟合法”及“最小二乘法拟合”等。

选择拟合直线的原则，应保证获得尽量小的非线性误差，并考虑使用与计算的方便。

②灵敏度灵敏度Sn定义为：在稳定线性区输出变化量与输入变化量之比。

Sn = dy / dx可见：传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。

对于线性非常好的传感器，Sn为一常数。

③迟滞性迟滞性是指在相同工作条件下作全测量范围校准时，在同一次校准中对应同一输入量的正行程和反行程其输出值间的最大偏差。