智能楼宇消防系统2

第二节火灾探测器

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一、火灾探测器的分类

火灾发生时，会产生出烟雾、高温、火光及可燃性气体等理化现象，火灾探测器按其探测火灾不同的理化现象而分为四大类：感烟探测器、感温探测器、感光探测器、可燃性气体探测器。按探测器结构可分为点型和线型。详细分类表如表5-1所示。

离子感烟式探测器适用于点型火灾探测。根据探测器内电离室的结构形式，又可分为双源和单源感烟式探测器。

（一）感烟电离室

感烟电离室是离子感烟探测器的核心传感器件，其工作原理示意图如图7-2所示。电离室两极间的空气分子受放射源Am241不断放出的α射线照射，高速运动的α粒子撞击空气分子，从而使两极间空气分子电离为正离子和负离子，这样就使电极之间原来不导电的空气具有了导电性。此时在电场的作用下，正、负离子的有规则运动，使电离室呈现典型的伏安特性，形成离子电流。

离子感烟探测器感烟的原理是，当烟雾粒子进入电离室后，被电离部分的正离子和负离子被吸附到烟雾粒子上，使正、负离子相互中和的概率增加；同时离子附作在体积比自身体积大许多倍的烟雾粒子上，会使离子运动速度急剧减慢，最后导致的结果就是离子电流减小。动显然，烟雾浓度大小可以以离子电流的变化量大小进行表示，从而实现对火灾过程中烟雾浓度这个参数的探测。

（二）双源式感烟探测原理

实际上这是一种双源双电离室结构的感烟探测器，即每一电离室都有一块放射源其原理示意图如图7-3所示。一室为检测用开室结构电离室M；另一室为补偿用闭室结构电离室R。这两个室反向串联在一起，检测室工作在其特性的灵敏区，补偿室工作在其特性的饱和区，即流过补偿室的离子电流不随其两端电压的变化而变化。无烟时，探测器工作在A点。有烟时，由于检测室M中，离子减少且离子运动速度减慢，相当于其内阻变大。又因双室串联，回路电流不变，故检测室两端电压增高，探测器工作点移至B点。A点和B点间的电压增量△U即反映了烟雾浓度的大小。

（三）单源式感烟探测原理

单源式感烟探测器原理如图7-4所示。其检测电离室和补偿电离室由电极板P1、P2、和

P m等构成，共用一个放射源。其检测室和补偿室都工作在非饱和灵敏区，极板P m上电位的变化量大小反映了烟雾浓度的大小。

单源式感烟探测器的检测室和补偿室在结构上都是开室，两者受环境温度、湿度、气压等因素均影响相同，因而提高了对环境的适应性。

离子感烟探测器按对烟雾浓度检测信号的处理方式的不同，可分为阈值报警式感烟探测器，编码型类比感烟探测器以及分布智能式感烟探测器。

三、光电感烟式探测器

光电感烟式探测器的基本原理是，利用烟雾粒子对光线产生遮挡和散射作用来检测烟雾沟存在。下面分别介绍遮光型感烟探测器和散射型感烟探测器。，

（一）遮光型感烟探测原理

遮光型感烟探测器具体又可分为点型和线型两种类型。

1．点型遮光感烟探测器这种探测器原理如图7-5所示。其中的烟室为特殊结构的暗室，外部光线进不去，但烟雾粒子可以进入烟室。烟室内有一个发光元件及一个受光元件。发光元件发出的光直射在受光元件上，产生一个固定的光敏电流。当烟雾粒子进入烟室后，光被烟雾粒子遮挡，到达受光元件的光通量减弱，相应的光敏电流减小，当光敏电流减小到某个设定值时，该感烟探测器发出报警信号。

2．线型遮光感烟探测器线型遮光感烟探测器在原理上与点型探测器相似，但在结构上有区别。点型探测器中发光及受光元件同在一暗室内，整个探测器为一体化结构。而线型遮光探测器中的发光元件和受光元件是分为两个部分安装的，两者相距一段距离，其原理示意图如图7－6所示。光束通过路径上无烟时，受光元件产生一固定光敏电流，无报警输出。而当光束通过路径上有烟时，则光束被烟雾粒子遮挡而减弱，相应的受光元件产生的光敏电流下降，当下降到一定程度则探测器发出报警信号。在此，发射光束可以是如图7-6所示的激光束，也可以是红外光束。

（二）散射型感烟探测原理

散射型感烟探测原理如图7-7所示。其中的烟室也为一特殊结构的暗室，进烟不进光。烟室内有一个发光元件，同时有一受光元件，但散射型感烟探测器不同的是，发射光束不是直射在受光元件上，而是与受光元件错开。这样，无烟时受光元件上不受光，没有光敏电流产生。当有烟进入烟室时，光束受到烟雾粒子的反射及散射而达到受光元件，产生光敏电流，当该电流增大到一定程度时则感烟探测器发出报警信号。

四、感温式探测器

感温式探测器根据其对温度变化的响应可分为以下三大类。

（一）定温式探测器

定温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度达到或超过预定值时发出报警响应，有线型和点型两种结构。其中线型是当火灾现场环境温度上升到一定数值时，可熔绝缘物熔化使两导线短路，从而产生报警信号。点型则是利用双金属片、易熔金属、热电偶、热敏电阻等热敏元件，当温度上升到一定数值时发出报警信号。下面对双金属片定温探测器进行介绍，其结构如图7-8所示。

这种定温探测器由热膨胀系数不同的双金属片和固定触点组成。当环境温度升高时，双金属片受热膨胀向上弯曲，使触点闭合，输出报警信号。当环境温度下降后，双金属片复位，探测器状态复原。

（二）差温式探测器

差温式探测器是在规定时间内，环境温度上升速率超过预定值时报警响应。它也有线型和点型两种结构。线型是根据广泛的热效应而动作的，主要感温器件有按探测面积蛇形连续布置的空气管、分布式连接的热电偶、热敏电阻等。点型则是根据局部的热效应而动作的，主要感温器件是空气膜盒、热敏电阻等。如图7-9所示的是膜盒式探测器结构示意图。

空气膜盒是温度敏感元件，其感热外罩与底座形成密闭气室，有一小孔与大气连通。当环境温度缓慢变化时，气室内外的空气可由小孔进出，使内外压力保持平衡。如温度迅速升高，气室内空气受热膨胀来不及外泄，致使室内气压增高，波纹片鼓起与中心线柱相碰，电路接通报警。

（三）差定温式探测器

顾名思义，这种探测器结合了定温和差温两种工作原理，并将两者组合在一起。差定温