火灾探测器

半 导 体 差 定 温 火 灾 探 测 器
双 金 属 动 圈 式 差 定 温 火 灾 探 测 器
金 属 模 盒 式 差 定 温 火 灾 探 测 器
可 熔 绝 缘 物 线 性 定 温 火 灾 探 测 器
半 导 体 线 性 定 温 火 灾 探 测 器
空 气 管 线 性 差 温 火 灾 探 测 器
热 敏 电 阻 差 定 温 火 灾 探 测 器
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布（上限对数正态分布）
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感烟探测器
感烟探测的基本原理
对离子有俘获和阻挡作用（离子型） 对光线具有散射和吸收效应（光电散 射型、光电吸收型） 微粒本身具有一定热容量，使其在流 动过程中可保持相当的温度 在高温作用下，微粒本身带有静电荷
离子感烟探测器结构
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感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器电路
由检测电离室和补偿电离室、信号放大回路、开关 转换电路、火灾模拟检查回路、故障自动检测回 路、确认灯回路等组成。
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感烟探测器
离子感烟探测器


离子感烟探测器电路
信号放大回路是在检测电离室进入烟雾以后，电压信号达到规定值以上时开 始动作，通过高输入阻抗的MOS型场效应型晶体管(FET)作为阻抗耦合后进 行放大; 开关转换电路是用经过放大后的信号触发正反馈开关电路，将火灾信号传输 给报警控制器。正反馈开关电路一经触发导通，就能自保持，起到记忆的作 用; 为了防止探测器至报警器间发生电路断线，或者探测器安装接触不良，探测 器被取走等问题发生，故障自动检测回路能够及时发出故障报警信号，以便 及时进行检查维修; 为了检查电子元器件是否损坏，可以通过火灾模拟检查回路加入火灾模拟信 号，若有问题可以及时维修。确认灯点亮表明探测器动作，以便在现场判定 已报警的探测器。为了在确认灯损坏时不影响探测器的正常工作，在确认灯 的二端并联一电阻。
ln(Rg/dp)
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒的分形凝并现象
利用扫描电镜或透射电镜或原子力学显微镜等显微 装臵观察了燃烧烟雾中碳黑凝并产生的分形外貌， 通过对烟雾图像进行分析处理，得到不同燃料燃烧 时烟雾碳黑的分形维数。研究发现，大多不同燃料 燃烧烟雾碳黑分形维数与燃料类型无关,趋于一致， 一般取1.8-2。 火灾烟雾颗粒均由粒径大约为30nm的均匀微小颗 粒聚合而成，呈链状结构，具有明显的分形特征， 聚合体平均直径为1μm； 粉尘颗粒没有规则的颗粒组成及粒径分布特征，不 存在链状分形结构，颗粒明显较大，一般在10μm 以上。


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感烟探测器
光电感烟探测器
预备知识(电磁波谱) 光电感烟探测器原理 点型光电感烟探测器 线型光电感烟探测器
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感烟探测器
光电感烟探测器
电磁波谱
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感烟探测器
光电感烟探测器
光电感烟探测器原理 烟雾颗粒是多谱的,粒径变化范围0.01-1um; 烟雾与光相互作用,发生两种衰减过程:散射和 吸收. 散射:粒子以同样的波长再辐射已接收的光能, 再辐射可在所有的方向上发生,但通常在不同方 向上强度不同; 吸收:将接收的光能转变成其它形式的能,如化 学能,热能或不同波长的光能. 在可见光和近红外光(0.35-1um)范围,黑烟光衰 减以吸收为主;对于一般固体火灾白烟或灰烟, 吸收和散射对光衰减均有影响.
膜 盒 式 差 定 温 火 灾 探 测 器
双 金 属 差 定 温 火 灾 探 测 器
热 电 偶 线 性 差 温 火 灾 探 测 器
半 导 体 差 定 温 火 灾 探 测 器
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2.2 感烟探测器
火灾烟雾属性特征 感烟探测的基本原理 离子感烟探测器 光电感烟探测器 感烟探测器性能及选用原则
火灾探测与控制工程
中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室 2005.7.28
1
第二章 火灾探测器及其应用
注意参考赵英然书P166
2
主要内容
2.1火灾探测器分类 2.2感烟探测器 2.3感温探测器 2.4火焰探测器 2.5气体传感器 2.6探测器的性能指标及工程应用 (参考陈南书P24）
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征 烟雾颗粒尺度分布(R-R分布）
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布(R-R分布）
相同不同k的R-R分布函数体积频度分布曲线
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布(正态分布）
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布(对数正态分布）
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火灾探测器分类
感温式火灾探测器
点型 线性 (分布式) 差定温式 差定温式
定温式
差温式
定温式
差温式
热 敏 电 阻 定 温 火 灾 探 测 器
半 导 体 定 温 火 灾 探 测 器
金 属 薄 片 式 定 温 火 灾 探 测 器
热 电 偶 式 定 温 火 灾 探 测 器
水 银 接 点 定 温 火 灾 探 测 器
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感烟探测器
离子感烟探测器（王殊书）
离子感烟探测器基本原理 离子感烟探测器结构 离子感烟探测器电路
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感烟探测器
离子感烟探测器（王殊书）
离子感烟探测器基本原理
I IS III II
I称欧姆定律区,II称中间
I
区,III称饱和电流区
U
工作原理图（双极电离室）
0
工作曲线图（工作在I区）
在离子感烟火灾探测器中，利用同位素放射源，使电离室内的空气 产生电离，使电离室在电子电路中呈现电阻特性； 当烟雾进入电离室后，改变了空气电离的离子数量，离子被烟雾粒 子俘获，电离电流减小，极间阻值增大； 28
感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器基本原理
单极电离室
双源双室离子探测器
单极电离室:相比双极电离室,空间初始离子少,阻抗大,烟雾进入后, 引起电流变化大,探测更加灵敏; 实际探测器由两个单极电离室串联而成,补偿室阻止烟雾进入,检测 室容许烟雾进入,从而补偿因环境因素引起的变化.
双 金 属 定 温 火 灾 探 测 器
玻 璃 球 膨 胀 型 定 温 火 灾 探 测 器
易 熔 合 金 定 温 火 灾 探 测 器
热 敏 电 阻 差 温 火 灾 探 测 器
半 导 体 差 温 火 灾 探 测 器
金 属 模 盒 式 差 温 火 灾 探 测 器
双 金 属 差 温 火 灾 探 测 器
热 敏 电 阻 差 定 温 火 灾 探 测 器
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾（烟气）定义 烟雾颗粒的分形凝并现象 烟雾颗粒平均尺寸 烟雾颗粒尺度分布
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
火灾烟雾(烟气)定义
燃烧产生的由多相物质组成的气溶胶(aerosol)， 通常包括可燃物热解或燃烧产生的气相燃烧产物、 卷吸进去的大量空气、未完全燃烧的液、固相分 解物和微小颗粒。《热灾害实验诊断方法》 Smoke. The airborne solid and liquid particulates and gases evolved when a material undergoes pyrolysis or combustion, together with the quantity of air that is entraiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱed otherwise mixed into the mass.（NFPA 92B 2000Edition)
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征 烟雾颗粒的分形凝并现象
ln N ln k f Df ln(Rg / d p )
5.0 4.5 4.0
lnN
3.5
3.0
2.5
Df=1.17 kf=8.89
2.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟颗粒是指人的肉眼可见的燃烧生成物，其粒 子直径为0.01~10m液体或固体微粒。烟雾 具有很大的流动性，它能潜入建筑物的任何空 间。烟雾具有毒性，它对人的生命具有特别大 的威胁。火灾中约有70%的死者是由于燃烧气 体或烟雾窒息造成的。 绝大多数物质在燃烧的开始阶段，首先产生烟 雾，因此要实现早期发现火灾，减少火灾损失， 在通常情况下利用感烟式火灾探测器会有良好 效果。这种探测器可探测70%以上的火灾。感 烟火灾探测器是目前世界上应用最普遍、数量 最多的探测器。
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒的分形凝并现象(Fractal coagulation)
N k f ( Rg / d p )
Df
主粒子个数
分形维数,1~2 回转半径 主粒子直径,10~50nm
前臵系数
Rg
1 N 2 ri , ri为每个粒子到凝团中心 距离 N i 1
D32
d max d0
di3d /
d max
d0
di2 d
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒平均尺寸
部分燃烧物不同燃烧状况索太尔直径
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布 烟雾颗粒的尺寸分布是烟雾的基本特性参数 之一，火灾烟雾的绝大部分粒子分布在0.01～ 1um,表示尺寸分布的最基本的方法，是求出某 一尺寸带中粒子所占的质量(或体积、表面积、 粒子数目)百分数。这样的数称为颗粒尺度分 布、或频率分布或频谱分布； 目前应用广泛的粒子尺寸分布有罗辛-拉姆 勒(Rosin-Rammler)分布和上限对数正态分布, 其他还有正态分布和对数正态分布等。
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒平均尺寸
平均直径即用一个假想的尺寸均一的粒子群来代替 原来的实际的粒子群，而保持原来粒子群的某个特 征量不变。 最常用的有索太尔平均直径、体积平均直径和质量 中间直径
索太尔平均直径D32:保持总体积和 总表面积的比值不变 体积平均直径D30:总体积和粒子总 数不变 质量中间直径D43:在该直径以上或 以下，粒子的累积质量百分数相等 (即各占50％)
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感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器基本原理 由霍泽曼方程有 Z d I R y I 0 R0 y为电流相对强度,z为烟浓度,d为烟颗 粒平均直径η为电离室常数; 同时,电流强度等于电离电流相对变化 值和电离室阻抗相对变化值之和。
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感烟探测器
离子感烟探测器
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感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器基本原理
当无烟雾进入,仅环境变化时,整个电路电流值下降,但两个电离室电阻特 性曲线同时变化, 两个电离室电压变化差为V=0; 当有烟雾进入检测室后，整个电路电离电流从正常的I1减少到I’1，补偿 室电阻不变,而检测室阻抗增加，此时，检测室两端电压从V2增加到V’2。 增加电压值：V= V’2-V’1>0; 当V增加到一定值时，发出报警信号.
气敏半导体可燃气体探测器 可燃气体 火灾探测器 催化燃烧型可燃气体探测器 (有分铂丝催化型和载体催化型两种) 光电式可燃气体探测器 固定电介质可燃气体探测器 复合式感温感烟火灾探测器 复合式火 灾探测器 复合式感温感光火灾探测器 复合式感温感烟感光火灾探测器 分离式红外光束感温感光火灾探测器 图象型火灾探测系统
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火灾探测器分类
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火灾探测器分类
离子感烟 双源式离子感烟火灾探测器 火灾探测器 单源式离子感烟火灾探测器 感烟 式火 灾探 测器 点型 光电感烟 减光式光电感烟火灾探测器 火灾探测器 散射式光电感烟火灾探测器 激光感烟火灾探测器 分离式红外光束感烟火灾探测器
线型
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火灾探测器分类
感 光 式 火 紫外火灾探测器 灾探测器 红外火灾探测器
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2.1 火灾探测器分类
4
火灾探测器分类
火灾探测器的工作实质是将火灾中出现的质量 流（可燃气体、燃烧气体、烟颗粒、气溶胶） 和能量流（火焰光、燃烧音）等物理现象的特 征信号，利用传感元件进行响应，并将其转换 为另一种易于处理的物理量； 根据对火灾不同的响应信号特征，可以将这些 火灾探测器分为：气敏型、感温型、感烟型、 感光型和感声型五大类型； 根据保护面积和范围分为点型和线型两类； 根据智能程度分为开关量,模拟量(类比式)和智 能化探测器.