各类火灾探测器的原理与结构

② 增强了抗灰尘、抗污染的能力。当灰尘轻微地层积在放射源的有 效源面上，导致放射源发射的α 粒子的能量和强度明显变化时，会引 起工作电流变化，补偿室和检测室的电流均会变化，从而检测室分 压的变化不明显。 ③ 一般双源双室离子感烟探测器是通过改变电阻的方式实现灵敏度 调节的，而单源双室离子感烟探测器是通过改变放射源的位置来改 变电离室的空间电荷分布，也即源极和中间的距离连续可调，以比 较方便地改变检测室的静态分压，实现灵敏度调节。这种灵敏度调 节连续且简单，有利于探测器响应阈值一致性的调整。
各类火灾探测器的原理与结构
一、各类火灾探测器的工作原理及优缺点
1.感烟式探测器
这是一种能探测物质燃烧所产生的气溶胶或烟雾粒子浓度的探 测器，有根据散射光、透射光原理工作的光电感烟探测器和电离原 理工作的离子感烟探测器。
（一）离子感烟探测器工作原理
主要由电离室、外壳和电路组成 据电离室是全部还是局部被α 射线照射，可分为双极型和单极型两种 结构。 平时：放射源（镅-241）不断放出α 射线——照射电离室两极间的空 气分子——将电离室内部的空气电离成正负离子——在电离室的两个 极板之间加以电压——极板间形成稳定的电场——正负离子向负正极 板运动——形成离子电流 火灾发生时产生烟雾：烟雾离子进入电离化区域——烟雾粒子的 直径超过被电离的空气离子的直径——对空气离子产生阻挡作用— —也因电荷异性相吸原理产生吸附作用——离子电流减小——低于 预定值——发出报警信号 烟雾浓度大小可以以离子电流的变化量大小来表示，从而实现对火 灾过程中烟雾浓度这个参数的探测。
（六）感烟探测器的灵敏度（响应灵敏度）
灵敏度等级用标准烟（试验气溶胶）在烟箱中标定感烟探测器几个不 同的响应阀值的范围。标定为三级 高灵敏度（Ⅰ级）：在烟雾相同的情况下，可对较低的烟粒子数浓度 响应。感烟动作率为10％。用于无（禁）烟及重要场所。 中灵敏度（Ⅱ级）：感烟动作率为20％。用于卧室等少烟场所。 低灵敏度（Ⅲ级）：感烟动作率为30％。用于多烟场所。
④ 因为单源双室只需一个更弱的α 放射线，这比双源双室的电离室 源强可减少一半，且也克服了双源双室电离室要求两源相互匹配的 缺点。
总之，单源双室离子感烟探测器具有不可比拟的优点，它灵敏 度高且连续可调，环境适应能力强，工作稳定，可靠性高，放射源 活度小，特别是抗潮湿能力大大优于双源双室，在缓慢变化的环境 中使用是不会发生误报的。
P1
＋
离子电流Ih
饱和电流Is
A
主感知 区域 Δ Ih 双极型 Δ Ih 单极型 外加电压U b）
B
A′ B′
E
241 Am
－
α射 线
电离区域
P2
a）
A：双极型无烟 B ：双极型有烟
A’：单极型无烟 B’：单极型有烟
电离室结构和电特性示意图
（二）离子感烟探测器的分类：
双源式离子感烟探测器原理图
单源式离子感烟探测器原理图
. . .. . .. 散射光 . . . .. .... . .平行光束 .
烟室
. . . .
. . .. . . . . . .. . .. .
受光元件 烟粒子
发光 元件
散射型光电感烟探测器原理图
（五）离子感烟探测器与散射型光电感烟探测器的比较
离子感烟探测器环境适应性稍差 散射型光电感烟探测器环境适应性较好 离子感烟探测器保护高度较高 散射型光电感烟探测器保护高度较低 离子感烟探测器对木材阴燃火稍差,其余常见可燃物都能适应。 散射型光电感烟探测器除对木材阴燃火稍好于离子感烟探测器外,其 余均不如离子感烟探测器适应性强。
(三)、光电感烟式探测器工作原理
利用烟雾粒子对光线产生遮挡和散射作用来检测烟雾的存在。
(四)、光电感烟式探测器的分类
① 点型遮光感烟探测器
② 线型遮光感烟探测器 ③ 散射型光电感烟探测器
1）点型遮光感烟探测器结构及工作原理：
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。
双源式离子感烟探测器与单源式离子感烟探测器的比较
双源式的缺点：
两种不同的电离室结构形式，容易造成环境温度、湿度、气压等 自然条件的变化对两个电离室分别产生不同的影响，从而降低了这种 探测器的抗环境干扰能力。 单源式的优点： ① 由于两电离室同处在一个相通的空间，只要两个电离室的比例设计 合理，既能保证早火灾时烟雾顺利进行检测室迅速报警，有能保证在 环境变化时两室同时变化。因此它工作稳定，环境适应能力强。不仅 对环境因素（温度、湿度、气压和气流）的慢变化，也对快变化有更 好的适应性，提高了抗潮、抗温性能。
3）散射型光电感烟探测器结构及工作原理：
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，发射光束不是直射源自文库受光 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。
线型遮光感烟探测器原理图
线型遮光感烟探测器优点及使用场所：
线型光束探测器在一个长达100m的路径上可代替若干个点型感 烟探测器 具有保护面积大，安装位置较高，在相对湿度较高和强电场环境 中反映速度快等优点， 适宜保护较大的室内、外场所，尤其适宜保护难以使用点型探测 器甚至根本不可能使用点型探测器的场所。
烟粒子 暗箱
输出 脉冲信号
放大器 发光 二极管
光学透镜
光敏 二极管
遮光型探测器原理图
2）线型遮光感烟探测器结构及工作原理：
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。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 是激光束，也可以是红外光束。