光电检测技术

火源探测报警装置

课程名称光电技术

专业年级机自114

学号1108030173

姓名

指导教师蔡家斌

二〇一四年五月

目录

绪论 (1)

摘要 (2)

一、火源报警装置结构原理 (2)

（一）光学结构 (5)

(二) 电学结构 (6)

二、火源报警装置在实践中的应用 (8)

（一）直接报警装置 (8)

（二）间接报警装置 (8)

三、对火源探测器的展望 (8)

四、设计思路 (9)

五、使用火源探测器应注意的问题 (11)

六、总结 (11)

参考文献 (12)

绪论

光电检测是指利用各类光电传感器实现检测，将被测量的量转换成光学量，再转换成电量，综合利用信息传输和处理技术，完成在线和自动测量。光电检测技术是将传统光学与现代微电子技术、计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，是获取光信息或者借助光来获取其他信息的重要手段。随着现代科学技术的发展和信息处理技术的提高，光电检测技术作为一门研究光与物质相互作用的新兴学科、已成为现代信息科学的一个极为重要的组成部分。

光电检测技术运用广泛，几乎可以运用到现代科学技术发展的各个领域和日常工业活动中。其研究物质光是一种在生活中随处可见的物质，光电检测技术可以根据发光强度、辐射强度、亮度、波长、辐射频率等的强度或变化来进行检测，也可以根据不同性质的光来进行检测。如今，光电检测技术已经发展出纳米、亚纳米的高精度光电测量新技术，新式技术逐渐取代过往常用的技术，并逐步向三维测量技术和大空间三维测量技术发展。

由于光电检测技术的灵敏度高、响应速度、不受电磁干扰、可实现光信号的远距离传输等优点，因此光电检测技术和光电转换技术打发展在未来将更受关注，一切新兴技术都在朝着自动化，智能化，微型化，人性化等方向发展，光电检测技术也不例外。其中智能化将是一个重要的发展方向。

摘要：尽管在不同的情况下，发生火灾的情况不同，但在火灾发生的区域都伴随着温度升高、产生火光和烟尘等。根据探测区域的性质可选用不同的报警装置，以火源为辐射光源的报警装置是一种常用的报警装置。火灾产生时火光中的红外光波长较长，能透过一定的烟尘在一定距离内由红外元件吸收，从而装置能将红外辐射转为电信号输出，达到报警目的。

关键字：火源探测器报警装置红外线辐射火灾

一、火源报警装置的结构原理

火灾探测系统是用来探测初期火灾已经发生的迹象、信号或变化因素的。它的主要用途是探测火灾并把探测到的火灾信号转换成可见或可听得见的声光信号。因此，它有一定的电学结构和光学结构来完成探测报警的这个过程。是光电式的报警装置。（图1引用《光电检测原理及应用》70页）

图1.火源探测器框图

1.火源

2.光学系统

3. 红外接收器

4.放大器

5.后接电路

6.音频振荡器

7.报警灯

8.音频放大器

图中光学系统2即为图4聚光装置，该装置采用了球面反射式光学聚焦作为红外元件以充分利用红外能量，因为火源会产生可见光和紫外线，所以必须要在红外元件接收器外面加一个薄膜滤光

片使红外线通过滤掉其它光线，滤光后，红外元件所接收到的光即为不可见的红外光；当火灾发生产生火源发出红外线由圆弧形的聚光器将光集中反射到红外接收器C上，红外接收器为光敏电阻，光敏电阻接收照射后电阻很快便小，在外电场作用下产生电流经过放大器4放大后触发后接电路5，后接电路稳定运行使音频振荡器震荡导通报警灯7（发光二极管）报警器接通开始报警。

（一）光学结构及原理

由于在燃烧过程中会产生红紫外光线和红外光，这两者的波长均为不可见光，红外线波长在0.75~1000um之间（如图3）,根据波长范围可把红外线分为近红外、中红外、远红外和极远红外（如图2），它与一般光线类似，具有折射、反射功能。当火灾发生是，它能在一定距离内透过烟尘被红外元件吸收，因此可将该报警装置设定为红外探测系统。当火灾发生时，光源发出红外光线，红外线透过烟尘被红外元件接收，红外元件接收后经过调制解调或放大器将火灾信号放大后接后接电路，即将火灾信号转变为电信号，在电路中接入报警装置即可实现火灾报警。由于火灾发生的区域是不定的，所以一个仪器必须能监视多个区域，即采用多面镜来达到反射聚焦的目的，以太阳光为例，其光学结构如图4：

图2

图3

图4聚光装置

（二）电学结构及原理

火灾发生时，需将红外接收器接收到的光信号转变为电信号输出并接通报警装置完成报警，但是光信号是一种微弱的信号，所以必须经过放大器放大使光信号能触发电路发出报警信号。其电路图如下：

由于光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，无光照时，光敏电阻的阻值很大，电路中电流很小。接受光照时，由光照产生的光生载流子迅速增加，其阻值急剧减小。在外电场作用下光生载流子沿一定方向运动，在电路中形成电流，光生载流子越多电流越大。所以，当可探测区域出现火灾时，光敏电阻便立即产生电信号，经过放大，触发电路发出报警信号。第一级放大器由BG1、BG2组成，第二级放大器由BG3、BG4组成。放大后的脉冲经过电容C3和二极管D2对电容C4充电，为BG5提供基极电流使BG5、BG6稳定导通，同时BG7开始震荡，外接发光二极管D4，D3导通，二极管D4发光，开始报警，当闭合开关K时，BG6接地，

R11起保护作用，BG7与R13接报警器与报警器组成音频振荡器，报警完成。（引用《光电检测原理及应用》70页）

图5

二、火源报警装置在实践中的应用

在实际应用中，有的火灾火源是可在探测区域内直接探测到的采用的是直接报警法。但有时火源在建筑物的夹壁、天花板等夹层内，造成多处冒烟但找不到火源，对于这种情况，采用的是间接报警法。

（一）直接报警法

直接报警法可以直接检测火源，原理与上述描述相同，采用红外光源探测装置。如：当房屋或仓库等地发生火灾时，火焰发出的光经滤波器滤波后被红外元件接收开始报警，与上述描述同理。（二）间接报警法