余國(guó)鋒

【摘 要】本文淺析了離子類(lèi)和光電類(lèi)煙霧報(bào)警器的主要工作原理，并根據(jù)此原理得到了其屬性，為煙霧報(bào)警器合理的應(yīng)用提供了思路。

【關(guān)鍵詞】煙霧報(bào)警器；工作原理；應(yīng)用

0.引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷地進(jìn)步，城市化的腳步不斷地加速，給人們生活帶來(lái)了便利的同時(shí)，也帶來(lái)了很多的困擾和隱患?；馂?zāi)作為一種高發(fā)的，破壞性大的災(zāi)害，一直伴隨著發(fā)展。高樓大廈的拔地而起，人口密度不斷增加，使得火災(zāi)的防控難度不斷地增加；各種新型材料的問(wèn)世導(dǎo)致了建筑材料中易燃物逐漸的增多；各種高新技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致了火災(zāi)產(chǎn)生的因素更為復(fù)雜。雖然火災(zāi)科學(xué)以及消防技術(shù)發(fā)展較為迅速，但有時(shí)仍然很難適應(yīng)高速發(fā)展所帶來(lái)的新的，更復(fù)雜的，更難防控的火險(xiǎn)隱患?；馂?zāi)報(bào)警控制器作為識(shí)別火災(zāi)發(fā)生的儀器，在消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)以及消防工作中起著至關(guān)重要的作用。及時(shí)的準(zhǔn)確的檢測(cè)到火險(xiǎn)無(wú)疑可以為火災(zāi)的防控工作提供有力的保障，減少人民的生命財(cái)產(chǎn)損失。目前主要應(yīng)用的火災(zāi)報(bào)警器分為煙霧感應(yīng)型、溫度感應(yīng)型、氣敏感應(yīng)型和光輻射感應(yīng)型等幾大類(lèi)。而煙霧報(bào)警器有著反應(yīng)靈敏、成本較低、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的火災(zāi)報(bào)警器。接下來(lái)，筆者將用通俗的語(yǔ)言簡(jiǎn)述其工作原理及應(yīng)用。

1.煙霧報(bào)警器的工作原理

目前煙霧報(bào)警器應(yīng)用廣泛，品種繁多，但是其主要工作原理都是將煙霧的產(chǎn)生轉(zhuǎn)化為信號(hào)，并通過(guò)傳導(dǎo)系統(tǒng)將信號(hào)傳遞給輸出系統(tǒng)，如蜂鳴器等。根據(jù)感煙方式的不同，目前的煙霧報(bào)警器主要可以分為以下幾種類(lèi)別：

1.1離子煙霧報(bào)警器

離子煙霧報(bào)警器主要組成部分是電離室，它是由兩片放射性物質(zhì)構(gòu)成的電極板以及場(chǎng)效應(yīng)晶體管（EFT）等電子元件構(gòu)成。其工作原理為：利用一對(duì)相對(duì)的電極（P1和P2），在電極之間通過(guò)α放射源镅241（Am241），持續(xù)不斷地放射出強(qiáng)度約0.8微局里左右的α射線(xiàn)，產(chǎn)生的α粒子高速的運(yùn)動(dòng)，不斷地撞擊空氣分子，將兩個(gè)電極之間的空氣分子電離為正離子和負(fù)離子，電離室之間的空氣就具有了導(dǎo)電性。

在沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)的狀況下，電離室內(nèi)的電場(chǎng)處于平衡狀況。一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)有煙塵產(chǎn)生，當(dāng)煙塵進(jìn)入電離室就會(huì)破壞其中的電場(chǎng)平衡系統(tǒng)。有煙塵的狀況下，兩個(gè)極板之間的電壓就會(huì)增加，這就使原本在電離室中保持常態(tài)，做著雜亂無(wú)章運(yùn)動(dòng)的正電子向負(fù)極，負(fù)電子向正極有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榫彤a(chǎn)生了電流。煙霧濃度不斷地增加，所產(chǎn)生的電流也就不斷地增強(qiáng)，當(dāng)這個(gè)電流達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)將其檢測(cè)出來(lái)。綜上所述，煙探測(cè)器就是將火險(xiǎn)發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓的變化，通過(guò)電離室轉(zhuǎn)化為支流的電壓信號(hào)，并通過(guò)轉(zhuǎn)化器傳遞給報(bào)警器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)的裝置。

1.2光電煙霧報(bào)警器

光電煙霧報(bào)警器的核心就是光學(xué)傳感器，其工作原理是基于光電元件的光電特性，其光通量是隨被測(cè)量而變，光電流就成為被測(cè)量的函數(shù)，故稱(chēng)為光電傳感器的函數(shù)運(yùn)用狀態(tài)。光電煙霧報(bào)警的原理是：煙霧是由無(wú)數(shù)微粒組成的， 當(dāng)一束強(qiáng)度為Io的平行單色光入射到這些微粒場(chǎng)時(shí)， 會(huì)受到顆粒團(tuán)散射和吸收的影響， 光強(qiáng)將衰減為I（I

光電煙霧報(bào)警器以其對(duì)光的作用性質(zhì)不同可分為遮光式煙霧報(bào)警器以及光散射式煙霧報(bào)警器。遮光式煙感火災(zāi)報(bào)警器是由發(fā)光元件，受光元件所組成的檢測(cè)室進(jìn)行工作的。發(fā)光元件與受光元件同軸對(duì)象放置，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧進(jìn)入檢測(cè)室，遮擋住了發(fā)光元件發(fā)射出來(lái)的光，使受光元件接收到的光量減少。檢測(cè)室所產(chǎn)生的電流強(qiáng)度也就隨之降低，當(dāng)光電流強(qiáng)度降低到一定的閾值，信號(hào)將被傳導(dǎo)到報(bào)警裝置從而達(dá)到預(yù)警的目的。

光散射式煙霧報(bào)警器是通過(guò)安裝有紅外對(duì)管的光學(xué)迷宮工作的。在光學(xué)迷宮中，紅外光的接收器和發(fā)射器不同軸對(duì)象放置。當(dāng)沒(méi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，受光元件也就無(wú)法接收到發(fā)光元件所發(fā)出的光源，光學(xué)迷宮的電壓也就維持恒定。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧進(jìn)入光學(xué)迷宮，使發(fā)光元件所發(fā)出的紅外光在煙霧的作用下發(fā)生了漫散射，受光元件也就接收到了這個(gè)作用產(chǎn)生的光，由此就會(huì)造成其中電壓的變化。當(dāng)這個(gè)變化達(dá)到或超過(guò)閾值時(shí)，只能報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)將其檢測(cè)出來(lái)，發(fā)出警報(bào)。

在上述兩種煙感裝置的基礎(chǔ)之上，紅外線(xiàn)感煙式報(bào)警器應(yīng)運(yùn)而生。其基本原理是將紅外線(xiàn)發(fā)射器和紅外線(xiàn)接收器同軸對(duì)象放置，發(fā)射器向接收器發(fā)射周期性的輻射脈沖。這個(gè)輻射經(jīng)過(guò)一系列的光學(xué)作用形成近似為平行的光束在接收器處形成彌散區(qū)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧就會(huì)出現(xiàn)在光的傳播路徑上，因而產(chǎn)生對(duì)紅外光的吸收，遮擋和散射作用。因此，接受器上接受到的紅外輻射就會(huì)發(fā)生變化，這個(gè)變化會(huì)被相應(yīng)的檢測(cè)器檢出，從而發(fā)出警報(bào)。激光感煙報(bào)警器是高靈敏度的報(bào)警器，其工作原理與紅外線(xiàn)感煙報(bào)警器類(lèi)似，發(fā)射器發(fā)出激光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后由接收器轉(zhuǎn)化為光電信號(hào)，當(dāng)激光束被火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧所遮擋時(shí)，其強(qiáng)度就會(huì)有所減弱，接收器得到的電信號(hào)發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.煙霧報(bào)警器的應(yīng)用

不同類(lèi)型的煙霧報(bào)警器的工作原理不同，因此，它們的性質(zhì)也有所不同。如何更好的去應(yīng)用煙霧報(bào)警器，就要根據(jù)其特性將其應(yīng)用到更適合的火災(zāi)檢測(cè)中。

離子感煙探測(cè)器是通過(guò)放射性元素對(duì)空氣的電離形成電流而工作的，因此，它對(duì)低溫燃燒階段的大顆粒煙霧，和開(kāi)放性火災(zāi)的小顆粒煙霧的響應(yīng)靈敏度都比較高。因此，這類(lèi)煙霧火災(zāi)報(bào)警器靈敏度高，安全，可靠。但是這類(lèi)報(bào)警器對(duì)環(huán)境的要求較高，一些特定的場(chǎng)所中不適合應(yīng)用。由于它對(duì)小顆粒煙霧的高靈敏度，對(duì)烹飪，吸煙產(chǎn)生的煙霧也會(huì)有很高的靈敏度。因此，安裝這類(lèi)報(bào)警器必須考慮這些因素，并且這類(lèi)滅火器的成本較高，會(huì)產(chǎn)生放射性的射線(xiàn)，對(duì)人的健康可能造成一定的影響。

新型的光電煙感報(bào)警系統(tǒng)性質(zhì)穩(wěn)定，反應(yīng)靈敏，誤報(bào)率低，現(xiàn)在已得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于各類(lèi)光源所發(fā)出光的本身屬性，決定了該類(lèi)報(bào)警器對(duì)稍大的煙霧離子的敏感性比較高，而對(duì)較小的粒子的敏感度有限。因此光電煙感報(bào)警器更適合會(huì)產(chǎn)生大顆粒煙霧的火災(zāi)預(yù)警。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不同的感煙火災(zāi)探測(cè)器的工作機(jī)理是不同的，因此其工作條件跟環(huán)境也是有區(qū)別的。如何能夠更好的去應(yīng)用煙霧火災(zāi)報(bào)警器，就需要對(duì)火災(zāi)科學(xué)有一個(gè)更加深入的理解，通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型火災(zāi)性質(zhì)和所產(chǎn)生煙霧的顆粒進(jìn)行研究，從而在不同的場(chǎng)合選擇不同的煙霧報(bào)警器。與此同時(shí)時(shí)，如何克服煙霧報(bào)警器易受外界條件，如風(fēng)速、灰塵以及電路噪聲的影響的缺陷，將是今后煙霧報(bào)警器研發(fā)的主要課題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐曉明，葉盛，胡潔.新型光電式煙霧傳感器及其應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2002（23）：118.