[發(fā)明專利]一種吸氣式高靈敏度煙顆粒探測器及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310291204.0
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN103366495A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉士興;尹坤;陳長正;駱鑫鑫;任曉;魯迎春
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G08B17/107
• 分類號(hào): G08B17/107;G01N15/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及火災(zāi)探測器及探測方法，更具體地說尤其是一種應(yīng)用在通信機(jī)房、控制室和芯片制造車間等潔凈度要求較高場所的一種超早期火災(zāi)探測方法。

背景技術(shù)

火災(zāi)探測是通過對火災(zāi)發(fā)生早期的一些特征參數(shù)和現(xiàn)象的監(jiān)測，及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷火災(zāi)的發(fā)生并發(fā)出報(bào)警。為有效地抑制火災(zāi)的發(fā)生，降低災(zāi)害的損失，在通信機(jī)房、控制室以及制造芯片的潔凈廠房等對安全需求高的場所，要求對火災(zāi)進(jìn)行超早期報(bào)警。

火災(zāi)探測技術(shù)本質(zhì)上是測量火災(zāi)的煙霧濃度和溫度的物理特性，傳統(tǒng)的感煙、感溫火災(zāi)探測技術(shù)在火災(zāi)探測中起到了重要的作用，而且也在不斷發(fā)展完善。煙顆粒、溫度和一氧化碳是火災(zāi)發(fā)生的三個(gè)重要特征參數(shù)，在火災(zāi)發(fā)生的初期，包括極早期，由于燃燒物的不完全燃燒，已經(jīng)有相當(dāng)可觀的一氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生；燃燒物的高溫裂解，會(huì)釋放出煙顆粒顆粒，它們的出現(xiàn)比火焰和高溫都要早。感煙火災(zāi)探測技術(shù)就是通過檢測空氣中煙顆粒的含量，給出火災(zāi)早期預(yù)警信號(hào)。而不同的燃燒材料、燃燒條件以及很多周圍環(huán)境中不確定因素(灰塵、水汽和熱源等)都將會(huì)對這些參數(shù)的檢測有著明顯的影響，嚴(yán)重降低了常規(guī)火災(zāi)探測器的對火災(zāi)判斷的可靠性，容易引起火災(zāi)探測器的誤報(bào)。

目前被廣泛使用的點(diǎn)型或線型感煙、感溫火災(zāi)探測器為被動(dòng)工作方式，無法克服煙霧熱效應(yīng)微小以及房間上方的熱障效應(yīng)等不利因素的影響。而在火災(zāi)早期，煙的擴(kuò)散速度較慢，要經(jīng)過一定時(shí)間才能到達(dá)探測器；同時(shí)，由于煙霧在擴(kuò)散過程中被不斷稀釋，普通的感煙探測器較低靈敏度無法滿足超早期火災(zāi)探測報(bào)警的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種吸氣式高靈敏度煙顆粒探測器及其應(yīng)用，通過早期對煙顆粒進(jìn)行高靈敏度的準(zhǔn)確探測，以便能夠結(jié)合溫度以及氣體的進(jìn)行早期判斷，克服現(xiàn)有吸氣式火災(zāi)探測系統(tǒng)單一監(jiān)測煙顆粒的不足，有效降低火災(zāi)誤報(bào)率。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明吸氣式高靈敏度煙顆粒探測器的特點(diǎn)是：所述煙顆粒探測器布置在被監(jiān)測區(qū)域的抽氣管道的末端，通過抽氣管道主動(dòng)抽取并過濾空氣樣品，利用所述探測器采用激光粒子散射方法對主動(dòng)抽取并經(jīng)過濾的空氣樣品中粒徑不大于20μm的煙顆粒進(jìn)行檢測，獲得檢測信號(hào)。

本發(fā)明吸氣式高靈敏度煙顆粒探測器的特點(diǎn)也在于：

所述煙顆粒探測器以激光源發(fā)出的波長為850nm、功率為5mW的紅外激光作為測量光束，所述測量光束的方向和由感光元件構(gòu)成的光接收器的光接收方向均與由進(jìn)氣孔導(dǎo)入的氣流流動(dòng)方向處于互相垂直的軸線上；所述測量光束通過擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直整形單元調(diào)節(jié)成一束平行光，收集在探測腔中的由于火災(zāi)發(fā)生早期而產(chǎn)生的粒徑不大于20μm的煙顆粒對于所述測量光束產(chǎn)生紅外散射光，所述紅外散射光通過聚光鏡匯聚到感光元件，在光接收器中形成與散射光強(qiáng)呈線性正比關(guān)系的電流檢測信號(hào)；在探測腔正下方設(shè)置有消光腔，所述消光腔用于對測量光束進(jìn)行消光處理，消光腔底部正中的錐體將測量光束散開并直射到消光腔內(nèi)的吸光材料上。

所述光接收器的結(jié)構(gòu)設(shè)置為：所述感光元件是采用兩端無偏置電壓的硅光電池，在探測室對稱的位置上布置兩片硅光電池，由所述硅光電池輸出與散射光強(qiáng)呈線性正比關(guān)系的電流檢測信號(hào)。

針對所述硅光電池的電流檢測信號(hào)設(shè)置低噪聲放大電路；所述低噪聲放大電路是采用加入相位補(bǔ)償電容的光壓式放大電路，相位補(bǔ)償電容C_f并聯(lián)在所述低噪聲放大電路的反饋回路中。

本發(fā)明主動(dòng)吸氣式高靈敏火災(zāi)探測器的特點(diǎn)是：設(shè)置一吸氣管道，自所述吸氣管道的入口端依次設(shè)置過濾模塊，溫度探測模塊，一氧化碳?xì)怏w探測模塊和吸氣泵，在所述吸氣泵的出口端設(shè)置煙顆粒探測器，以所述吸氣泵向所述煙顆粒探測器導(dǎo)入經(jīng)過濾的空氣樣品；設(shè)置一數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊對于來自所述溫度探測模塊、一氧化碳?xì)怏w探測模塊和煙顆粒探測器的探測信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理和判斷，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。

本發(fā)明主動(dòng)吸氣式高靈敏火災(zāi)探測器的特點(diǎn)也在于：所述來自溫度探測模塊、一氧化碳?xì)怏w探測模塊和煙顆粒探測器的探測信號(hào)包括：煙顆粒濃度值s、煙顆粒濃度增加值ds、溫度值t、溫度連續(xù)上升值dt、一氧化碳濃度值g、一氧化碳濃度增量dg。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明通過布置在被監(jiān)測區(qū)域的抽氣管道主動(dòng)抽取空氣樣品，在探測室內(nèi)采用激光粒子散射方法對空氣樣品中的煙顆粒進(jìn)行檢測的，有效克服了被動(dòng)等待的延時(shí)和保護(hù)區(qū)空氣流動(dòng)的干擾，消除了煙顆粒濃度稀釋對探測精度的影響；能夠真實(shí)地反映了監(jiān)視區(qū)域火災(zāi)的情況；