[發明專利]一種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法及其在火災煙霧探測中的應用

有效

• 申請號: 201410748629.4
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104392577A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 王殊;竇征
• 申請（專利權）人: 王殊;竇征
• 主分類號: G08B17/107
• 分類號: G08B17/107;G01N15/02
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明涉及一種氣溶膠的探測傳感方法，尤其是一種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法,同時還涉及此方法在火災煙霧探測中的應用，屬于消防報警技術領域。

背景技術

基于氣溶膠光散射原理的煙霧火災探測技術自上世紀70年代問世以來獲得了廣泛應用，但已有技術不能感知氣溶膠粒徑的大小，無法區分火災煙霧和灰塵、水蒸氣，因此誤報警成為探測有效性的最大問題。

通常，物質燃燒產生的火災氣溶膠的粒徑小于1μm，水蒸氣、灰塵等非火災氣溶膠粒徑大于1μm。

專利號為200410031104.5和201180039383.8的專利均公開了采用氣溶膠粒子對兩種不同波長散射光信號來區分大于或小于1μm粒子的方法，以期減少火災煙霧報警器誤報警。

然而，以上現有方法僅能通過探測判斷出氣溶膠的粒徑是否大于或小于1μm界限，而不能夠“感知”出其具體粒徑，因此難以根據氣溶膠的特性判斷火災的性質以采取有效的針對性措施。

發明內容

本發明的目的是：針對上述技術存在的不足，提出一種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，進而根據粒徑值識別不同種類的火災和水蒸氣、灰塵干擾，并以相應的報警信號告警，做出相應的提示，以便采取針對性的合理措施。

氣溶膠粒徑有不同的度量方法，中值粒徑不僅是度量氣溶膠粒徑的方法之一，而且還可以在一定程度上反映粒子粒徑的分布情況。由于物質燃燒生成的氣溶膠粒徑的數量分布基本都可以用對數正態分布函數描述，因而該分布可以用中值粒徑與標準差這兩個參數表征。一般燃燒物的粒徑分布標準差大約在1.6-1.9之間，變化不大，因此中值粒徑就可以作為確定粒徑分布的主要特征。

申請人通過研究發現，當氣溶膠粒徑服從對數正態分布和分布的標準差在1.6-1.9范圍內時，在一定散射角度上(通常要求發光器件與收光器件光學軸線之間的夾角在15度以上)粒子對兩種波長的光散射功率之比，與氣溶膠中值粒徑直接對應，由此可以得出氣溶膠中值粒徑數值，并以此作為傳感器的氣溶膠中值粒徑輸出信號。同時，由于氣溶膠濃度與散射光功率直接對應，因此把兩個波長的散射光功率作為傳感器的氣溶膠濃度輸出信號。

本發明按以下步驟實現基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法：

第一步、接收到氣溶膠以藍光散射光功率P_BL和紅外光散射光功率P_IR反映的相應散射信號后，按下式計算藍光和紅外光散射功率比值R：

R=PBLPIR]]>

式中P_BL為藍光散射光功率，P_IR為紅外光散射光功率；

第二步、根據藍光和紅外光散射功率比值R與氣溶膠中值粒徑d_med的關系確定中值粒徑d_med；

第三步、將藍光散射光功率P_BL和紅外光散射光功率P_IR與所設定的對應門限P_BLth、P_IRth進行比較：

當藍光散射光功率P_BL、紅外光散射光功率P_IR分別低于各自對應的預定門限P_BLth、P_IRth進時，返回第一步；

當至少藍光散射光功率P_BL、紅外光散射光功率P_IR之一高于其對應的預定門限P_BLth、P_IRth時，判斷中值粒徑d_med是否大于設定的分界值d_medth；如是，則發出相應的干擾提示信號；如否，則發出相應的火災報警信號。

更具體而言，所述第三步中，發出相應的干擾提示信號包括僅紅外光散射光功率P_IR大于其預定門限P_IRth，則提示為大粒子灰塵或水蒸氣干擾；藍光散射光功率P_BL和紅外光散射光功率P_IR分別大于其對應的預定門限P_BLth、P_IRth，則提示為高濃度的大粒子灰塵或水蒸氣干擾。