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火灾探测器基本原理

  (1)感烟火灾探测器
  火灾发展过程大致可以分为初期阶段、发展阶段和衰减熄灭阶段。感烟火灾探测器的功能在于:在初燃生烟阶段,能自动发出火灾报警信号,以期将火扑灭在未成灾害之前。根据结构不同,感烟探测器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。
  ①离子感烟探测器
  离子式感烟探测器是由两个内含Am241放射源的串联室、场效应管及开关电路组成的。内电离室即补偿室,是密封的,烟不易进入;外电离室即检测室,是开孔的,烟能够顺利进入。在串联两个电离室的两端直接接入24V直流电源。当火灾发生时,烟雾进入检测电离室,Am241产生的α射线被阻挡,使其电离能力降低,因而电离电流减少,检测电离室空气的等效阻抗增加,而补偿电离室因无烟进入,电离室的阻抗保持不变,因此,引起施加在两个电离室两端分压比的变化,在检测电离室两端的电压增加量达到一定值时,开关电路动作、发出报警信号。
  ②光电感烟探测器
  光电式感烟探测器由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测,并及时发出报警信号。按照光源不同,可分为一般光电式、激光光电式、紫外光光电式和红外光光电式等4种。
  a、一般光电式感烟探测器根据其结构特点可分为遮光型和散射型两种。
  遮光型光电感烟探测器由一个光源(灯泡或发光二极管)和一个光电元件对应装在小暗室内构成。在无烟情况下,光源发出的光通过透镜聚成光束,照射到光电元件上,并将其转换成电信号,使整个电路维持在正常状态,不发出报警。当火灾发生有烟雾进入探测器,使光的传播特性改变,光强明显减弱,电路正常状态被破坏,则发出报警信号。
  散射光电式感烟探测器的发光二极管和光电元件设置的位置不是对应的。光电元件设置在多孔的小暗室里。无烟雾时,光不能射到光电元件上,电路维持正常状态。而发生火灾时,有烟雾进入探测器,光通过烟雾粒子的反射或散射到达光电元件上,则光信号转换成电信号,经放大电路放大后,驱动自动报警装置发出报警信号。
  b、激光式感烟探测器。由激光发射机(包括脉冲电源和激光发生器)和激光接收器(包括光电接收器、脉冲放大及报警)组成。
  它利用激光方向性强、亮度高及单色性和相干性好的特点。在无烟情况下,脉冲激光束射到光电接收器上,转换成电信号,报警器不发出报警。一旦激光束在发射过程中有烟雾遮挡而减弱到一定程度,使光电接收器信号显著减弱,探测器发出报警信号。在种类繁多的激光光源中,半导体激光器由于具有所需激发电压低、效率高、脉冲功率大、器件体积小、耐震、寿命长和价格低廉等优点而受到重视。
  c、紫外光和红外光感烟探测器。它们具有灵敏度高、性能稳定、可靠、探测方位准确等优点,因而得到普遍重视,并成为目前火灾探测器的重要设备和发展方向。
  光电式感烟探测器发展很快,种类不断增多,就其功能而言,它能实现早期火灾报警,除应用于大型建筑物内部外,还特别适用于电气火灾危险性较大的场所,如计算机房、仪器仪表室和电缆沟、隧道等处。
  (2)感温火灾探测器
  感温探测器按结构原理不同有双金属片型、膜盒型、热敏电子元件型等三种。
  ①双金属片型是应用两种不同膨胀系数的金属片作为敏感元件的,一般制成差温和定温两种形式,定温式是当环境温度上升达到设定温度时,定温部件立即动作,发出报警信号;差温式是当环境温度急剧上升,其温升速率(℃/min)达到或超过探测器规定的动作温升速率时,差温部件立即动作,发出报警信号。
  ②膜盒型探测器由波纹板组成一个气室,室内空气只能通过气塞螺钉的小孔与大气相通。一般情况下(指环境温升速率不大于1℃/min),气室受热,室内膨胀的气体可以通过气塞螺钉小孔泄漏到大气中去。当发生火灾时,温升速率急剧增加,气室内的气压增大,波纹板向上鼓起,推动弹性接触片,接通电接点,发出报警信号。
  ③电子感温探测器由两个阻值和温度特性相同的热敏电阻和电子开关线路组成,两个热敏电阻中一个可直接感受环境温度的变化,而另一个则封闭在一定热容量的小球内。当外界温度变化缓慢时,两个热敏电阻的阻值随温度变化基本相接近,开关电路不动作。火灾发生时,环境温度剧烈上升,两个热敏电阻阻值变化不一样,原来的稳定状态破坏,开关电路打开,发出报警信号。
  3)火灾探测器的选择
  (1)根据火灾的特点选择探测器
  ①火灾初期有阴燃阶段,产生大量的烟和少量热,很小或没有火焰辐射,应选用感烟探测器。
  ②火灾发展迅速,产生大量的热、烟和火焰辐射,可选用感烟探测器、感温探测器、火焰探测器或其组合。
  ③火灾发展迅速、有强烈的火焰辐射和少量烟和热、应选用火焰探测器。
  ④火灾形成特点不可预料,可进行模拟试验,根据试验结果选择探测器。
  (2)根据安装场所环境特征选择探测器
  ①相对湿度长期大于95%,气流速度大于5m/s,有大量粉尘、水雾滞留,可能产生腐蚀性气体,在正常情况下有烟滞留,产生醇类、醚类、酮类等有机物质的场所,不宜选用离子感烟探测器。
  ②可能产生阴燃或者发生火灾不及早报警将造成重大损失的场所,不宜选用感温探测器;温度在0℃以下的场所,不宜选用定温探测器;正常情况下温度变化大的场所,不宜选用差温探测器。
  ③有下列情形的场所,不宜选用火焰探测器:
  a、可能发生无焰火灾;
  b、在火焰出现前有浓烟扩散;
  c、探测器的镜头易被污染;
  d、探测器的‘视线’易被遮挡;
  e、探测器易被阳光或其他光源直接或间接照射;
  f、在正常情况下,有明火作业以及X射线、弧光等影响
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