蚌埠依爱消防电子有限责任公司 安徽省蚌埠市 233000
摘要：火灾已成为当今社会发生频度最高、集人为与自然灾害为一体的一种灾害。为此，准确、可靠、 及时地探测火灾，是充分发挥灭火措施功能，减少火灾造成的损失，保护生命财产安全的重要条件。火灾自动探测技术被认为是一种特殊的在噪声环境中 检测和识别早期火灾特征信号的技术，可以有效地 检测出真实火灾信号，实现火灾的早期发现和报警。感烟火灾探测器具有早期报警的效果，是目前使用 最为广泛的一种探测器，
关键词：烟雾；火灾探测器；离子感烟探测器；光电感烟探测器
火灾是一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类的生命财产和社会安全构成 了极大的威胁，由此引发的重大安全事故比比皆是，所以火灾探测系统越来越受到人们的重视。
一、按照火灾特点对火灾探
火灾分为五个阶段：初起、发展、猛烈、下降和熄灭。火灾发展初期，火源挥发出人眼难以观察到的微量烟雾颗粒，其中含有一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水、二氧化硫以及氮氧化物等气体，较大的分子团、未燃烧的物质颗粒及燃烧灰烬等悬浮物，同时释放出较低的热能。当火势逐渐扩大，悬浮物的直径达到0.01～10μm时人眼就可以观察到燃烧前的少量烟雾，这类有毒有害的流动烟雾会造成缺氧窒息和烟气中毒，这也是大多数火灾遇难者的遇难原因。当氧气充分时，可燃物达到全燃状态，此时，火焰辐射出大量的红外线和紫外线，同时散发出大量的热，致使周围环境温度迅速升高。多数情况下，燃烧初期占比时间较长，但环境温度还未上升，此时探测器检测到烟雾并反馈至火灾报警控制器及时预警，或通过手动火灾报警按钮人为报警，进而获得最佳的扑救时机。
探测器通过传感元件监测火灾中出现的质量流和能量流的物理特征信号进行响应预警。质量流的物理表征为可燃气、燃烧气体、烟颗粒和气溶胶等，通过对以上表征进行分类，得到监测电荷、光效应和离子效应的感烟探测器，监测气体及烟雾温度的感温探测器，监测气体浓度的气敏探测器。能量流的物理表征为：火焰光和燃烧音，通过分类可得监测辐射光强和辐射光谱的感光探测器，监测声波的感声探测器。以上只是对探测的物理特征进行分类，如按照探测器的工作方式或工作原理进行区分，其中一种探测器就能分出几种甚至十几种类型，随着科技的不断发展，市场需求也不断增大，探测器的种类也将越来越丰富。但是如需各种探测器能有效发挥其功能和作用，就需要掌握各类探测器的原理以及它们的适用场所，因为任何一款探测器都不是万能的，不仅有其自身的局限性，还有一定的环境适应性。多种探测器间的联动不仅能降低火灾的误报发生率，还能大幅提高灵敏度、可靠性及探测范围[1]。
二、常见的感烟探测器及其特点
感烟探测器通常分为离子感烟探测器和光电感烟探测器两类[2]。
1.离子感烟探测器
离子感烟探测器改进为目前放射性活度相对较小、使用性能较为稳定的双电离室结构离子感烟探测器。双电离室离子感烟探测器利用两片放射源镅241，构成由检测电离室、补偿电离室及场效应晶体管（EFT）等电子元器件组成的电子线路[3]。镅241的α射线使探测器内部的空气电离，电离分子分离为正极和负极离子，当把电压加在离子室两极时，正、负离子发生有规则的运动，正离子向负极运动，负离子向正极运动，从而形成电离电流[4]。电离室在电子电路中呈现电阻特性，其数值在10-11A~1A之间[5]。无烟雾进入，仅环境变化时，整个电路电流值下降，检测电离室和补偿电离室电阻特性曲线同时变化，两个电离室电压变化差ΔV=0。当烟雾粒子进入检测电离室时，将使电离的空气离子流动情况发生变化，烟雾浓度越高，离子被烟雾粒子俘获越多，离子电流越小，极间阻值增大，整个电路电离电流下降，而此时补偿电离室因无烟雾进入，其电阻不变，电压减小，ΔV＞0，这一过程将烟雾信号转换为支路电流信号，通过导线传输给报警器进行响应。由于离子感烟探测器能够敏感地探测到肉眼无法识别的0.01μm的“不可见烟雾”，可以对快速起火或燃烧后期产生的小的和非极化粒子形成的烟雾迅速做出响应。
虽然离子感烟探测器对烟雾的识别能力强、稳定性好，但由于其采用放射性物质镅241α源，不仅具有一定的辐射性，长时间使用后还需更换镅241源，其放射源回收也存在诸多不便。
2.光电感烟探测器
分为减光型和散射光型。光电感烟探测器主要由外壳、光学探测室、电路板等部件组成，其核心部件光学探测室主要由上端盖、下端盖、防虫网、迷宫座体、发光元件（发光二极管）和受光元件（光敏二极管）等组成。利用上端盖和迷宫座体上的遮光网或遮光叶片来隔离外界光源，遮光叶片的折流设计既为烟雾顺利进入探测器内部提供便利的通道，又可确保烟雾免受外界气流影响，还能长时间留存烟雾于探测器中，也因此得名“光学迷宫”。探测室则可视为一个光学黑体或光学暗室，最大限度保证探测室的光密封性。不论是减光型光电感烟探测器还是散射光型光电感烟探测器的检测室内部均装有发光元件和受光元件，利用发光二极管和硅光敏二极管将烟雾浓度转换为光电信号。正常工作的减光型光电感烟探测器，受光元件接受发光元件发出的光，会形成相对稳定的光电流，当烟雾进入检测室内部，烟雾遮挡下受光元件接受的光强降低、光量减少，从而形成的光电流也随之降低，此时报警器报警。依据电磁波和气溶胶粒子间相互作用的原理研制的散射光型光电感烟探测器，其检测室内的受光元件无法接收到发光元件发出的红外光信号，只有当烟进入检测室，烟雾粒子接受光能后再以同样波长向各个方向进行辐射不同强度的光，此时受光元件接收到散射光并产生光电流，触发报警器报警。减光型光电感烟探测器由于结构件加工相对复杂，除尘效果不理想，造成反应不够灵敏，而依据其原理的光电式分离型感烟探测器（或称为线型感烟探测器）尚未被应用于大面积探测，常用的有红外光束型、紫外光束型和激光型感烟探测器。
散射光型光电感烟探测器依据发光元件和受光元件形成的φ角，或以入射光光轴与散射光光轴形成的θ角来进行区分，可分为前向散射和后向散射两种。当φ＞90°或θ＜90°时，散射光与入射光同一方向，即为前向散射；当φ＜90°或θ＞90°时，散射光与入射光反向，即为后向散射。前向散射型光电感烟探测器依据发光元件和受光元件的位置不同又可分为卧式和立式两种。当发光元件和受光元件在同一水平面，称为卧式；当发光元件和受光元件在同一垂直面，称为立式。前向散射型光电感烟探测器可探测火灾烟气谱范围窄，尤其对黑烟探测效果差，而后向散射型光电感烟探测器不仅对阴燃火有较高的探测灵敏度，还能准确探测到黑烟明火。但是目前前向散射型光电感烟探测器却被广泛应用，其原因有两个，一是无论烟雾粒径大小如何变化，前向散射信号总优于后向散射信号，即随着烟雾粒径逐渐增大，前向散射显著增加，侧向散射次之，后向散射减少；二是前向散射型光电感烟探测器对阴燃火烟雾探测性能较为突出，同时兼具生产技术成熟、制造难度低和使用寿命长等特点。
三、火灾探测器的应用现状及发展方向
伴随不同环境的应用情况，探测器误报现象时有发生。智能系统中的放大电路可以使报警器灵敏 度大大加强，同时它的核心部件 PIC71 单片机增加 了电路的可靠性，随着火灾探测方面新技术的出现 和应用，可以随时更新探测器软件，加入最新的火灾 探测算法，对探测系统进行升级，使之报警更加准 确，性能更可靠结合环境对光电感烟探测器的影响，夏季气温高、湿度大，严重影响到探测器内部的电子器件；冬季探测器的温差效应易形成水雾，导致发生光散射。厨房炒菜的油烟易进入探测室，形成光散射；电磁场对探测器电路波形信号的干扰等影响。所以，在设计、施工和维护中，根据不同的应用环境，选用合适类型的探测器，有效发挥各种探测器的作用，减少其误报故障。
参考文献
[1]贯华.基于光电感烟的火灾探测报警器的设计与实现[D].东北大学,2013.
[2]杜建华,张认成.火灾探测器的研究现状与发展趋势[J].消防技术与产品信息,2004,(07):10-15.
[3]高柏英.介绍两种烟雾探测器[J].消防科技,1983,(04):40-43.
[4]周长庚.新型光电感烟探测器[J].核电子学与探测技术,1998,(02):71-74.
[5]郭玲玲.火灾探测器现状及其发展趋势[J].安防科技,2010,(05):31-34.