一种散射型感烟探测器的研究

摘要：随着我国经济的快速发展，人们对消防安全意识也在不断的增强，对安装火灾自动报警系统也非常重视。散射型感烟探测器具有报警灵敏、生产技术成熟、利于环保等优点，是目前火警防护中使用最为广泛的火灾探测器。文章重点对一种散射型感烟探测器进行了分析。

关键词：散射型；光学暗室；感烟探测器；技术方案

散射型分两种，前向与后向，其中前向散射对白烟灵敏度高，但对黑烟不灵敏；后向灵敏度相对低，但对白烟、黑烟灵敏度差异较小，能满足国标四种烟源的检测要求。通常的散射型光电感烟探测器，包括由遮光片和反射迷宫墙围成的光学暗室，以及设置在光室中的发射装置和接收装置。发射装置向反射迷宫墙发出探测光。反射迷宫墙的形状经过精心的设计，应该保证，其反射的探测光刚刚不被接收装置所接收。当该光室进入了烟雾以后，由于烟雾对光的散射，改变了以前探测光的光路。其中，遮光片也起到了一定的对散射的探测光的进行反射的作用。这样，接收装置就能够接收到相应的探测光，并可以发出相应的电信号。通过该接收装置输出的相应的电信号，即可以判断出现了烟雾。在很多环境中，烟雾往往是起火的重要特征，因此，该探测器就可以实现火灾的预警和报警的功能。

1 散射型感烟探测器检测现状

为了符合对各种火灾报警的国家标准，提高报警精度，外部的光应该尽量少的进入光室。但是光室也不是一个封闭的空间，外部的烟雾必须保证能够顺利的进入光室，这样不可避免有光线会通过各种方式进入到光室之中。为了提高光室的遮光性能，通常的光室都由遮光片呈弧形排列围成。这样，用于封装该光室的外壳的轮廓也相应的为圆形或者其他封闭曲线围成。同时，由于遮光片并非完全封闭，不可避免有一些光线通过遮光片进入光室，影响了检测的效果。为了进一步防止外部的光通过各种方式透过遮光片进入光室，外壳还要远大于光室的，以留出相应的缓冲区域，其中，该缓冲区域尤其出现在靠近遮光片的位置。这样就算有光线通过外壳的通孔等部分进入了外壳，也仅仅只是射在该缓冲区域以内，难以进一步进入光室。但是，这些设计带来了如下缺点：首先，在运输过程中，是多个散射型感烟探测器码放装箱的，如果光学暗室的外壳轮廓也相应的为圆形或者其他封闭曲线围成，这相互靠近的探测器之间都是点接触，难以整齐紧密的码放在一起，而且就算能够整齐的码放在一起，其相互之间会留下较大的空隙。这样，对大量的长途的运输带来极大的麻烦。其次，由于光学暗室预留了较大的缓冲区域，也增加了探测器的体积，这也额外给生产和运输带增加了成本。

2 解决技术方案

一种光学暗室，包括：外壳、用于发射探测光的发射单元、用于接收所述探测光的接收单元，以及，对着所述发射单元和接收单元设置，用于反射所述探测光的反射迷宫墙；还包括：第一遮光透气墙和第二遮光透气墙；所述反射迷宫墙、第一遮光透气墙和第二遮光透气墙与所述发射单元和接收单元围成光室；所述第一遮光透气墙的外包络线和第二遮光透气墙的外包络线相互平行。

采用上述技术方案，光学暗室外壳起码有两侧边为相互平行的直线，则起码整体的外形可以做成近似于矩形的形状，这样对该方案光学暗室的感烟探测器进行运输储存并码放时，相邻的探测器之间的间隙比圆弧状外形的探测器的之间的间隙更小，相互之间的结构也更加稳固，更加易于码放。而且本方案的感烟探测器也具有良好的测试性能，符合国家标准。

3 具体实施方式

光学暗室外形为近似于立方体（如图1所示），包括：外壳、用于发射探测光的发射单元200、用于接收所述探测光并转化为相应的电信号的接收单元300，以及，对着所述发射单元200和接收单元300设置，用于反射所述探测光的反射迷宫墙100。其中，光学暗室还包括：靠近所述接收单元300一侧的第一遮光透气墙410和靠近所述发射单元200一侧的第二遮光透气墙420。所述反射迷宫墙100、第一遮光透气墙410和第二遮光透气墙420与所述发射单元200和接收单元300围成光室。所述第一遮光透气墙410的外包络线411和第二遮光透气墙420的外包络线421相互平行，所述外壳的形状与所述外包络线411和外包络线421相应。

所述第一遮光透气墙410和第二遮光透气墙420分别包括：至少两片依次排列的遮光片490。所述遮光片490包括：第一端面491和第二端面492；所述第一端面491和第二端面492连接于连接线493。所述第一遮光透气墙410和第二遮光透气墙420的分别依次排列的遮光片490，其连接线493的连线为相互平行的直线。

其中，所述第一端面491和第二端面492之间的夹角为锐角。所述第一遮光透气墙410的遮光片490锐角尖端指向所述反射迷宫墙100；所述第二遮光透气墙420的遮光片490锐角尖端背向所述反射迷宫墙100。所述第一遮光透气墙410还包括：靠近所述接收单元300设置的遮光曲板480；所述遮光曲板480延伸到所述接收单元300的背部。所述遮光板480的外部边缘在所述外包络线411和外包络线421之内。

所述第一遮光透气墙410和第二遮光透气墙420分别固定于所述上盖810相对的两边811、812上；所述上盖810相对的两边811、812边缘分别靠近于，并与所述第一遮光透气墙410的外包络线411和第二遮光透气墙420的外包络线421平行。

所述发射单元200采用红外发射管，接收单元300采用红外接收管，上述两者的光学轴线的之间的夹角为锐角。其中，所述接收单元300固定设置在接收管屏蔽罩310中。

4 感烟探测器测试

通常认为感烟探测器的光学暗室如果为矩形结构并且结构紧凑，是无法达到国标检测标准的。为了检测上述感烟探测器对黑白烟的敏感性和进烟方位的一致性，以下是所做测试实验的结果。测试设备器材包括：编码器1台、具有上述光学暗室的感烟探测器1台，以及标准烟箱1台。其中，编码器读数与接收单元输出相关。

以上为分别沿圆周依次展开8次不同方位的实验数据，采用8次的升烟测试。由八方位上编码器读数可以看出探测器在不同方位上反映的灵敏度。数据表明上述感烟探测器在方位5上是其最不利探测方位，报警增量为37（D）；在方位1上是其最有利探测方位，报警增量为47（D）。最有利与最不利方位的灵敏度比为：47/37=1.27。测试结论：

①感烟探测器黑白烟对比值：3.03：1；

②感烟探测器最有利与最不利方位的灵敏度比为：51/41=1.27，小于1.6。

5 结束语

针对散射型感烟探测器固有特性及实际情况，在很大程度上较好地解决了该探测器响应烟气谱范围窄、易误报等问题。同时也实现了感烟探测器的可靠性和灵敏度，这对智能火灾报警器类产品进一步的开发与应用具有非常现实的意义。

参考文献：

[1] GB4715-2005，点型感烟火灾探测器.

[2]王芳，蒋国平.光电感烟探测器散射特性探讨[J].计量技术，2004，（7）：15-17.