光电感烟火灾探测器原理及标定方法

摘 要：文章从从光电感烟探测器的原理出发，描述了光电感烟探测器的性能及影响探测器性能的一些关键要素，同时对探测器检验的标定方法给出了基本设计参考。为点型光电感烟探测器的大批量生产，提供了有效的技术保障。

关键词：光电感烟；探测器；标定

1 简介

点型光电感烟火灾探测器（以下简称感烟探测器）是利用红外线将烟尘浓度转换成相应的电信号，并通过CPU对电信号进行分析，计算出烟尘的浓度、持续时间和变化速率。从而判断是否有火灾发生。探测器在检测到有效的火灾信号后，会立即将报警信号传送至火灾报警控制器主机，使消防值班人员能够在第一时间对火灾或隐患进行排除。探测器不仅能响应快速升烟的火灾，还可以响应长达四小时的极慢速升烟的火灾。同时具备信号滤波功能，可以滤除短暂的外界影响，如灰尘、强光、电磁干扰等。

2 原理

光电感烟探测器由特殊设计的烟尘迷宫、红外发射管、红外接收管组成。检测时，由红外发射管发射红外光，当红外光照射到烟尘粒子上时，产生散射光。该散射光被红外接收二极管捕获，并转换成电信号。烟尘浓度越大，烟尘粒子散射的红外光越强，转换成的电信号也越强，当烟尘浓度及待续时间达到规定值时，探测器将发出火灾报警信号。

3 影响光电感烟探测器灵敏度的因素及原因分析

3.1 探测器结构

探测器结构不仅影响被探测环境气体流速，而且影响光电对管对烟尘浓度检测的灵敏度，如果探测器结构设计的不合理，则会使探测器的灵敏度降低，比如，红外发射管与接收管的结构角度设计不合理，则会使探测器对低浓度的烟尘变化不敏感，造成探测器漏报。如果探测器的光学迷宫设计的不合理，则探测器容易受到外界光线的影响，也会造成误报现象。

3.2 光电检测对管灵敏度

光电检测对管的灵敏度对探测器的响应阈值影响很大，必须合理选择对管的灵敏度，如果光电检测对管的灵敏度过低，则会使探测器对较慢速发展的火灾变的不敏感。

因此，在选择光电检测对管时需使其灵敏度处于合理的范围内。

3.3 光电检测对管一致性

如果探测器对烟浓度的灵敏度是相同的，则探测器可设置一个固定的报警值，当探测器检测到烟浓度达到此值时，即可报出火警。但是，由于光电对管灵敏度的离散性造成探测器对烟浓度的灵敏度不同，因此探测器的响应阈值也会出现较大的偏差。有可能会超出标准要求，造成误报或漏报现象。

3.4 环境污染

探测器在出厂时均会经过标定，以达到合格的灵敏度，但是由于使用环境的灰尘等影响，探测器受到污染后灵敏度会逐渐提高，造成探测器误报现象越来越严重。因此探测器应有一定的抗污染能力，包括硬件及软件等方法的自动修正功能。

4 灵敏度检验方法

光电感烟探测器的检验方法是在一封装的烟箱内逐渐增加烟浓度，并连续测量烟浓度的M值，探测器报警时的烟浓度值即为探测器的响应阈值，此方法对于测量每一只探测器的阈值比较有效，但批量生产的探测器灵敏度会因对管的差异性造成不同。因此需对出厂的每一只探测器进行单独进行灵敏度调整。

5 保证探测器灵敏度一致性的方法

根据第3节的分析可知，影响探测器灵敏度的主要因素为光电对管的离散性造成的探测器灵敏度的差异。因此，只要把探测器的灵敏度调成同一水平，则探测器的响应阈值则也应处于相同水平。此方法即为灵敏度标定法，每只探测器都需进行标定。

6 探测器灵敏度调整方法

探测器投入一烟浓度恒定的烟箱中，烟箱内烟浓度M值为一设定值。经过一段时间后，探测器迷宫内烟浓度将与烟箱内浓度相同，探测器检测到烟浓度的AD值将会处于稳定状态。此时，如果探测器记录下当前的AD值，并作为探测器的报警值，则每只探测器都会有自己的报警值，虽每只探测器的报警值不同，但探测器的灵敏度应是相同的，因此，灵敏度也是相同的，因为每只探测器在调整时的烟浓度是相同的。所以，经过调整后的探测器的灵敏度一致性可以得到保障。

7 探测器灵敏度的标定

7.1 标准探测器的选取及标定

取1只探测器用标准烟箱进行标定，选择M值为0.5，当烟浓度值M达到0.5时记录此时探测器的AD值。参考AD值，此探测器作为标准探测器使用。

7.2 检验烟箱控制原理

将标准探测器放入检验烟箱内，通过CPU读取标准探测器的当前AD值，并依据参考AD值调节检验烟箱内的烟浓度，当标准探测器AD值恒定，且等于参考AD值时，说明检验烟箱内烟浓度M值达到了0.5，且已经稳定，此时，检验烟箱即可对探测器进行灵敏度标定。

7.3 探测器的标定

将感烟探测器投入检验烟箱，探测器迷宫内烟浓度应逐渐上升，约10S后，与烟箱内烟浓度达到同一水平。此时由控制器向探测器发送标定灵敏度命令，探测器收到命令后，取当前AD值，并与本底进行比较。如果差值处于正常范围，则将当前AD值做为报警值并写入EEPROM，待探测器更新报警值后，将报出火警。如果差值不在正常范围，则探测器不进行标定。检验烟箱每次可同时放入多只探测器进行标定，可大大提高生产效率。

7.4 标准探测器的使用

由于标准探测器一直处于烟箱中，会逐渐污染，因此标准探测器应定期用标准烟箱进行标定，以保证被标定探测器的准确性。

8 结束语

在快速发展的当今社会，光电感烟探测器作为火灾自动报警系统中的关键元件，其可靠稳定的性能必须充分予以保证。大批量生产时产品的一致性应有充分的保障手段。文章通过描述光电感烟探测器的基本原理，分析影响探测灵敏度的基本要素，提出保证探测器性能的标定方法。对提高探测大产效率具有指导意义。

参考文献

[1]朱福成，彭仁明.光电感烟探测器的研究[J].自动测量与控制，2006，9：25.

[2]孙爽.点型光电感烟火灾探测器的灵敏度[J].消防设备研究，2002，11：6.

[3]疏学明，方俊，申世飞，等.火灾烟雾颗粒凝并分形特性研究[J].物理学报，2006，9：55.

[4]刘轩.总线型光电感烟探测器的研制[D].合肥工业大学，2010.