光電感煙火災探測器原理及標定方法

徐孟軍

摘 要：文章從從光電感煙探測器的原理出發(fā)，描述了光電感煙探測器的性能及影響探測器性能的一些關鍵要素，同時對探測器檢驗的標定方法給出了基本設計參考。為點型光電感煙探測器的大批量生產(chǎn)，提供了有效的技術保障。

關鍵詞：光電感煙；探測器；標定

1 簡介

點型光電感煙火災探測器（以下簡稱感煙探測器）是利用紅外線將煙塵濃度轉換成相應的電信號，并通過CPU對電信號進行分析，計算出煙塵的濃度、持續(xù)時間和變化速率。從而判斷是否有火災發(fā)生。探測器在檢測到有效的火災信號后，會立即將報警信號傳送至火災報警控制器主機，使消防值班人員能夠在第一時間對火災或隱患進行排除。探測器不僅能響應快速升煙的火災，還可以響應長達四小時的極慢速升煙的火災。同時具備信號濾波功能，可以濾除短暫的外界影響，如灰塵、強光、電磁干擾等。

2 原理

光電感煙探測器由特殊設計的煙塵迷宮、紅外發(fā)射管、紅外接收管組成。檢測時，由紅外發(fā)射管發(fā)射紅外光，當紅外光照射到煙塵粒子上時，產(chǎn)生散射光。該散射光被紅外接收二極管捕獲，并轉換成電信號。煙塵濃度越大，煙塵粒子散射的紅外光越強，轉換成的電信號也越強，當煙塵濃度及待續(xù)時間達到規(guī)定值時，探測器將發(fā)出火災報警信號。

3 影響光電感煙探測器靈敏度的因素及原因分析

3.1 探測器結構

探測器結構不僅影響被探測環(huán)境氣體流速，而且影響光電對管對煙塵濃度檢測的靈敏度，如果探測器結構設計的不合理，則會使探測器的靈敏度降低，比如，紅外發(fā)射管與接收管的結構角度設計不合理，則會使探測器對低濃度的煙塵變化不敏感，造成探測器漏報。如果探測器的光學迷宮設計的不合理，則探測器容易受到外界光線的影響，也會造成誤報現(xiàn)象。

3.2 光電檢測對管靈敏度

光電檢測對管的靈敏度對探測器的響應閾值影響很大，必須合理選擇對管的靈敏度，如果光電檢測對管的靈敏度過低，則會使探測器對較慢速發(fā)展的火災變的不敏感。

因此，在選擇光電檢測對管時需使其靈敏度處于合理的范圍內(nèi)。

3.3 光電檢測對管一致性

如果探測器對煙濃度的靈敏度是相同的，則探測器可設置一個固定的報警值，當探測器檢測到煙濃度達到此值時，即可報出火警。但是，由于光電對管靈敏度的離散性造成探測器對煙濃度的靈敏度不同，因此探測器的響應閾值也會出現(xiàn)較大的偏差。有可能會超出標準要求，造成誤報或漏報現(xiàn)象。

3.4 環(huán)境污染

探測器在出廠時均會經(jīng)過標定，以達到合格的靈敏度，但是由于使用環(huán)境的灰塵等影響，探測器受到污染后靈敏度會逐漸提高，造成探測器誤報現(xiàn)象越來越嚴重。因此探測器應有一定的抗污染能力，包括硬件及軟件等方法的自動修正功能。

4 靈敏度檢驗方法

光電感煙探測器的檢驗方法是在一封裝的煙箱內(nèi)逐漸增加煙濃度，并連續(xù)測量煙濃度的M值，探測器報警時的煙濃度值即為探測器的響應閾值，此方法對于測量每一只探測器的閾值比較有效，但批量生產(chǎn)的探測器靈敏度會因對管的差異性造成不同。因此需對出廠的每一只探測器進行單獨進行靈敏度調(diào)整。

5 保證探測器靈敏度一致性的方法

根據(jù)第3節(jié)的分析可知，影響探測器靈敏度的主要因素為光電對管的離散性造成的探測器靈敏度的差異。因此，只要把探測器的靈敏度調(diào)成同一水平，則探測器的響應閾值則也應處于相同水平。此方法即為靈敏度標定法，每只探測器都需進行標定。

6 探測器靈敏度調(diào)整方法

探測器投入一煙濃度恒定的煙箱中，煙箱內(nèi)煙濃度M值為一設定值。經(jīng)過一段時間后，探測器迷宮內(nèi)煙濃度將與煙箱內(nèi)濃度相同，探測器檢測到煙濃度的AD值將會處于穩(wěn)定狀態(tài)。此時，如果探測器記錄下當前的AD值，并作為探測器的報警值，則每只探測器都會有自己的報警值，雖每只探測器的報警值不同，但探測器的靈敏度應是相同的，因此，靈敏度也是相同的，因為每只探測器在調(diào)整時的煙濃度是相同的。所以，經(jīng)過調(diào)整后的探測器的靈敏度一致性可以得到保障。

7 探測器靈敏度的標定

7.1 標準探測器的選取及標定

取1只探測器用標準煙箱進行標定，選擇M值為0.5，當煙濃度值M達到0.5時記錄此時探測器的AD值。參考AD值，此探測器作為標準探測器使用。

7.2 檢驗煙箱控制原理

將標準探測器放入檢驗煙箱內(nèi)，通過CPU讀取標準探測器的當前AD值，并依據(jù)參考AD值調(diào)節(jié)檢驗煙箱內(nèi)的煙濃度，當標準探測器AD值恒定，且等于參考AD值時，說明檢驗煙箱內(nèi)煙濃度M值達到了0.5，且已經(jīng)穩(wěn)定，此時，檢驗煙箱即可對探測器進行靈敏度標定。

7.3 探測器的標定

將感煙探測器投入檢驗煙箱，探測器迷宮內(nèi)煙濃度應逐漸上升，約10S后，與煙箱內(nèi)煙濃度達到同一水平。此時由控制器向探測器發(fā)送標定靈敏度命令，探測器收到命令后，取當前AD值，并與本底進行比較。如果差值處于正常范圍，則將當前AD值做為報警值并寫入EEPROM，待探測器更新報警值后，將報出火警。如果差值不在正常范圍，則探測器不進行標定。檢驗煙箱每次可同時放入多只探測器進行標定，可大大提高生產(chǎn)效率。

7.4 標準探測器的使用

由于標準探測器一直處于煙箱中，會逐漸污染，因此標準探測器應定期用標準煙箱進行標定，以保證被標定探測器的準確性。

8 結束語

在快速發(fā)展的當今社會，光電感煙探測器作為火災自動報警系統(tǒng)中的關鍵元件，其可靠穩(wěn)定的性能必須充分予以保證。大批量生產(chǎn)時產(chǎn)品的一致性應有充分的保障手段。文章通過描述光電感煙探測器的基本原理，分析影響探測靈敏度的基本要素，提出保證探測器性能的標定方法。對提高探測大產(chǎn)效率具有指導意義。

參考文獻

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