煙箱內(nèi)氣流溫度對于光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器響應(yīng)閾值的影響

柯思藝 田曉磊 楊鑫燕

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 200233）

引言

隨著生活水平的不斷提高，大眾的消防安全意識也在不斷提升，各類消防電子產(chǎn)品不僅僅在商業(yè)和公共場所發(fā)揮至關(guān)重要的作用，也逐漸成為家用電子產(chǎn)品消費(fèi)市場上的新寵。在對光電型感煙火災(zāi)探測報(bào)警器的測試中我們發(fā)現(xiàn)，使用相同的試驗(yàn)設(shè)備，在不同的時(shí)間進(jìn)行響應(yīng)閾值試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果卻不盡相同。由于試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)樣品都相同，我們猜想可能是由于不同時(shí)間段煙箱內(nèi)的氣流溫度不同，導(dǎo)致了試驗(yàn)結(jié)果的偏差。

1 試驗(yàn)原理

光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器主要是通過產(chǎn)品中的光學(xué)迷宮來準(zhǔn)確檢測煙霧濃度。光學(xué)迷宮的構(gòu)造如圖1所示。在檢測時(shí)，我們希望接收到的光信號都是由煙霧顆粒反射而來光，而不是陽光或者燈光之類的干擾光，所以光學(xué)迷宮中的遮光葉片設(shè)計(jì)主要就是為了防止外界的干擾光影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。減光式探測器的光學(xué)檢測元器件原理如圖2所示。光學(xué)檢測元器件主要由紅外光束作為發(fā)射器，光敏二極管作為接收器，在接收到光信號后轉(zhuǎn)換為直流電信號，傳輸?shù)椒治鰞x中進(jìn)行分析。在火災(zāi)中，煙霧會進(jìn)入光學(xué)迷宮，由于光的散射或吸收，接收器接收到的光信號強(qiáng)度會降低，當(dāng)信號強(qiáng)度降低到設(shè)定的閾值后，火災(zāi)報(bào)警器就會報(bào)警。

圖1 光學(xué)迷宮的結(jié)構(gòu)

圖2 減光式探測器的光學(xué)檢測元器件原理

2 試驗(yàn)使用設(shè)備及試驗(yàn)條件

使用設(shè)備：英國AWT 2800煙箱。

本文中，感煙火災(zāi)報(bào)警器所有的試驗(yàn)方位均為報(bào)警器的最不靈敏方位，在每次開始測試前，均用清潔空氣吹掃煙道，對煙道進(jìn)行清理，以確保煙道和樣品沒有測試氣溶膠的殘留。在測試期間，試樣附近的氣流速度為（0.2±0.04）m/s。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，煙霧注入煙箱內(nèi)的速率，對于光電感煙火災(zāi)報(bào)警器：

對于離子感煙火災(zāi)報(bào)警器：

本文選用光電型獨(dú)立式感煙火災(zāi)探測器，煙箱的升煙速率設(shè)置為0.050 dB-1min-1。樣品在接通電源后，保持穩(wěn)定至少15 min。

3 不同氣流溫度對報(bào)警器響應(yīng)閾值的影響試驗(yàn)

為了驗(yàn)證猜想，我們選用了3款不同品牌的光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器，使用同一個(gè)煙箱，在環(huán)境溫濕度基本保持一致的前提下，通過控制煙箱內(nèi)的氣流溫度，來進(jìn)行比對試驗(yàn)。為了能夠覆蓋國內(nèi)外不同標(biāo)準(zhǔn)的測試要求，本次對比試驗(yàn)的煙箱內(nèi)氣流溫度覆蓋了055 ℃，每隔5 ℃進(jìn)行一次試驗(yàn)。試驗(yàn)的環(huán)境溫度控制在24 ℃附近，環(huán)境濕度保持在45 %R.H左右。為了減小試驗(yàn)結(jié)果的誤差，在每次改變煙箱內(nèi)的氣流溫度之后，煙箱內(nèi)氣流溫度至少保持30 min使溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)再對樣品進(jìn)行響應(yīng)閾值的測試。3款不同品牌的光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器試驗(yàn)結(jié)果分別如表1～3所示。

表1 不同氣流溫度對品牌1報(bào)警器響應(yīng)閾值的影響

表2 不同氣流溫度對品牌2報(bào)警器響應(yīng)閾值的影響

表3 不同氣流溫度對品牌3報(bào)警器響應(yīng)閾值的影響

根據(jù)表1可知，品牌1報(bào)警器試驗(yàn)時(shí)的煙箱內(nèi)的氣流溫度誤差在±0.2 ℃之內(nèi)，環(huán)境溫度的誤差在±0.2 ℃之內(nèi)，環(huán)境濕度的誤差在±0.4 %R.H.之內(nèi)。煙箱內(nèi)的氣流溫度為0.1 ℃時(shí)，報(bào)警器的響應(yīng)閾值為0.102，隨著氣流溫度的逐步升高，響應(yīng)閾值也隨之上升，在煙箱內(nèi)氣流溫度為55.2 ℃時(shí)，報(bào)警器的響應(yīng)閾值達(dá)到了0.181，相對于0.1 ℃時(shí)的響應(yīng)閾值提高了77.45 %。

根據(jù)表2可知，品牌2報(bào)警器試驗(yàn)時(shí)的煙箱內(nèi)的氣流溫度誤差在±0.2 ℃之內(nèi)，環(huán)境溫度的誤差在±0.2 ℃之內(nèi)，環(huán)境濕度的誤差在±0.3 %R.H.之內(nèi)。煙箱內(nèi)的氣流溫度為-0.2 ℃時(shí)，報(bào)警器的響應(yīng)閾值為0.079，隨著氣流溫度的逐步升高，響應(yīng)閾值也隨之上升，在煙箱內(nèi)氣流溫度為55.0 ℃時(shí)，報(bào)警器的響應(yīng)閾值達(dá)到了0.141，相對于-0.2 ℃時(shí)的響應(yīng)閾值提高了78.48 %。

根據(jù)表3可知，品牌3報(bào)警器試驗(yàn)時(shí)的煙箱內(nèi)的氣流溫度誤差在±0.2 ℃之內(nèi)，環(huán)境溫度的誤差在±0.2 ℃之內(nèi)，環(huán)境濕度的誤差在±0.2 %R.H.之內(nèi)。煙箱內(nèi)的氣流溫度為0.1 ℃時(shí)，報(bào)警器的響應(yīng)閾值為0.138，隨著氣流溫度的逐步升高，響應(yīng)閾值也隨之上升，在煙箱內(nèi)氣流溫度為54.9 ℃時(shí)，報(bào)警器的響應(yīng)閾值達(dá)到了0.229，相對于0.1 ℃時(shí)的響應(yīng)閾值提高了65.94 %。

4 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1～3的數(shù)據(jù)，我們可以得到3款不同品牌的光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器在不同的煙箱內(nèi)氣流溫度下的響應(yīng)閾值的變化，如圖3所示。從試驗(yàn)結(jié)果中不難看出，在使用相同的設(shè)備，并且保證環(huán)境溫濕度基本穩(wěn)定的情況下，煙箱內(nèi)部氣流溫度在0～55 ℃的范圍內(nèi)，隨著氣流溫度的不斷升高，3款光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器的響應(yīng)閾值均隨著氣流溫度的升高而升高。相對于氣流溫度為0 ℃時(shí)，三款報(bào)警器在55 ℃時(shí)的響應(yīng)閾值分別提高了77.45 %，78.48 %及65.94 %。可見煙箱內(nèi)氣流溫度對光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器響應(yīng)閾值的影響非常大。

圖3 不同氣流溫度對報(bào)警器響應(yīng)閾值的影響

5 結(jié)論

光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器在消防產(chǎn)品中的一員，肩負(fù)著檢測是否有煙霧的重要責(zé)任，在保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全中有著舉足輕重的地位，所以在對其進(jìn)行檢測時(shí)，也應(yīng)該更加嚴(yán)謹(jǐn)。通過本文的試驗(yàn)結(jié)果可知，煙箱內(nèi)的氣流溫度對于光電型感煙火災(zāi)報(bào)警器響應(yīng)閾值有著很舉足輕重的影響，在0～55 ℃的范圍內(nèi)，煙箱內(nèi)的氣流溫度越高，火災(zāi)報(bào)警器的響應(yīng)閾值就越大。感煙火災(zāi)報(bào)警器的試驗(yàn)大多需要在煙箱內(nèi)完成，所以試驗(yàn)人員在日常的檢測及科研項(xiàng)目中要注意控制煙箱內(nèi)的氣流溫度保持穩(wěn)定，以提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。