傳感器知識(shí)大講堂之煙霧傳感器
發(fā)布時(shí)間:2017-03-23 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】某天早晨7:46,從濟(jì)南發(fā)車(chē)開(kāi)往溫州的G63次高鐵列車(chē)平穩(wěn)行駛在軌道中,但沒(méi)過(guò)多久,有乘客察覺(jué)列車(chē)行駛速度變慢了,“時(shí)速?gòu)?00多公里降到100多公里。”同在車(chē)上的陳先生這樣說(shuō)。后來(lái)經(jīng)調(diào)查,原來(lái)是有乘客在車(chē)廂廁所內(nèi)吸煙造成列車(chē)減速行駛。
現(xiàn)在動(dòng)車(chē)、列車(chē)、飛機(jī)等交通工具中都裝有煙霧報(bào)警傳感器。在動(dòng)車(chē)、列車(chē)行駛過(guò)程中,如果被煙霧傳感器察覺(jué)到有煙霧存在,它便會(huì)第一時(shí)間向駕駛室發(fā)出報(bào)警信號(hào),與此同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)車(chē)內(nèi)控制系統(tǒng)自動(dòng)讓列車(chē)行駛速度降低或者甚至停車(chē)狀況的發(fā)生。
煙霧傳感器用于檢測(cè)環(huán)境是否有煙霧和煙霧的濃度,例如檢測(cè)起火時(shí)的濃煙。煙霧探頭碰到煙霧或某些特定的氣體,煙霧探頭內(nèi)部阻值發(fā)生變化,產(chǎn)生一個(gè)模擬值,從而對(duì)其進(jìn)行控制。煙霧傳感器利用煙霧敏感元件受煙霧(主要是可燃顆粒)濃度影響阻值變化的原理向主機(jī)發(fā)送煙霧濃度相應(yīng)的模擬信號(hào)。
煙霧傳感器的種類
煙霧傳感器主要有離子式煙霧傳感器、光電式煙霧傳感器和氣敏式煙霧傳感器。
離子式煙霧傳感器
該煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感,離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn),工作穩(wěn)定可靠的傳感器,被廣泛運(yùn)用到各消防報(bào)警系統(tǒng)中。
它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅241,電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子,在電場(chǎng)的作用下各自向正負(fù)電極移動(dòng)。在正常的情況下,內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng),電流,電壓就會(huì)有所改變,破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡,于是無(wú)線發(fā)射器發(fā)出無(wú)線報(bào)警信號(hào),通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī),將報(bào)警信息傳遞出去。
此類探測(cè)器會(huì)產(chǎn)生由不帶電的粒子經(jīng)電離后形成帶電的粒子(離子),故稱之為離子型煙霧探測(cè)器。
電極之間的空氣受直流電壓調(diào)制,借助輻射源產(chǎn)生傳到而形成離子,并產(chǎn)生電流。煙霧粒子附著離子后,電流信號(hào)減弱,且此信號(hào)變化與煙霧粒子量成比例。離子探測(cè)器適用于開(kāi)放性火災(zāi)的探測(cè)。
光電式煙霧傳感器
光電煙霧報(bào)警器內(nèi)有一個(gè)光學(xué)迷宮,安裝有紅外對(duì)管,無(wú)煙時(shí)紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光,當(dāng)煙塵進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí),通過(guò)折射、反射,接收管接收到紅外光,智能報(bào)警電路判斷是否超過(guò)閾值,如果超過(guò)發(fā)出警報(bào)。
光電感煙探測(cè)器可分為減光式和散射光式:
1、減光式光電煙霧探測(cè)器
該探測(cè)器的檢測(cè)室內(nèi)裝有發(fā)光器件及受光器件。在正常情況下,受光器件接收到發(fā)光器件發(fā)出的一定光量;而在有煙霧時(shí),發(fā)光器件的發(fā)射光到受到煙霧的遮擋,使受光器件接收的光量減少,光電流降低,探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
2、散射光式光電煙霧探測(cè)器
該探測(cè)器的檢測(cè)室內(nèi)也裝有發(fā)光器件和受光器件。在正常情況下,受光器件是接收不到發(fā)光器件發(fā)出的光的,因而不產(chǎn)生光電流。在發(fā)生火災(zāi)時(shí),當(dāng)煙霧進(jìn)入檢測(cè)室時(shí),由于煙粒子的作用,使發(fā)光器件發(fā)射的光產(chǎn)生漫射,這種漫射光被受光器件接收,使受光器件的阻抗發(fā)生變化,產(chǎn)生光電流,從而實(shí)現(xiàn)了煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的功能,探測(cè)器收到信號(hào)然后判斷是否需要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
該型傳感器內(nèi)部構(gòu)造(探測(cè)腔)設(shè)置了光學(xué)傳感器(發(fā)射光源和光電接收器),煙霧進(jìn)入探測(cè)腔會(huì)阻擋光的發(fā)射而產(chǎn)生散射,光電接收器會(huì)接收到由于光的散射而產(chǎn)生變化的信號(hào),繼而產(chǎn)生電流信號(hào)的改變。
氣敏式煙霧傳感器
氣敏傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等,其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)用主要有:一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、瓦斯氣體的檢測(cè)、煤氣的檢測(cè)、氟利昂(R11、R12)的檢測(cè)、呼氣中乙醇的檢測(cè)、人體口腔口臭的檢測(cè)等等。
它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào),根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息,從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警;還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。
其中氣敏傳感器有以下幾種類型:
1、可燃性氣體氣敏元件傳感器, 包含各種烷類和有機(jī)蒸氣類(VOC)氣體, 目前大量應(yīng)用于抽油煙機(jī)、泄漏報(bào)警器和空氣清新機(jī);
2、一氧化碳?xì)饷粼鞲衅? 一氧化碳?xì)饷粼捎糜诠I(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車(chē)、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃燒檢測(cè)報(bào)警;
3、氧傳感器, 氧傳感器應(yīng)用很廣泛, 在環(huán)保、醫(yī)療、冶金、交通等領(lǐng)域需求量很大;
4、毒性氣體傳感器,主要用于檢測(cè)煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體。
氣敏式煙霧傳感器的典型型號(hào)有MQ-2氣體傳感器。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置,適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。
離子式煙霧傳感器與光敏式煙霧傳感器的比較
離子煙霧報(bào)警器對(duì)微小的煙霧粒子的感應(yīng)要靈敏一些,對(duì)各種煙能均衡響應(yīng);而前向式光電煙霧報(bào)警器對(duì)稍大的煙霧粒子的感應(yīng)較靈敏,對(duì)灰煙、黑煙響應(yīng)差些。當(dāng)發(fā)生熊熊大火時(shí),空氣中煙霧的微小粒子較多,而悶燒的時(shí)候,空氣中稍大的煙霧粒子會(huì)多一些。
如果火災(zāi)發(fā)生后,產(chǎn)生了大量的煙霧的微小粒子,離子煙霧報(bào)警器會(huì)比光電煙霧報(bào)警器先報(bào)警。這兩種煙霧報(bào)警器時(shí)間間隔不大,但是這類火災(zāi)的蔓延極快,此類場(chǎng)所建議安裝離子煙霧報(bào)警器較好。另一類悶燒火災(zāi)發(fā)生后,產(chǎn)生了大量的稍大的煙霧粒子,光電煙霧報(bào)警器會(huì)比離子煙霧報(bào)警器先報(bào)警,這類場(chǎng)所建議安裝光電煙霧報(bào)警器。
氣敏式煙霧傳感器與離子式煙霧傳感器的比較
火災(zāi)煙霧是由氣、液、固體微粒群組成的混合物,具有體積、質(zhì)量、溫度、電荷等物理特性。離子型煙霧探測(cè)器是通過(guò)相當(dāng)于煙敏電阻的電離室引起的電壓變化來(lái)感知煙霧粒子的微電流變化裝置。當(dāng)煙霧粒子進(jìn)入電離室,改變了電離室空氣的電離狀態(tài),從而宏觀表現(xiàn)為電離室的等效電阻增加引起電離室兩端的電壓增大,由此來(lái)確定空氣中的煙霧狀況。
而氣敏式傳感器是探測(cè)空氣中某些可燃?xì)怏w的成分,所以在火災(zāi)探測(cè)方面,氣敏式傳感器性能并不如離子式傳感器。探測(cè)空氣中可燃?xì)怏w的含量。有效地探測(cè)煤氣、液化石油氣、然氣、一氧化碳等多種可燃性氣體的微量泄漏。適用于石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業(yè)企業(yè),以及煤氣廠、液化石油氣站、氫氣站等生產(chǎn)和貯存可燃性氣體的場(chǎng)所。
煙霧傳感器在火災(zāi)預(yù)防聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用
聯(lián)網(wǎng)煙霧報(bào)警器采用光電式或離子式煙霧傳感器的報(bào)警器工作穩(wěn)定可靠,性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。聯(lián)網(wǎng)煙霧報(bào)警器可用于對(duì)各類早期火災(zāi)發(fā)出的煙霧及時(shí)做出報(bào)警,產(chǎn)品體積小巧,并且可把無(wú)線發(fā)射和火災(zāi)煙霧傳感器有機(jī)地結(jié)合。聯(lián)網(wǎng)煙霧報(bào)警器主要適用于酒店、庫(kù)房、賓館、餐廳、旅社、工廠、油田井隊(duì)、活動(dòng)板房等公共場(chǎng)所。當(dāng)探測(cè)到空氣中的煙霧達(dá)到一定的濃度時(shí),立即發(fā)出報(bào)警信號(hào),有效預(yù)防火災(zāi),避免生命的損失,財(cái)產(chǎn)損耗。
聯(lián)網(wǎng)煙霧報(bào)警器可單獨(dú)使用,在使用時(shí)先在欲監(jiān)控的廳室的天花板上固定它的安裝底座,本報(bào)警器內(nèi)接上電池,再將它旋入安裝底座。工作狀態(tài)下,一旦探測(cè)到防范空間的煙霧濃度和持續(xù)時(shí)間達(dá)到報(bào)警值時(shí),立即蜂鳴器鳴響報(bào)警。聯(lián)網(wǎng)煙霧報(bào)警器與無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)配套時(shí),安裝和使用與單獨(dú)使用一樣。
聯(lián)網(wǎng)煙霧報(bào)警器報(bào)警時(shí),還會(huì)同時(shí)發(fā)射無(wú)線信號(hào)給無(wú)線防盜報(bào)警主機(jī),報(bào)警主機(jī)無(wú)論是處于布防還是撤防狀態(tài)都會(huì)做出報(bào)警反應(yīng)。這種使用方式,報(bào)警范圍更廣,家中無(wú)人時(shí)發(fā)生火警也能及時(shí)掌握,以便第一時(shí)間做出反應(yīng)。
煙霧傳感器在賓館火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用
賓館是供國(guó)內(nèi)外旅客住宿、就餐和舉行各種會(huì)議、宴會(huì)的場(chǎng)所。現(xiàn)代化的賓館一般都具有多功能、綜合性的特點(diǎn),集餐飲、住宿、娛樂(lè)、購(gòu)物為一體,很容易引發(fā)火災(zāi)。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和對(duì)火災(zāi)進(jìn)行早期的撲滅,最大化地減小火災(zāi)造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及不良的社會(huì)影響起著重要的作用。
對(duì)于賓館類建筑,為了精確預(yù)報(bào)失火位置,最大限度減小探測(cè)器的誤報(bào)率,選用感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器來(lái)組成區(qū)域火災(zāi)探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)??头?jī)?nèi)臥室、書(shū)房、餐廳、會(huì)客室使用帶蜂鳴器底座探測(cè)器,客房?jī)?nèi)任意區(qū)域探測(cè)器向控制室發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)同時(shí)觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲,提醒處于熟睡或工作狀態(tài)的客人快速撤離。
感煙式火災(zāi)探測(cè)器是利用一個(gè)小型煙霧傳感器響應(yīng)懸浮在其周?chē)浇髿庵械娜紵停ɑ颍峤猱a(chǎn)生的煙霧氣溶膠(固態(tài)或液態(tài)微粒)的一種火災(zāi)探測(cè)器。一般有離子式和光電感煙火災(zāi)探測(cè)器。
以光電式感煙探測(cè)器為例,光電式感煙探測(cè)器有由一個(gè)煙霧檢測(cè)室,里面設(shè)有一個(gè)光源和一個(gè)感光元件。光源的光線一般不能照射到感光元件上,但是當(dāng)有煙霧進(jìn)入后,光線在煙霧中產(chǎn)生散射,從而有部分光線射到感光元件上,煙霧越濃,散射到感光元件上的光線就越多,感光元件再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行輸出火災(zāi)控制器。
車(chē)載煙霧傳感器在汽車(chē)火災(zāi)預(yù)防中的關(guān)鍵應(yīng)用
近年來(lái),汽車(chē)火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生,給國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失,教訓(xùn)是深刻的,目前汽車(chē)火災(zāi)事故已經(jīng)成為媒體輿論的焦點(diǎn),社會(huì)各界對(duì)此廣泛關(guān)注。
特別是城市公交車(chē)和長(zhǎng)途大巴車(chē)由于采用空調(diào)系統(tǒng)使得人們處于一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境,給火災(zāi)處理和人員逃離都帶來(lái)了很多的不便,控制火災(zāi)的發(fā)生和先期的預(yù)警就顯得尤為重要。因此,抓好火災(zāi)預(yù)防必須借助于高科技防火災(zāi)產(chǎn)品在其汽車(chē)領(lǐng)域上的運(yùn)用,將其災(zāi)情早期發(fā)現(xiàn)并控制消滅在隱患萌芽中。
對(duì)于火災(zāi)煙霧方面的監(jiān)測(cè),通常主要采用煙霧傳感器與溫度傳感器,其中煙霧傳感器主要有離子式、光電式和氣敏式等幾類。
近年來(lái),隨著氣體傳感技術(shù)的發(fā)展,氣體傳感器和傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)器相結(jié)合的探測(cè)技術(shù),已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)火災(zāi)煙霧探測(cè)領(lǐng)域。
因火災(zāi)發(fā)生時(shí)氣體燃燒產(chǎn)物主要為CO和CO2,CO做為極早期火災(zāi)的特有標(biāo)志,由于一般情況下CO在空氣中的含量極低,但是在火災(zāi)過(guò)程中,幾乎每種物質(zhì)均要產(chǎn)生不充分燃燒的CO,特別是陰燃階段的火災(zāi)更是如此。
由火災(zāi)孕育到劇烈燃燒CO經(jīng)歷由無(wú)到有,由小到大,然后逐漸減小的規(guī)律性變化過(guò)程,而且CO比空氣密度小,更容易更早漂浮實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警。因此CO適合于火災(zāi)早期探測(cè),這對(duì)于較早的時(shí)間捕捉到火災(zāi)發(fā)生信息非常重要
本文來(lái)源于傳感器技術(shù)。
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