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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒的分形凝并现象(Fractal coagulation)
N k f ( Rg / d p )
Df
主粒子个数
分形维数,1~2 回转半径 主粒子直径,10~50nm
前臵系数
Rg
1 N 2 ri , ri为每个粒子到凝团中心 距离 N i 1
膜 盒 式 差 定 温 火 灾 探 测 器
双 金 属 差 定 温 火 灾 探 测 器
热 电 偶 线 性 差 温 火 灾 探 测 器
半 导 体 差 定 温 火 灾 探 测 器
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2.2 感烟探测器
火灾烟雾属性特征 感烟探测的基本原理 离子感烟探测器 光电感烟探测器 感烟探测器性能及选用原则
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒平均尺寸
平均直径即用一个假想的尺寸均一的粒子群来代替 原来的实际的粒子群，而保持原来粒子群的某个特 征量不变。 最常用的有索太尔平均直径、体积平均直径和质量 中间直径
索太尔平均直径D32:保持总体积和 总表面积的比值不变 体积平均直径D30:总体积和粒子总 数不变 质量中间直径D43:在该直径以上或 以下，粒子的累积质量百分数相等 (即各占50％)
D32
d max d0
di3d /
d max
d0
di2 d
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒平均尺寸
部分燃烧物不同燃烧状况索太尔直径
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布 烟雾颗粒的尺寸分布是烟雾的基本特性参数 之一，火灾烟雾的绝大部分粒子分布在0.01～ 1um,表示尺寸分布的最基本的方法，是求出某 一尺寸带中粒子所占的质量(或体积、表面积、 粒子数目)百分数。这样的数称为颗粒尺度分 布、或频率分布或频谱分布； 目前应用广泛的粒子尺寸分布有罗辛-拉姆 勒(Rosin-Rammler)分布和上限对数正态分布, 其他还有正态分布和对数正态分布等。
双 金 属 定 温 火 灾 探 测 器
玻 璃 球 膨 胀 型 定 温 火 灾 探 测 器
易 熔 合 金 定 温 火 灾 探 测 器
热 敏 电 阻 差 温 火 灾 探 测 器
半 导 体 差 温 火 灾 探 测 器
金 属 模 盒 式 差 温 火 灾 探 测 器
双 金 属 差 温 火 灾 探 测 器
热 敏 电 阻 差 定 温 火 灾 探 测 器
离子感烟探测器结构
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感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器电路
由检测电离室和补偿电离室、信号放大回路、开关 转换电路、火灾模拟检查回路、故障自动检测回 路、确认灯回路等组成。
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感烟探测器
离子感烟探测器


离子感烟探测器电路
信号放大回路是在检测电离室进入烟雾以后，电压信号达到规定值以上时开 始动作，通过高输入阻抗的MOS型场效应型晶体管(FET)作为阻抗耦合后进 行放大; 开关转换电路是用经过放大后的信号触发正反馈开关电路，将火灾信号传输 给报警控制器。正反馈开关电路一经触发导通，就能自保持，起到记忆的作 用; 为了防止探测器至报警器间发生电路断线，或者探测器安装接触不良，探测 器被取走等问题发生，故障自动检测回路能够及时发出故障报警信号，以便 及时进行检查维修; 为了检查电子元器件是否损坏，可以通过火灾模拟检查回路加入火灾模拟信 号，若有问题可以及时维修。确认灯点亮表明探测器动作，以便在现场判定 已报警的探测器。为了在确认灯损坏时不影响探测器的正常工作，在确认灯 的二端并联一电阻。


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感烟探测器
光电感烟探测器
预备知识(电磁波谱) 光电感烟探测器原理 点型光电感烟探测器 线型光电感烟探测器
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感烟探测器
光电感烟探测器
电磁波谱
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感烟探测器
光电感烟探测器
光电感烟探测器原理 烟雾颗粒是多谱的,粒径变化范围0.01-1um; 烟雾与光相互作用,发生两种衰减过程:散射和 吸收. 散射:粒子以同样的波长再辐射已接收的光能, 再辐射可在所有的方向上发生,但通常在不同方 向上强度不同; 吸收:将接收的光能转变成其它形式的能,如化 学能,热能或不同波长的光能. 在可见光和近红外光(0.35-1um)范围,黑烟光衰 减以吸收为主;对于一般固体火灾白烟或灰烟, 吸收和散射对光衰减均有影响.
火灾探测与控制工程
中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室 2005.7.28
1
第二章 火灾探测器及其应用
注意参考赵英然书P166
2
主要内容
2.1火灾探测器分类 2.2感烟探测器 2.3感温探测器 2.4火焰探测器 2.5气体传感器 2.6探测器的性能指标及工程应用 (参考陈南书P24）
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾（烟气）定义 烟雾颗粒的分形凝并现象 烟雾颗粒平均尺寸 烟雾颗粒尺度分布
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
火灾烟雾(烟气)定义
燃烧产生的由多相物质组成的气溶胶(aerosol)， 通常包括可燃物热解或燃烧产生的气相燃烧产物、 卷吸进去的大量空气、未完全燃烧的液、固相分 解物和微小颗粒。《热灾害实验诊断方法》 Smoke. The airborne solid and liquid particulates and gases evolved when a material undergoes pyrolysis or combustion, together with the quantity of air that is entrained otherwise mixed into the mass.（NFPA 92B 2000Edition)
气敏半导体可燃气体探测器 可燃气体 火灾探测器 催化燃烧型可燃气体探测器 (有分铂丝催化型和载体催化型两种) 光电式可燃气体探测器 固定电介质可燃气体探测器 复合式感温感烟火灾探测器 复合式火 灾探测器 复合式感温感光火灾探测器 复合式感温感烟感光火灾探测器 分离式红外光束感温感光火灾探测器 图象型火灾探测系统
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布（上限对数正态分布）
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感烟探测器
感烟探测的基本原理
对离子有俘获和阻挡作用（离子型） 对光线具有散射和吸收效应（光电散 射型、光电吸收型） 微粒本身具有一定热容量，使其在流 动过程中可保持相当的温度 在高温作用下，微粒本身带有静电荷
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟颗粒是指人的肉眼可见的燃烧生成物，其粒 子直径为0.01~10m液体或固体微粒。烟雾 具有很大的流动性，它能潜入建筑物的任何空 间。烟雾具有毒性，它对人的生命具有特别大 的威胁。火灾中约有70%的死者是由于燃烧气 体或烟雾窒息造成的。 绝大多数物质在燃烧的开始阶段，首先产生烟 雾，因此要实现早期发现火灾，减少火灾损失， 在通常情况下利用感烟式火灾探测器会有良好 效果。这种探测器可探测70%以上的火灾。感 烟火灾探测器是目前世界上应用最普遍、数量 最多的探测器。
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感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器基本原理
当无烟雾进入,仅环境变化时,整个电路电流值下降,但两个电离室电阻特 性曲线同时变化, 两个电离室电压变化差为V=0; 当有烟雾进入检测室后，整个电路电离电流从正常的I1减少到I’1，补偿 室电阻不变,而检测室阻抗增加，此时，检测室两端电压从V2增加到V’2。 增加电压值：V= V’2-V’1>0; 当V增加到一定值时，发出报警信号.
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火灾探测器分类
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火灾探测器分类
离子感烟 双源式离子感烟火灾探测器 火灾探测器 单源式离子感烟火灾探测器 感烟 式火 灾探 测器 点型 光电感烟 减光式光电感烟火灾探测器 火灾探测器 散射式光电感烟火灾探测器 激光感烟火灾探测器 分离式红外光束感烟火灾探测器
线型
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火灾探测器分类
感 光 式 火 紫外火灾探测器 灾探测器 红外火灾探测器
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征 烟雾颗粒尺度分布(R-R分布）
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布(R-R分布）
相同不同k的R-R分布函数体积频度分布曲线
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒尺度分布(正态分布）
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感烟探测器
火灾烟雾的属性特征
烟雾颗粒感烟探测器
火灾烟雾的属性特征 烟雾颗粒的分形凝并现象
ln N ln k f Df ln(Rg / d p )
5.0 4.5 4.0
lnN
3.5
3.0
2.5
Df=1.17 kf=8.89
2.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
在离子感烟火灾探测器中，利用同位素放射源，使电离室内的空气 产生电离，使电离室在电子电路中呈现电阻特性； 当烟雾进入电离室后，改变了空气电离的离子数量，离子被烟雾粒 子俘获，电离电流减小，极间阻值增大； 28
感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器基本原理
单极电离室
双源双室离子探测器
单极电离室:相比双极电离室,空间初始离子少,阻抗大,烟雾进入后, 引起电流变化大,探测更加灵敏; 实际探测器由两个单极电离室串联而成,补偿室阻止烟雾进入,检测 室容许烟雾进入,从而补偿因环境因素引起的变化.
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感烟探测器
离子感烟探测器
离子感烟探测器基本原理 由霍泽曼方程有 Z d I R y I 0 R0 y为电流相对强度,z为烟浓度,d为烟颗 粒平均直径η为电离室常数; 同时,电流强度等于电离电流相对变化 值和电离室阻抗相对变化值之和。