各類火災(zāi)探測(cè)器的原理與結(jié)構(gòu)一、各類火災(zāi)探測(cè)器的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)1.感煙式探測(cè)器

這是一種能探測(cè)物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的氣溶膠或煙霧粒子濃度的探測(cè)器，有根據(jù)散射光、透射光原理工作的光電感煙探測(cè)器和電離原理工作的離子感煙探測(cè)器。（一）離子感煙探測(cè)器工作原理

主要由電離室、外殼和電路組成

據(jù)電離室是全部還是局部被α射線照射，可分為雙極型和單極型兩種結(jié)構(gòu)。

平時(shí)：放射源（镅-241）不斷放出α射線——照射電離室兩極間的空

氣分子——將電離室內(nèi)部的空氣電離成正負(fù)離子——在電離室的兩個(gè)

極板之間加以電壓——極板間形成穩(wěn)定的電場(chǎng)——正負(fù)離子向負(fù)正極

板運(yùn)動(dòng)——形成離子電流火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生煙霧：煙霧離子進(jìn)入電離化區(qū)域——煙霧粒子的直徑超過(guò)被電離的空氣離子的直徑——對(duì)空氣離子產(chǎn)生阻擋作用—

—也因電荷異性相吸原理產(chǎn)生吸附作用——離子電流減小——低于預(yù)定值——發(fā)出報(bào)警信號(hào)

煙霧濃度大小可以以離子電流的變化量大小來(lái)表示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)過(guò)程中煙霧濃度這個(gè)參數(shù)的探測(cè)。離子電流IhAm主感知區(qū)域α

射

線電離區(qū)域241E＋－P1P2飽和電流Is外加電壓U雙極型單極型Δ

IhΔ

IhA′B′ABa）b）A’：?jiǎn)螛O型無(wú)煙B’：?jiǎn)螛O型有煙

A：雙極型無(wú)煙

B

：雙極型有煙電離室結(jié)構(gòu)和電特性示意圖雙源式離子感煙探測(cè)器與單源式離子感煙探測(cè)器的比較雙源式的缺點(diǎn)：

兩種不同的電離室結(jié)構(gòu)形式，容易造成環(huán)境溫度、濕度、氣壓等自然條件的變化對(duì)兩個(gè)電離室分別產(chǎn)生不同的影響，從而降低了這種探測(cè)器的抗環(huán)境干擾能力。單源式的優(yōu)點(diǎn)：

①

由于兩電離室同處在一個(gè)相通的空間，只要兩個(gè)電離室的比例設(shè)計(jì)合理，既能保證早火災(zāi)時(shí)煙霧順利進(jìn)行檢測(cè)室迅速報(bào)警，有能保證在環(huán)境變化時(shí)兩室同時(shí)變化。因此它工作穩(wěn)定，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。不僅對(duì)環(huán)境因素（溫度、濕度、氣壓和氣流）的慢變化，也對(duì)快變化有更好的適應(yīng)性，提高了抗潮、抗溫性能。②

增強(qiáng)了抗灰塵、抗污染的能力。當(dāng)灰塵輕微地層積在放射源的有效源面上，導(dǎo)致放射源發(fā)射的α粒子的能量和強(qiáng)度明顯變化時(shí)，會(huì)引起工作電流變化，補(bǔ)償室和檢測(cè)室的電流均會(huì)變化，從而檢測(cè)室分壓的變化不明顯。③

一般雙源雙室離子感煙探測(cè)器是通過(guò)改變電阻的方式實(shí)現(xiàn)靈敏度調(diào)節(jié)的，而單源雙室離子感煙探測(cè)器是通過(guò)改變放射源的位置來(lái)改變電離室的空間電荷分布，也即源極和中間的距離連續(xù)可調(diào)，以比較方便地改變檢測(cè)室的靜態(tài)分壓，實(shí)現(xiàn)靈敏度調(diào)節(jié)。這種靈敏度調(diào)節(jié)連續(xù)且簡(jiǎn)單，有利于探測(cè)器響應(yīng)閾值一致性的調(diào)整。④

因?yàn)閱卧措p室只需一個(gè)更弱的α放射線，這比雙源雙室的電離室源強(qiáng)可減少一半，且也克服了雙源雙室電離室要求兩源相互匹配的缺點(diǎn)。

總之，單源雙室離子感煙探測(cè)器具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，它靈敏度高且連續(xù)可調(diào)，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，可靠性高，放射源活度小，特別是抗潮濕能力大大優(yōu)于雙源雙室，在緩慢變化的環(huán)境中使用是不會(huì)發(fā)生誤報(bào)的。(三)、光電感煙式探測(cè)器工作原理利用煙霧粒子對(duì)光線產(chǎn)生遮擋和散射作用來(lái)檢測(cè)煙霧的存在。(四)、光電感煙式探測(cè)器的分類①

點(diǎn)型遮光感煙探測(cè)器②

線型遮光感煙探測(cè)器③

散射型光電感煙探測(cè)器脈沖信號(hào)

輸出放大器光學(xué)透鏡發(fā)光二極管光敏二極管煙粒子暗箱遮光型探測(cè)器原理圖

1）點(diǎn)型遮光感煙探測(cè)器結(jié)構(gòu)及工作原理：

其中的煙室為特殊結(jié)構(gòu)的暗室，外部光線進(jìn)不去，但煙霧粒子可以進(jìn)入煙室。煙室內(nèi)有一個(gè)發(fā)光元件及一個(gè)受光元件。發(fā)光元件發(fā)出的光直射在受光元件上，產(chǎn)生一個(gè)固定的光敏電流。當(dāng)煙霧粒子進(jìn)入煙室后，光被煙霧粒子遮擋，到達(dá)受光元件的光通量減弱，相應(yīng)的光敏電流減小，當(dāng)光敏電流減小到某個(gè)設(shè)定值時(shí)，該感煙探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2）線型遮光感煙探測(cè)器結(jié)構(gòu)及工作原理：

點(diǎn)型探測(cè)器中發(fā)光及受光元件同在一暗室內(nèi)，整個(gè)探測(cè)器為一體化結(jié)構(gòu)。而線型遮光探測(cè)器中的發(fā)光元件和受光元件是分為兩個(gè)部分安裝的，兩者相距一段距離。光束通過(guò)路徑上無(wú)煙時(shí)，受光元件產(chǎn)生一固定光敏電流，無(wú)報(bào)警輸出。而當(dāng)光束通過(guò)路徑上有煙時(shí)，則光束被煙霧粒子遮擋而減弱，相應(yīng)的受光元件產(chǎn)生的光敏電流下降，當(dāng)下降到一定程度則探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在此，發(fā)射光束可以是激光束，也可以是紅外光束。線型遮光感煙探測(cè)器原理圖線型遮光感煙探測(cè)器優(yōu)點(diǎn)及使用場(chǎng)所：

線型光束探測(cè)器在一個(gè)長(zhǎng)達(dá)100m的路徑上可代替若干個(gè)點(diǎn)型感煙探測(cè)器

具有保護(hù)面積大，安裝位置較高，在相對(duì)濕度較高和強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境中反映速度快等優(yōu)點(diǎn)，

適宜保護(hù)較大的室內(nèi)、外場(chǎng)所，尤其適宜保護(hù)難以使用點(diǎn)型探測(cè)器甚至根本不可能使用點(diǎn)型探測(cè)器的場(chǎng)所。.

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..平行光束

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....3）散射型光電感煙探測(cè)器結(jié)構(gòu)及工作原理：

其中的煙室也為一特殊結(jié)構(gòu)的暗室，進(jìn)煙不進(jìn)光。煙室內(nèi)有一個(gè)發(fā)光元件，同時(shí)有一受光元件，但散射型感煙探測(cè)器不同的是，發(fā)射光束不是直射在受光元件上，而是與受光元件錯(cuò)開(kāi)。這樣，無(wú)煙時(shí)受光元件上不受光，沒(méi)有光敏電流產(chǎn)生。當(dāng)有煙進(jìn)入煙室時(shí)，光束受到煙霧粒子的反射及散射而達(dá)到受光元件，產(chǎn)生光敏電流，當(dāng)該電流增大到一定程度時(shí)則感煙探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。散射型光電感煙探測(cè)器原理圖發(fā)光元件煙室

煙粒子受光元件.

.散射光

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.（五）離子感煙探測(cè)器與散射型光電感煙探測(cè)器的比較

離子感煙探測(cè)器環(huán)境適應(yīng)性稍差

散射型光電感煙探測(cè)器環(huán)境適應(yīng)性較好

離子感煙探測(cè)器保護(hù)高度較高

散射型光電感煙探測(cè)器保護(hù)高度較低

離子感煙探測(cè)器對(duì)木材陰燃火稍差,其余常見(jiàn)可燃物都能適應(yīng)。

散射型光電感煙探測(cè)器除對(duì)木材陰燃火稍好于離子感煙探測(cè)器外,其余均不如離子感煙探測(cè)器適應(yīng)性強(qiáng)。（六）感煙探測(cè)器的靈敏度（響應(yīng)靈敏度）靈敏度等級(jí)用標(biāo)準(zhǔn)煙（試驗(yàn)氣溶膠）在煙箱中標(biāo)定感煙探測(cè)器幾個(gè)不同的響應(yīng)閥值的范圍。標(biāo)定為三級(jí)高靈敏度（Ⅰ級(jí)）：在煙霧相同的情況下，可對(duì)較低的煙粒子數(shù)濃度響應(yīng)。感煙動(dòng)作率為10％。用于無(wú)（禁）煙及重要場(chǎng)所。中靈敏度（Ⅱ級(jí)）：感煙動(dòng)作率為20％。用于臥室等少煙場(chǎng)所。低靈敏度（Ⅲ級(jí)）：感煙動(dòng)作率為30％。用于多煙場(chǎng)所?；仡櫼幌虑懊嫠鶎W(xué)知識(shí)點(diǎn)：感煙式火災(zāi)探測(cè)器不適用于以下哪類場(chǎng)所？A、辦公樓的廳堂B、書庫(kù)C、電梯D、鍋爐房2.感溫式探測(cè)器

感溫式探測(cè)器是出現(xiàn)最早、使用面廣、品種多、價(jià)格低的一種火災(zāi)探測(cè)器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配用電子線路少，與感煙及其他類型探測(cè)器相比，可靠性高但靈敏度略低，反應(yīng)時(shí)間滯后，不太合宜早期火災(zāi)的探測(cè)。由于熱敏元件種類繁多，因而按其感熱效果和結(jié)構(gòu)型式分：點(diǎn)型：點(diǎn)型又分成定溫、差溫、差定溫三種，線型：又分為纜式定溫、空氣管差溫和光柵光纖型感溫探測(cè)器。兩種。（一）定溫式、差溫式和差定溫式火災(zāi)探測(cè)器定義定溫式火災(zāi)探測(cè)器：是溫度上升到預(yù)定值時(shí)響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。雙金屬型定溫探測(cè)器、易融金屬型定溫探測(cè)器、水銀接點(diǎn)型熱敏電阻定溫探測(cè)器差溫式火災(zāi)探測(cè)器：是環(huán)境溫度的溫升速度超過(guò)一定值時(shí)響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。根據(jù)感熱元件的材料不同可分為：膜盒型、雙金屬型、半導(dǎo)體型和熱敏電阻型等，最常見(jiàn)的是膜盒型差溫探測(cè)器。差定溫式火災(zāi)探測(cè)器：綜合了定溫式和差溫式兩種探測(cè)器的原理，并將兩種探測(cè)器的結(jié)構(gòu)整合再一起。同時(shí)具備兩種功能（定溫、差溫），一種功能失效，另一種功能仍能穩(wěn)定工作。靈敏度:火災(zāi)探測(cè)器在火災(zāi)條件下響應(yīng)溫度參數(shù)的敏感程度感溫探測(cè)器分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)靈敏度。定溫、差定溫探測(cè)器靈敏度級(jí)別標(biāo)志如下：I級(jí)靈敏度（62℃）：綠色；II級(jí)靈敏度（70℃）：黃色；III級(jí)靈敏度（78℃）：紅色。（二）感溫火災(zāi)探測(cè)器的靈敏度雙金屬片定溫探測(cè)器（三）常見(jiàn)的感溫探測(cè)器

1）雙金屬片定溫探測(cè)器工作原理：

很多金屬都有熱漲冷摍的現(xiàn)象，把

兩種澎漲系數(shù)不一樣的金屬合成一起，

這就是雙金屬元件，只要受熱它就會(huì)變

形。越熱，變性越大，利用這一特殊原

理，做成溫度控制器，當(dāng)?shù)竭_(dá)特定溫度

時(shí)，使電路斷開(kāi)或接通。膜盒型差溫探測(cè)器2）膜盒型差溫探測(cè)器工作原理：

當(dāng)氣室內(nèi)的空氣受熱迅速膨脹，比從漏氣孔泄出的氣體要快得多，由此產(chǎn)生的壓力使觸點(diǎn)與波紋片之間的電觸點(diǎn)接通報(bào)警。這種報(bào)警是差溫作用所致。纜式線型定溫火災(zāi)探測(cè)器3）不可恢復(fù)式纜式線型定溫火災(zāi)探測(cè)器工作原理：

其結(jié)構(gòu)由兩根用熱敏材料絕緣的鋼絲組成,

其探測(cè)原理是纜式探測(cè)器受熱后熱敏材料電阻率降低從而觸發(fā)開(kāi)關(guān)量的溫度報(bào)警,

根據(jù)不同的場(chǎng)合選用不同額定動(dòng)作溫度的探測(cè)器(一般分為68℃,

88℃,105℃,

138℃,

180℃五個(gè)級(jí)別)

,

其敷設(shè)方式采用接觸性正弦波和圍繞式敷設(shè)?；仡櫼幌虑懊嫠鶎W(xué)知識(shí)點(diǎn)：感溫式火災(zāi)探測(cè)器不適用于以下哪類場(chǎng)所？A、吸煙室B、汽車庫(kù)C、廚房D、可能發(fā)生阻燃的場(chǎng)所3.火焰實(shí)探測(cè)器

火焰探測(cè)器又稱感光式火災(zāi)探測(cè)器，它是用于響應(yīng)火災(zāi)的光特性，即探測(cè)火焰燃燒的光照強(qiáng)度和火焰的閃爍頻率的一種火災(zāi)探測(cè)器。（一）火焰探測(cè)器的分類

根據(jù)火焰的光特性，使用的火焰探測(cè)器有三種：一種是對(duì)火焰中波長(zhǎng)較短的紫外光輻射敏感的紫外探測(cè)器；另一種是對(duì)火焰中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外光輻射敏感的紅外探測(cè)器；第三種是同時(shí)探測(cè)火焰中波長(zhǎng)較短的紫外線和波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線的紫外/紅外混合探測(cè)器。具體根據(jù)探測(cè)波段可分為：?jiǎn)巫贤?、單紅外、雙紅外、三重紅外、紅外/紫外、附加視頻等火焰探測(cè)器。

根據(jù)防爆類型可分為：隔爆型、本安型。1）紅外光式火焰探測(cè)器工作原理

硫化鉛紅外光敏感元件能夠?qū)⒔邮艿降募t外光輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電路的放大濾波檢測(cè)到火焰信號(hào)報(bào)警。紅外感光探測(cè)器的結(jié)構(gòu)紅外感光探測(cè)器原理圖2）紫外光式火焰探測(cè)器工作原理

利用裝在玻璃罩內(nèi)的紫外光敏管對(duì)紫外線的敏感性，當(dāng)紫外線照射到兩根電極（鎢、銀）上時(shí)，電極發(fā)射電子，電子電離罩內(nèi)氫氣和氦氣，使兩極導(dǎo)通產(chǎn)生電流。。一般紫外光敏管只對(duì)185~260nm波長(zhǎng)的紫外光起感應(yīng)。（自然光一般大于300nm）紫外光敏管的結(jié)構(gòu)圖紫外式火焰探測(cè)器電路原理圖（二）兩種火焰探測(cè)器的特點(diǎn)1）紅外式火焰探測(cè)器特點(diǎn)：

波長(zhǎng)較長(zhǎng)，不受煙霧干擾；

利用火焰閃動(dòng)頻率（3～30Hz）特性將其它信號(hào)濾除，降低誤報(bào)率。

探測(cè)器視角窄3

0X

30，為克服缺點(diǎn)可將探頭用三個(gè)元件并聯(lián)，形成120度分布狀，使視角大大擴(kuò)展。

紅外感光探測(cè)器響應(yīng)波長(zhǎng)高于700nm2）紫外式火焰探測(cè)器的特點(diǎn)

：

由于器件自身對(duì)紫外光極其敏感，使得系統(tǒng)能在極短時(shí)間內(nèi)(<50ms)對(duì)來(lái)自外部的變化作出及其可靠的反應(yīng)。

具有極微弱信號(hào)檢測(cè)能力

對(duì)無(wú)煙燃燒類的藍(lán)色火焰極其敏感，常用來(lái)探測(cè)易燃易爆氣體和液體的早期火源（三）兩種火焰探測(cè)器的使用注意事項(xiàng)1）紅外式火焰探測(cè)器注意事項(xiàng)：

應(yīng)避開(kāi)陽(yáng)光和強(qiáng)烈燈光的照射及反射，以防止由此引起的誤報(bào)警。

對(duì)探頭光學(xué)部分應(yīng)定期清潔，當(dāng)紅玻璃片有灰塵或水汽時(shí)，可用擦鏡紙或絨布擦拭。

靈敏度不可調(diào)得太高，以免因過(guò)于靈敏而出現(xiàn)誤報(bào)警。2）紫外式火焰探測(cè)器注意事項(xiàng)：

應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射，以防止陽(yáng)光中的微弱紫外光輻射造成誤報(bào)警。

防止電焊操作、碘鎢燈對(duì)探測(cè)器的影響，以防誤動(dòng)作報(bào)警。

長(zhǎng)期使用紫外光敏管可能發(fā)生自激現(xiàn)象，導(dǎo)致紫外感光火災(zāi)探測(cè)器頻繁誤報(bào)警，這時(shí)需更換紫外光敏管。

對(duì)紫外光敏管應(yīng)經(jīng)常清潔，定期維修，以確保透光性良好?；仡櫼幌虑懊嫠鶎W(xué)知識(shí)點(diǎn)：

對(duì)易燃、易爆物(汽油、酒精、煤油、易燃化工原料等)引發(fā)的燃燒，適合使用紫外式火焰探測(cè)器。3.可燃?xì)怏w探測(cè)器可燃?xì)怏w探測(cè)器的工作原理：對(duì)存在可燃?xì)怏w泄露的場(chǎng)所進(jìn)行可燃?xì)怏w濃度探測(cè)，叫可燃?xì)怏w探測(cè)器?？扇?xì)怏w探測(cè)器的應(yīng)用場(chǎng)所：

對(duì)可燃性氣體可能泄漏的危險(xiǎn)場(chǎng)所(如廚房、燃?xì)鈨?chǔ)藏室、油庫(kù)、易揮發(fā)并易燃的化學(xué)品儲(chǔ)藏室等)應(yīng)安裝可燃?xì)怏w探測(cè)器，這樣可以更好地杜絕一些重大火災(zāi)的發(fā)生。催化型導(dǎo)入式

擴(kuò)散式（一）.可燃?xì)怏w探測(cè)器的分類

1）催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器工作原理

催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器是利

用金屬鉑絲加熱后的電阻率變化

來(lái)測(cè)定可燃?xì)怏w濃度的；報(bào)警點(diǎn)

一般設(shè)在爆炸濃度下限的1/4。

手動(dòng)式2）半導(dǎo)體型可