1、第第9 9章章 防火报警系统防火报警系统 9.1概述概述 9.1.1物质的燃烧现象物质的燃烧现象 物质燃烧是一种物质能量转化的化学和物理过程，伴随着这个转化过程，同时产生燃烧气体、烟雾、热(温度)和光(火焰)等现象。1.燃烧气体燃烧气体 物质燃烧的开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体，一般包括：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氢气(H2)、碳氢化合物(CXHY)、水蒸汽(H2O)及烃类、氰化物类、盐酸蒸汽或其他特殊材料产生的分子化合物。悬浮在空气中的较大的分子团、灰烬和末燃烧的物质颗粒等不可见的悬浮物，通称为气溶胶粒子，其粒径在0.0010.05 m。2.烟雾烟雾 由于燃烧和热解作用，所产
2、生的人肉眼可见和不可见的液体或固体微小颗粒，称为烟粒子或烟雾气溶胶粒子，其中主要包括：焦油粒子、高沸点物质的凝缩液滴、炭黑固体粒子等，其粒径在0.0l10m。3.热热(温度温度)在物质燃烧过程中，由于物质内能的转化，必然有热量的释放，使环境温度升高。4.光光(火焰火焰)火焰是物质着火时产生的灼热发光的气体部分，火焰的光辐射除了可见光部分外，还有大量的红外辐射和紫外辐射。我们就是依据这些物理现象对火灾发生进行早期探测 9.1.2 火灾自动报警系统的组成火灾自动报警系统的组成 火灾自动报警控制系统由探测、报警与控制三部分组成，它完成了对火灾预防与控制的功能。火灾探测部分主要由探测器组成，是火灾自动
3、报警系统的检测元件，它将火灾发生初期所产生的烟、热、光转变成电信号，然后送入报警系统。火灾探测器根据对不同火灾参量的响应及不同的响应方法，可分为感烟式、感温式、感光式、复合式和可燃气体探测器。不同类型的探测器适用于不同的场合和不同的环境条件。报警控制由各种类型报警器组成，它主要将收到的报警电信号加以显示和传递，并对自动消防装置发出控制信号。这两个部分可构成独立的火灾自动报警系统。根据来自火灾自动报警系统的火警数据，经过分析处理后，控制联动器输出，去控制灭火设备、防排烟设备、非消防电源和空调通风设备等。9.1.2.1 火灾自动报警控制系统的基本原理火灾自动报警控制系统的基本原理 火灾自动报警控制
4、系统的基本原理如图9-1所示。火灾探测器通过对火灾现场发出燃烧气体、烟雾粒子、温升、火焰的探测，将探测到的火情信号转化为火警电信号。在现场的人员若发现火情后，也应立即按动手动报警按钮，发出火警电信号。下面以楼宇火灾自动报警控制系统为例说明火灾自动报警控制的运行程序。灭火 人工疏散灭火设备声光设备防火设备排烟设备联动控制器.火 警探 测热 光气 烟消 防 电 话消 防 广 播CRT彩 显 系 统火 灾 显 示 器火灾报警控制器 现场的人火灾探测器火灾 火灾报警控制器接收到火警电信号，经确认后，一方面发出预警火警声光报警信号，同时显示并记录火警地址和时间，告诉消防控制室(中心)的值班人员；另一方面
5、将火警电信号传送至各楼层(防火分区)所设置的火灾显示盘，火灾显示盘经信号处理，发出预警火警声光报警信号，并显示火警发生的地址，通知楼层(防火分区)值班人员，立即察看火情并采取相应的扑灭措施。在消防控制室(中心)还可能通过火灾报警控制器的RS-232通信接口，将火警信号在CRT微机彩显系统显示屏上更直观地显示出来。联动控制器则从火灾报警控制器读取火警数据，经预先编程设置好的控制逻辑(“或”、“与”、“片”、“总报”等控制逻辑)处理后，向相应的控制点发出联动控制信号，并发出提示声光信号，经过执行器去控制相应的外控消防设备，如排烟阀、排烟风机等防烟排烟设备；防火阀、防火卷帘门等防火设备；警钟、答笛、
6、声光报警器等警报设备；关闭空调、非消防电源，将电梯迫降，打开人员疏散指示灯等，启动消防泵、喷淋泵等消防灭火设备等。外控消防设备的启/停状态应反馈给联动控制器主机并以光信号形式显示出来，使消防控制室(中心)值班人员了解外控设备的实际运行情况，消防内部电话、消防内部广播起到通信、联络和对人员疏散、防火灭火的调度指挥作用.9.1.2.2火灾自动报警控制系统的发展火灾自动报警控制系统的发展 随着计算机技术和通信技术的不断发展，火灾自动报警和联动控制技术也相应得到飞速发展，智能探测器的推出，大大提高了系统的可靠性，降低了误报率，高性能、大容量的控制系统满足了现代建筑的需要。1.传统火灾自动报警系统传统火
7、灾自动报警系统 20世纪40年代，瑞士Cerberus公司研制出世界上第一只离子感烟探测器，实现了火灾的早期报警，火灾自动报警技术才开始真正有意义的推广和发展。传统火灾自动报警系统的优点：不要很复杂的火灾信号探测装置便可完成一定的火情探测；能对火灾进行早期探测和报警；系统性能简单便于了解；成本费用低廉；系统可靠性令人满意；误报率可做到1%/次年。传统火灾自动报警系统的缺点：传统开关量火灾探测器报警判断方式缺乏科学性。它仅仅依据探测的某个火灾现象参数是否超过其自身设定值(阈值)，来确定是否报警，所以无法排除环境和其他的干扰因素。也就是说，以一个不变的灵敏度来面对不同使用场所、不同使用环境的变化，
8、显然是不科学的；传统火灾自动报警系统的功能少、性能差，不能满足发展的需要。比如，多制线报警系统费线费工，电源功耗大，缺乏故障自诊断、自排除能力，不能自动探测系统重要组件的真实状态；不能自动补偿探测器灵敏度的漂移；当线路短路或开路时，系统不能采用隔离器切断有故障的部分等。自瑞士Cerberus公司的世界上第一只离子感烟探测器的出现，以简单的机电式为主体的传统火灾自动报警系统对于火灾的探测和报警发挥了积极的作用，极大的降低了因火灾事故所带来的损失。但随着社会的进步，城市、工业等领域的复杂化程度越来越高，对火灾自动报警的要求也越来越高。随着微处理技术的日益成熟，具有智能化的现代火灾自动报警系统得到了
9、极大的发展 2.现代火灾自动报警系统现代火灾自动报警系统 随着火灾自动探测报警技术的不断发展，从简单的机电式发展到用微处理机技术的智能化系统，而且智能化系统也由初级向高级发展。现代火灾自动报警系统有以下几种主要形式，即“可寻址开关量报警系统”、“模拟量探测报警系统”和“多功能火灾智能报警系统”等。(1)可寻址开关量报警系统 可寻址开关量报警系统是智能型火灾报警系统的一种。它的每一个探测器有单独的地址码，并且采用总线制线路，在控制器上能读出每个探测器的输出状态。目前的可寻址系统在一条回路上可连接l256个探测器，能在几秒内查询一次所有探测器的状态。可寻址开关量报警系统比传统火灾自动报警系统更准确
10、地确定火情部位，增强了火灾探测或判断火灾发生的能力，比传统的多线制系统省线省工。这类系统在控制技术上有了较大的改进，在系统总线上，可联接报警探头、手动报警按钮、水流指示器及其他输出中继器等；增设可现场编程的键盘，完善了系统自检和复位功能、火警发生地 址和时间的记忆与显示功能、系统故障显示功能、总线短路时隔离功能、探测点开路时隔离功能等。缺点是对探测器的工作状况几乎没有改变，对火灾的判断和发送仍由探测器决定。(2)模拟量探测报警系统 模拟量探测报警系统不仅可以查询每个探测器的地址，而且可以报告传感器的输出量值，并逐一进行监视和分级报警，明显地改进了系统性能。模拟量探测报警系统是一种较先进的火灾报
11、警系统，通常包括可寻址模拟量火灾探测器、系统软件和算法。其最主要的特点是在探测信号处理方法上做了彻底改进，即把探测器中的模拟信号不断地送到控制器去评估或判断，控制器用适当的算法辨别虚假或真实火灾及其发展程度，或探测器受污染的状态。可以把模拟量探测器看作一个传感器，通过一个串联通信装置，不仅能提供装置的位置信号，同时还将火灾敏感现象参数(如烟浓度、温度等)用一个真实的模拟信号或者等效的数字编码信号进行模拟，将火灾敏感现象参数以模拟值传送给控制器，由控制器完成对火警情况的判断。报警决定有分级报警、响应阈值自动浮动和多火灾参数复合等多种方式。采用模拟量探测(报警)技术可降低误报率，提高系统的可靠性。
12、(3)智能火灾报警系统 智能火灾报警系统是现代火灾自动报警系统中较高级的报警系统，探测、控制装置多由微处理器组成。系统采用集散控制技术，将集中的控制技术分解为分散的控制子系统。各种控制子系统完成其设定的工作，主站进行数据交换和协调工作。智能火灾报警系统的系统规模大，目前有的火灾报警控制装量的最大地址数(回路数)达到上万个；探测对象多样化，除了火灾报警功能外，还能防盗报警、燃气泄漏报警等；功能模块化，系统设置采用不同的功能模块，对制造、设计、维修有很大方便，便于系统功能设置与扩展,系统集散化，一旦某一部分发生故障，不会对其他部分造成影响，并且联网功能强，应用网络技术，不但火灾自动报警控制装置可以
13、相互连接，而且可以和其他自动控制系统联网，增强了综合防灾能力；功能智能化，系统装置中采用模拟火灾探测器，具有灵敏度高和蓄积时间设定功能，探测器内置有微处理器，具有了信号处理能力，可形成分布式智能系统，降低了误报的可能性。在智能火灾报警系统中采用人工智能、火灾数据库、知识发现技术、模糊逻辑理论、人工神经网络等技术。9.1.3火灾探测器火灾探测器 在火灾自动报警系统中，火灾探测器是火灾自动报警和自动灭火系统最基本和最关键的部件之一，它犹如系统的“感觉器官”，能不断地监视和探测被保护区域火灾的早期信号，是整个火灾报警控制系统警惕火灾的“眼睛”。火灾自动报警系统设计的最基本和最关键工作之一就是正确地选
14、择火灾探测器的类型和布置火灾探测器的位置，以及确定火灾探测器数量等。9.1.3.1火灾探测器的构造火灾探测器的构造 火灾探测器本质上是感知其装置区域范围内火灾形成过程中的物理和化学现象的部件。原则上讲，火灾探测器既可以是人工的，也可以是自动的。由于人工很难做到24h全天候看守，因此一般讲火灾探测器均是指自动火灾探测器。无论何种火灾探测器，其基本功能要求是：信号传感要及时，具有相当精度；传感器本身应能给出信号指示；通过报警控制器，能分辨火灾发生具体位置或区域；探测器应具有相当稳定性，应尽可能地防止干扰。因此，火灾探测器通常由敏感元件、电路、固定部件和外壳等三部分组成。(1)敏感元件 它的作用是感
15、知火灾形成过程中的物理或化学产量，如烟雾、温度、辐射光、气体浓度等，并将其转换成电信号。凡是对烟雾、温度、辐射光和气体浓度等敏感的传感元件都可以使用，它是探测器的核心部分。图图9-2 火灾探测器电路框图火灾探测器电路框图(2)电路 它的作用是将敏感元件转换成的模拟电信号进行放大并处理成火灾报警控制器所需的信号。通常由转换电路、保护电路、抗干扰电路、指示电路和接口电路等组成，其电路框图如图9-2所示。传感元件匹配电路接口电路指示电路阀值电路放大电路抗干扰电路监视电路检查电路 1)转换电路 其作用是将敏感元件输出的电信号进行放大和处理，使之满足火灾报警系统所需的模拟载频信号或数码信号。它通常由匹配
16、电路、放大电路和阈值电路(有的消防报警系统产品其探测器的阈值比较电路被取消，其功能由报警控制器取代)等部分组成。2)保护电路 用于监视探测器和传输线路故障的电路，它由监视电路和检查电路两部分组成。3)抗干扰电路 为了提高火灾探测器信号感知的可靠性，防止或减少误报，探测器必须具有一定的抗干扰功能，如采用滤波、延时、补偿和积分电路等。4)指示电路 显示探测器是否动作，给出动作信号，一般在探测器上都设置动作信号灯。5)接口电路 用以实现火灾探测器之间、火灾探测器和火灾报警器之间的信号连接。(3)固定部件和外壳 它是探测器的机械结构。其作用是将传感元件、印刷电路板、接插件、确认灯和紧固件等部件有机地连
17、成一体，保证一定的机械强度，达到规定的电气性能，以防止其所处环境如光源、灰尘、气流、高频电磁波等干扰和机械力的破坏。9.1.3.2 火灾探测器的分类火灾探测器的分类 常用的方法是按探测器的结构造型、探测的火灾参数、输出信号的形式和使用环境等进行分类。(1)按结构造型分类 按火灾探测器的结构造型分类，可分成点型和线型两大类。点型探测器是探测元件集中在一个特定点上，响应该点周围空间的火灾参数的火灾探测器。民用建筑中几乎均使用点型探测器。线型火灾探测器是一种响应某一连续线路周围的火灾参数的火灾探测器。线型探测器多用于工业设备及民用建筑中一些特定场合。(2)按探测的火灾参数分类 根据探测火灾参数的不同
18、，可以划分为感烟、感温、感光、可燃气体和复合式等几大类。(3)按使用环境分类 按照安装场所的环境条件分类，主要有陆用型(主要用于陆地、无腐蚀性气体、温度范围为-1050、相对湿度在85%以下的场合中)，船用型(其特点是耐温和耐湿，也可用于其他高温、高湿的场所)，耐酸型，耐碱型，防爆型等。(4)按其他方式分类 火灾探测器按探测到火灾信号后的动作是否延时向火灾报警控制器送出火警信号，可分为延时型和非延时型两种。火灾探测器按输出信号的形式分类，可分为模拟型探测器和开关型探测器。火灾探测器按安装方式分类，可分为露出型和埋入型。下面根据对不同火灾参量的响应及不同的响应方法，分别对感烟式、感温式、感光式和
19、可燃气体探测器进行逐一介绍。9.2 感烟式火灾探测器感烟式火灾探测器 除了易燃易爆物质遇火立即爆炸起火外，一般物质的火灾发展过程通常都要经过初始、发展和熄灭三个过程。在火灾的初期，特点是温度低，产生大量烟雾，即物质的阴燃阶段，很少或者没有火焰辐射，基本上未造成很大的物质损失。如果此时能感知火灾信号，将给及时灭火创造极为有利的条件，火灾造成的损失也最小。感烟式火灾探测器是对警戒范围中火灾烟雾浓度参量作出响应，并自动向火灾报警控制器发出报警信号的一种探测器。感烟式火灾探测器主要用于探测火灾过程的早期和阴燃阶段的烟雾，所以是实现早期报警的主要手段。而根据感烟式火灾探测器不同的警戒范围，感烟式火灾探测
20、器又分为几种类型，如表9-1所示。表表9-1 感烟式火灾探测器类型感烟式火灾探测器类型警戒范围名名 称称技技 术术点型离子感烟火灾探测器双源单源光电感烟火灾探测器遮光型闪光型电容感烟火灾探测器电量技术线型红外光束型红外光线发射、接受激光光束型激光光线发射、接受区域空气管吸气型光散射云室颗粒计算9.2.1.1 9.2.1.1 离子感烟式火灾探测器离子感烟式火灾探测器 离子感烟火灾探测器是利用内装有放射源镅241的电离室作为传感器件，双源双室结构，再配上相应的电子电路所构成的探测器。电离产生的正、负离子在电场的作用下分别向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜
21、逃至电离室，干扰了带电粒子的正常运动，使电流、电压有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，探测器就发出警报信号。可对火灾早期阶段和阴燃阶段所产生的烟雾(包括气溶胶粒子)作出有效的响应。1.放射源放射源 离子式感烟探测器是利用放射源镅241()原子核的自发衰变，衰变产生的。射线粒子是带正电的氦离子(氦原子核)，的衰变过程如下：HeNpAm42237241由于粒子比电子重得多，且带两个单位正电量，其穿透能力很弱。能量为5MeV的粒子在空气中的射程为3.5cm，在金属铝中射程仅为2.0610-3cm，所以屏蔽射线非常容易。但是另一方面粒子的电离能力很强，当它穿过物质时，每次与物质分子或原子碰撞打出一个
22、电子，约损失33eV能量。一个能量为5MeV的粒子，在它完全静止前，大约可以电离15万多个分子或原子。采用241Am放射源的优点，除了电离能力强、射程短以外，241Am半衰期长(433年)且成本低。2.电离室电离室 在电离室有一对相对的电极间，放置有射线放射源241Am，放射源持续不断地放射出粒子，粒子不断撞击空气分子，引起电离，产生大量带正、负电荷的离子，从而使极间空气具有导电性。当在电离室两电极间施加一电压时，使原来作无序运动的正负离子在电场作用下作有规则的定向运动。正离子向负极运动，负离子向正极运动，从而形成电离电流。电离电流的大小与电离室的几何尺寸，放射源的性质，施加电压的大小，以及空
23、气的密度、温度、湿度和气流等因素有关。施加的电压V越高，电离电流越大，电离强度和所加的电压成正比，遵循欧姆定律，称为“欧姆定律区”。在离子感烟探测器中，主要利用电离室的“欧姆定律区”。但当电离电流达到一定值时，施加电压再高，电离电流也不再会增加，此电流称为饱和电流。如图9-3所示，当火灾发生，烟雾粒子进入电离室时，部分正、负离子会被吸附到比离子重千百倍的烟雾粒子上。从而，一方面使离子在电场中的运动速度降低了，另一方面增加了正、负离子互相复合的几率，其结果是使电离电流减小了，相当于电离室内的空气等效阻抗增加了。o无 烟有 烟IVIo放 射 源vE 3.双源双室结构双源双室结构 双源双室由开室结构
24、的检测电离室和闭室结构的补偿电离室反向串联组成。无烟雾时，两个电离室电压分压U1、U2都等于12V，U1+U224V。当火灾烟雾进入检测电离室，使检测电离室的电离电流减小时，相当于该室电极等效阻抗加大，而补偿电离室的电极间等效阻抗不变，则施加在两电离室上的电压分压Ul和U2发生变化，见图9-4。U1减小为U1，U2增加为U2，但U1+U224V不变。电路检测U1或U2电压，当U1或U2电压变化到某一定值时，控制电路动作，发出报警电信号，此信号传输给报警器，实现了火灾自动报警。因为两个电离室各有一个离子发射源，称为双源双室式离子感烟探测器。图图9-4双源双室式感烟探测器电路原理和工作特性双源双室
25、式感烟探测器电路原理和工作特性U2补偿电离室电压进烟后曲线无烟曲线电离电流UU0I2I1U1U2U2U1检测电离室检测电离室补偿电离室回路电压 U024VDC开关电路U1 4.单源双室结构单源双室结构 一种单源双室式离子感烟探测器正在逐渐取代双源双室式感烟探测器。单源式离子感烟探测器的工作原理与双源式基本相同，但结构形式不同。图9-5为单源双室离子感烟探测器结构示意和工作特性图。单源双室感烟探测器的检测电离室与参考电离室比例相差较大，参考电离室小，检测电离室大。两室基本是敞开的，气流互通。检测室与大气相通，而补偿室则通过检测室间接与大气相通，两室共用一个放射源。图图9-5 单源双室离子感烟探测
26、器电路原理与工作特性单源双室离子感烟探测器电路原理与工作特性 A无烟时检测电离室特性 B有烟时检测电离室特性 C参考电室特性UABCUU1U1USUOUOO US UO Ui外 部 电 极检 测 电 离 室参 考 电 离 室中 间 电 极放 射 源内 部 电 源图图9-5 单源双室离子感烟探测器电路原理与工作特性单源双室离子感烟探测器电路原理与工作特性A无烟时检测电离室特性 B有烟时检测电离室特性C参考电室特性 单源双室结构与双源双室结构的离子式感烟探测器相比，单源双室结构的优点表现在以下几个方面。(1)由于两个电离室同处在一个相通的空间，只要两者的比例设计合理，既能保证在火灾发生时烟雾顺利进
27、入检测室迅速报警，又能保证在环境变化时两室同时变化而避免参数的不一致。它的工作稳定性好，环境适应能力强，不仅对环境因素(温度、湿度、气压和气流)的缓慢变化有较好的适应性，对变化快的适应性则更好，提高了抗湿、抗温性能。(2)增强了抗灰尘、抗污染的能力。当灰尘轻微地沉积在放射源的有效发射面上，导致放射源发射的粒子的能量强度明显变化时，会引起工作电流变化，补偿室和检测室的电流均会变化，从而检测室的分压变化不明显。(3)一般双源双室离子感烟探测器是通过调整电阻的方式实现灵敏度调节的，而单源双室离子感烟探测器则是通过改变放射源的位置来改变电离室的空间电荷分布，即源电极和中间电极的距离连续可调，这就可以比
28、较方便地改变检测室的静态分压，实现灵敏度调节。这种灵敏度调节连续而且简单，有利于探测器响应阈值的一致性。(4)单源双室只需一个更弱的放射源，比双源双室的电离室放射源强度减少一半，而且也克服了双源双室两个放射源难以匹配的缺点。5.开关量开关量/模拟量感烟探测器的比较模拟量感烟探测器的比较 根据探测器报警作用原理和功能的不同，可以分为开关量探测器和模拟量探测器两种形式。下面就以感烟探测器为例说明两种类型的探测器的特点和功能区别。(1)开关量探测器 控制探测的参数超过其自身设定值就报警的探测器称为开关量探测器，上述探测器就是开关量的探测器。当火灾发生时，烟雾粒子进入外电离室(检测电离室)，造成内外电
29、离室分压比发生变化，内外电离室相连点的电位升高形成高阻抗信号，然后阻抗变换电路把高阻抗信号输出变换成低阻抗输出，低阻信号经放大后，达到或超过阈值电平，一方面会打通阈值电路，使报警指示电路工作并输出开关量报警信号，另一方面使报警记忆电路工作，使探测器保持报警状态。另外保护电路防止由工作电源线进入的瞬间干扰和意外的强脉冲干扰。该探测器是通过与报警阈值电压的比较来确定是否给控制器送去报警信号的，这一比较电路由于受环境影响，例如温度、湿度，或探测器比较电路电子电路自身漂移的影响，影响报警信号的稳定性和可靠性，出现误报现象，而该电路缺乏自诊断能力和自排除能力，它不具备自动判断探测器本身的工作是否正常的能
30、力，不能判断和消除由于环境变化引起电路状态变化。开关量的探测器还存在一个致命缺点，即灵敏度固定，安装后不易改变，因为在不同场合，不同环境就不能选择惟一一个最佳的火灾灵敏度，在某些场合这个灵敏度是最佳的，在另一保护区这个灵敏度可能显得太高，会产生误报，使人们对产品失去信心，而在另一保护区内这个灵敏度可能显得又太低，会出现漏报或不报，使火灾蔓延，失去早期探测报警的作用。(2)模拟量探测器 以感烟探测器为例，模拟量感烟探测器能把烟雾进入测量电离区引起的电离电流的变化，送到探测器自身设置的微处理器中进行判断和处理，探测器本身具有智能化(类比)功能，它能自动跟踪环境条件变化，根据变化调整阈值电压大小，确
31、定探测器的老化程度，自动检测干扰信息，环境条件变化或灰尘累计超过了允许工作的极限，而发出故障信号，驱动故障指示电路。这些智能功能使探测器具有最大的可靠性和最佳的反应灵敏度，最高的功能稳定性使系统能可靠、稳定地工作。通常模拟量感烟探测器具有下述功能.1)阈值补偿功能 正常工作时，探测器运行在故障阈值和阈值补偿之间，当发生火灾时，探测器输出参数超过报警信号值，发出报警信号。随着探测器使用时间的增加，探测器内积累了灰尘，使探测器输出参数上移，靠近阈值电压补偿上限，为保证探测器灵敏度不变，预报警值和报警值相应上升，但阈值的补偿不是无限的，而探测器的积尘是不可避免的，当报警器的积尘超过一定量后，报警输出
32、达到阈值补偿的最大值时，探测器发出故障信号，控制器显示更换或清洗该探测器的信号。2)延时功能 为了防止由于昆虫和人吸烟引起的误报，模拟量探测器通常通过延时确认的方式来确认和判断误报，即在相当的时间间隔内的连续输出来判定是火情，还是由于人吸烟或其他原因短时间内发出的报警信号，由于它的宽度较小，模拟探测器能根据其宽度来确认其报警信号的性质。3)灵敏度的自动调节 在同一报警系统中，由于使用场合和环境不同，同一类的探测器就不可能选择一个惟一的最佳探测灵敏度，此时就要对不同环境、不同场合的探测器设置不同的灵敏度，探测灵敏度是指探测器的正常阈值与报警阈值之间的差值，而通常设置不同的探测器灵敏度就是通过调节
33、正常阈值或报警阈值来达到。同样的探测器在不同的场合和不同的环境，火灾从阴燃到明火燃烧的发展过程也不一样，所以每个探测器放置的火灾报警的延时确认时间也不应该是一样的，模拟量的探测器能通过控制器对多个探测器进行阈值调控和火灾报警延时的调控来达到有效的、及时的报警。离子感烟探测器具有灵敏度高、稳定性好、误报率低、寿命长、价格低的特点，是火灾初期预警的理想装置，因而得到广泛应用，在建筑工程中的应用约占感烟探测器的90%左右 9.2.1.2光电感烟式火灾探测器光电感烟式火灾探测器 光电感烟探测器是利用火灾时产生的烟雾粒子对光线产生吸收遮挡、散射或吸收的原理并通过光电效应而制成的一种火灾探测器。光电感应探
34、测器有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常。如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱，光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路报警。光电感烟探测器可分为遮光型和散射型两种。主要由检测室、电路、固定支架和外壳等组成，其中检测室是其关键部件。1.遮光型光电感烟探测器遮光型光电感烟探测器(1)检测室 由光束发射器、光电接收器和暗室等组成，光束发射器由光源和透镜组成。目前通常用红外发光二极管作为光源，它具有可靠性高、功耗低、寿命长的特点，光源受脉冲发生器产生的电流调制，用球面式凸透镜将光源发出的光线变成平行光束。光电接收器由光敏二极管和透镜
35、组成，光敏二极管将接收到的光能转换成电信号，光敏二极管的选择原则是红外发光二极管发射光的峰值波长通常应与光敏二极管的相适应。透镜的作用是将被烟粒子散射的光线聚焦后，准确、集中地被光敏二极管接收，并转换成相应的电信号。暗室的功能在于既要使烟雾粒子能畅通进入，又不能使外部光线射入，通常制成多孔形状，内壁涂黑。遮光型光电感烟探测器原理如图9-6所示。图图9-6 遮光型光电感烟探测器原理示意图遮光型光电感烟探测器原理示意图O U T光敏二极管发光二极管暗室 (2)工作原理 当火灾发生，有烟雾进入检测室时，烟粒子将光源发出的光遮挡(吸收)，到达光敏元件的光能将减弱，其减弱程度与进入检测室的烟雾含量有关。
36、当烟雾达到一定浓度，光敏元件接受的光强度下降到预定值时，通过光敏元件起动开关电路并经电路鉴别确认，探测器即动作，向火灾报警控制器送出报警信号。(3)电路组成 光电感烟探测器的电路原理框图如图9-7所示。它通常由稳压电路、脉冲发光电路、发光元件、光敏元件、信号放大电路、开关电路、抗干扰电路及输出电路等组成。2.散射型光电感烟探测器散射型光电感烟探测器 散射型光电感烟探测器是应用烟雾粒子对光的散射作用并通过光电效应而制作的一种火灾探测器，如图9-8所示。它和遮光型光电感烟探测器的主要区别在暗室结构上，而电路组成、抗干扰方法等基本相同。实现散射型的暗室各有不同，由于是利用烟雾对光线的散射作用，因此，
37、暗室的结构就要求光源(红外发光二极管)发出的红外光线在无烟时不能直接射到光敏元件(光敏二极管)上。无烟雾时，红外光无散射作用，也无光线射在光敏二极管上，二极管不导通，无信号输出，探测器不动作。当烟雾粒子进入暗室时，由于烟粒子对光的散(乱)射作用，光敏二极管会接收到一定数量的散射光，接收散射光的数量与烟雾浓度有关，当烟的浓度达到一定程 度时，光敏二极管导通，电路开始工作。由抗干扰电路确认是有两次(或两次以上)超过规定水平的信号时，探测器动作，向报警器发出报警信号。图图9-8 散射型光电感烟探测器结构示意图散射型光电感烟探测器结构示意图烟雾检测暗室受光元件烟雾发光元件 散射型光电感烟探测器与遮光型
38、感烟探测器其电路组成、抗干扰方法基本相同，光源均为脉冲光源，由脉冲发光电路驱动，每隔34s发光一次，每次发光时间约100S左右，以提高探测器抗干扰能力。光电式感烟探测器在一定程度上可克服离子感烟探测器的缺点，除了可在建筑物内部使用，更适用于电气火灾危险较大的场所，如计算机房、电缆沟等处，但它的光敏元件寿命不如离子器件长。使用中应注意，当附近有过强的红外光源时，可导致探测器工作不稳定。在可能产生黑烟、有大量积聚粉尘、可能产生蒸汽和油雾、有高频电磁干扰、过强的红 外光源等情形的场所，不宜选用光电感烟探测器。9.2.2线型感烟火灾探测器线型感烟火灾探测器 1.线型感烟火灾探测器的特点和类型线型感烟火
39、灾探测器的特点和类型 线型感烟探测器是一种能探测到被保护范围中某一线路周围烟雾的火灾探测器。探测器由光束发射器和光电接收器两部分组成。它们分别安装在被保护区域的两端，中间用光束连接(软连接)，其间不能有任何可能遮断光束的障碍物存在，否则探测器将不能工作。常用的有红外光束型、紫外光束型和激光型感烟探测器三种，故而又称线型感烟探测器为光电式分离型感烟探测器。图9-9 线型感烟火灾探测器工作原理图 线型感烟探测器与光电感烟探测器原理相似，都是利用烟雾粒子对光线传播发生遮挡的原理制成的。不同的是光电式感烟探测器的光源与光电接收器放在同一装置内，而线型感烟探测器的发射光源与光电接收器是安装在保护区的相应
40、位置，其工作原理如图9-9所示。图图9-9 线型感烟火灾探测器工作原理图线型感烟火灾探测器工作原理图接 收 器发 射 器 在无烟情况下，光束发射器发出的光束射到光电接收器上，转换成电信号，经电路鉴别后，报警器不报警。当火灾发生并有烟雾进入被保护空间，部分光线束将被烟雾遮挡(吸收)，则光电接收器接收到的光能将减弱，当减弱到预定值时，通过其电路鉴定，光电接收器便向报警器送出报警信号。为降低功耗，提高探测器抗干扰能力，发射器同样采用脉冲方式工作，脉冲周期为ms级，脉宽为100s，接收器同样装有抗干扰电路，当光束被动物或人为遮挡时，报警器能发出故障信号，同样如因发射器损坏或丢失、安装位置变动而接收器不
41、能接收到光束等原因时，故障报警电路要锁住火警信号通道，向报警器送出故障报警信号。接收器一旦发出火警信号便自保持确认灯亮。激光感烟火灾探测器的激光是由单一波长组成的光束，这类探测器的光源有多种，由于半导体激光器激发电压低、脉冲功率大、效率高、体积小、寿命长、方向性强、亮度高、单色性和相干性能好，尽管它问世不久，但在各领域得到了广泛重视和应用。在无烟情况下，脉冲激光束射到光电接收器上，转换成电信号，报警器不发出报警。一旦激光束在发射过程中有烟雾遮挡而减小到一定程度，使光电接收器信号显著减弱，报警器便自动发出报警信号。红外光和紫外光感烟探测器是利用烟雾能吸收或散射红外光束或紫外光束原理制成的感烟探测
42、器，具有技术成熟、性能稳定可靠、探测方位准确、灵敏度高等优点。线型感烟探测器具有监视范围广、保护面积大、使用环境条件要求不高等特点，通常适用于初始火灾有烟雾形成的大空间、大范围的防范，如大仓库、电缆沟、易燃货垛的防范 2.线型感烟火灾探测器设备实例线型感烟火灾探测器设备实例 以JTY-HS-G2型智能线型红外光束感烟探测器为例，探测器内置单片计算机，具备强大的分析判断能力，通过探测器内部固化的运算程序，可自动完成对外界环境参数变化的补偿及火警、故障的判断，提高了整个系统探测火灾的实时性和准确性。该探测器与控制器配套使用，可组成火灾报警控制系统，特别适用于高层建筑群、文物保护建筑设施、厅堂馆所、
43、仓库群及隧道工程等，凡是在火灾形成以前有烟雾出现的场所均可使用本产品。该探测器调试方法简单，调试过程中，利用火警灯与故障灯组合确认(亮或灭)，及控制器的“定点调试”功能，可以连续监视接受端光强的变化趋势，便于探测器对正调试，解决了非智能红外光束探测器高空对正调试难及作业安全问题。主要技术指标如下。工作电压：发射端工作电压为DC24V，接受端总线为24V。接收器：监视电流1.8mA，报警电流2.5mA。发射器：监视电流2.5mA(与24V电源相连接，不分极性)。报警确认灯：红色；故障指示灯：黄色。使用环境：温度为-10+50；相对湿度95%，不结露。编码方式：十进制电子编码。外形尺寸：直径100
44、 mm高94mm(不带底座)。保护面积：有效保护一矩形区域，其最大保护区域面积为100m14m 9.2.3区域型感烟火灾探测器区域型感烟火灾探测器 吸气式感烟探测器是区域型感烟火灾探测器的类型，它是利用吸气扇通过空气取样管道和取样孔从保护区域提取空气样品，空气样品通过高灵敏度的精确感烟探测器对其进行分析，当烟雾值超过阈值时，发出报警信号。吸气式感烟探测器通常使用以下三种类型的技术。1.光散射技术光散射技术 采样的空气持续流入一个装有高能光源的探测室，这一光源会被样品中的任何烟雾颗粒散射，散射光由一个固态光接收器进行分析。散射光的量与烟浓度成正比。光散射系统对阴燃火和电线过载造成的烟雾颗粒很敏感
45、，因此对于要求早期报警的地方非常有效。但这种探测器会受灰尘干扰，因此多数探测器会安装复杂的过滤网或电子除尘装置。此技术对空气采样均匀性和流速稳定要求低。2.云室技术云室技术 采样的空气持续地流入装有水蒸汽的探测室。任何很小的颗粒都会使用水蒸汽在其周围凝结形成相同大小的水滴。这些水滴的数量由一个脉冲LED均匀地测量。由于云室使用水，因此需要定期维护。云室探测器可抗灰尘。在比较场试验中，发现云室探测器对火焰燃烧产生的颗粒响应良好，但对阴燃火产生的颗粒响应效果不好，因此对其在需要早期报警的应用场合应有所限制。3.颗粒计算技术颗粒计算技术 采样的空气持续地通过聚焦的激光光束，测量每一个颗粒的光散射。这
46、就提供了相对于穿过激光光束的颗粒数量的输出颗粒计数，系统对阴燃火电线过载敏感，但需要空气主动地均匀通过，因为输出与流速成正比。颗粒计算系统可抗灰尘，但正对激光光束的纤维或灰尘可能会导致误报警。空气取样管道内径应取2022mm，采用缓和拐弯，以使空气流动尽量顺畅。从管道端部到探测器限制传输时间120 s，为保证采样空气在规定时间到达探测器，采样管最大长度为100 m。远离取样管的采样点，可用外径为10 mm的软“毛细”管连接到取样主管，“毛细”管距主管路距离最长为6m。吸气式探测器吸气式系统采用人工智能(AI)技术，通过改变探测器的灵敏度来适应现场条件的改变，以保持一个已知的报警可能性。这种类型
47、的系统还能自动补偿部件漂移或探测器污染，以便保持最佳性能。吸气式感烟探测器与安装在保护现场的空气取样管道、取样孔和“毛细”管组成了空气取样探测系统。吸气式感烟探测器与普通点式烟感探测器的比较见表9-2。9.3 感温式火灾探测器感温式火灾探测器 感温式火灾探测器是对警戒范围中火灾热量(温度)，即环境气流的异常高温或(和)升温速率作出响应的探测器。它是一种动作于引燃阶段后期的“早中期发现”的探测器。感温火灾探测器的特点：结构简单，电路少，与感烟探测器相比可靠性高、误报率低，且可以做成密封结构，防潮防水防腐蚀性好，可在恶劣环境(风速大、多灰尘、潮湿等)中使用。但是感温式火灾探测器灵敏度较低，报警时间
48、迟。感温火灾探测器也是工程上常见的火灾探测器种类之一，它主要作用于不适合或不完全适合感烟火灾探测器的一些场合；并与感烟探测器联合使用组成与逻辑关系，为火灾报警控制器提供复合报警信号。由于感温探测器有很多优点，它是仅次于感烟探测器使用广泛的一种早期报警的探测器。感温火灾探测器的种类极多，主要是根据其敏感元件的不同而产生各种形式的感温火灾探测器。常用的热敏元件有双金属片、易熔合金、低熔点塑料、水银、酒精、热敏绝缘材料、半导体热敏电阻、膜盒机构等。根据监测温度参数的不同，感温火灾探测器有定温、差温和差定温三种类别。定温火灾探测器用于响应的温度达到或超过某一预定值的场合，差温探测器是检测“温升”为目的
49、，而差定温火灾探测器则兼顾“温度”和“温升”两种功能。感温探测器是以对温度的响应方式分类，每类中又以敏感元件不同而分为若干种，感温火灾探测器的类型如表9-3所示 表表9-3 感温式火灾探测器类型感温式火灾探测器类型警戒范围温度变化技 术点型定温式双金属型易熔合金型酒精玻璃球型热电耦型水银接点型热敏电阻型半导体型差温式膜盒型热敏电阻型双金属型差定温式膜盒型热敏电阻线型定温式缆式线型半导体线型差定温式膜盒型热敏电阻型双金属型区型差温式空气管线型等云室颗粒计算 在可能产生明燃或者如发生火灾不及时早报警将造成重大损失的场所不宜选用感温探测器；环境温度在0以下的场所，不宜选用定温探测器；正常情况下温度变
50、化较大的场所，不宜选用温差探测器；火灾初期环境温度难以肯定时，宜选用差定温复合式探测器。9.3.1定温式感温火灾探测器定温式感温火灾探测器 定温火灾探测器是指在规定时间内，火灾温度参量达到或超过其动作温度值时，探测器动作向报警控制器送出报警信号。定温探测器的动作温度应按其所在的环境温度进行选择。1.双金属型定温火灾探测器双金属型定温火灾探测器 双金属型定温火灾探测器是利用不同热膨胀系数的金属受热膨胀变化的原理制成的探测器，它是一种点型定温探测器，对警戒范围中某一点周围温度达到或超过规定值时响应的火灾探测器。主要有双金属定温火灾探测器，翻转式碟形双金属定温火灾探测器和圆筒状双金属定温火灾探测器，
