光电式感烟火灾探测器根据烟雾对光的吸收作用和散射作用,可分为散射光式和减光式两种类型。
1.散射光式光电感烟火灾探测器
图4-7为散射光式光电感烟探测原理示意图。当无烟雾时,发光元件发射的一定波长的光线直射在发光原件对应的暗室壁上,而安装在侧壁上的受光元件不能感受到光线。但当火灾发生时,烟雾进入检测暗室。光线在前进过程中照射在不规则分布的烟雾粒子上,产生散射,散射光的不规则性使一部分散射光照射在接收管上,显然烟雾粒子越多,接收光电管收到的散射光就越强,产生的光电信号也越强。当烟雾粒子浓度达到一定值时,散射光的能量就足以产生一定大小的激励电流,可用于激励外电路发出火灾信号。
图4-7 散射光式光电感烟探测原理图
散射光式烟雾探测器只适用于点型探测器结构,其遮光暗室中发光元件与受光元件的夹角在90°~135°之间,夹角越大,灵敏度越高。不难看出,散射光式光电感烟的实质是用一套光系统作为传感器,将火灾产生的烟雾对光特性的影响,用电的形式表示出来并加以利用。由于光学器件的寿命有限,特别是发光元件,因此在电-光转换环节采用间歇供电方式,即用一振荡电路使发光元件产生间歇式脉冲光,一般发光时间为10μs~10 ms,间歇时间3s~5s。发光或受光元件多采用红外光元件——砷化镓二极管(发光峰值波长0.94 μm)与硅光敏二极管配对。一般,散射光式感烟探测器对粒径0.9μm~10μm的烟雾粒子能够灵敏探测,而对0.01μm~0.9μm的烟雾粒子浓度变化无反应。
2.减光式光电感烟火灾探测器
减光式光电感烟探测器的受光管安装位置与散射光式光电感烟探测器不同,是放在与发光管正对的位置上,如图4-8。进入光电检测暗室内的烟雾粒子对光源发出的光产生吸收和散射作用,使通过烟雾后的光通量减少,从而使受光元件上产生的光电流降低。光电流相对于初始标定值的变化量大小,反映了烟雾的浓度,据此可通过电子线路对火灾信息进行阈值比较放大、判断、数据处理或数据对比计算,以发出相应的火灾信号。
图4-8 减光式光电感烟探测器原理图
3.线型光电感烟探测器
所谓线型光电感烟探测器工作原理与遮光型光电感烟探测器类似,只不过它的发光原件与受光元件分别作为两个独立的器件,而将整个探测区间作为“检测暗室”,不再有器件的检测暗室。发光元件安装在探测区的某个位置,接收元件安装在探测区中与发光管有一定距离的对应位置。在探测区无烟时,发射器发出的红外光束被接收器接收到,产生正常的光电信号,但当烟雾扩散到探测区时,烟雾粒子对红外光线的吸收和散射作用,使到达接收器的光信号减弱,接收器产生的光电信号也减少,对其分析判断后可产生火灾报警信号。图4-9为线型红外光束感烟探测器的原理结构框图。
图4-9 线型红外光束感烟探测器原理图
发射器通过测量区向接收器提供足够的红外光束能量,采用间歇发光方式可延长发光管使用寿命,通常发射脉冲宽度为13μs,周期为8ms,由间歇振荡器和发光二级管完成红外光发射。
接收器硅光电二极管作为光电转换元件,接收发射器发射来的红外光信号,把光转换为电信号后,由接收电路放大、处理、输出、报警。接收器中还有防误报、检查及故障报警电路,以提高整个系统的工作可靠性。
在发射器与接收器之间各有一块口径和焦距相同的双凸透镜分别作为发射透镜和接收透镜。红外发光管和接收硅光电二极管分别置于发射与接收端的焦点上,使测量区的光路为基本平行光线,并可方便调整发射器与接收器之间的光轴重合。
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