光電式感煙火災探測器根據煙霧對光的吸收作用和散射作用,可分為散射光式和減光式兩種類型。
1.散射光式光電感煙火災探測器
圖4-7為散射光式光電感煙探測原理示意圖。當無煙霧時,發光元件發射的一定波長的光線直射在發光原件對應的暗室壁上,而安裝在側壁上的受光元件不能感受到光線。但當火災發生時,煙霧進入檢測暗室。光線在前進過程中照射在不規則分布的煙霧粒子上,產生散射,散射光的不規則性使一部分散射光照射在接收管上,顯然煙霧粒子越多,接收光電管收到的散射光就越強,產生的光電信號也越強。當煙霧粒子濃度達到一定值時,散射光的能量就足以產生一定大小的激勵電流,可用于激勵外電路發出火災信號。
圖4-7 散射光式光電感煙探測原理圖
散射光式煙霧探測器只適用于點型探測器結構,其遮光暗室中發光元件與受光元件的夾角在90°~135°之間,夾角越大,靈敏度越高。不難看出,散射光式光電感煙的實質是用一套光系統作為傳感器,將火災產生的煙霧對光特性的影響,用電的形式表示出來并加以利用。由于光學器件的壽命有限,特別是發光元件,因此在電-光轉換環節采用間歇供電方式,即用一振蕩電路使發光元件產生間歇式脈沖光,一般發光時間為10μs~10 ms,間歇時間3s~5s。發光或受光元件多采用紅外光元件——砷化鎵二極管(發光峰值波長0.94 μm)與硅光敏二極管配對。一般,散射光式感煙探測器對粒徑0.9μm~10μm的煙霧粒子能夠靈敏探測,而對0.01μm~0.9μm的煙霧粒子濃度變化無反應。
2.減光式光電感煙火災探測器
減光式光電感煙探測器的受光管安裝位置與散射光式光電感煙探測器不同,是放在與發光管正對的位置上,如圖4-8。進入光電檢測暗室內的煙霧粒子對光源發出的光產生吸收和散射作用,使通過煙霧后的光通量減少,從而使受光元件上產生的光電流降低。光電流相對于初始標定值的變化量大小,反映了煙霧的濃度,據此可通過電子線路對火災信息進行閾值比較放大、判斷、數據處理或數據對比計算,以發出相應的火災信號。
圖4-8 減光式光電感煙探測器原理圖
3.線型光電感煙探測器
所謂線型光電感煙探測器工作原理與遮光型光電感煙探測器類似,只不過它的發光原件與受光元件分別作為兩個獨立的器件,而將整個探測區間作為“檢測暗室”,不再有器件的檢測暗室。發光元件安裝在探測區的某個位置,接收元件安裝在探測區中與發光管有一定距離的對應位置。在探測區無煙時,發射器發出的紅外光束被接收器接收到,產生正常的光電信號,但當煙霧擴散到探測區時,煙霧粒子對紅外光線的吸收和散射作用,使到達接收器的光信號減弱,接收器產生的光電信號也減少,對其分析判斷后可產生火災報警信號。圖4-9為線型紅外光束感煙探測器的原理結構框圖。
圖4-9 線型紅外光束感煙探測器原理圖
發射器通過測量區向接收器提供足夠的紅外光束能量,采用間歇發光方式可延長發光管使用壽命,通常發射脈沖寬度為13μs,周期為8ms,由間歇振蕩器和發光二級管完成紅外光發射。
接收器硅光電二極管作為光電轉換元件,接收發射器發射來的紅外光信號,把光轉換為電信號后,由接收電路放大、處理、輸出、報警。接收器中還有防誤報、檢查及故障報警電路,以提高整個系統的工作可靠性。
在發射器與接收器之間各有一塊口徑和焦距相同的雙凸透鏡分別作為發射透鏡和接收透鏡。紅外發光管和接收硅光電二極管分別置于發射與接收端的焦點上,使測量區的光路為基本平行光線,并可方便調整發射器與接收器之間的光軸重合。
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