安全监测监控原理与仪表09.ppt

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0.001～0.05μ m•2.烟雾烟雾 由于燃烧和热解作用，所产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0.0l～10μm•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 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、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、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：①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，显然是不科学的；②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l～256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  (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：①信号传感要及时，具有相当精度；②传感器本身应能给出信号指示；③通过报警控制器，能分辨火灾发生具体位置或区域；④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•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，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-10℃～＋50℃、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：• •由于α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α粒子在空气中的射程为3.5cm，在金属铝中射程仅为2.06×10-3cm，所以屏蔽α射线非常容易但是另一方面α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电子，约损失33eV能量一个能量为5MeV的α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α射线放射源241Am，放射源持续不断地放射出α粒子，α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•3.双源双室结构双源双室结构 双源双室由开室结构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+U2＝24V• 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U'1，U2增加为U'2，但U'1+ U'2＝24V不变电路检测U'1或U'2电压，当U'1或U'2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α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式感烟探测器电路原理和工作特性 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α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 (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。

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，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• 散射型光电感烟探测器与遮光型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3～4s发光一次，每次发光时间约100μS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• 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100μs，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、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Φ100 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100m×14m •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，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20～22mm，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，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，其结构如图9-10所示•图9-10(a)为利用双金属片受热时，膨胀系数大的金属就要向膨胀系数小的金属弯曲，如图9-10(a)中虚线所示，使接点闭合，将信号输出•图9-10(b)为采用翻转式碟形双金属片结构形式，凹面选用膨胀系数大的材料制成，凸面选用膨胀系数小的材料制成，随着环境温度升高，碟形双金属片逐渐展平，当达到临界点(即定温值时)碟形双金属片突然翻转，凸形向上，通过顶杆推动触点，造成电气触点闭合，再通过后续电子电路发出火灾报警电信号当环境温度逐渐恢复至原来温度时，碟形双金属片的变化过程恰好与升温时相反，恢复到凹面向上，电气触点脱开，使探测器回复到正常监控状态。

•图9-10(c)、(d)为圆筒结构的双金属定温火灾探测器它是将两块磷铜合金片通过固定块固定在一个不锈钢的圆筒形外壳内，在铜合金片的中段部位各安装一个金属触头作为电接点由于不锈钢的热膨胀系数大于磷铜合金的热膨胀系数，当探测器检测到的温度升高时，不锈钢外筒的伸长大于磷铜合金片，两块合金片被拉伸而使两个触头靠拢(或离开)当温度上升到规定值时，触头闭合(或打开)，探测器即动作，送出一个开关信号使报警器报警当探测器检测到的温度低于规定值时，经过一段时间，两触头又分开，探测器又重新自动回复到监视状态 •图图9-10 双金属型定温火灾探测器结构双金属型定温火灾探测器结构•1－不锈钢臂；2－调节螺栓；3，6－固定块；4－铜合金片；5－电接点•2.易熔金属型定温火灾探测器易熔金属型定温火灾探测器 易熔金属型定温火灾探测器是一种能在规定温度值时迅速熔化的易熔合金作为热敏元件的定温火灾探测器，它是一种点型定温探测器图9-11是易熔合金定温火灾探测器的结构示意图图图9-11 易熔易熔合金定温火灾探测器的结构示意合金定温火灾探测器的结构示意•l－－吸热片；吸热片；2－易熔合金；－易熔合金；3－顶杆；－顶杆；4－弹簧；－弹簧；5－电接点－电接点探测器下方吸热片的中心处和顶杆的端面用低熔点合金焊接，弹簧处于压紧状态， 在顶杆的上方有一对电接点。

无火灾时，电接点处于断开状态，使探测器处于监视状态火灾发生后，只要它探测到的温度升到动作温度值，低熔点合金迅速熔化，释放顶杆，顶杆借助弹簧弹力立即被弹起，使电接点闭合，探测器动作•图图9-11 易熔合金定温火灾探测器的结构示意易熔合金定温火灾探测器的结构示意•l－吸热片；2－易熔合金；3－顶杆；4－弹簧；5－电接点•3.缆式线型定温火灾探测器缆式线型定温火灾探测器 缆式线型定温火灾探测器通常将定温电缆截成20～30 m一小段，每段配接输入模块一只，作为火灾报警控制器输入回路中的一个探测点，所以又可称缆式线型定温电缆，是一种线型感温火灾探测器，能对保护区中某一线路周围温度升高敏感响应，其工作原理与点型相同其中热敏电缆是感热元件，可对额定的动作温度值作出有效响应由于其特有的柔韧性和防震动、耐污染的性能，在电线电缆隧道、高架仓库、野外原材料堆垛、重要设施的隐蔽处等环境较恶劣的场所，进行早期火灾报警非常有用•热敏定温电缆由两根弹性钢线、热敏绝缘材料、塑料包带及塑料外护套组成，其结构如图9-12所示外护套两根弹性钢线上包热敏绝缘材料，然后绞对成型当热敏电缆某一部位温度上升(可以是电缆周围空气或它所直接接触的物体表面温度)，达到额定动作值时，受热部位热敏绝缘材料熔化，绝缘性能被破坏，两根钢丝互相接触发生短路，以指示火警的发生。

该开关量信号经输入模块转换成串行码火警电信号(带报警编码地址)，传到火灾报警控制器这种热敏电缆动作温度值稳定，响应时间适当，一致性好•图图9-12 线型热敏定温电缆结构示意图线型热敏定温电缆结构示意图图图9-12 线型热敏定温电缆结构示意图线型热敏定温电缆结构示意图9.3.2 差温式差温式(差动式差动式)感温火灾探测器感温火灾探测器• 差温式感温火灾探测器是指在规定时间内，环境温度升温速率达到或超过预定值时响应的探测器根据工作原理不同，可分为电子差温火灾探测器、膜盒差温探测器等•1.电子差温火灾探测器电子差温火灾探测器 图9-13所示的是一种电子差温火灾探测器的原理图，利用两个热时间常数不等的热敏电阻Rtl和Rt2，Rt1的热时间常数小于Rt2的热时间常数，在相同温升环境下，Rt1下降比Rt2快，当Ua＞Ub时，比较器输入Uc为高电平，点亮报警灯，并且输出报警信号•2.膜盒差温探测器膜盒差温探测器 膜盒型差温探测器是一种常见的差温火灾探测器探测器是利用装有金属波纹膜片的膜盒作感热元件，再配上相应的后续电子电路所构成的探测器，可对火灾引起的异常升温速率作出有效响应。

其结构简单、可靠、稳定性好，密封性好，可用于离子感烟火灾探测器不宜使用的场所•图9-14所示的是一种膜盒型差温火灾探测器内部结构示意图利用金属膜盒做感热元件，气室内的空气只能通过呼吸机构气塞螺钉的小孔与大气相连，一般情况下(环境升温速率≤3℃/min)，感热室受热时，室内膨胀的气体可以通过气塞小孔泄漏到大气中去当发生火灾时，环境升温速率急剧增加，探头周围的热气流使气室内的空气受热迅速膨胀，气压增大，使弹性敏感元件—波纹膜片向上鼓起，造成电气触点闭合，通过后续电子电路发出火灾报警电信号 •根据查理定律，当气体质量M为一常数，体积V也为常数时，压力P为•P=Po(1＋1/273t)•当探测器设计成型后，气室内气体体积V即为常数，由查理定律可知，气室内的气压P只与环境温度有关所以探测器的形状和大小均可根据需要进行设计而不影响其基本工作原理•当环境温度缓慢变化时，气室内空气虽然也受热膨胀，但均由呼吸机构泄出进入大气，敏感元件膜片不会产生位移，故不会发生误报警图9-13 电子差温火灾探测器的原理图 9-14 膜盒型差温火灾探测器内部结构•3. 空气管线型差温探测器空气管线型差温探测器 线型感温火灾探测器也可用空气管作为敏感元件制成差温工作方式，称为空气管线型差温火灾探测器。

利用点型膜盒差温火灾探测器气室的工作特点，将一根用铜或不锈钢制成的细管(空气管)与膜盒相接构成气室当环境温度上升较慢时，空气管内受热膨胀的空气可从泄漏孔排出，不会推动膜片，电接点不闭合；火灾时，若环境温度上升很快，空气管内急剧膨胀的空气来不及从泄漏孔排出，空气室中压强增大到足以推动膜片位移，使电接点闭合，即探测器动作，报警器发出报警信号• 线型感温火灾探测器通常用于在电缆托架、电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井等一些特定场合9.3.3差定温式感温火灾探测器差定温式感温火灾探测器•差定温火灾探测器兼有差温和定温两种功能，既能响应预定温度报警，又能响应预定温升速率报警的火灾探测器，因而扩大了它的使用范围•1.膜盒型差定温火灾探测器膜盒型差定温火灾探测器 膜盒型差定温火灾探测器是指在一个壳体内兼有差温、定温两种功能，图9-14中只要另用一个弹簧片，并用易熔合金将此弹簧片的一端焊在吸热外罩上，就使膜盒差温火灾探测器改成了差定温火灾探测器在上述探测器中气室为差温敏感元件，环境温度迅速变化时，差温部分起动；易熔元件是定温敏感元件，当环境温度升高到易熔合金的熔化温度(70±5℃)时，定温部分作用，易熔合金片熔化，弹簧片上弹，推动波纹膜片造成电气触点闭合，这时发出一个不可复位的火灾报警信号，可避免漏报警产生。

此时探测器也就为膜盒—易熔合金型差定温复合式火灾探测器2.电子式差定温火灾探测器电子式差定温火灾探测器 图9-15是一种电子式差定温火灾探测器的电气原理图，它有三个热敏电阻和两个电压比较器当探测器警戒范围的环境温度缓慢变化，温度上升到预定报警温度时，由于热敏电阻Rt3的阻值下降较大，使U'a＞U'b，比较器C'翻转，Uc＞0，使VT2导通，K1动作，点亮报警灯HB，输出报警信号为高电平这是定温报警•当环境温度上升速率较大时，热敏电阻Rt1阻值比Rt2下降多，使Ua＞Ub时，比较器C翻转，Uc＞0，使VT2导通，K1动作，点亮报警灯HB，输出报警信号为高电平这是差温报警•图图9-15 电子式差定温火灾探测器的电气原理电子式差定温火灾探测器的电气原理•9.3.4感温式火灾探测器设备实例感温式火灾探测器设备实例•图图9-16 CA2005差定温感温探测器外形差定温感温探测器外形•以JTW－ZOM－CA2005为例说明分布智能型差定温感温探测器的原理、特点•1.外形图外形图 外形如图9-16所示(图中单位：mm)•图图9-16 CA2005差定温感温探测器外形差定温感温探测器外形 •2.工作原理工作原理 由于差定温探测器采用现代工艺SMT技术，内置微处理器，固化高可靠火灾判断程序，利用热敏元件来检测环境的温度变化，实现差定温度报警，工作性能稳定、可靠。

既能响应温度的变化，也能按固定温度进行报警常用于感烟探测器不适合的场所，如经常产生粉尘的场所、车库、厨房、锅炉房、吸烟室、会议室、产生烟雾的化学实验室、烘干车间、发电机房等利用火灾报警控制器的编程端子或电子编码器进行数字编码，减少了拨码错误或拨码开关本身老化带来的不可靠因素采用数字化传输方式，提高了探测器的抗电磁辐射能力 •3.主要技术指标主要技术指标• 工作电压：DCl7V—DC33V(脉冲直流)• 工作电流：监视状态：＜300μA• 报警状态：＜4mA• 灵 敏 度：可调• 使用环境：温度：－10℃～+50℃• 相对湿度：≤95%RH(40℃±2℃)• 指 示 灯：监视状态：慢速闪亮(绿灯)• 报警状态：快速闪亮(红灯)• 外形尺寸：直径Φ100 mm×高58mm(含底座)• 线 制：二总线，无极性• 配套底座：DZ2000• 执行标准：GB4716－93•4.保护面积保护面积 当空间高度不超过8m时，一般建筑的保护面积为30m2，具体参数应以《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116—98)为准。

•9.4 感光式火灾探测器感光式火灾探测器• 感光探测器又称火焰探测器，它是一种能对物质燃烧的光谱特性、光强度和火焰的闪烁频率敏感响应的火灾探测器，且都是点型火灾探测器• 由于光辐射的传播速度快(3×l08m/s)，和感烟、感温等火灾探测器相比，感光探测器的优点表现在响应速度快，响应时间几毫秒甚至几微妙内就能发出报警信号，特别适用于快速发生的火灾(特别是可燃液体火灾)或爆炸引起火灾的场合，它不受环境气流影响，是惟一能用在室外的火灾探测器，适用于突然起火而又无烟雾的易爆易燃场所，且性能稳定、可靠•9.4.1紫外感光火灾探测器紫外感光火灾探测器• 紫外感光火灾探测器是一种对火焰辐射的紫外线敏感响应的火灾探测器，又称紫外火焰探测器，通常探测光波0.2～0.3μm以下的火灾引起的紫外辐射紫外感光火灾探测器由于使用了紫外光敏管为敏感元件，而紫外光敏管同时也具有光电管和充气闸流管的特性，所以它使紫外感光火灾探测器具有响应速度快，灵敏度高的特点，可以对易燃物火灾进行有效报警• 由于紫外光主要是由高温火焰发出的，温度较低的火焰产生的紫外光很少，而且紫外光的波长也较短，对烟雾穿透能力弱，所以它特别适用于有机化合物燃烧的场合。

例如，油井、输油站、飞机库、可燃气罐、液化气罐、易燃易爆品仓库等，特别适用于火灾初期不产生烟雾的场所(如生产储存酒精、石油等场所)火焰温度越高，火焰强度越大，紫外光辐射强度也越高 •图9-17为紫外感光火灾探测器结构示意图火焰产生的紫外光辐射，从反光环和石英玻璃窗进入，被紫外光敏管接收，变成电信号(电离子)石英玻璃窗有阻挡波长小于185nm的紫外线通过的能力，而紫外光敏管接收紫外线上限波长的能力，取决于光敏管电极材质、温度、管内充气的成分、配比和压力等因素紫外线试验灯发出紫外线，经反光环反射给紫外光敏管，用来进行探测器光学功能的自检• 紫外感光火灾探测器对强烈的紫外光辐射响应时间极短，25ms即可动作它不受风、雨、高气温等影响，室内外均可使用图图9-17紫外感光火灾探测器结构示意图紫外感光火灾探测器结构示意图1－反光环；2－石英玻璃窗；3－光学遮护板；4－紫外光敏管；5－紫外线实验灯；6－测试紫外线•9.4.2红外感光火灾探测器红外感光火灾探测器• 红外感光火灾探测器又称红外火焰探测器，它是一种对火焰辐射的红外敏感响应的火灾探测器• 红外线波长较长，烟粒对其吸收和衰减能力较弱，即使有大量烟雾存在的火场，在距火焰一定距离内，仍可使红外线敏感元件感应，发出报警信号。

因此这种探测器误报少，响应时间快，抗干扰能力强，工作可靠其结构如图9-18所示它主要由外壳、红外滤光片、硫化铅红外敏感元件及相应电路组成• 滤光片兼作为敏感元件的保护层由硫化铅组成的敏感元件前装有透镜，将通过红外滤光片分散的红外光聚集到敏感元件上，以增强敏感元件接收红外光辐射的强度，硫化铅经红外光照射后，析出正负离子，其在外电路作用下产生感应电势，其大小正比于光照强度•图图9-18 红外火焰探测器结构示意图红外火焰探测器结构示意图•l－底座；2－上盖；3－罩壳；4－红外线滤光片；5－硫化铅红外光敏元件；•6－支架；7－印刷电路板；8－柱脚；9－弹性接触片；10－确认灯• 硅光电池、硅光电管也经常用来作为红外光敏感元件火焰燃烧时会发出5～30Hz的闪烁红外信号，能鉴别此闪烁信号是火焰燃烧探测器的主要特点，因此，它能对一些无变化的、恒定红外辐射进行鉴别，以免误报• 探测器电路增加了一个低通滤波器，滤波器将火焰闪烁频率以外的连续信号频率进行衰减，而对火焰的闪烁频率信号进行放大、延时，使探测器有鉴别、消除假信号的时间，通过相应电路去消除假信号造成的干扰。

图9-19是JGD-1型红外感光火灾探测器原理框图JGD-1型红外感光火灾探测器是一种点型火灾探测器火焰的红外线输入红外滤光片滤光，排除非红外线，由红外光敏管接受转换为电信号，经放大器1放大和滤波器滤波(滤掉电源信号干扰)，再经内放大器2积分电路等触发开关电路，电亮发光二极管(LED)确认灯，发出报警信号• 红外感光火灾探测器对恒定的红外辐射，如白炽灯、太阳光及瞬时的闪烁现象均不反应，能在有烟雾场所和户外工作的优点，其抗干扰能力强，响应快，通常用在电缆沟、地下隧道、库房，特别适用于无阴燃阶段的燃料火灾(如醇类、汽油等易燃液体)的早期报警•图图9-19 JGD-1型红外感光火灾探测器原理框图型红外感光火灾探测器原理框图•红外感光火灾探测器主要用来探测低温产生的红外辐射，光波范围大于0.76μm 9.5可燃气体火灾探测器可燃气体火灾探测器• 可燃气体包括天然气、煤气、烷、醇、醛、炔等可燃气体火灾探测器是一种能对空气中可燃气体含量进行检测并发出报警信号的火灾探测器它通过测量空气中可燃气体爆炸下限以内的含量，当空气中可燃气体含量达到或超过报警设定值时，自动发出报警信号，以提醒人们及早采取安全措施，避免事故发生。

可燃气体探测器除具有预报火灾、防火防爆功能外，还可以起监测环境污染的作用和紫外火焰探测器一样，主要在易燃易爆场合中安装使用• 火灾早期阶段，由于预热和汽化作用所产生的燃烧气体中一般包括的成分有一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氢气(H2)、碳氢化合物(CXHY)、水蒸汽(H2O)等，还可能有烃类、氰化物类、盐酸蒸汽或其他特殊燃烧材料产生的分子化合物等这些气体比烟雾粒子产生得早，在感烟火灾探测器尚未发出报警信号前已达到相当大的浓度因此，可燃气体火灾探测器利用气敏元(器)件实现对燃烧气体的探测在早期报警的效果应比感烟火灾探测器好• 常用的可燃气体火灾探测器主要有半导体可燃气体探测器和催化型可燃气体探测器 •9.5.1半导体型可燃气体探测器半导体型可燃气体探测器• 半导体可燃气体探测器是一种用对可燃气体高度敏感的半导体元件作为气敏元件的火灾探测器，可以对空气中散发的可燃气体，如甲烷、醛、醇、炔等或气化的可燃气体，如一氧化碳、氧气、天然气进行有效监测• 气敏半导体元件具有如下特点：灵敏度高，既使含量很低的可燃气体也能使半导体元件 的电阻发生极明显的变化，可燃气体的含量不同，其电阻值的变化也不同，在一定范围内成 正比变化；检测线路很简单，用一般的电阻分压或电桥电路就能取出检测信号，制作工艺简单，价廉，适用范围广，对多种可燃性气体都有较高的敏感能力；但选择性差，不能分辨混合气体中的某单一成分的气体。

• 图9-20是半导体可燃气体探测器的电路原理图Ul为探测器的工作电压，U2为探测器检测部分的信号输出，由R3取出作用于开关电路，微安表用来显示其变化探测器工作时，气敏半导体元件的一根电热丝先将元件预热至它的工作温度，无可燃气体时，U2值不能产生报警信号，微安表指示为零在可燃气体接触到气敏半导体时，其阻值(A、B间电阻)发生变化，U2亦随之变化，微安表有对应的气体含量显示，可燃气体含量一旦达到或超过预报警设定点时，U2的变化将使开关电路导通，发出报警信号调节电位器RP可任意设定报警点图图9-20 半导体可燃气体探测器的电路原理图半导体可燃气体探测器的电路原理图•9.5.2催化燃烧型可燃气体探测器催化燃烧型可燃气体探测器• 催化型可燃气体探测器选用熔点高的铂(Pt)金属丝作为探测器的气敏元件工作时，先把铂金丝预热到工作温度，当铂金丝接触到可燃气体时，在其表面产生强烈的氧化反应(无烟燃烧)，使铂金丝温度升高，其电阻增大，通过相应电路取出因可燃气体浓度变化而引起铂金丝电阻的变化量，放大、鉴别、比较后，输出相应电信号；当可燃气体浓度超过报警值时，开关电路打开，输出报警信号。

• 可燃气体探测器要与专用的可燃气体报警器配套使用组成可燃气体自动报警系统若把可燃气体爆炸浓度下限(LEL)定为100%，而预报的报警点通常设在20%～25% LEL的范围，则不等空气中可燃气体浓度引起燃烧或爆炸，报警器就提前报警了•9.5.3可燃气体探测器设备实例可燃气体探测器设备实例• 以DRB型可燃气体探测器为例，说明可燃气体探测器的特点和使用要求•1.概述概述 DRB型可燃气体探测器主要包括DRB-J、DRB-C 两种型号，广泛用于化工、石油、冶金、油库、液化气站、喷漆作业、燃气输配等可燃气体生产、储存、使用等室内外危险场所• 探测器由防爆外壳(探头)、气体传感器及其转换电路、防爆接线盒、接线端子等组成• 检测泄漏情况，当现场泄漏的可燃气体浓度达到设定值时(一般为25%LEL)，探测器输出接点闭合，可外接燃气报警控制器、火灾报警控制器、排气扇、管道切断阀等设备DRB-C 型可燃气体探测器可输出4～20mA 标准电流信号，与计算机或能接收4～20mA的控制、显示仪表构成报警控制系统• 其结构为隔爆型，设计符合国家标准，经国家防爆电气产品质量监督检验中心检验合格，防爆标志为dIICT6。

•2.主要技术指标主要技术指标• 检测原理：DRB-J 半导体式；•DRB-C 催化燃烧式• 检测气体：可燃性气体• 检测浓度：0～100 %LEL(LEL 为可燃气体爆炸下限)• 输出接点容：DRB-J 24VDC 60mA；•DRB-C 220VAC 1A• 输出电流信号：(DRB-C) 4~20Ma• 负载电阻：(DRB-C) ≤600Ω• 响应时间：＜30 秒• 工作方式：固定式连续工作• 电源：10～30VDC• 环境温度：-40℃～70℃• 防爆形式：隔爆型• 防爆标志：dIICT6•3.探测器安装位置的确定探测器安装位置的确定 探测器的安装高度由被测气体的比重决定被测气体比重小于空气，探测器一般安装在距顶棚30cm；若顶棚较高(高于5 m)，则应视气体泄漏速度安装在适当高度；被测气体比重大于空气，探测器安装在距地面(指探头)30～50cm 处• 探测器的安装位置由气体泄漏源和场所结构决定首先确定被监测场所的面积和易泄漏点，从而确定探测器设置数量一般情况，探测器的检测范围室内为半径7.5 m，室外半径为15 m；探测器与释放源的直线距离为5～7.5 m。

根据现场泄漏压力、单位时间的可能泄漏量和现场主导风向、空气自然流动的习惯通道和泄漏气体的比重确定探测器的安装位置，一般原则是如果是微漏，则设点位置靠近泄漏点；如果可能会出现爆发性大量泄漏点，则设置位置离泄漏点远一些根据主导风向和空气自然流动具体情况，探测器应设在下风位置，应注意现场环境情况，如通风死角、地槽、地沟等易聚集可燃气体的地方，一定要设置探测器对面积较小的场所，在门窗关闭的情况下，一旦发生泄漏会很快达到爆炸限浓度，一定要设置检测点9.6火灾探测器的选择与设置火灾探测器的选择与设置•9.6.1火灾探测器的主要技术性能参数火灾探测器的主要技术性能参数• 无论何种火灾探测器，要正确的选用和布置必须要了解它们的主要技术性能参数•1.工作电压和允差 探测器的工作电压又称额定电压，是探测器长期正常工作所需的电源电压，一般多为直流24V，也有12V的产品允差是指探测器长期正常工作允许的电压波动范围值，一般为额定电压的±15%显然允差值越大，则探测器适应电压变化的能力也越强由于各个探测器总是处于整个消防系统的不同位置考虑线路电压降落后，各探测器实际的受电电压总是不同的因此要求探测器具有较大的允差。

•2.灵敏度灵敏度 探测器的灵敏度是指其响应火灾参数(烟、温度、辐射光、可燃气体等)的敏感程度它是选择探测器的重要因素之一• 感烟探测器的灵敏度是指其对烟雾浓度的敏感程度，用每米烟雾减光率δ%表示• •式中 I0—标淮光束无烟时在1m处的光强度；•I—标准光束在烟雾中1m处的光强度•通常感烟探测器的灵敏度标定为三级：• ●I级，δ%＝5%～10%；• ●II级，δ%＝10%～20%；• ●III级，δ%＝20%～30%• 感温探测器的灵敏度是指其对温度或温升的敏感程度，它以感温探测器接受温度升讯号时起，到达到动作温度发出警报信号时止这一动作的时间，即响应时间(s)来表示我国将定温、差定温探测器的灵敏度也标定为三级无论何种探测器其灵敏度的级别越小，灵敏度越高，动作时间最短然而误报的可能性也会增加所以不能单纯追求高灵敏度•3.监视电流监视电流 它是指火灾探测器处于警戒状态时正常工作的电流，又称警戒电流由于探测器工作电压为定值监视电流愈小则能耗愈小目前产品的监视电流已由原来的毫安级降至微安级•4.报警电流和最大报警电流报警电流和最大报警电流 报警电流是指探测器动作报警所需的工作电流(mA)，最大报警电流是指探测器处于报警状态时允许的最大工作电流。

显然允差与报警电流限制了探测器距报警控制器的安装距离，以及报警控制器每个回路允许并接的最大探测器数量•5.保护范围保护范围 保护范围指一个探测器警戒(监视)的有效范围它是确定火灾自动报警系统中探测器数量的基本依据点型探测器的保护范围常用保护面积(m2)来表示保护范围感光探测器则是采用保护视角和最大探测距离，综合确定其保护空间显然采用保护空间比保护面积能更有效地表征探测器的保护范围，然而目前国家对保护空间尚无统一规定及标准，仍采用保护面积来表征保护范围•6.工作环境工作环境 它是探测器能正常工作所需环境，如温度、湿度、气流速度等的限制性指标，也是选择探测器的重要依据之一•9.6.2火灾探测器的选择与设置火灾探测器的选择与设置• 报警区域与探测区域 为了加强自动报警控制系统的管理，确诊报警火灾部位，有序进行人员疏散，消防报警控制系统设计时应将建筑物(或防火报警区域)划分为若干报警区域和探测区域报警区域应按楼层或防火分区划分，一般不超出一个防火分区，若由几个防火分区组成一个报警区域，则这几个防火分区必须处在同一楼层如果是采用区域—集中式报警系统，每一报警区域应设置区域报警控制器。

一个报警区域可以划分为一个或数个探测区域探测区域是由数个探测器监视的区域组成，它是火警自动报警部位信号显示的基本单元探测区域内所需的探测器数量，由下式计算• (9-1)•式中 N—一个探测区域内所需设置的探测器数量，N为整数；• S—一个探测区域的面积，m2；• A—探测器的保护面积，m2；• K—校正系数，重点保护区域取0.7～0.9，非重点保护区域取1•探测区域不宜超过500m2(从主要出入口能看清其内部，其最大面积不超过1000m2) •2.火灾探测器的选择火灾探测器的选择 火灾探测器的选择显然首先应根据探测区域内可能发生的火灾的形成过程来考虑，原则是正确地给出早期预报当然在选择火灾探测器时，还应结合环境条件、房间高度以及可能引起误报的因素综合进行考虑•(1)火灾初期引燃阶段能产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射，应选用感烟探测器•下列场所宜选用离子感烟探测器或光电感烟探测器：• ①大厦、商场、饭店、旅馆、教学楼的厅堂、办公室、库房、客房等；• ②电子计算机房、通讯机房、配电房、空调机房、水泵房及其他易产生电气火灾的电气设备机房；•③书库、档案库、资料库、图书馆、博物馆等；•④楼梯间、前室和走廊通道。

• 有下列情形的场所，不宜选用离子感烟探测器：• ①相对湿度大于95%；• ②气流速度大于5m／s；• ③有大量粉尘、水雾滞留；• ④可能产生腐蚀性气体；• ⑤在正常情况下有烟滞留；• ⑥产生醇类、醚类、酮类等有机物质• 有下列情形的场所，不宜选用光电感烟探测器：• ①可能产生黑烟；• ②大量积聚粉尘；• ③可能产生蒸汽和油雾；• ④存在变频电磁干扰；• ⑤大量昆虫活动的场所•感烟探测器的灵敏度级别应根据火灾初期燃烧特性、使用性质、环境特征以及安装高度等因素正确确定•(2)火灾发展迅速，产生大量的热、烟和火焰辐射，可选用感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合，或复合探测器• 下列情形或场合宜选用感温探测器：• ①相对湿度经常高于95%；• ②可能发生无烟火灾；• ③有大量粉尘；• ④在正常情况下有烟和蒸汽滞留；• ⑤厨房、锅炉房、发电机房、烘干房、茶炉房等；• ⑥汽车库；• ⑦吸烟室，小会议室；• ⑧其他不宜安装感烟探测器的厅堂和公共场所。

•常温和环境温度梯度较大、变化区间较小的场所宜选用定温探测器；常温和环境温度梯度小，变化区间较大的场所，宜选用差温探测器；火灾初期温度变化难以确定，或粉尘污染较重的场所宜选用差温探测器•感温、感烟探测器及其灵敏度的选择，感温、感烟、火焰火灾探测的适用与房间高度表•3)火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量的烟、热，应选用火焰探测器•有下列情形的场所，宜选用火焰探测器：•①火灾时有强烈的火焰辐射；•②无阴燃烧阶段的火灾；•③需要对火焰作出快速反应•一般而言，上述三种火灾探测器，应优先考虑选用感烟探测器因为它属于“早期发现”的探测器，而感温探测器和火焰探测器分别属于“早中期发现”和“中期发现”的探测器，尤其是火焰探测器往往报警时火灾已经形成，造成了一定损失，因此它的作用严格说是防止火灾进一步地蔓延•(4)根据房间的高度选择火灾探测器•一般而言，房间高度越大，火灾探测器的响应讯号相对较弱，尤其是感温探测器其响应时间越长，因此对其灵敏度的要求也相对提高• 3.火灾探测器的布置火灾探测器的布置 当一个探测区域内所需的探测器数量按式(9-1)初步确定后，如何布置这些探测器就成为消防自动报警系统设计最基本的内容之一。

•(1)探测器的安装间距 探测器的安装间距是指两只相邻探测器中心间的水平距离由于一般情况下根据建筑物平面形状很难做到探测器呈正方形布置，于是将探测器的安装间距又分为横向安装间距a和纵向安装间距b，如图9-21所示 图图9-21 探测器的安装间距图例探测器的安装间距图例•(2)极限曲线 按规定，一个探测器的保护面积A是以它的保护半径R为半径的圆内接正四边形的面积表示，因此• A＝2R2 •当探测器属矩形平面布置时，由于一般情况下，其横向安装间距a与纵向安装间距b差异不大所以可以近似认为一个探测器的保护面积A＝a·b•工程设计中，为了既能保证每个探测器的保护范围能够得到充分利用，又能减少探测器布置的工作量，制定出安装间距a、b的极限曲线(图9-22)该曲线以正方形布置为基准以探测器的保护面积A和保护直径D＝2R为参数，曲线标示出最佳a、b关联选值根据此种关联选值，探测器的保护范围能得到充分利用图9-22中，极限曲线D1～D4和D6适用于感温探测器；极限曲线D5和D7～D11适用于感烟探测器图中A为探测器的保护面积，m2；a、b为探测器的安装间距，m；在Y和Z两点间的曲线的范围内，保护面积可得到充分利用 •图图9-22 安装间距安装间距a、、b极限曲线极限曲线•(3)探测器布置的基本原则 探测器布置的基本原则除了确保所有被探测范围都处于探测器的探测区域内以外，建筑物的具体建筑结构、房间分隔、空调送风、高温光源及电磁设备等均是影响探测器设备的重要因素。

•①探测区域内的每个房间至少应设置一只火灾探测器；•②梁高超过600mm的房间，每个梁间区域至少应设置一只火灾探测器；•③探测器至墙、梁边的水平距离，不应少于0.5m，墙和梁不仅会影响烟雾、热气流的蔓延，还会吸收一部分热量，使探测器保护面积减少；•④探测器至空调送风口的水平距离不应小于1.5m，并宜接近回风口；•⑤探测器与灯具的水平净距不应小于0.2m，感温探测器与高温光源灯具(如碘钨灯，容量大于100W的白炽灯等)的净距不应小于0.5m；•⑥探测器距扬声器的净距不小于0.1m•根据上述影响探测器设置的因素，《火灾自动报警系统设计规范》对于火灾探测器的选用和设置均作出了较详细的规定，工程设计时必须严格遵循值得指出的是，尽管如此，探测器的布置仍是一个值得重视的问题，不少工程设计过分偏重于美观、对称，而忽视了客观环境对探测器所需的信号收集浓度造成的影响事实上即使像房间的轻质隔断、大型家具、书架、档案架、柜式设备等也会对烟雾、热气流造成影响，而成为影响探测器布置的不可忽视的因素。