火災(zāi)探測(cè)器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1、火災(zāi)探測(cè)器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)2004年第7期消防技術(shù)火災(zāi)探測(cè)器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)杜建華，張認(rèn)成（華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院，福建泉州362011）摘要:通過(guò)對(duì)各種火災(zāi)探測(cè)器的介紹和分析，闡述了當(dāng)今各種火災(zāi)探測(cè)器的研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合我們的研究成果，提出了火災(zāi)探測(cè)器的極早期探測(cè)、多傳感器復(fù)合和小型化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)關(guān)健詞:火災(zāi)探測(cè)器;極早期探側(cè);研究現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)1前言火災(zāi)作為一種在時(shí)空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災(zāi)害，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)安全構(gòu)成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比比皆是，所以人類一直也未停止過(guò)對(duì)它的研究口Z火災(zāi)探測(cè)技術(shù)2.1火災(zāi)探測(cè)原理火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)非常復(fù)雜的

2、非平穩(wěn)過(guò)程，它除了自身的物理化學(xué)變化以外還會(huì)受到許多外界的千擾，火災(zāi)一旦產(chǎn)生便以接觸式（物質(zhì)流）和非接觸式能量流）的形式向外釋放能量。接觸式形式包括可燃?xì)怏w、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接觸式如聲音、輻射等bl?；馂?zāi)探測(cè)技術(shù)就是利用敏感元件將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理化學(xué)特征轉(zhuǎn)換為另外一種易于處理的物理量。各種探測(cè)器對(duì)應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測(cè)器如圖1所示。火焰（非接觸式）輻射一火焰探測(cè)器形狀用像探測(cè)器溫度一感溫傳感器靜電探測(cè)器火災(zāi)燃燒產(chǎn)物（接觸式）固體產(chǎn)物微粒感煙探測(cè)器離子式光電式t煙霧形狀一圖像傳感器氣體產(chǎn)物一氣體傳感器燃燒音（非接觸式）一聲音傳感器圈1火災(zāi)物理參f與對(duì)應(yīng)傳盛器隨著傳感技術(shù)和信號(hào)處理手段

3、的不斷完善，火災(zāi)探測(cè)技術(shù)也隨之有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并已從單一的物理量探測(cè)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣獜?fù)合智能探測(cè)模式，為火災(zāi)監(jiān)測(cè)提供了可靠的保證。2.2火災(zāi)探測(cè)算法將火災(zāi)發(fā)生的物理特征通過(guò)傳感單元轉(zhuǎn)化為電信號(hào)以后的一個(gè)問(wèn)題就是判斷是否報(bào)警，這就需要靠火災(zāi)探測(cè)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)對(duì)火災(zāi)物理參數(shù)探測(cè)方式的不同，可將探測(cè)算法分為接觸式火災(zāi)探測(cè)算法和非接觸式火災(zāi)探測(cè)算法兩類。其中接觸式火災(zāi)探測(cè)算法主要應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)傳感器中的感溫、感煙和氣體傳感器等。早期都是使用闌值法，就是在傳感器中設(shè)定一個(gè)闌值，如果檢測(cè)到的參數(shù)高于這個(gè)設(shè)定值，探測(cè)器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。環(huán)境變化的影響會(huì)影響探測(cè)器的探測(cè)性能，固定的閡值探測(cè)算法顯然是不合理

4、的，例如在氣溫高的時(shí)期和氣溫低的時(shí)期，對(duì)于溫度傳感器的報(bào)警溫度應(yīng)該有所不同，探測(cè)器長(zhǎng)期暴露于空氣中，也會(huì)影響其判斷的靈敏度，基于這些因素產(chǎn)生了浮動(dòng)式的判斷閉值算法。使用這種探測(cè)算法的探測(cè)器通過(guò)跟蹤環(huán)境影響的變化對(duì)闌值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而保證更高的正確報(bào)瞥率。隨著火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能夠輸出模擬量數(shù)據(jù)的火災(zāi)探測(cè)器，于是便產(chǎn)生了模擬量火災(zāi)探測(cè)算法,叉禪仁過(guò)程潛。又史必發(fā)全是存一定規(guī)律溺，硬過(guò)大量實(shí)驗(yàn)可以找出它在發(fā)生過(guò)程中各種物理特征變化的規(guī)律，再將探測(cè)器探測(cè)得到的模擬量數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)分析與我們掌握的規(guī)律進(jìn)行對(duì)比，如果符合，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，反之，則說(shuō)明沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生。非接觸式火災(zāi)探測(cè)算法主要應(yīng)用于

5、圖像、火焰和聲音探測(cè)器等21。它也是在模擬量探測(cè)輸出出現(xiàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與過(guò)程法相類似，都是通過(guò)對(duì)所得到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來(lái)提取火災(zāi)特征，與實(shí)驗(yàn)中得到的各種火災(zāi)情形特征比較判斷火災(zāi)的發(fā)生與否。不過(guò)非接觸式探測(cè)算法還有很多值得深人研究的方面，如通過(guò)煙氣的湍流效應(yīng)和火焰圖像等來(lái)建立火災(zāi)探測(cè)算法等。這些算法雖然都有人研究，但是都還只處于實(shí)驗(yàn)室階段，還需要更多人的努力將它們推向?qū)嶋H應(yīng)用。3火災(zāi)探測(cè)器火災(zāi)探測(cè)器發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有了一百多年的歷史，從19世紀(jì)40年代到20世紀(jì)40年代的一百年間，感溫探測(cè)器一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，但也只是處于初級(jí)階段。在這期間逐漸出現(xiàn)了定溫探測(cè)器、差溫探測(cè)器和差定溫組合式探測(cè)

6、器。20世紀(jì)50年代至70年代期間，出現(xiàn)了感煙火災(zāi)探測(cè)器。80年代后期，總線制火災(zāi)探測(cè)器開始興起，其后又出現(xiàn)了模擬量可尋址技術(shù)，給火災(zāi)探測(cè)技術(shù)注人了新的活力，為火災(zāi)探測(cè)的智能化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。到90年代開始倡導(dǎo)極早期火災(zāi)智能報(bào)警系統(tǒng)，它能在火災(zāi)發(fā)生初期對(duì)火災(zāi)進(jìn)行識(shí)別并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，將火災(zāi)抑制在萌芽狀態(tài)。如今又發(fā)展起來(lái)的許多新型的火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)于火災(zāi)探測(cè)也越來(lái)越準(zhǔn)確可靠。根據(jù)探測(cè)方式不同，可大致將它們劃分為:(1)點(diǎn)型探測(cè)器:以探測(cè)器為中心點(diǎn)，對(duì)周圍火災(zāi)參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。目前大部分的火災(zāi)探測(cè)器屬于點(diǎn)型火災(zāi)探測(cè)器。(2)線型火災(zāi)探測(cè)器:這種火災(zāi)探測(cè)器形成一個(gè)連續(xù)的線路，并對(duì)這一連續(xù)線

7、路周圍的火災(zāi)參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)。感溫火災(zāi)探測(cè)器物質(zhì)在燃燒過(guò)程中，釋放出大量的熱，使環(huán)境溫度升高，探測(cè)器中的熱敏元件發(fā)生物理變化，從而將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，傳輸給火災(zāi)報(bào)警控制器，發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。由于可采用的敏感元件繁多，如熱敏電阻、熱電偶、雙金屬片、易熔金屬、膜盒和半導(dǎo)體元件等，故而感溫式火災(zāi)探測(cè)器的種類也頗多。根據(jù)感熱效果和結(jié)構(gòu)型式，可將它們分為定溫火災(zāi)探測(cè)器、差溫火災(zāi)探測(cè)器和差定溫復(fù)合火災(zāi)探測(cè)器。定溫火災(zāi)探測(cè)器根據(jù)局部環(huán)境到達(dá)規(guī)定溫度上下時(shí)開始動(dòng)作。差溫火災(zāi)探測(cè)器根據(jù)升溫速率來(lái)動(dòng)作，如果升溫速率超過(guò)預(yù)定值時(shí)則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。差定溫復(fù)合火災(zāi)探測(cè)器是兼有差溫、定溫兩種功能的感溫火災(zāi)探測(cè)器感溫火災(zāi)探測(cè)

8、器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路少，與感煙探測(cè)器相比可靠性高、誤報(bào)率低，且可以做成密封結(jié)構(gòu)，防潮防火防腐蝕性好，可在惡劣環(huán)境（如風(fēng)速大、多灰塵、潮濕等）使用，但是靈敏度低，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)陰燃初期的“點(diǎn)”火源反應(yīng)不靈敏，且監(jiān)視區(qū)域十分有限，現(xiàn)在有些廠家在感溫探測(cè)器上也加上了智能芯片，使其能對(duì)偶爾出現(xiàn)的干擾信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，大大提高了它的工作能力。另外，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了分布式光纖測(cè)溫感溫探測(cè)器，大大的改變了感溫傳感器的性能。它是一種線型探測(cè)器，采用光纖作為信號(hào)傳輸媒體，利用Ramman散射及光時(shí)域反射原理通過(guò)高速A/D轉(zhuǎn)換采集信號(hào)并進(jìn)行分析，可以測(cè)定沿光纖分布的線性溫度場(chǎng)的溫度參數(shù)，并可據(jù)此設(shè)定報(bào)警閡值。光

9、纖所特有的本安特性及抗電磁干擾能力特性使得它特別適用于隧道、大型變壓器等特殊環(huán)境場(chǎng)合的應(yīng)用。感煙火災(zāi)探測(cè)器感煙式火災(zāi)探測(cè)器具有早期報(bào)替的效果，是目前使用最為廣泛的一種探測(cè)器。感煙火災(zāi)探測(cè)器可分為離子型、光電型、電容式和半導(dǎo)體型等幾種。其中又以離子型和光電型火災(zāi)探測(cè)器使用居多。.1離子感煙探測(cè)器離子感煙火災(zāi)探測(cè)器是通過(guò)檢測(cè)放射性元素“們媚（zaAm）構(gòu)成的電離室的電壓變化來(lái)感知煙霧濃度的裝置。如圖1所示，zai媚洲Am）不斷放射出a射線，a離子高速運(yùn)動(dòng)撞擊空氣分子，從而使極板間空氣分子電離為正離子和負(fù)離子（電子），這樣電極之間原來(lái)不導(dǎo)電的空氣具有了導(dǎo)電性，從而形成電離室。如果在極板間加上一個(gè)電壓

10、E,極板間原來(lái)做雜亂無(wú)章運(yùn)動(dòng)的正負(fù)離子，此時(shí)在電場(chǎng)的作用下，正離子向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子向正極運(yùn)動(dòng)，形成電離電流。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧粒子進(jìn)人檢測(cè)電離室后，被電離的部分正離子和負(fù)離子吸附到煙霧離子上去。因此離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度比原來(lái)降低，而且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中正離子和負(fù)離子互相中和的幾率增加，使得能夠到達(dá)電極的有效離子數(shù)更少;另外由于煙霧粒子的作用，a射線被阻擋，電離能力降低了很多，電離室內(nèi)產(chǎn)生的正負(fù)離子數(shù)就少，從而使得電離電流減少。圖2電離室示意圈離子感煙火災(zāi)探測(cè)器按電離室可分為雙極性和單極性兩種。整個(gè)電離室全部被a射線所照射，電離室內(nèi)的空氣都被電離，我們把這種電離室稱為雙極性電離室。所謂單極性電離室

11、，是指電離室局部被a射線所照射，使一部分形成電離區(qū)，而未被。射線所照射的部分萬(wàn)方數(shù)據(jù)杜建華等:火災(zāi)探測(cè)器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)2004年第7期發(fā)射器則為非電離區(qū)。這樣在同一個(gè)電離室內(nèi)分為兩個(gè)性質(zhì)不同區(qū)域。實(shí)際使用的離子感煙探測(cè)器都采用兩個(gè)單極性電離室串聯(lián)的形式，一個(gè)作為檢測(cè)電離室，另一個(gè)作為補(bǔ)償電離室，這樣可以減少環(huán)境溫度、濕度、氣壓等自然條件變化對(duì)電離電流的影響，提高探測(cè)器的環(huán)境適應(yīng)能力和穩(wěn)定性。離子感煙探測(cè)器采用的是傳統(tǒng)的接觸式煙霧探測(cè)方法，從理論上分析，離子感煙探測(cè)器對(duì)灰煙、黑煙以及各種粒徑大小的煙具有較平衡的探測(cè)性能，只存在響應(yīng)行為的數(shù)值差異。其中對(duì)有焰火產(chǎn)生的小顆粒煙粒子敏感，對(duì)于粒徑

12、較大的陰燃煙霧粒子，響應(yīng)靈敏度則偏低，尤其是安裝高度的限制，粒徑大于1km的煙霧粒子由于自身重力作用下沉，不易到達(dá)探測(cè)器引起響應(yīng)。離子感煙探測(cè)器生產(chǎn)成本較低，但由于電離室的設(shè)計(jì)中采用了放射性元素，其生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和報(bào)廢的過(guò)程有污染環(huán)境的危險(xiǎn)。離子感煙探測(cè)器的濾網(wǎng)對(duì)于灰塵、飛蟲等有隔離作用，但探測(cè)器本身極易受濕度、風(fēng)速等環(huán)境干擾，故而通常都要避免在相對(duì)濕度高于95寫的環(huán)境下使用，再者就是要安裝防風(fēng)罩以減少風(fēng)速對(duì)探測(cè)器探測(cè)性能的影響川。3.2.2光電感煙探測(cè)器光電感煙火災(zāi)探測(cè)器按其動(dòng)作原理的不同，即煙霧粒子對(duì)光路遮擋和對(duì)光散射原理，可以分為減光型和散光型兩種。減光式光電感煙火災(zāi)探測(cè)器的檢測(cè)室內(nèi)裝有發(fā)光

13、元件及受光元件。在正常情況下，受光兀件接受到發(fā)光元件發(fā)出的一定光量;而在火災(zāi)時(shí)，探測(cè)器的檢測(cè)室內(nèi)進(jìn)人了大量煙霧，發(fā)光元件的發(fā)射光受到煙霧的遮擋，因而使受光元件接受的光線減少，光電流降低，探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。原理示意圖如圖3所示?，F(xiàn)在這種形式的探測(cè)器應(yīng)用較少?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，當(dāng)煙霧進(jìn)人探測(cè)器的檢測(cè)室時(shí)，由于煙霧離子的作用，使發(fā)光元件發(fā)射的光產(chǎn)生漫射，這種漫射光被受光元件所接受，使受光元件阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流從而實(shí)現(xiàn)了將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的功能，探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。原理示意圖如圖4所示。圖4散射型光電感煙探測(cè)器原理圖在感煙探測(cè)器研究方面，中國(guó)科技大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作了大量且卓有成效的研究

14、工作3他們的鑒定成果光截面圖像感煙系統(tǒng)，如圖5所示，在光路設(shè)計(jì)中利用主動(dòng)紅外光源作為接收目標(biāo)，結(jié)合紅外面陣接收器，一個(gè)發(fā)光元件對(duì)多個(gè)受光元件，形成多光束紅外光截面，對(duì)空間可實(shí)現(xiàn)任意曲面覆蓋監(jiān)控，使監(jiān)控面積大大增加，測(cè)量煙霧通過(guò)紅外光截面對(duì)光的散射、反射與吸收情況，提高了快速響應(yīng)區(qū)域的面積，另外，對(duì)接收相鄰光束形成的序列圖像應(yīng)用相關(guān)算法進(jìn)行處理，可排除偶然誤報(bào)因素。N個(gè)接收器發(fā)熨器N個(gè)接收器圖3減光型光電感煙探測(cè)器原理圖目前世界各國(guó)生產(chǎn)的點(diǎn)型光電感煙火災(zāi)探測(cè)器多為散射型光電感煙探測(cè)器。此種探測(cè)器的檢測(cè)室內(nèi)亦裝有發(fā)光元件和受光元件。在正常情況下，受光元件是接受不到發(fā)光元件發(fā)出的光的，因此不產(chǎn)生光電

15、流。在圈5光截面線型光束感煙光路示意圖離子感煙和光電感煙火災(zāi)探測(cè)器由于自身的特點(diǎn)和使用環(huán)境，現(xiàn)在哪一個(gè)也無(wú)法完全取代對(duì)方離子感煙探測(cè)器對(duì)各種明火煙霧檢測(cè)效果較好，對(duì)陰燃煙霧也能檢測(cè)，但易受探測(cè)環(huán)境的影響，誤報(bào)率較高。同時(shí)，由于使用了放射源媚，易對(duì)環(huán)境造成污染。光電感煙探測(cè)器是利用紅外光散射的原理來(lái)進(jìn)行煙霧濃度的探測(cè)，對(duì)環(huán)境不存在污染問(wèn)題，對(duì)陰燃火煙霧的探測(cè)性能明顯優(yōu)于離子探測(cè)器，但對(duì)某些黑煙探測(cè)效果較差，這也是光電探測(cè)器沒(méi)有完全取代離子感煙探測(cè)器的原因之一。在探測(cè)區(qū)域內(nèi)，周圍環(huán)境因生產(chǎn)作業(yè)造成的正常情況下，有大量粉塵、水霧、煙或其它氣溶膠存在（例如萬(wàn)方數(shù)據(jù)2004年第7期消防技術(shù)與產(chǎn)品信息水泥

16、廠、農(nóng)藥廠、面粉廠、染織廠的烘干車間等），可能引起煙感探測(cè)器誤報(bào)，此種場(chǎng)合不宜選用煙感探測(cè)器。在存在高頻電磁波干擾的場(chǎng)合不適合使用光電感煙探測(cè)器。3.3感光式火災(zāi)探測(cè)器感光火災(zāi)探測(cè)器又稱為火焰探測(cè)器，是一種響應(yīng)火焰輻射光譜中的紅外和紫外的點(diǎn)型火災(zāi)探測(cè)器，主要有紅外火焰型和紫外火焰型兩種。紅外火焰探測(cè)器的探測(cè)波長(zhǎng)為7000人，紫外火焰探測(cè)器的探測(cè)波長(zhǎng)為4000人。由于光輻射的傳播速度快（3X10m/s）,且火焰探測(cè)器的傳感器件接收光輻射的響應(yīng)時(shí)間極短（在m、數(shù)量級(jí)），因而火焰探測(cè)器響應(yīng)速度也極快。它對(duì)于環(huán)境中氣流速度也沒(méi)什么限制，這類探測(cè)器適用于生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸高度易燃物質(zhì)（特別是可燃液體火災(zāi)或

17、爆炸品）的危險(xiǎn)性場(chǎng)所以及昂貴設(shè)備或關(guān)鍵設(shè)施對(duì)火情有特殊監(jiān)測(cè)需要的地方。對(duì)于起火速度快，且無(wú)煙遮蔽的明火火災(zāi)反應(yīng)最為靈敏。其中紫外火焰探測(cè)器不受風(fēng)雨、陽(yáng)光、高濕度、氣壓變化、極限環(huán)境濕度等影響，能在室外使用，但在雷電及電弧光有大量紫外線產(chǎn)生的場(chǎng)所運(yùn)用此設(shè)備時(shí)，必須采取一定措施以防止非火災(zāi)報(bào)警另外，在產(chǎn)生火光之前就有大量煙霧產(chǎn)生的場(chǎng)合，不宜單獨(dú)采用紫外線火焰探測(cè)器，必須與其它感煙探測(cè)器聯(lián)合使用。一般紫外火焰探測(cè)器同快速滅火系統(tǒng)和抑爆系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，組成快速自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)和自動(dòng)報(bào)警抑爆系統(tǒng)3.4氣體火災(zāi)探測(cè)器目前氣體火災(zāi)探測(cè)器主要有兩類:可燃?xì)怏w型（主要探測(cè)對(duì)象是還原性氣體）和燃燒氣體產(chǎn)物型（主要探測(cè)對(duì)

18、象是CO和co）3.4.1可燃?xì)怏w型可燃?xì)怏w通常是指城市煤氣、石油液化氣、汽油蒸氣，酒精蒸氣、天然氣以及煤礦瓦斯等易燃易爆、有毒有害的氣體。這些氣體主要含有烷類、烴類、烯類、醇類、氫以及一氧化碳等成分。因此，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用這些氣體的過(guò)程中，如果違反操作規(guī)程或設(shè)備密封質(zhì)量不好，都有可能發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏現(xiàn)象，進(jìn)而釀成火災(zāi)或爆炸事故。針對(duì)這些可燃?xì)怏w的探測(cè)器主要有半導(dǎo)體型可燃?xì)怏w探測(cè)器、載體催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器、固體電介質(zhì)型可燃?xì)怏w探測(cè)器、光電型可燃?xì)怏w探測(cè)器等。3.4.2燃燒氣體產(chǎn)物型火災(zāi)發(fā)生的氣態(tài)燃燒產(chǎn)物主要成分為H30、一氧化碳CO、二氧化碳CO,碳?xì)浠衔铮–H,）。一般情況下，C

19、O和CO。在空氣中的含量極低。只有在燃燒發(fā)生時(shí)才會(huì)產(chǎn)生大量的CO和CO。這些氣體比煙霧粒子產(chǎn)生得早，在感煙火災(zāi)探測(cè)器尚未發(fā)出報(bào)警信號(hào)前已達(dá)到相當(dāng)大的濃度。所以，針對(duì)這兩種氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)將會(huì)在很大程度上反映出環(huán)境中有燃燒現(xiàn)象發(fā)生，而且早期報(bào)警的效果比感煙探測(cè)器好。圖像火災(zāi)探測(cè)器對(duì)于物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的火焰，除了可以分析它的光譜特征外，還可以對(duì)其火焰形狀進(jìn)行利用，這樣就產(chǎn)生了圖像火災(zāi)探測(cè)器?；鹧媸歉邷匚矬w，而它的周圍環(huán)境則是處于常溫狀態(tài)。火災(zāi)火焰在發(fā)展的過(guò)程中其形狀有一個(gè)不斷變化和持續(xù)的過(guò)程，而普通火焰（如打火機(jī)點(diǎn)火、蠟燭燃燒、煤氣火焰等）和高溫發(fā)光源（如白熾燈、電爐等）則沒(méi)有這個(gè)變化過(guò)程。這樣就形成了火

20、災(zāi)識(shí)別和探測(cè)算法的重要基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)已有研究表明利用液晶片和CCD攝像機(jī)可對(duì)火災(zāi)圖像進(jìn)行有效的探測(cè)l。液晶片在不透光的情況下仍能透過(guò)紅外光，正常使用條件下的黑白CCD攝像頭對(duì)近紅外光也有響應(yīng)。將液晶片放置在攝像機(jī)前就能獲得具有強(qiáng)烈紅外光的火焰圖像。通過(guò)對(duì)紅外圖像的處理，即可識(shí)別真假火災(zāi)，達(dá)到火災(zāi)探測(cè)的目的另一個(gè)就是利用紅外輻射成像技術(shù)判別火情。特別適合于監(jiān)測(cè)正在運(yùn)行中的電器設(shè)備，它能檢測(cè)電器設(shè)備發(fā)射出的紅外輻射能量并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)，再經(jīng)專門的電信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，最后再經(jīng)成像裝置得到與物體表面溫度相對(duì)應(yīng)的熱圖像聲音火災(zāi)探測(cè)器聲音火災(zāi)探測(cè)器是利用燃燒所特有的次聲波現(xiàn)象制成的聲音傳感器。物質(zhì)在

21、燃燒過(guò)程中，會(huì)放出大量的熱能，對(duì)周圍空氣進(jìn)行加熱，使得空氣膨脹，形成壓力聲波，其頻率僅有數(shù)赫茲這種超低頻次聲波）的聲音現(xiàn)象為物質(zhì)燃燒所共有。且在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，日常雜音很少，所以，可以在很大程度上避免環(huán)境對(duì)探測(cè)器的干擾。日本東京消防廳消防科學(xué)研究所利用這個(gè)特性并結(jié)合防風(fēng)和防振措施研制出了性能優(yōu)良的聲音火災(zāi)探測(cè)器13其他火災(zāi)探測(cè)器隨著納米技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在研究人員已經(jīng)開始使用這種新型的材料來(lái)開發(fā)火災(zāi)探測(cè)器，研究表明，制作傳感器是納米材料最有前途的應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前傳感器的小型化、微型化和智能化是其主要發(fā)展方向之一，國(guó)內(nèi)外傳感器研究逐步集中在開發(fā)新型敏感材料的選擇性傳感器上在氣體傳感器領(lǐng)域，由于納米

22、材料粒度小，比表面積大，結(jié)晶表面催化活性強(qiáng)，極有可能開發(fā)出性能優(yōu)良的氣敏元件，存在巨大的研究開發(fā)價(jià)萬(wàn)方數(shù)據(jù)值和商業(yè)前景?；馂?zāi)探測(cè)器的發(fā)展趨勢(shì)新探測(cè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步拓展了火災(zāi)探測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域，為一些傳統(tǒng)探測(cè)器無(wú)法勝任的環(huán)境提供了有效的手段。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，如傅立葉近紅外光譜技術(shù)14、弱信號(hào)處理技術(shù)、低功耗MCU技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了傳統(tǒng)探測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，使得傳統(tǒng)探測(cè)器在技術(shù)和性能上有了顯著的提高。火災(zāi)探測(cè)器朝著極早期探測(cè)、多傳感器復(fù)合探測(cè)和探測(cè)器小型化、智能化的方向發(fā)展邁出了更快的步伐。朱1極早期火災(zāi)探測(cè)火災(zāi)的早期報(bào)警現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越受到火災(zāi)研究人員的重視。一般火災(zāi)的產(chǎn)生可分為四個(gè)階段:預(yù)燃、悶燃、火焰燃燒

23、和劇烈燃燒。傳統(tǒng)探測(cè)器一般都在火災(zāi)發(fā)展的后三個(gè)階段才能實(shí)現(xiàn)報(bào)警，而此時(shí)火勢(shì)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)嚴(yán)重。即使撲救及時(shí)，也會(huì)造成極大的損失。針對(duì)這一情況，大量研究人員開始著手火災(zāi)極早期的探測(cè)研究，高靈敏度空氣采樣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)(HSASD戶5就是在這樣的背景下產(chǎn)生出來(lái)的。它克服了傳統(tǒng)感煙探測(cè)器被動(dòng)吸煙的工作方式和對(duì)人眼不可見的煙無(wú)法探測(cè)的弊端，采用主動(dòng)吸氣抽取空氣樣本的方式，通過(guò)獨(dú)特的檢測(cè)室和激光器件對(duì)煙粒子進(jìn)行探測(cè)計(jì)數(shù)分析，大大提高了探測(cè)器的可靠性和靈敏度;Notifier公司也已研制出極早期智能報(bào)警系統(tǒng)l71，該系統(tǒng)感煙靈敏度高于目前光電感煙探測(cè)器SO倍，它與高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

24、一樣，可以提供極早期火災(zāi)探測(cè)，但是比后者成本費(fèi)用低得多。另外，在一氧化碳極早期火災(zāi)探測(cè)研究方面也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明:火災(zāi)的早期階段始終存在著含量比預(yù)測(cè)環(huán)境中含量高的一氧化碳，一氧化碳是幾乎所有燃燒過(guò)程的生產(chǎn)物，在燃燒不充分的火災(zāi)早期更是這樣，而且一氧化碳?xì)怏w比空氣輕，擴(kuò)散性比煙霧更強(qiáng)，特別是許多常用感煙探測(cè)的誤報(bào)源并不產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w。這說(shuō)明利用它進(jìn)行極早期火災(zāi)探測(cè)器的研究是具有極其廣闊的前景的。目前已有多種采用離子傳導(dǎo)性固體電解質(zhì)和二氧化錫作為敏感元件的一氧化碳探測(cè)器投人使用，但這些大都存在著靈敏度低、穩(wěn)定性差和易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中誤報(bào)率和不報(bào)率較高。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外逐漸開始利用一氧化碳的紅外光譜吸收的原理來(lái)研究其濃度的測(cè)量方法，這種測(cè)量方法靈敏度高、反應(yīng)速度快，易結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能探測(cè)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提高其判斷能力，在未來(lái)火災(zāi)探測(cè)中必將