本發(fā)明涉及消防安全防護領(lǐng)域，尤其涉及一種獨立式光電感煙火災(zāi)報警器及工作方法。

背景技術(shù)：

獨立式光電感煙火災(zāi)報警器具有抗氣流干擾，工作穩(wěn)定，環(huán)境溫度和濕度變化對它影響小，對灰白色且顆粒較大的陰燃煙的響應(yīng)靈敏等特點，且結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、成本低廉，廣泛應(yīng)用于普通民用建筑、多層商住樓、旅店、小型娛樂場所和加工廠等。

獨立式光電感煙火災(zāi)報警器主要由檢測煙霧粒子的傳感器組件(發(fā)射管、接收管)、進行信號處理的線路板、提供聲響指示的蜂鳴器、提供光指示的指示燈及供電的電池裝置組成。當(dāng)煙霧粒子進入光電迷宮后，對紅外發(fā)射光產(chǎn)生散射，散射光被光電二極管所接收，進而產(chǎn)生微弱光電流。光電流經(jīng)轉(zhuǎn)換和放大電路處理后，獲得光電流強度與煙霧濃度之間的關(guān)系。通過設(shè)定報警閾值來調(diào)節(jié)報警器的靈敏度。其中，對進入迷宮的煙霧濃度響應(yīng)不易控制，如低濃度煙霧停留時間過長，易受到非連續(xù)性煙霧的影響而產(chǎn)生誤報。同時，通過光電流強度判斷煙霧顆粒的類型并分析得到較準(zhǔn)確的煙霧濃度，進而確定煙霧濃度閾值也有難度。

目前，大多數(shù)光電感煙火災(zāi)報警器進入報警器的煙霧濃度、煙霧顆粒尺寸等參數(shù)判斷不準(zhǔn)確或未進行識別，導(dǎo)致低濃度煙霧干擾誤報及粉塵顆粒干擾誤報，大大降低了報警器的靈敏度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計一種解決低濃度煙霧和粉塵顆粒干擾誤報，性能可靠的火災(zāi)報警器。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種獨立式光電感煙火災(zāi)報警器，包括錐臺形外罩殼體，外罩殼體內(nèi)部為探測腔室，外罩殼體外圓錐斜面上設(shè)有多級環(huán)形垂直階梯式進煙結(jié)構(gòu)，進煙結(jié)構(gòu)的豎直階梯面上開設(shè)有均勻分布的雙排通孔，雙排通孔貫穿外罩殼體連通探測腔室；

所述探測腔室內(nèi)設(shè)有報警器，報警器安裝在外罩殼體的底面，報警器包括信號處理單元，所述信號處理單元包括采用低功耗并自帶運放功能的芯片；報警器還包括沿同一扇面的徑向夾角設(shè)置的紅外發(fā)射管和紅外接收管，紅外接收管接受紅外發(fā)射管發(fā)射的經(jīng)煙霧顆粒散射的紅外線；報警器還包括指示燈和喇叭；所述紅外發(fā)射管、紅外接收管、指示燈和喇叭都連接至信號處理單元。

本發(fā)明獨立式光電感煙火災(zāi)報警器的工作方法，通過粒子計數(shù)器、紅外發(fā)射管、紅外接收管檢測煙霧粒子數(shù)和光散射強度，信號處理單元進行分析計算來判斷煙霧濃度和粒子尺寸，確定闕值，以此判斷是否發(fā)生火災(zāi)，并通過指示燈和喇叭發(fā)出警示。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，信號處理單元通過煙霧粒子數(shù)濃度與時間的函數(shù)關(guān)系來確定煙霧濃度。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選，信號處理單元基于光散射理論，通過散射強度函數(shù)，確定粒子尺寸。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明階梯式分面及雙排通孔的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)對非持續(xù)性煙霧的迅速擴散。通過采集煙霧粒子數(shù)和光散射強度，判斷煙霧濃度和顆粒尺寸，對煙霧進行濃度閾值設(shè)定，更有效地對持續(xù)性煙霧等火警因素發(fā)生響應(yīng)，避免誤報。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的外罩殼體1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的報警器2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的光散射強度檢測示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

如圖1、2所示，一種獨立式光電感煙火災(zāi)報警器，包括錐臺形外罩殼體1，外罩殼體1內(nèi)部為探測腔室(圖中未示出)，外罩殼體1外圓錐斜面上設(shè)有多級環(huán)形垂直階梯式進煙結(jié)構(gòu)101，進煙結(jié)構(gòu)101的豎直階梯面102上開設(shè)有均勻分布的雙排通孔103，雙排通孔103貫穿外罩殼體連通探測腔室，階梯式進煙結(jié)構(gòu)101和雙排通孔103的主要作用是利于低濃度煙霧快速進入并擴散進入探測腔室。

所述探測腔室內(nèi)設(shè)有報警器2，報警器2安裝在外罩殼體1的底面，報警器2包括信號處理單元201，所述信號處理單元201包括采用低功耗并自帶運放功能的芯片(圖中未示出)。報警器還包括指示燈204和喇叭205。

報警器2還包括用于發(fā)射紅外線的紅外發(fā)射管202和接收紅外線的紅外接收管203，如圖3所示，紅外發(fā)射管202和紅外接收管203沿同一扇面的徑向夾角θ設(shè)置，本實施例中θ取135°。紅外接收管202接受紅外發(fā)射管203發(fā)射的經(jīng)煙霧顆粒散射的紅外線。

所述紅外發(fā)射管202、紅外接收管203、指示燈204和喇叭205都連接至信號處理單元201。

本發(fā)明獨立式光電感煙火災(zāi)報警器，通過紅外發(fā)射管202、紅外接收管203檢測煙霧粒子數(shù)和光散射強度，信號處理單元201進行分析計算來判斷煙霧濃度和粒子尺寸，確定闕值，以此判斷是否發(fā)生火災(zāi)，并通過指示燈和喇叭發(fā)出警示?；跓熿F粒子數(shù)與時間的關(guān)系原理來確定煙霧濃度，以及不同尺寸粒子粒徑對光散射強度響應(yīng)的原理區(qū)分粉塵與煙霧顆粒，進一步提高報警器的靈敏度。

其中，信號處理單元通過煙霧粒子數(shù)濃度與時間的函數(shù)關(guān)系來確定煙霧濃度。首先，根據(jù)檢測結(jié)果，建立煙霧粒子數(shù)濃度與時間的函數(shù)關(guān)系，然后通過信號處理單元轉(zhuǎn)換為煙霧濃度與脈沖信號幅度之間的關(guān)系。

由于煙霧粒子濃度的動態(tài)變化過程從0快速增加到最大值后又逐漸衰減，即在某個t時刻煙霧粒子濃度將達到峰值。因此，我們將煙霧濃度與時間的關(guān)系通過一個分段函數(shù)表示：

式(1)中：n₀是煙霧濃度的最大值，b可反映煙霧濃度隨時間t變化的快慢程度，t₀表示煙霧粒子濃度達到峰值對應(yīng)的時間。

其中，基于光散射理論，信號處理單元通過散射強度函數(shù)，確定粒子尺寸。根據(jù)Mie光散射理論，入射光照射到煙霧粒子后，其散射光強I為：

式(2)中，λ為入射波波長，R為接收點到散射粒子的距離，i₁(θ)、i₂(θ)為散射強度函數(shù)。建立i₁(θ)、i₂(θ)與粒子尺寸r之間的關(guān)系，可獲得不同r變化下的散射強度函數(shù)。解調(diào)到煙霧濃度。通過參數(shù)設(shè)定，調(diào)節(jié)閾值，只對粒徑達到設(shè)定值的煙霧粒子響應(yīng)，超過設(shè)定值的煙霧粒子不響應(yīng)，可區(qū)分出粒子大小在設(shè)定值左右的煙霧顆粒，拾取單位時間內(nèi)信號的分布值，按概率統(tǒng)計的方法，依據(jù)馬林科夫判據(jù)，通過軟件動態(tài)計算，最終，獲得一定濃度和粒徑煙霧顆粒對應(yīng)的閾值信號從而區(qū)分粉塵與煙霧顆粒，減少粉塵對報警器的干擾。

所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。