專利名稱：多功能探測(cè)火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器。
現(xiàn)有的火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器大體分為兩類一類是“煙霧”型的，一類是“溫度”型的?！盁熿F”型火警預(yù)報(bào)器的探測(cè)器又分為兩種形式一種是“光電閃光式探測(cè)”，它是由自身光源與光敏接收設(shè)備組成，在正常情況下，光敏設(shè)備能接收到自身的光信號(hào)，當(dāng)煙霧產(chǎn)生后，光被煙霧擋住，光敏設(shè)備能接收不到正常的光信號(hào)，就發(fā)出報(bào)警;另一種是“光電散射式探測(cè)”，它也由自身光源和光敏設(shè)備組成，在正常情況下，光敏設(shè)備探測(cè)不到自身光信號(hào)，當(dāng)煙霧產(chǎn)生后，由于煙霧的散射作用，使光敏設(shè)備接收到自身的光信號(hào)，發(fā)出報(bào)警。“溫度”型火警預(yù)報(bào)器利用的“感溫探測(cè)器”，也分為兩種形式一種是“雙金屬元件開(kāi)關(guān)”，由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片制成，通?？刂频臏囟葹?0℃，當(dāng)溫度超過(guò)50℃時(shí)，開(kāi)關(guān)接通，發(fā)出報(bào)警;另一種是“易熔合金元件開(kāi)關(guān)”，同樣當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，合金元件熔斷(一次性破壞)，發(fā)出報(bào)警。這些火警預(yù)報(bào)器一般安裝在需要監(jiān)控的建筑物的梁上或天花板頂上，有的還與淋水系統(tǒng)連結(jié)，報(bào)警同時(shí)能噴出水來(lái)。
上述火警預(yù)報(bào)器，其探測(cè)功能都是單一的。例如，在某個(gè)房子內(nèi)安裝了“溫度”型預(yù)報(bào)器，當(dāng)室內(nèi)煤氣等可燃性氣體大量溢出，超過(guò)爆炸劑量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該預(yù)報(bào)器卻毫無(wú)反映，當(dāng)室內(nèi)爆炸后再報(bào)警，為時(shí)已晚。再如，某倉(cāng)庫(kù)內(nèi)安裝了“煙霧”型預(yù)報(bào)器，該倉(cāng)庫(kù)內(nèi)汽油漏了，發(fā)生燃燒，在短時(shí)間內(nèi)汽油燃燒幾乎沒(méi)有煙霧，當(dāng)火勢(shì)擴(kuò)大，其他物體燃燒后產(chǎn)生煙霧，此時(shí)報(bào)警，該倉(cāng)庫(kù)可能已成灰燼。所以探測(cè)功能單一的火警預(yù)報(bào)器不能通用于各種場(chǎng)合。此外，這些預(yù)報(bào)器靈敏度不夠高，報(bào)警性能較差。整套系統(tǒng)價(jià)格昂貴，一般達(dá)幾萬(wàn)元人民幣，不易推廣使用。
本發(fā)明的目的是提供一種探測(cè)功能齊全，報(bào)警靈敏度高、性能可靠、價(jià)格低廉的火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器。
發(fā)生火災(zāi)一般有四個(gè)因素或預(yù)兆1.大量煙霧及有害氣體;2.火焰、強(qiáng)烈的紅外輻射;3.高溫;4.可燃性氣體，如煤氣、一氧化碳、氫氣、汽油蒸汽、烷烴類、醚類等。本發(fā)明的設(shè)計(jì)要求是對(duì)這四種因素，都能及時(shí)有效的進(jìn)行探測(cè)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如

圖1所示，它由探測(cè)裝置1，甄別延遲電路2、前置放大電路3、功率放大電路4、多普勒電路5、報(bào)警聲輸出電路6依次電路連結(jié)組成。功率放大電路還與報(bào)警電源輸出電路7連結(jié)。針對(duì)火災(zāi)的四大因素，探測(cè)裝置采用了具有四類功能的半導(dǎo)體傳感器作為探測(cè)器，其組成如下(1)N型半導(dǎo)體器件做成的煙霧，可燃性氣體探器8;(2)硅-鎵砷復(fù)合紅外探測(cè)器9;(3)溫度探測(cè)器10。這三種探測(cè)器分別通過(guò)二極管D1、D2、D3互相隔離，并和甄別延遲電路獨(dú)立連結(jié)，如圖8。電路2設(shè)置一個(gè)定額電平閥值，如這閥值設(shè)為1.2V。探測(cè)器在正常環(huán)境下，輸出的信號(hào)小于這電平閥值，當(dāng)探測(cè)裝置測(cè)得產(chǎn)生火災(zāi)的四大因素中任意一種高于正常環(huán)境的極限值時(shí)，其中相應(yīng)的探測(cè)器就輸出等于或大于這個(gè)電平閥值的信號(hào)，并為甄別電路所甄別，于是電路啟動(dòng)工作，經(jīng)過(guò)放大電路，驅(qū)動(dòng)多普勒電路，發(fā)出報(bào)警聲響，同時(shí)輸出220V2A報(bào)警電源信號(hào)。
煙霧、可燃性氣體探測(cè)器采用的N型半導(dǎo)器件，其探測(cè)原理如下，在一定條件下，N型半導(dǎo)體材料會(huì)吸附空氣中的氧，氧原子與N型半導(dǎo)體中電子形成負(fù)氧離子，使其中的自由電子濃度減小，電阻率升高。當(dāng)遇到煙霧，可燃性氣體等還原性氣體物質(zhì)時(shí)，由于這類氣體會(huì)釋放出電子，并以正離子的狀態(tài)吸附到N型半導(dǎo)體的表面，這樣使原來(lái)吸附在半導(dǎo)體表面的負(fù)氧離子放出電子而脫附，使半導(dǎo)體中電子濃度大大提高，電阻率大大降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧和可燃性氣體的探測(cè)。圖2為N型半導(dǎo)體的電阻率特性曲線。ρ為電阻率座標(biāo)，t為時(shí)間座標(biāo)。o-t1為使用穩(wěn)定狀態(tài)，t1-t2為正常工作狀態(tài)，t2-t3為遇到煙霧或可燃性氣體等還原性氣體時(shí)電阻率ρ的變化。
本發(fā)明的溫度探測(cè)器可采用穩(wěn)定性相當(dāng)好的負(fù)溫度系數(shù)熱敏傳感器，它具有很高的靈敏度。圖3為負(fù)溫度系數(shù)熱敏傳感器的溫度特性曲線，KΩ為電阻率座標(biāo)，T為溫度座標(biāo)。
硅-鎵砷復(fù)合紅外傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示，圖4為正視圖，圖5為側(cè)視圖。它由四至八個(gè)硅-鎵砷紅外探測(cè)器件11均勻地設(shè)置在探測(cè)器底座12上而組成。底座為有三至七條棱的倒正棱臺(tái)體，每個(gè)側(cè)面及下底面分別設(shè)置一個(gè)硅-鎵砷紅外探測(cè)器件。一般底座做成倒正六棱臺(tái)，棱與上底面成120°角。六個(gè)側(cè)面和一個(gè)下底面各設(shè)置一個(gè)硅-鎵砷探測(cè)器件。每個(gè)探測(cè)器件能探測(cè)60℃的立體角。這樣，當(dāng)預(yù)報(bào)器安裝在室內(nèi)的墻壁或天花板上任何位置時(shí)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的全空間探測(cè)。硅-鎵砷紅外探測(cè)器件可做成如圖6所示的結(jié)構(gòu)形式在高性能的硅光電探測(cè)器13前面放置一砷化鎵濾光片14作為窗口，并固定在金屬外殼15內(nèi)(如銅制外殼內(nèi))。圖7為硅-鎵砷紅外探測(cè)器件的輸出光電流(mA座標(biāo))和輻射光強(qiáng)(Lux座標(biāo))的特性曲線。本紅外探測(cè)器件較之常規(guī)的紅外探測(cè)器件，如硫化鉛、TGS熱釋電、尼賽拉等，價(jià)格便宜得多，只是后者的三十分之一左右。而靈敏度與穩(wěn)定性卻高得多。此外，本器件對(duì)可見(jiàn)光完全無(wú)效。
本發(fā)明與現(xiàn)有的火警預(yù)報(bào)器相比有明顯的優(yōu)越性。探測(cè)功能全，利用一臺(tái)儀器就能對(duì)產(chǎn)生火災(zāi)的四大因素或預(yù)兆進(jìn)行探測(cè)和報(bào)警;靈敏度高，穩(wěn)定性好，煙霧、一氧化碳、烷烴類等可燃性氣體在空中含量達(dá)到0.05%，或者室溫達(dá)到50℃，或者紅外輻射劑量大于50Lux(在連續(xù)輻照7-8秒鐘之內(nèi))，即能啟動(dòng)報(bào)警;響應(yīng)速度快，四大因素中某一種因素超過(guò)正常值持續(xù)時(shí)間不超過(guò)10秒，就可報(bào)警;對(duì)紅外輻射，本儀器可實(shí)現(xiàn)全空間監(jiān)測(cè)(在36平方米左右的室內(nèi));功耗低，正常工作狀態(tài)下，功耗不超過(guò)2瓦;能夠長(zhǎng)期連續(xù)工作，使用環(huán)境條件較寬，溫度在-10℃～+50℃，濕度小于85%。此外，本儀器價(jià)格十分低廉，按目前市場(chǎng)價(jià)格核算，每臺(tái)材料費(fèi)只有100元人民幣左右，便于大量推廣應(yīng)用。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于商店、倉(cāng)庫(kù)、家庭、礦井等一切需要安全防火的場(chǎng)合。
作為本發(fā)明的開(kāi)發(fā)使用，可做成常壓集中控制型，即值班室裝一臺(tái)報(bào)警指示儀，同時(shí)能指示幾十個(gè)或更多的本火警報(bào)警器，一旦發(fā)生火警信號(hào)，立即能知道哪個(gè)地方可能失火。也可做成低壓集中控制型，與上述不同的是把220V的市電改成12V直流供電。適用于要求特別高的場(chǎng)所。還可做成交直流兩用攜帶式。當(dāng)有220V交流電時(shí)，儀器由交流電供給(同時(shí)向蓄電池充電)。斷電時(shí)，由蓄電池向儀器供電?？捎迷诮?jīng)常斷電的場(chǎng)所。如攜帶至礦井下，預(yù)測(cè)瓦斯等。
權(quán)利要求
1.一種火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器，由探測(cè)裝置、甄別延遲電路、前置放大電路，功率放大電路，多普勒電路，報(bào)警聲輸出電路依次電路連結(jié)組成，其特征在于所說(shuō)的探測(cè)裝置有如下組成部分(1)N型半導(dǎo)體器件做成的煙霧、可燃性氣體探測(cè)器，(2)硅-鎵砷復(fù)合紅外探測(cè)器，(3)溫度探測(cè)器，這三種探測(cè)器分別通過(guò)二極管D1、D2、D3和甄別延遲電路獨(dú)立連結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器，其特征在于上述的溫度探測(cè)器為一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器，其特征在于上述的硅-鎵砷復(fù)合紅外探測(cè)器由四至八個(gè)硅-鎵砷紅外探測(cè)器件均勻設(shè)置在探測(cè)器底座上而組成，底座為有三至七棱的倒正棱臺(tái)體，每個(gè)側(cè)面及下底面分別設(shè)置一個(gè)紅外探測(cè)器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器，其特征在于所說(shuō)硅-鎵砷紅外探測(cè)器件結(jié)構(gòu)為硅光電探測(cè)器件前設(shè)置了一塊砷化鎵濾光片，并固定在金屬外殼內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明是一種火警自動(dòng)預(yù)報(bào)器。由探測(cè)裝置、甄別電路、放大電路、報(bào)警電路等組成。其中探測(cè)裝置采用N型半導(dǎo)體器件、硅—鎵砷紅外探測(cè)器件、負(fù)溫度系數(shù)熱敏器件做成，能對(duì)產(chǎn)生火滅的四大因素或預(yù)兆進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)和報(bào)警。其特點(diǎn)是探測(cè)功能全、響應(yīng)速度快、靈敏度高、穩(wěn)定性好，能實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的全空間監(jiān)測(cè)。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜，易于推廣使用。
文檔編號(hào)G08B17/12GK1033706SQ8710594
公開(kāi)日1989年7月5日 申請(qǐng)日期1987年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月24日
發(fā)明者王昌平 申請(qǐng)人:王昌平