文档介绍：资料后向散射式光电烟雾探测器研究后向散射式光电烟雾探测器研究王殊窦征(华中科技大学电信系武汉430074)摘要根据烟粒子在光作用下的Mie散射理论,相对于前向散射,后向散射信号较弱,但对不同粒径信号的变化不象前向散射那么敏感,本文提出了后向散射光电烟雾探测器,可以有效地探测国家标准规定的4种试验火。1、概述感烟火灾探测器是火灾报警系统中使用最多的探测(传感)器。以前大量使用的是离子感烟探测器,它对各种明火烟雾探测效果较好,对阴燃火烟雾也能探测,但由于它容易受环境影响,误报警率较高,特别是由于使用了放射源,容易对环境造成污染,越来越不为现代化[1]绿色进程所接受。前向散射式光电感烟探测器不存在环境污染问题,对阴燃火烟雾的探测[2]性能优于离子探测器,但它对某些黑烟的探测效果较差,这是它没有完全取代离子探测的原因之一。本文提出的后向光电烟雾探测器,利用粒子对光的后向散射原理探测烟雾散射光信号,经过适当的火灾信号处理算法,使探测器不仅对阴燃火有较高的探测灵敏度,而且能够探测到普通前向光电烟雾探测器难以响应的黑烟明火。探测器带有单片微处理器,能够补偿传感电路受环境影响产生的变化,具有对信号进行数字滤波、火灾信号处理算法、产生多级报警信号和与控制器通信等功能,可以构成新型火灾探测系统。2、后向散射式烟雾探测器对于不同入射光波长、不同尺寸的烟雾粒子其散射信号不同的原理,,4μm之间,变化范围为10,但是在上述范围内并不是平均分布的,绝大多数烟雾粒子属于中等粒径粒子,密集地分布在680nm,900nm的光波长范围内,只有极少量属于小[2]粒径粒子和大粒径粒子。中等粒径粒子在光作用下的响应符合Mie散射理论,其相对粒径和反射系数m与散射光强的关系如图1所示,从图中可以看到,不论粒径大小如何图1粒径和反射系数与光强的关系变化,小散射角度(前向)信号一般都大于大散射角度(后向)信号,而且前向散射结构背景信号较弱,在制造上难度低,这也正是目前在光电烟雾探测中前向散射结构大行其道的主要原因。相对于前向散射来说,后向散射信号较弱,但对不同粒径信号的变化不象前向散射那么敏感,不过后向散射结构背景信号强,灵敏度不容易做得高,正是这样的缺点,限制了后向散射结构的发展。所示,它由光室1和迷宫2组成。迷宫我们设计的光电感烟探测器的光学系统结构如图22上有一定数量的“V”型叶片,可以让烟雾自由进出,同时防止外界环境光线直接射入光学暗室。光室1由发射管室3、接收管室4、发射透镜12,接收透镜5、新月形叶片6~11组成。在理想情况下发射管室3中的红外发射管发出红外光线经发射透镜聚焦后形成平行光束射出。另一方面接收管室4中的红外光敏二极管也主要接收入射的平行光线,通过接收透镜的聚焦作用,平行光线聚焦在红外光敏二极管的管芯上。发射管室3轴线PO和接收管室4轴线QO相交于O点。O点被称为光学中心。两轴线PO和QO的夹角称为散射角。由于该散射角小于90?,故光学暗室被称为后向散射型光学暗室。光室中以光学中心O为中心是一个菱形的敏感区。当有烟雾进入光学暗室到达该敏感区时,烟雾粒子在由发射管室3来的红外光束作用下发生散射,散射光进入接收管室4被红外光敏二极管接收,转换成电信号。该信号随烟雾浓度的增加而增强。对该信号进行运算处理后即可对火灾危险进行判断。图2后向散射光电烟雾