火灾探测器基本原理

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第727页（2885字）

(一)感烟火灾探测器

感烟火灾探测器能够及时探测到火灾初期所产生的烟雾，因而对初期灭火和早期避难都十分有利。根据探测器结构的不同，感烟探测器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。

1．离子感烟探测器。离子感烟探测器的方框图如图3－3－2所示。

图3－3－2 离子式感烟探测器方框图

它是由两个内含²⁴¹Am放射源串联的电离室、场效应管及开关电路组成的。内电离室(即补偿室)是密封的，烟不易进入；外电离室(即检测室)是开孔的，烟能够顺利进入。在串联两个电离室的两端接入24V直流电源。

当发生火灾时，烟雾进入检测电离室，烟雾粒子很容易吸咐被电离的正离子和负离子，因而减慢了在电场中的移动速度，而且增大了移动过程中正离子和负离子相互中和的机率，使电离电流减小，检测电离室空气的等效阻抗增加；而补偿电离室因无烟雾进入，电离室的阻抗保持不变，因此，引起施加在两个电离室两端分压比的变化。在检测电离室两端的电压增加到一定值时，开关电路动作，发出报警信号。

2．光电感烟探测器。光电感烟探测器可分为遮光式和散射光式两种。但是通常在建筑物内使用的几乎都是散射光式光电感烟探测器。

散射光式光电感烟探测器由暗箱、发光元件、受光元件和电子线路所组成，其原理框图如图3－3－3所示。暗箱是一个特殊设计的“迷宫”，外部光线不能到达受光元件，但烟雾粒子却能进入其中。另外，发光元件与受光元件在暗箱中呈一定角度设置，并在其间设置遮光板，使得从发光元件发出的光不能直接射到受光元件上。

图3－3－3 散射光式光电感烟探测器原理框图

1－发光元件；2－遮光板；3－受光元件；4－暗箱；5－接收放大回路；6－发光回路；7－同步开关回路；8－保护回路；9－稳压回路；10－确认灯回路

散射式光电感烟探测器，通过检测被烟雾粒子散射的光而对烟雾进行检测。无烟雾时，光不能射到光电元件上，电路维持在正常状态。当发生火灾有烟雾存在时，随着其浓度的增加，烟雾粒子数量增多，则烟雾粒子散射的光量就增加。当被该散射的光量达到规定值时，则光信号转换成电信号，经放大电路放大后，驱动自动报警装置，发出火灾报警信号。

(二)感温火灾探测器

1．定温探测器。发生火灾后，室内温度将升高，当定温探测器周围的环境温度到达设定温度以上时，定温探测器就动作。目前，国内应用较多的定温探测器是双金属片式点型定温探测器。JTW－SD－1301型双金属片定温探测器的主体由外壳、双金属片、触头和电极组成。其结构如图3－3－4所示。

图3－3－4 JTW－SD－1301型定温探测器主体结构示意

1－外壳；2－双金属片；3－电极；4－触头；5－电极

探测器的温度敏感元件是一块双金属片。当发生火灾的时候，探测器周围的环境温度升高，双金属片受热会变形而发生弯曲。当温度升高到某一规定值时，双金属片向下弯曲推动触头，于是两个电极被接通，使相关的电子线路发出火警信号。

定温探测器的缺点之一，是它的灵敏度受气温变化的影响。

2．差温探测器。差温探测器按其工作原理，可以分为机械式和电子式两种。目前国内使用较多的膜盒式差温探测器，是机械式探测器中的一种型式。膜盒式差温探测器的结构如图3－3－5所示。

图3－3－5 膜盒式差温探测器结构示意

1－波纹片；2－气室；3－触点；4－漏气孔；5－感热外罩

膜盒式差温探测器由底座与感热外罩共同形成一个密闭的气室，室内空气只能通过气塞螺钉的小漏气孔与大气相通。一般情况下(指环境温升速率不大于1℃／min)气室受热，室内膨胀的气体可以通过气塞螺钉的小漏气孔泄漏到大气中去。当发生火灾时，温升速率急剧增加，气室内的气压增大将波纹板向上鼓起，推动弹性接触片，接通电触点，发出报警信号。

膜盒式差温探测器具有灵敏度高、可靠性好和不受气候变化的影响等优点。

3．差定温探测器。差定温探测器是兼有差温探测和定温探测复合功能的探测器。若其中的某一功能失效，另一功能仍起作用，因而大大地提高了工作的可靠性。

双金属片型差定温点式探测器的结构如图3－3－6所示。

图3－3－6 差定温点式探测器结构图

4．电子感温探测器。其基本电路如图3－3－7所示。图中，R_t1、R_t2为两个阻值和温度特性相同的热敏电阻，但在结构上可以直接感受环境温度的变化，而R_t1则封闭在一定热容量的小球内。当外界温度变化缓慢时，R_t1、R_t2的阻值随温度变化基本相接近，晶体管BC₁截止，BG₄同样也处于截止状态。当发生火灾时，环境温度剧烈上升，R_t2直接受热，电阻值下降也慢。R_t1、R_t2的压降分配改变使BG₁导通，触发BG₂、BG₃所构成的互补双稳电路，使BG₄导通而发出差温报警信号。

图3－3－7 JW－RCD型感温探测器电路图

(三)可燃气体探测器

可燃气体探测器能对焦炉煤气、石油液化气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、汽油和氨等ⅡB级T₃组以下可燃气体进行泄漏监测。它适用于石油、化工、煤炭、冶金、电力、电子等工业部门以及其它贮存可燃性气体的场所。

其原理是：当气敏探测元件接触可燃气体，并达到报警浓度时，探测器进行气－电转换，将电信号输入调制电路，然后输入比较电路进行电位比较后，推动音响报警电路和触发记忆电路及自动控制电路(如排风扇的启动)。当可燃性气体排除后，报警器自动停止报警，探测器信号灯熄灭，手动复位后，排气扇停止工作，记忆指示灯熄灭，报警器和探测器恢复正常监视状态。