第3.7节 烟雾传感器

图4 阻抗变换电路
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器
5.整机电路
•2）整机电路工作原理
基本工作过程如下： （1）烟雾传感器输出的电 压信号经高阻放大器放大后， 送入电压比较器，输出报警单 元实现声光报警；另一路经继 电器输出一开关量控制信号， 接到外控设备。 （2）整机自检单元，每隔 45s自动接通一次，绿灯随之闪 烁，证明电路正常工作。
美国加州海湾突现数百万条死鱼
• 2011年3月8日，美国洛杉矶以南海域（丽浪多市海滩） 突现大片死鱼，死鱼主要包括沙丁鱼、凤尾鱼和鲭鱼 等，当地官员估计死鱼数量至少有数百万尾。当地一 名警方发言人说，死鱼大约有一英尺那么深，国王码 头（King Harbor Marina）几十条私人船只周围到处 是死鱼。 • 当局正在调查死鱼原因，目前还未发现赤潮或污染的 迹象，初步评估认为是缺氧所致。
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警
2.工作原理
使离子电流减弱的原因有两种： （1）首先，当含有烟雾的气体进入电离室后，烟 雾的微粒吸附了部分带电离子，使产生的离子电流值 有所下降； （2）同时，烟雾为例又会吸收掉部分α射线，从 而使电离电源被削弱，使产生的离子数量有所下降。 基于上述两种原因，当烟雾出现时，会大大降低 离子电流强度，离子电流强度的大小反映火源探测点 的温度，这就是烟雾检测火源温度的基本工作原理。
（二）光电式感烟传感器
2.组成及各部分作用
与门电路 为了提高探测器的可靠性，更有效地探测火灾，减少误 报警，设置与门电路是非常必要的。振荡电路不仅为发光 元件提供电源，同时也周期性地为开关电路提供信号。但 是，在正常监视状态下，受光元件接受不到光，因此无信 号输出，与门开关电路处于截止状态，探测器也就无火警 信号输出。当探测器检测室内进入烟后。由于烟颗粒的作 用，使发光元件发出的平行光束发生散射，此时受光元件 接受到一定的光量，因此有信号输出，此信号与振荡器送 来的周期脉冲信号复合后，开关电路导通，探测器发出火 警信号。
（二）光电式感烟传感器
1.工作原理
•在火灾烟雾进入探测器的检测 室时，由于烟粒子的作用，使 发光元件发射的光产生漫射， 这种漫射光被受光元件所接受， 使受光元件阻抗发生变化，产 生光电流。从而实现了将烟信 号转成电信号的功能，探测器 发出报警号。 •发光元件为大电流发光效率高 的红外发光二极管；受光元件 大多数采用半导体硅光电池。
（二）光电式感烟传感器
2.组成及各部分作用
记忆电路 当探测器发出火灾报警信号以后，要求此信号能长期 保持，即使是烟雾浓度降低或消失，火警信号也不能自动 消失，记忆电路就起这种作用。当火灾发生的时间、地点 确认以后，认为火警信号不必存在时，可由人工复原，将 火警信号清除。记忆电路对火灾探测器是一个重要电路单 元，是不能忽视的，规范上也有明确要求。
• 技术指标: 静态电流小； 双发光二极管显示，360度可见； 内置式测试干簧管：用一磁铁可现 场进行模拟测试报火警功能； 密封结构可防尘、昆虫和抗背压； 系统供电电压：12/24VDC； 静态额定值：电压8.5～35VDC电流 ≤120μA
（二）光电感烟传感器
5.产品
红外光束感烟探测器
工作原理：红外光束感烟探测器是线型探测器，它是
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器
2.工作原理
如图1，放射源放射微量的α射 线，使空气电离，在电离室内 的正、负极板间产生离子电流。 当包含较大微粒的烟雾进入电 离室后，在烟雾微粒的作用下， 使离子电流减弱。由于离子电 流的强弱对应于烟雾浓度的高 低，故可检测出被测点的火源 温度。
图1 电离室工作原理
图2
KYB-1型离子式烟雾传 感器输出特性曲线
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器 5.整机电路
•1）烟雾浓度与输出电压
电压输出特性曲线如图 3所示。当不含烟雾的气体 进入气室时，因为两个离子 室离子电流相等、阻抗相等。 所以输出电压稳定在4.5V左 右。当烟雾气体进入测定室 后，随着烟雾浓度的增高， 离子电流不断减小，使输出 电压失去平衡，从4.5V下降。
第2.3.7节 烟雾传感器
感烟探测器的一般知识
功能 分类 产品介绍 感烟火灾探测器的选用
KYB-1型离子式矿用烟雾报警器
用途 工作原理 整机电路 技术性能 使用和调整方法
（一）感烟探测器一般知识
1.功能
火灾的起火过程一般都伴有烟、热、光三种 燃烧产物。在火灾初期，由于温度较低，物质多 处于阻燃阶段，所以产生大量烟雾。烟雾是早期 火灾的重要特征之一，感烟式火灾探测器是能对 可见的或不可见的烟雾粒子响应的火灾探测器。 它是将探测部位烟雾浓度的变化转换为电信号实 现报警目的一种器件。它响应速度快，能及早地 发现，是使用量最大的一种火灾探测器。
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器
1.用途
KYB-1型矿用烟雾报警器是一种用于煤矿井下因 机械摩擦、电气设备故障而起火，以及煤炭自燃火灾 的监测、预报仪器，特别能加强矿工安全意识，避免 人身事故发生，对煤矿安全生产起到了促进作用。 仪器既可作为独立的烟雾检测和报警设施，又可 用于各种监测系统，作为监测环境参数（烟雾）的一 个传感单元。
（二）光电式感烟传感器
2.组成及各部分作用
信号放大电路 信号放大电路是在检测室进烟以后，发光元件发出的 平行光束发生散射，使受光元件接受到光，阻抗降低，光 电流增加，信号经放大后送出。 抗干扰电路 抗干扰电路是为了保证受光元件长期、稳定、可靠地 工作，不受其它光（非火灾信号）的干扰，因此，放大器 作为一个独立单元，全部装在一个屏蔽盒内，避免了各种 干扰因素的干扰，提高了探测器的可靠性。
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器
1.用途
检测烟雾时，仪器除设置就地声光报警单元外，还可 将无电位的本安型开关量电信号传输到井下各个分站，以 及传输到地面主机显示测点发生的烟雾值。当然，也可把 各个测点的烟雾开关量信号传输到井下某集中观测点，由 声光报警器报警、以便及时发现、处理或预防火灾事故。 仪器主要装设在井下采、掘工作面，采空区、回风道、 机电硐室或胶带运输巷，以及其它需要监测的地点。 如果把仪器与某种灭火装置配套使用，可以实现自动 喷水灭火。
（二）光电式感烟传感器
2.组成及各部分作用
光电式感烟传感器由发光元件、受光元件和遮光体组成的检 测室、检测电路、振荡电路、信号放大电路、抗干扰电路、 记忆电路、与门开关电路、确认电路、扩展电路和稳压电路 等组成。
（二）光电式感烟传感器
2.组成及各部分作用
震荡电路的作用 光电感烟探测器是利用一套光学系统作为传感器的。 而光学器件是有一定寿命的，为了延长光学器件的寿命， 特别是发光元件的寿命，一般不采用直流方案，而采用交 流方案，即使发光元件发光时间缩短，间歇时间增长，同 时又不影响探测器工作，振荡电路就是为此而设置的。 发光元件串接于振荡电路中，当电路起振时，发光元 件发出周期性的脉冲光束。一般脉冲宽度在100ms左右， 脉冲幅度可根据需要进行调整；而脉冲间隔时间一般在5s 左右，这样就可使发光元件的有效工作时间大大增加。
（二）光电式感烟传感器
2.组成及各部分作用
确认电路 为了在现场判明探测器是否动作，现代的火灾探测器 上均设置确认电路。即当探测器工作以后，确认电路工作， 点燃确认灯，在现场即可清楚地看到发光的灯光，表明探 测器工作，不需到报警器上去查看，同时也给调试开通整 个系统带来方便。
（二）光电式感烟传感器
图3 烟雾浓度与输出电压变化曲线
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器
5.整机电路
•1）烟雾浓度与输出电压
输出电压信号的范围虽然较大， 但因传感器输出阻抗高达1011～ 1012Ω，所以，使用一般仪表（如万 用表、数字电压表等的输入阻抗只有 104～106Ω）仍无法直接分辨其读数 值，为此，在传感器上又加上一个阻 抗变换单元。 经阻抗变换后，信号阻抗由输入 的1011～1012Ω下降到103Ω，再把这 一较低阻抗信号送入集成电路块，供 烟雾检测传感器。由于阻抗经过变换 后下降，增强了电路的抗干扰能力， 阻抗变换电路又叫高阻放大器。
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器 3.防护措施
为了提高仪器的检测精度，在传感器的入气口设置 了20～60黄铜粉末冶金罩，既可保证气体顺利进入气室 又可将矿尘粉粒滤掉。另外，为适应环境条件，还做了 特殊的防水防潮处理。
（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器 4.输出特性
补偿电离室是一个封闭的气 室，它用作补偿烟雾以及以外因 素的影响所产生的误差，如图2 中的曲线3；测定用的电离室特 性变化如曲线1和曲线2。 当电离室未与烟雾接触时， 电离室的工作特性曲线1和曲线3 按同一规律变化。烟雾进入测定 电离室后，由于烟雾对离子电流 的影响，使电流值由IK 降至IK’， 此时，电离室的工作特性为曲线 2。
3.缺点
光电感烟探测器原理对粒径为0.1～50μm 的烟雾敏感， 因此受矿山浮游粉尘的干扰很大，易产生非火灾误报，影 响检测的可靠性。 （1）失报 因粉尘进入主光电室粘附在发光、受光元件上，造成 遮光而发生失报，需要经常清扫。 （2）非火灾误报 在以下情况下易发生非火灾误报： 1）受到5000勒克斯以上的强光或闪光照射； 2）电气噪音、冲击电压、雷达电波干扰时； 3）环境浮游粉尘、小虫进入后产生散射光及环境温湿 变化、结露或喷雾时。
对警戒范围内某一线状窄条周围烟气参数响应的火灾探测器。 它同前面两种点型感烟探测器的主要区别在于线型感烟探测 器将光束发射器和光电接受器分为两个独立的部分，使用时 分装相对的两处，中间用光束连接起来。
（二）光电感烟传感器
5.产品
•产品：红外光束感烟探测器（北京沃得沃安装工程有限公司）
对射式光束感烟探测器主要使用于空间较大、较高，不适 合使用烟感、温感探测器的场所。如：大型超市，大厂房等地。 该探测器需成对使用。
图5 KYP-1 型离子式烟雾传感 器整机电路原理框图