吴浩
中国矿业大学安全工程学院消防08-1班
摘要：通过对各种火灾探测器的介绍和分析，阐述了当今各种火灾探测器的研究现状，结合当今社会发生的各种火灾，提出了火灾探测器的发展趋势。
关键词：火灾探测器;研究现状；发展趋势。
1、前言
火灾作为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命则产和社会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比比皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究。
2、火灾探测原理与方法
2.1、火灾探测
火灾探测报警系统本身并不影响火灾发展进程，其主要作用是将火灾迹象通知有关人员，以便人们组织疏散或灭火，延长建筑物可供疏散的时间并通过联动系统启动其他消防设备。在火灾初期阶段，准确探测火情并报警，对于及时组织快速有序疏散、积极有效控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾损失都具有重要意义。 2.2、火灾探测的基本原理
在火灾的孕育于初期阶段，建筑物内会出现不少特殊现象或征兆，如发热、发光、发声、以及散发出烟尘、可燃气体、特殊气味等。这些特性是物质燃烧过程中发生能量转换的结果，为早期发现火灾，进行火灾探测提供了依据。深入分析火灾早期现象的特征，从中提取出可用于火灾探测的信息是一项极其重要的工作。按照探测元件与探测对象的关系，火灾探测原理可分为接触式和非接触式两种基本类型。
2.2.1、接触式探测
在火灾的初期阶段，烟气是反应火灾特征的主要方面，接触是探测就是利用某种装置直接接触烟气来实现火灾探测的，只有当烟气到达该装置所安装的位置时，感受元件方可发生
响应。烟气的浓度、温度、特殊产物的含量都是探测火灾的常用参数。在普通建筑物中应用最多的是点式探测器，它们有一个直径为十厘米的壳体，其内部安装了某种感受烟气浓度、温度或代表燃烧产物的元件，当进入壳体的烟气所具有的浓度或温度达到所用原件设定的危险阈值时便发出报警。在某些特殊场合下，接触式探测也可做成线型。如适宜在电线沟内使用的缆线式感温探测器，它们是根据缆线所在空间环境温度变化来判断火灾的。
2.2.2非接触式探测
器主要是根据火焰或烟气的光学效果进行探测的。由于探测元件不必接触烟气，可以在离火点较远的位置进行探测，所以探测速度较快，适宜探测那些发展较快的火灾，这类探测器主要有光束对射式探测器，感光式探测器和图像式探测器。 船舶智能焊接技术3、火灾探测器
火灾探测器发展到现在己经有了一百多年的历史，从19世纪40年代到20世纪40年代的一白年间，感温探测器一直占据着卞导地位，但也只是处于初级阶段。在这期间逐渐出现了定温探测器、差温探测器和差定温组合式探测器。20世纪50年代至70年代期间，出现了感烟
火灾探测器。80年代后期，总线制火灾探测器开始兴起，其后又出现了模拟量可寻址技术，给火灾探测技术注入了新的活力，为火灾探测的智能化发展奠定了良好的基础。到保险杠模具90年代开始倡导极早期火灾智能报警系统，它能在火灾发生初期对火灾进行识别并发出报警信号，将火灾抑制在萌芽状态。如今又发展起来的许多新型的火灾探测器，对于火灾探测也越来越准确可靠。
探测方式不同，可大致将它们划分为:(1>点型探测器:以探测器为中心点对周围火灾参数进行响应的火灾探测器。目前大部分的火灾探测器属于点型火灾探测器。} 2}线型火灾探测器:这种火灾探测器形成一个连续的线路，并对这一连续线路周围的火灾参数进行响应。
3.1感温探测器
电力滤波感温探测器一般分为定温式、差温式和差定温式二种类型。它们共同的工作原理是:物质在燃烧过程中，释放出大量的热，使环境温度升高，探测器中的热敏元件发生物理变化从而将温度信号转化为电信号，传输给火灾报警控制器，根据感温探测器采集的温度信号，判定它是否超过某一阈值，发出火灾报警信号。单一的感温探测器由于灵敏度低，探测速度
慢，尤其对阴燃不响应，误报率高。
电容器组
3.2感烟探测器
感烟探测器分为离子感烟探测器和光电感烟探测器，其原理和性能有所区别。 3.2.1、离子感烟探测器
离子感烟探测器是利用烟气进入电离室后，烟粒子吸附在离子上，使室内的电离状态发生变化，离子电流减小的原理而制成的。烟的浓度越大，离子电流减小越明显。通过电子线路处理，探测器一方面发出声光报警信号，同时把信号传送给报警控制器。
3.2.2、光电感烟探测器
光电感烟火灾探测器分为减光式和散射式。减光式光电感烟探测器工作原理是当发生火灾时，探测器检测室内发光元件的发射光受到烟雾遮挡，因而使受光元件接收的光量减少，光电流下降，探测器发出报警信号。目前减光式光电感应探测器应用较少。散光式光感烟探测器工作原理则是在火灾发生时，烟雾进入探测器的检测室，由于烟粒子的作用，使发光元件发出的光产生漫反射，漫反射光被受光元件所接收，使受光元件的阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了将烟雾信号转换成电信号的功能，探测器发出报警信号。散光式光感烟探测器目前应用较广泛。
3.2.3、气体探测器
气体探测器适用于散发可燃气体和可燃蒸汽的场所。山于火灾烟气是火灾中对人构成威胁最大的因素，而co是火灾烟气的主要产物。在商场这类人员密集的场所宜布置co探测器，防止在发生火灾情况下，人们在发现浓烟时已吸入过量co中毒而无力逃生。但由于co易与还原性气体发生化学反应，因而在有还原性气体的场所可能发生误报警。
3.2.4、红外火焰探测器和紫外火焰探测器
火灾发生时火焰的辐射能中有30% --40%以电磁辐射的形式消耗，这些磁辐射包括紫外线(UV)、可见光、红外线，它们包含着丰富的火灾信息用于火灾探测。但能够辐射出红外线的不仅仅是火灾的火焰，一些高温物体的表而，如炉子、烘箱、卤素白炽灯、太阳等都能辐射出与“火焰“红外线频带相吻合的红外线。因而这些并非火灾的红外源就十分容易使单波段红外火焰探测器产生误报警。同时，火灾中辐射出的紫外线也是火灾的重要特征，目前研究的紫外火焰探测器是利用火灾火焰的紫外线辐射到光电倍增管的阴极上吸收紫外线而引发光电效应，从而探测火灾信号的。当被监视场所有明火燃烧时，由于火焰中有大量的紫外辐射，当紫外火焰探测器中的紫外光敏管接收到波长为0.185-0.245pm的紫外辐射
时，就会有由光电效应产生的信号送给报警控制器，发出火灾报警信号，从而实现了火灾的光电转换，完成了紫外火焰探测的功能。紫外火焰探测器灵敏度高(毫秒级)，反应速度快，适合在火灾时有强烈的火焰辐射、无阴燃阶段且需对火焰做出快速反应的场合。但紫外火灾探测器容易受电焊光、电弧、闪电、X射线等(白酒瓶盖紫外线辐射)quartz插件触发而产生误报警。当环境中有紫外辐射、高温物体或有太阳光直射时可能要发出误报警动作。因此，紫外火焰探测器不宜用于火焰出现前有浓烟扩散或有阳光直射的地方。
3.2.5、图像火灾探测器
图像型火焰火灾探测系统（双波段感焰火灾探测系统）利用早期火灾烟气的红外辐射特性结合早期火灾火焰可见光辐射特征，利用早期火灾的红外视频信号以及火灾火焰可见波段视频信号，同时结合火焰的谱特性、相对稳定性、纹理特性、蔓延增长特性等，采用趋势算法等智能算法，将火灾探测与图像监控有机结合，实现高大空间早期火灾探测与监控的目的。
3.2.6、声音火灾探测器
声音火灾探测器是利用燃烧所特有的次声波现象制成的声音传感器。物质在燃烧过程中，会放出大量的热能，对周围空气进行加热，使得空气膨胀，形成压力声波，其频率仅有数赫兹。这种超低频(次声波)的声音现象为物质燃烧所共有。目在这个频率范围内，日常杂音很少，所以，可以在很大程度上避免环境对探测器的干扰。日本东京消防厅消防科学研究所利用这个特性并结合防风和防振措施研制出了性能优良的声音火灾探测器。
4、部分新型探测技术简介
随着现代科学技术的发展，火灾探测技术有了突飞猛进的发展。出现了下列几种新的探测方式。
4.1、高灵敏度吸气式感烟探测器
高灵敏度吸气式感烟探测器是主动式的探测器系统。内置的抽气装置在管网中形成了一个稳定的气流，通过所铺设的管路不断地从被保护区域抽取空气样品并送到探测器室进行检测。所采集到的空气样品经过过滤网来滤除空气样品中的灰尘或其他颗粒，以防止他们对测量结果产生干扰。在测量室内安装有一个静谧的激光发射装置及一个特殊反射镜，激光
器发射出平行的激光光束，照射到空气样本上，如样木中有烟粒子存在，光束将产生前向散射，散射光线经凹而反光镜射入高灵敏度激光接收仪，所产生的电子信号经过处理计算，并根据测得散射光信号脉冲数，测量出空气样本中的烟粒子量。测得的信号，经“人工神经网络”微处理器处理后，与预先设定的报警闭值比较，如果达到警报级别则发出火警预报。其他杂乱光线透过中心光栏后由平面反光镜反射出测量室。系统主要特点：①灵敏度高，探测范围宽；②主动连续采样，应用范围广阔传统烟感探头为被动型，安装位置受到限制，必须安装到吊顶下或烟雾易聚集之处，才能正常发挥作用。该系统采用了高效抽气机，经山采样管网连续不断地抽取空气样本进行监测。③抗干扰能力强；④具有灰尘自动识别功能； ⑤报警部位不精确当一路采集管报警后，不能识别在空气采集管的何处发生报警，只能知道采样管通过的区域发生了报警。而传统感烟探测器则每个探测器都有编码，能识别发生火警的部位。
4.2、分布式光纤感温探测报警系统
分布式光纤感温探测报警系统利用激光光纤拉曼散射效应和光时域反射OTDR原理实现连续空间温度场的温度测量与位置确定。控制器向探测器注入高能窄激光脉冲，该激光脉冲
在光线中传输时，除与传输介质相互作用，产生与激发光波长相同的瑞利散射光，还与介质分子发生非线性拉曼散射，产生与激发光波长不同的拉曼散射光。探测器不同位置上的背向散射回波，在不同时刻返回激光注入端。根据激光注入光线与背向拉曼光返回系统的时间差和光纤介质中光传输的速度的乘积之半等于散射区域注入端的光通道长度的关系，即OTDR原理，可以确定某时刻的拉曼光回波信号所对应的散射区位置。光纤测温系统有如下性能特点：①探测器的木质安全特性；②长距离、高密度、可定位多点温度探测报警；③有效的感温探测报警特性。
4.3、信息融合技术
信息融合的概念并不是一个新的概念，人和动物都具有使用多个感知来改善他们的生存的能力。人类可以通过多种感知所获得的信息来准确地识别环境或物体的状况，并引导他们的下一步动作，即使这些信息含有一定的不确定性、矛盾或错误的成分，他们也可以将各种传感器的信息综合起来，并使这些感觉信息相互补充、印证，完整地处理具有不同功能的多种传感器所获得的信息，实现由单个传感器所不能实现的识别功能，将这种方法应用于工程实际中，就称为多传感器信息的融合。
我国对信急融合技术的研究起步相对较晚，20世纪80年代初，人们开始从事多目标跟踪技术研究，到了80年代末期，才开始出现了关于信息融合技术研究的报告。进入90年代以后，随着国外多传感器信急融合技术研究的发展，国内对信息融合这一领域的研究才逐渐形成高潮，一些高校和研究所开始从事这一技术的研究工作，从己发表的公开文献来看，近几年我国对多传感器信息融合方而的研究日益重视。如1993年国家自然科学基金会资助北京航空航天大学的“多传感器数据融合”项目，电子工业部在成都电子科技大学的预研项目，国防科工委对部队院所的多传感器数据融合研究也进行了资助等。国内所有这些研究仍是处在起步阶段，是一种理论上、具体算法上的研究，离实际使用尚远。
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