為什么極早期的火災探測十分關鍵？

火災的產生

我們生活的環境中充滿著大量的可燃物質，空氣中的氧氣含量通常也足夠滿足燃燒條件。但是還有另外一個形成火災的條件就是：點火能量必須可以驅使氧化的過程開始。

點火能量源可以是多種多樣的，如放電(如閃電)、電氣短路、飛濺的火花、熱氣層(電燈、加熱裝置等)、直接形成明火或是聚光等。

火災的演變

除了爆炸型火災的演變過程以外，常規火災的快速或緩慢的變化取決于是否有易燃的材料。

由于燃料和氧氣在火災發生的初期被充分地利用，帶來的火勢擴張取決于可利用的能量，尤其是明火的火災會釋放出巨大的能量導致火災在此階段迅速蔓延。

火災的蔓延

絕大多數情況下，

火災的蔓延將經過以下的階段及事件

初期：初始的火災可以被幾升的水就可熄滅；屬于略微可見的煙霧階段，但空氣中會產生不可見的氣霧狀顆粒。

煙霧郁積階段：在此階段內，火災可以由滅火器或是類似滅火藥劑的物質熄滅；會產生可見的煙霧，會有部分濃度密集的煙產生，通常是完全燃燒，在此階段會產生相當多的一氧化碳。

明火階段：面臨開放型的火災時必須要請求消防隊的支援了，由于有足夠的能量聚集，燃燒過程相當充分，從而產生大量的二氧化碳。

閃燃階段：處于開放火災、明火和全面火災的過渡階段，這是極具爆炸可能性的火勢傳播階段，此時在前一階段的活動中產生氣體和煙霧顆粒將隨著燃燒的火滲透滿整個區域。

全面火災階段：在此階段，火災已達到覆蓋整幢建筑的程度，大部分情況下，此階段的火災將無法挽救，消防隊僅能盡全力保護鄰近的建筑免遭牽連。

由此可以看出，火災探測必須盡可能早地起作用，因此火災干預可以在火災閃燃階段前開始。所以極早期的探測便是最大程度降低破壞和贏得寶貴的火災干預時間的關鍵。

火災煙霧探測器的種類和基本原理

一

離子型煙霧探測器

此類探測器會產生由不帶電的粒子經電離后形成帶電的粒子(離子)，故稱之為離子型煙霧探測器。

● 電極之間的空氣受直流電壓調制，借助輻射源產生傳到而形成離子，并產生電流

● 煙霧粒子附著離子后，電流信號減弱，且此信號變化與煙霧粒子量成比例

● 離子探測器適用于開放性火災的探測

在兩塊電極板之間的空氣受直流電壓的調制而被電離，如借助于一個微小的放射性輻射源產生傳導作用。由于被電離化，在采樣探測腔內會產生微弱的電流信號。而當煙霧粒子進入到此探測腔時，這些離子會附著了煙霧粒子后減弱了電流，減弱值與測量范圍內的煙霧粒子數量成一定的比例。

來自于離子探測器的信號成比例于探測腔內的煙霧粒子數量。因此離子煙霧探測器尤其適用于開放型火災的探測，如產生大量的細微的初期不可見煙霧粒子的火災。但不適用于僅產生少量的大型煙霧粒子的陰燃型的火災。

二

光電型煙霧探測器

顧名思義，光電感煙探測器通過煙霧的光散射原理來測量。

● 內部構造(探測腔)設置了光學傳感器(發射光源和光電接收器)

● 煙霧進入探測腔會阻擋光的發射而產生散射

● 光電接收器會接收到由于光的散射而產生變化的信號，繼而產生電流信號的改變

探測器內部構造，尤其是光的發射源和接收器的位置會直接影響探測的反應。從內部結構(探測腔)來看，光電接收器被設計安裝的位置可以不會直接接收來自發射光源的紅外線，在沒有煙霧的時候，光線被射入一迷宮結構并被完全吸收；如果有任何煙霧粒子進入紅外光線發射的光束區域，光線就會被散射，繼而光電接收器接收的光信號發生改變。信號的強度由煙霧濃度和煙霧粒子的光學特性來決定。

大量的白煙粒子的散射能力非常高，油煙粒子和黑煙散射光非常細微，這就是為何光電感煙探測器相當于可以捕捉到可見的白煙粒子，并且尤其適合探測那種火災中的白煙帶有明顯的煙霧光譜標記的火災。前向散射探測器更適用于探測陰燃的白煙火災，而具有后向散射的探測器傾向于適合探測產生黑色煙霧粒子的火災。

三

多重復合型火災探測器

多重復合型火災探測器配備了至少2個以上的傳感器，通過合適的方法其信號可以相互關聯。如此類型的探測器常常被稱之為具有更高精度的多判據探測器，其能夠更早期地可靠探測不同的火災現象。

多重復合型火災探測器的發展關鍵是最佳匹配傳感器法則的選擇以及最有特性傳感器的組合，因此，同時優化了探測特性和假象免疫力。

在這里列舉的是多重復合型火災探測器配備了2個光散射傳感器(前向散射以及后向散射)，和一個熱敏傳感器。其探測行為表現為以下特性：

● 對于陰燃火災，通過前向散射傳感器探測白煙可以獲得極佳的探測效果

● 對于黑煙的火災，通過后向散射傳感器探測黑色煙霧粒子達到良好的探測效果

● 對于不可見的煙霧火災，通過熱敏傳感器的輔助探測提高了探測可靠性

● 基于各自獨立的傳感器信號的組合，對于一些假象具有高度的可靠性和免疫力，如水蒸氣、廢氣或是熱源

多重復合型火災探測器的主要優勢在于響應速度(更早的火災探測)以及相當高的假象免疫力(杜絕誤報)。

四

線型光束感煙火災探測器

線型光束感煙火災探測器的工作原理為根據信號的衰減來進行判斷，如測量由于煙霧遮擋造成的光的衰減。

此類探測器又分為兩種，反射式和對射式。反射式在自身配備了信號發射器和接收器，在遠端使用一個反射器來反射光信號，這種設計的一個優勢就是線路只需輻射到探測器本體即可，且維護非常容易。

在沒有反射器的線型探測方式中，發射器和接收器是分開的。這兩種線型探測方式使用的工作原理是一樣的。

發射器發送一聚集的紅外光束，當沒有煙霧時，反射器會收到沒有強度減弱的光束。而如果有煙霧遮擋在發射器和接收器之間，紅外光就被部分地吸收及散射了，這就造成了其信號的直接改變，僅有部分的發射光可以達到接收器，在測量環節，信號的減弱反映了煙霧的平均密度。

線型煙霧探測器可以探測5-100米范圍，即便是微弱的煙霧濃度也會帶來信號有百分之幾的減弱。基于線型煙霧探測器以光的吸收和散射來響應，其適用于對白煙和黑煙及小到大型的懸浮粒子的探測，具有一致的響應和動作，所以適用所有產生可見煙霧的早期火災探測。

五

吸氣式感煙火災探測器

吸氣式感煙火災探測器也可稱為空氣采樣煙霧探測器或是吸入式煙霧探測器。原理是：監視區域內的空氣樣本通過敷設在監視區域內的采樣管由一吸氣泵引入到探測腔來進行探測。

空氣采樣煙霧探測系統采用主動探測的方式，而不同于其他所有的煙霧探測方式均為被動探測方式。根據制造廠商產品設計和期望的靈敏度，探測腔裝配了煙霧探測器，這種煙霧探測器可以分為以下一些類別：

采用點型煙霧探測器

當不需要極高靈敏度探測時，空氣采樣系統可以配備點型的煙霧探測器。這種探測器的內部構造與常規的點型煙霧探測器完全一樣，只是靈敏度設置了最高的級別。

采用云霧式探測器

在接近區域內，通過水浴的方式產生高濕度空氣，當煙霧粒子進入到此區域內，煙霧粒子被濕化表現為凝結核體，繼而形成霧氣。發光照射霧氣獲得不同的霧氣濃度，霧氣濃度越高，煙霧濃度就越高。

采用激光煙霧探測器

傳感器包含高強度的激光源的發射器和接收器。在測量截面上的懸浮顆粒使得光線被偏離，使得接收器的信號改變。由此信號來判斷報警的與否。

采用氙氣
持續不斷的空氣被引入探測腔，并通過一氙氣燈在幾厘米的距離外照射，煙霧粒子的遮擋使得光束偏離而產生基于探測腔長度對應的信號，由此信號來判斷報警的與否。這種吸氣式煙霧探測器需要定期校準，維護成本較高。

采用LED光源
氙氣光源已經退出舞臺，目前除了上述激光光源還有新代LED光源，常見使用的有藍光LED和紅光LED。LED壽命大大延長，特別是藍光LED可以探測更細微的煙霧顆粒。目前很多品牌使用LED光源，也已有成為主流趨勢。

總結

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