一種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法及其在火災煙霧探測中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法,同時還涉及此方法在火災煙霧探測中的應(yīng)用，屬于消防報警【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括接收到氣溶膠以藍光散射光功率 PBL 和紅外光散射光功率 PIR 反映的相應(yīng)散射信號后，計算藍光和紅外光散射功率比值 R ；根據(jù)藍光和紅外光散射功率比值 R 與氣溶膠中值粒徑 dmed 的關(guān)系確定中值粒徑 dmed ；將藍光散射光功率 PBL 和紅外光散射光功率 PIR 與所設(shè)定的對應(yīng)門限 PBLth 、 PIRth 進行比較，發(fā)出相應(yīng)的干擾提示信號或相應(yīng)的火災報警信號。采用本發(fā)明后，可以判斷并發(fā)出火災種類報警信號，以便采取針對性的合理措施，同時避免非火災氣溶膠引起誤報警。
【專利說明】一種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法及其在火 災煙霧探測中的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣溶膠的探測傳感方法，尤其是一種基于雙波長散射信號的氣溶 膠粒徑傳感方法，同時還涉及此方法在火災煙霧探測中的應(yīng)用，屬于消防報警【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于氣溶膠光散射原理的煙霧火災探測技術(shù)自上世紀70年代問世以來獲得了廣 泛應(yīng)用，但已有技術(shù)不能感知氣溶膠粒徑的大小，無法區(qū)分火災煙霧和灰塵、水蒸氣，因此 誤報警成為探測有效性的最大問題。
[0003] 通常，物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的火災氣溶膠的粒徑小于1 U m，水蒸氣、灰塵等非火災氣溶膠 粒徑大于1Um。
[0004] 專利號為200410031104. 5和201180039383. 8的專利均公開了采用氣溶膠粒子對 兩種不同波長散射光信號來區(qū)分大于或小于1Um粒子的方法，以期減少火災煙霧報警器 誤報警。
[0005] 然而，以上現(xiàn)有方法僅能通過探測判斷出氣溶膠的粒徑是否大于或小于1 U m界 限，而不能夠"感知"出其具體粒徑，因此難以根據(jù)氣溶膠的特性判斷火災的性質(zhì)以采取有 效的針對性措施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是：針對上述技術(shù)存在的不足，提出一種基于雙波長散射信號的氣 溶膠粒徑傳感方法，進而根據(jù)粒徑值識別不同種類的火災和水蒸氣、灰塵干擾，并以相應(yīng)的 報警信號告警，做出相應(yīng)的提示，以便采取針對性的合理措施。
[0007] 氣溶膠粒徑有不同的度量方法，中值粒徑不僅是度量氣溶膠粒徑的方法之一，而 且還可以在一定程度上反映粒子粒徑的分布情況。由于物質(zhì)燃燒生成的氣溶膠粒徑的數(shù)量 分布基本都可以用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)描述，因而該分布可以用中值粒徑與標準差這兩個參 數(shù)表征。一般燃燒物的粒徑分布標準差大約在1. 6-1. 9之間，變化不大，因此中值粒徑就可 以作為確定粒徑分布的主要特征。
[0008] 申請人:通過研究發(fā)現(xiàn)，當氣溶膠粒徑服從對數(shù)正態(tài)分布和分布的標準差在 1. 6-1. 9范圍內(nèi)時，在一定散射角度上（通常要求發(fā)光器件與收光器件光學軸線之間的夾 角在15度以上）粒子對兩種波長的光散射功率之比，與氣溶膠中值粒徑直接對應(yīng)，由此可 以得出氣溶膠中值粒徑數(shù)值，并以此作為傳感器的氣溶膠中值粒徑輸出信號。同時，由于氣 溶膠濃度與散射光功率直接對應(yīng)，因此把兩個波長的散射光功率作為傳感器的氣溶膠濃度 輸出信號。
[0009] 本發(fā)明按以下步驟實現(xiàn)基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法：
[0010] 第一步、接收到氣溶膠以藍光散射光功率P%和紅外光散射光功率PIK反映的相應(yīng) 散射信號后，按下式計算藍光和紅外光散射功率比值R:

【權(quán)利要求】
1. 一種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步、接收到氣溶膠以藍光散射光功率Pi和紅外光散射光功率P ik反映的相應(yīng)散射 信號后，按下式計算藍光和紅外光散射功率比值R :
式中P%為藍光散射光功率，Pik為紅外光散射光功率； 第二步、根據(jù)藍光和紅外光散射功率比值R與氣溶膠中值粒徑Clnred的關(guān)系確定中值粒 4工 dmed ; 第三步、將藍光散射光功率Pi和紅外光散射光功率Pik與所設(shè)定的對應(yīng)門限PBWh、P IKth 進行比較： 當藍光散射光功率P%、紅外光散射光功率Pik分別低于各自對應(yīng)的預定門限PBWh、P mh 進時，返回第一步； 當至少藍光散射光功率P%、紅外光散射光功率Pik之一高于其對應(yīng)的預定門限PBUh、 Pmh時，判斷中值粒徑Clnred是否大于設(shè)定的分界值Clnredth;如是，則發(fā)出相應(yīng)的干擾提示信號； 如否，則發(fā)出相應(yīng)的火災報警信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，其特征在于：所 述第三步中，發(fā)出相應(yīng)的干擾提示信號包括僅紅外光散射光功率P ik大于其預定門限PIKth， 則提不為大粒子灰塵或水蒸氣干擾；藍光散射光功率Pb1j和紅外光散射光功率P ir分別大于 其對應(yīng)的預定門限PBWh、PIKth，則提示為高濃度的大粒子灰塵或水蒸氣干擾。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，其特征在于：所 述第三步中，發(fā)出相應(yīng)的火災報警信號包括藍光散射光功率P%和紅外光散射光功率P ik分 別大于對應(yīng)的預定門限PBWh、PIKth，則報警為高濃度的火災煙霧氣溶膠；僅藍光散射光功率 P%大于對應(yīng)的預定門限PBUh，且中值粒徑Clnred小于一個區(qū)分火災煙霧粒徑大小的界限值，則 報警為較小粒徑火災煙霧氣溶膠；僅紅外光散射光功率P ik大于對應(yīng)的預定門限PIKth，且中 值粒徑介于所述區(qū)分火災煙霧粒徑大小的界限值與cL dth之間，則報警為較大粒徑的火災煙 霧氣溶膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，其特征在于：所 述第二步之后，還判斷中值粒徑是否小于150nm ;如否，則直接進行第三步；如是，則將接收 到的藍光散射光功率P%和紅外光散射光功率Pik分別乘以加權(quán)系數(shù)150nm/cL d，再進行第 三步。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，其特征在于：所 述藍光采用波長為280-490nm的光源，所述紅外光采用波長為830-1050nm的光源。
6. -種基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步、接收到氣溶膠以不同時段藍光散射光功率和紅外光散射光功率反映的相應(yīng)散 射信號后，按下式計算藍光和紅外光散射功率比值R :
式中Pi和ΡΒω分別為第一和第二時段藍光散射光功率，PIK和Pm分別為第一和第二 時段紅外光散射光功率； 第二步、根據(jù)藍光和紅外光散射功率比值R與氣溶膠中值粒徑Clnred的關(guān)系確定中值粒 4工 dmed ; 第三步、將對應(yīng)時段的藍光散射光功率和紅外光散射光功率與所設(shè)定的對應(yīng)門限 Pblth、Pmh進燈比較： 當對應(yīng)時段的藍光散射光功率、紅外光散射光功率分別低于各自對應(yīng)的預定門限 PBUh、Pmh進時，返回第一步； 當至少對應(yīng)時段的藍光散射光功率、紅外光散射光功率之一高于其對應(yīng)的預定門限 Pmh、PIKth時，判斷中值粒徑CLd是否大于設(shè)定的分界值CU h;如是，則發(fā)出相應(yīng)的干擾提示 信號；如否，則發(fā)出相應(yīng)的火災報警信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法，其特征在于：所 述第一時段為無火災煙霧氣溶膠存在時段，所述第二時段為有火災煙霧氣溶膠存在時段。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述基于雙波長散射信號的氣溶膠粒徑傳感方法在火災煙 霧探測中的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N15/02GK104392577SQ201410748629
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】王殊, 竇征 申請人:王殊, 竇征