[科普中國]-線型感溫探測(cè)器

簡介

線型感溫探測(cè)器主要有兩種：即光纖式和電纜式。目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用較廣且很成熟的線型感溫探測(cè)器主要有兩種：模擬量式線型感溫探測(cè)器和開關(guān)量式線型感溫探測(cè)器。1

線型光纖感溫火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是90年代末發(fā)展起來的一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空間溫度場(chǎng)分布的新型技術(shù)，它利用光學(xué)傳播技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量光纜沿線溫度的目的，以達(dá)到火災(zāi)預(yù)警的功效。感溫光纖這一新興的線型分布式火災(zāi)探測(cè)手段正逐漸為用戶廣為接受。近幾年來在線型感溫探測(cè)領(lǐng)域引起了一場(chǎng)空前的革命，現(xiàn)在一些重要的線型感溫探測(cè)場(chǎng)合大多數(shù)都采用了線型光纖感溫火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其安裝簡便，性能卓越。2

優(yōu)點(diǎn)線型感溫火災(zāi)探測(cè)器與點(diǎn)式感溫火災(zāi)探測(cè)器相比, 它具有良好的環(huán)境適應(yīng)性、能夠近距離或貼近保護(hù), 在各種潮濕、污染、粉塵等消防探測(cè)場(chǎng)所中能夠高可靠地工作。這些優(yōu)點(diǎn)都是點(diǎn)式探測(cè)器無法比擬的, 所以自從線型感溫火災(zāi)探測(cè)器推出以來, 它一直被廣泛地應(yīng)用在倉庫、貨場(chǎng)、電纜隧道、車輛隧道、油氣輸送管道、油罐、變壓器、皮帶輸送機(jī)及機(jī)車、配電盤等消防探測(cè)場(chǎng)所。線型感溫火災(zāi)探測(cè)器的功用已經(jīng)在發(fā)電廠、鋼鐵公司等領(lǐng)域的電纜火災(zāi)實(shí)戰(zhàn)中得到成功的確認(rèn)。3

分類及比較線型感溫火災(zāi)探測(cè)器有很多種。從動(dòng)作性能來分類, 可分為定溫型、差溫型、差定溫型探測(cè)器;從工作原理來分類, 可分為線型、空氣管式感溫探測(cè)器;從工作方式來分類, 可分為不可恢復(fù)式(開關(guān)量)、可恢復(fù)式(模擬量)感溫探測(cè)器。3

開關(guān)量和模擬量線型感溫火災(zāi)探測(cè)器開關(guān)量線型感溫探測(cè)器開關(guān)量線型感溫探測(cè)器的結(jié)構(gòu)為2 根用熱敏材料絕緣的鋼絲(也稱熱敏電纜), 其探測(cè)原理是熱敏電纜受熱后電阻率降低從而觸發(fā)開關(guān)量的溫度報(bào)警, 根據(jù)不同的場(chǎng)合選用不同額定動(dòng)作溫度的探測(cè)器。

上世紀(jì)90 年代, 國內(nèi)用得最多的是開關(guān)量線型感溫探測(cè)器, 這種探測(cè)器工藝要求較為簡單, 價(jià)格比較便宜, 當(dāng)周圍的環(huán)境達(dá)到一定的溫度時(shí), 熱敏電纜就會(huì)熔斷, 而連接熱敏電纜的信號(hào)模塊將這個(gè)斷路信號(hào)作為火災(zāi)報(bào)警信號(hào)傳輸至火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng), 從而便完成了它的報(bào)警使命;熱敏電纜雖然斷后還可以連接起來繼續(xù)使用, 但如果多次斷線報(bào)警后, 它的性能會(huì)逐漸降低而增加它的誤報(bào)率, 它的不足之處還在于只能在一個(gè)特定的溫度報(bào)警。3

模擬量線型感溫探測(cè)器模擬量線型感溫探測(cè)器由線型感溫電纜(也稱熱敏電纜)和微電腦處理器兩部分組成, 以4 芯熱敏電纜為例, 其結(jié)構(gòu)為4根外層采用特殊的負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料絕緣的導(dǎo)體兩兩短接成兩個(gè)回路, 微電腦處理器用來監(jiān)控其前端熱敏電纜的工作狀態(tài)。當(dāng)熱敏電纜所保護(hù)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)溫度發(fā)生變化時(shí), 監(jiān)測(cè)回路的電阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化, 當(dāng)微電腦處理器檢測(cè)到前端熱敏電纜探測(cè)回路的電阻值變化達(dá)到預(yù)定的報(bào)警值時(shí), 就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)發(fā)送給其后端的火災(zāi)報(bào)警控制屏,從而觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。微電腦處理器前端的輸入信號(hào)是由熱敏電纜產(chǎn)生的連續(xù)變化的電阻值(模擬量/類比量), 后端的輸出信號(hào)是開關(guān)量信號(hào)。3

兩種探測(cè)器各具特點(diǎn)，但相比較而言模擬量式線型感溫探測(cè)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）當(dāng)發(fā)生過熱或火災(zāi)后，由于傳感電纜的絕緣電阻可以恢復(fù)到常溫?cái)?shù)值，因此探測(cè)器可以重復(fù)使用。

（2）探測(cè)器的報(bào)警設(shè)定溫度可以根據(jù)被保護(hù)對(duì)象的特點(diǎn)，在60℃-140℃之間調(diào)整；并且通過必要的處理，一個(gè)回路可以設(shè)置多個(gè)報(bào)警點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)報(bào)警。

（3）可以實(shí)現(xiàn)傳感電纜的短路報(bào)警。

（4）探測(cè)器的相對(duì)靈敏度可隨傳感電纜受熱長度增加而提高。

（5）加工工藝容易控制，品質(zhì)易于保證。

（6）可使用于大空間、高舉架場(chǎng)所。

（7）由于采用同軸編織屏蔽結(jié)構(gòu)，包裝運(yùn)輸、安裝方便，抗機(jī)械損傷，抗電磁干擾能力強(qiáng)。1

線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器原理線型光束感煙探測(cè)器具有監(jiān)視范圍廣、保護(hù)面積大、使用環(huán)境條件要求低等特點(diǎn)， 通常用于初始火災(zāi)有煙霧形成的大空間火災(zāi)探測(cè)。

線型光束感煙探測(cè)器是利用煙霧粒子對(duì)光線傳播發(fā)生遮擋的原理制成的。當(dāng)一束一定強(qiáng)度的單色平行光通過火災(zāi)煙霧粒子時(shí)， 由于煙霧粒子的散射和吸收效應(yīng)， 使入射光產(chǎn)生衰減， 接收器接收到的光信號(hào)降低， 轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)也降低， 當(dāng)信號(hào)降低至閾值以下時(shí)， 發(fā)出報(bào)警信號(hào)。平行光通過煙霧粒子的消光示意如圖2 所示。

發(fā)射器根據(jù)發(fā)光原理， 可以發(fā)出紅外光、紫外光或激光， 發(fā)射光無遮擋地照射到接收器上， 接收器將其接收后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。為了降低功耗， 提高探測(cè)器抗干擾能力， 發(fā)射器采用脈沖方式工作， 脈沖周期為ms 級(jí)， 脈寬為100 μs， 接收器同樣裝有抗干擾電路。當(dāng)光束被動(dòng)物或人為遮擋時(shí)， 報(bào)警器能發(fā)出故障信號(hào)； 同樣如因發(fā)射器損壞， 或安裝位置變動(dòng)， 而接收器不能接收到光束時(shí)， 報(bào)警器同樣發(fā)出故障信號(hào)， 而不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

紅外光感煙探測(cè)器技術(shù)成熟， 性能穩(wěn)定， 靈敏度高， 目前使用的線型光束感煙探測(cè)器通常為紅外光感煙探測(cè)器。常見的紅外光束感煙探測(cè)器， 發(fā)射器的光源為近紅外波段， 也有用可見紅光波段的激光光源作為探測(cè)光源。紅外光束感煙探測(cè)器按光束數(shù)量可分為單光束和多光束感煙探測(cè)器， 按光路形式可分為對(duì)射式和反射式光束感煙探測(cè)器。由于半導(dǎo)體激光感煙探測(cè)器的激光器具有激發(fā)電壓低、脈沖功率大、效率高、體積小、壽命長、方向性強(qiáng)、亮度高、單色性佳等優(yōu)越性能， 盡管問世不久， 已在各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。4

布設(shè)方式采用紅外對(duì)射光線探測(cè)器時(shí)， 它們?cè)诖罂臻g的布設(shè)通常采取垂直布設(shè)和水平布設(shè)方式。關(guān)于探測(cè)器安裝距離的確定， 有兩種方法： ① 按照《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.2.1、8.2.2 條規(guī)定確定； ② 通過性能化防火設(shè)計(jì)分析， 經(jīng)大空間火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)模擬計(jì)算確定。

紅外對(duì)射光線探測(cè)器水平布設(shè)時(shí)， 必須克服煙氣的層化現(xiàn)象， 如果大空間中煙氣不能上升到紅外線的探測(cè)高度， 則該方法將無用。因此水平布設(shè)時(shí)探測(cè)器的安裝高度應(yīng)處于熱障層下方。

對(duì)于火災(zāi)發(fā)展迅速， 火災(zāi)功率上升快的場(chǎng)所， 光束間距應(yīng)適當(dāng)減小， 因?yàn)檫@時(shí)的火災(zāi)煙霧上升速度快， 煙氣羽流直徑小。對(duì)于高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于12 m 的建筑空間， 可在被保護(hù)空間采取多層布設(shè)的方式， 加大探測(cè)紅外光線的密度。