CN102622848A - 对射式点型光纤感烟火灾探测器 - Google Patents

对射式点型光纤感烟火灾探测器 Download PDF

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CN102622848A CN201210079701XA CN201210079701A CN102622848A CN 102622848 A CN102622848 A CN 102622848A CN 201210079701X A CN201210079701X A CN 201210079701XA CN 201210079701 A CN201210079701 A CN 201210079701A CN 102622848 A CN102622848 A CN 102622848A
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Abstract

对射式点型光纤感烟火灾探测器,包括前端探测部与后台处理部,前端探测部包括烟室、发射卡架、接收卡架、发射光缆、接收光缆、发射塑料管与接收塑料管,后台处理部包括光源、光源调制器与信号检测处理器,光源是绿光LED,发射、接收光缆为通信级塑料光缆,发射、接收光缆的外部套有发射、接收塑料管,发射、接收塑料管的外部套有发射、接收卡架,发射光缆、接收光缆一端的端面与对应塑料管的顶端开口平齐,另一端分别与光源、信号检测处理器相连接,光缆、卡架、塑料管的外部罩有同一个烟室。本设计不仅杜绝电子元器件,适用于易燃易爆、电磁辐射强度大的场所,而且能满足消防报警产品的要求,灵敏度高,结构简单,安装维护成本低。

Description

对射式点型光纤感烟火灾探测器
技术领域
本发明涉及一种火灾自动报警设备,尤其涉及一种对射式点型光纤感烟火灾探测器,具体适用于消除电子元器件的缺陷、降低成本、提高灵敏度、方便维护,具有极大的实用性。
背景技术
目前,国内外用于火灾自动报警上的烟雾探测器主要包括光电式、离子式、红外光束(激光)三类。它们在使用中都存在不少问题,难以满足当今消防上火灾自动报警的需要。
光电式存在的问题是:                                               
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE002
因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE004
电子元器件易老化,老化后易产生误报甚至失灵
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE006
探测器结构复杂,后期维护成本较高。
离子式存在的问题是:
Figure 803311DEST_PATH_IMAGE002
因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患
Figure 658134DEST_PATH_IMAGE004
电子元器件易老化,老化后易产生误报甚至失灵
Figure 437871DEST_PATH_IMAGE006
探测器结构复杂,体积大,安装不方便,生产维护成本很高
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE008
采用放射性元素作为离子源,很不安全。
红外光束(激光)式存在的问题是:
Figure 770764DEST_PATH_IMAGE002
因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患电子元器件易老化,老化后易产生误报甚至失灵
Figure 407598DEST_PATH_IMAGE006
易受红外光、紫外光干扰,探测光束易被挡住产生较高的误报
Figure 612315DEST_PATH_IMAGE008
探测器结构复杂,后期维护成本较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的采用电子元器件探测烟雾、结构复杂、生产维护成本很高的缺陷与问题,提供一种杜绝电子元器件探测烟雾、结构简单、生产维护成本很低的对射式点型光纤感烟火灾探测器。
为实现以上目的,本发明的技术解决方案是:对射式点型光纤感烟火灾探测器,包括光源、发射光缆、接收光缆与信号检测处理器,所述光源经光源调制器调制后与发射光缆相连接,所述信号检测处理器与接收光缆相连接,所述发射光缆、接收光缆是同一种光缆,且其内部都裹有光纤;
所述对射式点型光纤感烟火灾探测器还包括发射卡架与接收卡架,所述光源是绿光LED,所述发射光缆、接收光缆均为通信级塑料光缆,所述光纤为通信级塑料光纤;
所述发射光缆的外部套有同轴的发射塑料管,接收光缆的外部套有同轴的接收塑料管,且发射塑料管、接收塑料管同轴设置;所述发射光缆一端的端面与发射塑料管上的发射顶端开口相平齐,另一端经发射塑料管上的发射尾端开口后与光源相连接,所述接收光缆一端的端面与接收塑料管上的接收顶端开口相平齐,另一端经接收塑料管上的接收尾端开口后与信号检测处理器相连接;所述发射塑料管的外部上位于发射顶端开口、发射尾端开口之间的部位套装有发射卡架,所述接收塑料管的外部上位于接收顶端开口、接收尾端开口之间的部位套装有接收卡架。
所述发射卡架、接收卡架、发射塑料管、接收塑料管的外部都罩有同一个烟室,该烟室是封闭式网状结构。
所述烟室、发射卡架、接收卡架、发射光缆、接收光缆、发射塑料管、接收塑料管集成为前端探测部,所述光源、光源调制器、信号检测处理器集成为后台处理部,且前端探测部与后台处理部相互独立。
所述光源、光源调制器的数量均为一个,所述前端探测部的数量至少为一个,所述后台处理部的数量为一个。
所述发射光缆上与发射顶端开口相平齐一端的端面、接收光缆上与接收顶端开口相平齐一端的端面之间的距离为烟雾的光学测量长度,烟雾的光学测量长度的值
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE010
根据以下公式确定:
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE012
,其中,
为发射光缆发射的光强,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE016
为接收光缆接收的光强,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE018
为发射光缆、接收光缆的长度之和,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE020
为发射光缆、接收光缆的衰减系数,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE022
为发射光缆、接收光缆内光纤的半径,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE024
为发射光缆、接收光缆内光纤的最大孔径角,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE026
为烟雾吸收光强系数,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE028
为烟雾散射光强系数,
Figure 201210079701X100002DEST_PATH_IMAGE030
为烟雾浓度。
所述Z为3–10毫米。
所述光源采用的绿光LED的功率为20毫瓦,工作电压小于3V,工作电流小于10毫安。
所述烟室的孔径小于1毫米,厚度小于0.3毫米。
所述发射塑料管、接收塑料管的制造材料均为PP塑料或ABS塑料。
所述发射卡架、接收卡架的形状为长方体。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明对射式点型光纤感烟火灾探测器中负责烟雾探测、信息传输的前端探测部包括烟室、发射卡架、接收卡架、发射光缆、接收光缆、发射塑料管与接收塑料管,不包括任何电子元器件,本质非常安全,彻底消除了电子元器件所带来的有电信号、易老化的缺陷,使得本发明不仅能够在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所安装,不存在安全隐患,而且还不易老化,不会出现因老化而引起的误报或失灵的情况;此外,本发明采用的发射光缆、接收光缆均为塑料光缆,完全不受电磁干扰,使得本发明特适于易燃易爆、电磁辐射强度大的场所。因此本发明能够杜绝电子元器件探测烟雾,不易老化,特适用于易燃易爆、电磁辐射强度大的场所。
2、本发明对射式点型光纤感烟火灾探测器中采用绿光LED作为光源,采用通信级塑料光缆制作发射光缆与接收光缆,绿光LED与通信级塑料光缆搭配的优点如下:首先,在同等功率条件下,绿光LED在通信级塑料光缆中传输的距离最远,能达到单程300–350米;其次,绿光LED的价格很便宜,工作电压小,能够满足消防报警产品规定供电电压为24V、产品备用电源在外电断电后必须满足持续稳定供电8小时以上的要求,而且,LED是利用注入有源区的载流子自发辐射复合发光,没有阈值特性,不易受到电压波动以及温度波动影响,稳定性较强,可连续工作10万小时(约11.5年)以上,寿命很长;再次,通信级塑料光缆不仅衰减系数≤0.2dB/m,传输距离较长,而且其包裹的光纤的直径为1mm,有足够大的面积来让尽可能多的光耦合进纤芯进行传输,能够提高光强与传输距离,此外,通信级塑料光缆与常用的通信级石英光缆相比,价格只有十分之一;最后,1个绿光LED可以复用多个前端探测部,因而可进一步降低成本。因此本发明不仅成本很低、传输距离长,而且稳定性较强,能够满足消防报警产品中对传输距离的需要。
3、本发明对射式点型光纤感烟火灾探测器中烟雾的光学测量长度的值
Figure 559018DEST_PATH_IMAGE010
依照特定的公式设计,该公式能显示出接收光强与
Figure 227896DEST_PATH_IMAGE010
之间的关系,依次关系可设计出最佳的
Figure 221260DEST_PATH_IMAGE010
值范围以确保本发明获得最大的接收光强,而接收光强越强,灵敏度自然越高。因此本发明的灵敏度较高。
4、本发明对射式点型光纤感烟火灾探测器在发射卡架、接收卡架、发射塑料管、接收塑料管的外部都罩有同一个封闭式网状结构的烟室,该烟室不仅能够防止昆虫等外来物进入,满足GB14003–2005中提出的感烟火灾探测器的要求,而且能对烟室内的烟雾起积聚作用,便于提高烟室内烟雾的相对浓度,从而提高探测器的灵敏度。因此本发明不仅能满足GB14003–2005中提出的感烟火灾探测器的要求,而且灵敏度高。
5、本发明对射式点型光纤感烟火灾探测器包括相互独立的前端探测部与后台处理部,前端探测部包括烟室、发射卡架、接收卡架、发射光缆、接收光缆、发射塑料管与接收塑料管,后台处理部包括光源、光源调制器与信号检测处理器,不仅零部件数量较少,体积较小,而且布局清晰,便于安装,此外,在后期维护时,仅需使用风枪或电吹风吹掉烟室内灰尘即可,大大降低了售后服务成本。因此本发明不仅结构简单,而且安装维护的成本较低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的原理示意图。
图3是本发明中接收光缆接收的光强
Figure 913273DEST_PATH_IMAGE016
与烟雾的光学测量长度
Figure 650285DEST_PATH_IMAGE010
的关系图。
图4是本发明的应用示意图。
图中:光源1、发射光缆2、接收光缆3、信号检测处理器4、光源调制器5、发射卡架6、接收卡架7、发射塑料管8、发射顶端开口81、发射尾端开口82、接收塑料管9、接收顶端开口91、接收尾端开口92、光纤10、前端探测部11、后台处理部12、烟室13。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1–图4,对射式点型光纤感烟火灾探测器,包括光源1、发射光缆2、接收光缆3与信号检测处理器4,所述光源1经光源调制器5调制后与发射光缆2相连接,所述信号检测处理器4与接收光缆3相连接,所述发射光缆2、接收光缆3是同一种光缆,且其内部都裹有光纤10;
所述对射式点型光纤感烟火灾探测器还包括发射卡架6与接收卡架7,所述光源1是绿光LED,所述发射光缆2、接收光缆3均为通信级塑料光缆,所述光纤10为通信级塑料光纤;
所述发射光缆2的外部套有同轴的发射塑料管8,接收光缆3的外部套有同轴的接收塑料管9,且发射塑料管8、接收塑料管9同轴设置;所述发射光缆2一端的端面与发射塑料管8上的发射顶端开口81相平齐,另一端经发射塑料管8上的发射尾端开口82后与光源1相连接,所述接收光缆3一端的端面与接收塑料管9上的接收顶端开口91相平齐,另一端经接收塑料管9上的接收尾端开口92后与信号检测处理器4相连接;所述发射塑料管8的外部上位于发射顶端开口81、发射尾端开口82之间的部位套装有发射卡架6,所述接收塑料管9的外部上位于接收顶端开口91、接收尾端开口92之间的部位套装有接收卡架7。
所述发射卡架6、接收卡架7、发射塑料管8、接收塑料管9的外部都罩有同一个烟室13,该烟室13是封闭式网状结构。
所述烟室13、发射卡架6、接收卡架7、发射光缆2、接收光缆3、发射塑料管8、接收塑料管9集成为前端探测部11,所述光源1、光源调制器5、信号检测处理器4集成为后台处理部12,且前端探测部11与后台处理部12相互独立。
所述光源1、光源调制器5的数量均为一个,所述前端探测部11的数量至少为一个,所述后台处理部12的数量为一个。
所述发射光缆2上与发射顶端开口81相平齐一端的端面、接收光缆3上与接收顶端开口91相平齐一端的端面之间的距离为烟雾的光学测量长度,烟雾的光学测量长度的值
Figure 173670DEST_PATH_IMAGE010
根据以下公式确定:
Figure 541197DEST_PATH_IMAGE012
,其中,
Figure 782823DEST_PATH_IMAGE014
为发射光缆2发射的光强,
Figure 57946DEST_PATH_IMAGE016
为接收光缆3接收的光强,
Figure 639100DEST_PATH_IMAGE018
为发射光缆2、接收光缆3的长度之和,为发射光缆2、接收光缆3的衰减系数,
Figure 703188DEST_PATH_IMAGE022
为发射光缆2、接收光缆3内光纤10的半径,
Figure 719686DEST_PATH_IMAGE024
为发射光缆2、接收光缆3内光纤10的最大孔径角,
Figure 217663DEST_PATH_IMAGE026
为烟雾吸收光强系数,
Figure 989310DEST_PATH_IMAGE028
为烟雾散射光强系数,
Figure 877632DEST_PATH_IMAGE030
为烟雾浓度。
所述Z为3–10毫米。
所述光源1采用的绿光LED的功率为20毫瓦,工作电压小于3V,工作电流小于10毫安。
所述烟室13的孔径小于1毫米,厚度小于0.3毫米。
所述发射塑料管8、接收塑料管9的制造材料均为PP塑料或ABS塑料。
所述发射卡架6、接收卡架7的形状为长方体。
本发明的原理说明如下:
一、绿光LED与通信级塑料光缆:
1、绿光LED:
光信号的优势:绿光LED即为绿光发光二极管,它在通信级塑料光缆中传输的是光信号,即便通信级塑料光缆周围有高电压或者很强的地磁场也不会对光缆中的光信号产生影响,相对而言,电信号却很容易受到高电压或者地磁场干扰,导致信号失真而产生误报;此外,电信号在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患,产生电信号的电子元器件还易老化,且在老化后易产生误报甚至失灵,本发明采用的绿光LED对这些缺陷都能避免。
稳定性:绿光LED利用注入有源区的载流子自发辐射复合发光,没有阈值特性,光谱密度比激光光源高几个数量级,稳定性较强,而激光光源是受激辐射复合发光,存在光学谐振腔,很容易受到电压波动以及温度波动影响,导致激光光源光衰及温漂很严重。因此绿光LED的稳定性远高于激光光源。
价格优势:本发明采用的绿光LED的功率一般20毫瓦,工作电压在3V左右,工作电流小于10毫安,1个绿光LED可以复用多个对射式光纤烟雾传感器,其市场售价为0.09元/个,而20毫瓦的激光光源,高压供电,工作电流大约150毫安,其市场售价是20毫瓦绿光LED市场售价1500倍以上,且体积很大。
消防报警产品要求:国家规定消防报警产品的供电电压为24V,不能提供高压,且强制性规定产品的备用电源在外电断电后必须满足持续稳定供电8小时以上,激光光源不仅需要高压供电,而且在考虑实用性与低成本的条件下,若探测器的光源1采用激光光源,则很难保证其备用电源在外电断电后能持续稳定供电8小时。
使用寿命:绿光LED寿命可连续工作10万小时(约11.5年)以上,激光光源最多可连续工作7500小时(约1个月)。
由上可见,相比较激光光源,本发明采取绿光LED作为光源1,不仅能够满足消防报警产品要求、稳定性较强,而且使用寿命较长,尤其是价格很便宜,大大提高了本发明的性价比。
2、通信级塑料光缆:
通信级塑料光缆的内部裹有通信级光纤,在实际应用中,除了接头等位置需要剥掉通信级塑料光缆表面一小段保护套便于接续外,其余部位均显示为通信级塑料光缆。用通信级塑料光缆代替现有产品中的电线电缆,低能耗、低污染,成本更低,符合国家“光进铜退与节能减排”的产业政策。
光纤直径比较:感烟火灾探测器利用光散射对烟雾探测,这就要求被散射光的强度要尽可能大,光强的大小与光纤的直径直接相关,光纤直径大才能够让尽可能多的光进入纤芯进行传输,通信级塑料光纤直径为1mm,通信级石英光纤直径则为0.125mm,相差8倍,在同样功率的光源下,通信级石英光纤因为直径太小,其内部传输光的强度太弱,根本不适宜用于探测烟雾,若一定要探测烟雾,就必须采用成束的石英光纤进行光信号传输,此时就会增加端面处理的难度与成本,石英光纤的直径只有0.125mm,又细又软,其端面处理不仅精度要求高、耗时长,而且端面处理的好坏需要专用设备才能检测出,处理成本很高,且采用了光纤束,这意味要处理大量的石英光纤,耗时更长,成本更高。相比较而言,本发明采用的通信级塑料光缆由于直径有1mm,且有一定硬度,其端面处理用肉眼就能判断出好坏,而且只需处理一根,毕竟一根就能满足探测烟雾的要求。
衰减系数比较:感烟火灾探测器包括前端探测部11与后台处理部12,前端探测部11需要设置在易发生火灾的场合以进行检测,而后台处理部12需要间隔较长的距离以进行数据处理,两者之间通过光缆连接,这就要求光缆具有较低的衰减系数以支持光信号较远距离的传输。本发明采用的通信级塑料光缆的衰减系数≤0.2dB/m,能满足火灾报警中对传输距离的要求。
价格比较:市场上,国产通信级塑料光缆价格为0.2–0.3元/m,国产通信级石英光缆价格为3元/m,价格相差10倍。
由上可见,本发明采用的通信级塑料光缆直径大、衰减系数小,不仅能够提高光信号的强度,而且能进行远距离的光信号传输,价格还十分便宜,性价比很高。
3、绿光LED、通信级塑料光缆的搭配:
本发明绿光LED作为光源1、通信级塑料光缆作为传输光缆的原因除了它们各自的优点外,还在于绿光LED、通信级塑料光缆的搭配优点:对于不同颜色的LED,同等功率下,绿光LED在通信级塑料光缆中的衰减最小,传输距离最远。
同时,绿光LED直径为5mm,通信级塑料光缆的直径为1mm,生产中只需让光纤10的端面直接对准绿光LED就行,不需要昂贵的光器件和光路进行调节,操作简单,便于量产,而石英光纤直径只有0.125mm,它必须借助聚焦透镜才能把光源1发出的光尽可能送入石英光纤里面传输,操作复杂,成本高,不适用于量产。 
若将激光光源与通信级塑料光缆搭配,其缺点为:主要是激光光源价格太高,市场竞争力太差,且激光光源体积大、耗电大、稳定性差。
若将其他颜色的LED与通信级塑料光缆搭配,其缺点为:相同功率条件下,只有绿光LED在通信级塑料光缆中传输距离最远,其他颜色的LED传输距离太短,不适用于实际。
若将绿光LED与别的光缆搭配,其缺点为:石英光纤中衰减最小的光波长是850nm、1310nm、1550nm,而绿光的波长是532nm,因而绿光在石英光纤中衰减很大,传输距离有限,不适用于实际。
二、接收光缆3接收的光强
Figure 760137DEST_PATH_IMAGE016
与烟雾的光学测量长度
Figure 112621DEST_PATH_IMAGE010
的关系:
参见图2,由图可见,发射光缆2发出的光先穿过烟雾区(即发射顶端开口81、接收顶端开口91之间的区域),然后被接收光缆3接收,图中的
Figure 995782DEST_PATH_IMAGE014
为发射光缆2发射的光强,
Figure 433717DEST_PATH_IMAGE016
为接收光缆3接收的光强,
Figure 854334DEST_PATH_IMAGE022
为发射光缆2、接收光缆3内光纤10的半径,
Figure 326903DEST_PATH_IMAGE024
为发射光缆2、接收光缆3内光纤10的最大孔径角,
Figure 378036DEST_PATH_IMAGE010
为烟雾区的距离(即烟雾的光学测量长度),再设定
Figure 303267DEST_PATH_IMAGE018
为发射光缆2、接收光缆3的长度之和,
Figure 527575DEST_PATH_IMAGE020
为发射光缆2、接收光缆3的衰减系数,
Figure 526755DEST_PATH_IMAGE026
为烟雾吸收光强系数,
Figure 811105DEST_PATH_IMAGE028
为烟雾散射光强系数,
Figure 223632DEST_PATH_IMAGE030
为烟雾浓度,则有
由此公式可见,
Figure 370897DEST_PATH_IMAGE016
越大,光强越大,探测器越灵敏。当本发明选定光源1为绿光LED、传输光缆为通信级塑料光缆后,
Figure 560570DEST_PATH_IMAGE014
Figure 398076DEST_PATH_IMAGE018
Figure 964186DEST_PATH_IMAGE020
Figure 265855DEST_PATH_IMAGE022
即为定值,且由于
Figure 951231DEST_PATH_IMAGE026
Figure 321032DEST_PATH_IMAGE028
Figure 149311DEST_PATH_IMAGE030
为常数,此时要提高的值,就必须改变,两者之间的关系请参见图3,由图3可见,当值取定某一范围时,
Figure 677058DEST_PATH_IMAGE016
能达到最大,灵敏度最高。本发明结合这个公式设计出
Figure 645014DEST_PATH_IMAGE010
值的最佳工程使用范围3–10mm,此时得到的
Figure 675900DEST_PATH_IMAGE016
最大,灵敏度最高。
三、烟室13:
GB14003–2005中明确提出感烟火灾探测器应该能防止直径为0.95–1mm的球形物体进入其内,因此本发明中烟室13的孔径小于1mm,不仅满足了国标要求,而且能够防虫。同时,本发明要求烟室13的厚度在0.3mm以内,不仅能方便烟雾进入,而且能增强烟室13内烟雾的积聚作用,提高烟室13内烟雾的相对浓度,从而提高本发明的灵敏度。
四、光源调制器5:
本发明中的光源1经过光源调制器5调制后才进入发射光缆2,光源调制器5给发射光缆2中的光加载了特殊的频率进行调制,而环境光是自然光无此特殊频率,故本发明中光纤10发出的光不会受到环境光干扰。
实施例:光源1、光源调制器5的数量均为一个,一个光源1同时作用于四个前端探测部11:
参见图1–图4,前端探测部11包括烟室13、发射卡架6、接收卡架7、发射光缆2、接收光缆3、发射塑料管8与接收塑料管9,后台处理部12包括光源1、光源调制器5与信号检测处理器4;
所述光源1是绿光LED,该绿光LED的功率为20毫瓦,工作电压小于3V,工作电流小于10毫安,所述发射光缆2、接收光缆3均为通信级塑料光缆,所述光纤10为通信级塑料光纤;所述发射光缆2的外部套有同轴的发射塑料管8,接收光缆3的外部套有同轴的接收塑料管9,发射塑料管8、接收塑料管9同轴设置,所述发射光缆2一端的端面与发射塑料管8上的发射顶端开口81相平齐,另一端经发射尾端开口82与经光源调制器5调制后的光源1相连接,所述接收光缆3一端的端面与接收塑料管9上的接收顶端开口91相平齐,另一端经接收塑料管9上的接收尾端开口92后与信号检测处理器4相连接,所述发射塑料管8的外部上位于发射顶端开口81、发射尾端开口82之间的部位套装有发射卡架6,所述接收塑料管9的外部上位于接收顶端开口91、接收尾端开口92之间的部位套装有接收卡架7;所述发射卡架6、接收卡架7、发射塑料管8、接收塑料管9的外部都罩有同一个烟室13,该烟室13是孔径小于1毫米、厚度小于0.3毫米的封闭式网状结构;
所述发射光缆2上与发射顶端开口81相平齐一端的端面、接收光缆3上与接收顶端开口91相平齐一端的端面之间的距离为烟雾的光学测量长度(烟雾的光学测量长度为烟雾区的宽度,烟雾区为发射顶端开口81、接收顶端开口91之间的区域),烟雾的光学测量长度的值根据以下公式确定:
Figure 252692DEST_PATH_IMAGE012
,其中,
Figure 329232DEST_PATH_IMAGE014
为发射光缆2发射的光强,为接收光缆3接收的光强,
Figure 162376DEST_PATH_IMAGE018
为发射光缆2、接收光缆3的长度之和,
Figure 85333DEST_PATH_IMAGE020
为发射光缆2、接收光缆3的衰减系数,
Figure 395091DEST_PATH_IMAGE022
为发射光缆2、接收光缆3内光纤10的半径,
Figure 465815DEST_PATH_IMAGE024
为发射光缆2、接收光缆3内光纤10的最大孔径角,
Figure 519222DEST_PATH_IMAGE026
为烟雾吸收光强系数,
Figure 296685DEST_PATH_IMAGE028
为烟雾散射光强系数,
Figure 777345DEST_PATH_IMAGE030
为烟雾浓度。依据该公式得出Z的最佳设计值为3–10毫米。
使用时,光源1,即绿光LED发出的光经过光源调制器5(其作用是防止外界环境光干扰)调制后,耦合进入发射光缆2的一端,再从发射光缆2的另一端射出,射出的光经烟雾区(即发射顶端开口81、接收顶端开口91之间的区域)后射至接收光缆3上,然后被接收光缆3接收,接收光缆3把接收到的光信号送至信号检测处理器4进行处理,当有烟雾经过烟雾区时,烟雾会导致接收光缆3接收到的光强减弱,该情况会在信号检测处理器4上反应出来,并由信号检测处理器4发出火灾报警信号。
由上可见,本发明不仅能够杜绝电子元器件探测烟雾,不易老化,特适用于易燃易爆、电磁辐射强度大的场所,而且能满足消防报警产品的要求,传输距离长,灵敏度高,结构简单,安装维护成本较低。
用在储存石油场所的火灾自动报警中:前端探测部11安装在油罐附近,发射光缆2、接收光缆3不会对油罐产生危险,后台处理部12安装在值班室,前端探测部11通过发射光缆2、接收光缆3与后台处理部12相连,能够非常安全的实时监控火灾情况。
用在普通公共建筑物的火灾自动报警中:前端探测部11安装在公共建筑物各位置,后台处理部12安装在1楼楼梯处、电梯口或值班室等位置,前端探测部11通过发射光缆2、接收光缆3与后台处理部12相连,施工方便安全,能够非常安全的实时监控火灾情况。
用在地铁与大型隧道的火灾自动报警中:前端探测部11安装在地铁与大型隧道各位置,后台处理部12安装在值班室,前端探测部11通过发射光缆2、接收光缆3与后台处理部12相连,施工方便安全,能够非常安全远程实时监控火灾情况。 

Claims (10)

1.对射式点型光纤感烟火灾探测器,包括光源(1)、发射光缆(2)、接收光缆(3)与信号检测处理器(4),所述光源(1)经光源调制器(5)调制后与发射光缆(2)相连接,所述信号检测处理器(4)与接收光缆(3)相连接,所述发射光缆(2)、接收光缆(3)是同一种光缆,且其内部都裹有光纤(10),其特征在于:
所述对射式点型光纤感烟火灾探测器还包括发射卡架(6)与接收卡架(7),所述光源(1)是绿光LED,所述发射光缆(2)、接收光缆(3)均为通信级塑料光缆,所述光纤(10)为通信级塑料光纤;
所述发射光缆(2)的外部套有同轴的发射塑料管(8),接收光缆(3)的外部套有同轴的接收塑料管(9),且发射塑料管(8)、接收塑料管(9)同轴设置;所述发射光缆(2)一端的端面与发射塑料管(8)上的发射顶端开口(81)相平齐,另一端经发射塑料管(8)上的发射尾端开口(82)后与光源(1)相连接,所述接收光缆(3)一端的端面与接收塑料管(9)上的接收顶端开口(91)相平齐,另一端经接收塑料管(9)上的接收尾端开口(92)后与信号检测处理器(4)相连接;所述发射塑料管(8)的外部上位于发射顶端开口(81)、发射尾端开口(82)之间的部位套装有发射卡架(6),所述接收塑料管(9)的外部上位于接收顶端开口(91)、接收尾端开口(92)之间的部位套装有接收卡架(7)。
2.根据权利要求1所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述发射卡架(6)、接收卡架(7)、发射塑料管(8)、接收塑料管(9)的外部都罩有同一个烟室(13),该烟室(13)是封闭式网状结构。
3.根据权利要求1或2所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述烟室(13)、发射卡架(6)、接收卡架(7)、发射光缆(2)、接收光缆(3)、发射塑料管(8)、接收塑料管(9)集成为前端探测部(11),所述光源(1)、光源调制器(5)、信号检测处理器(4)集成为后台处理部(12),且前端探测部(11)与后台处理部(12)相互独立。
4.根据权利要求3所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述光源(1)、光源调制器(5)的数量均为一个,所述前端探测部(11)的数量至少为一个,所述后台处理部(12)数量为一个。
5.根据权利要求1或2所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述发射光缆(2)上与发射顶端开口(81)相平齐一端的端面、接收光缆(3)上与接收顶端开口(91)相平齐一端的端面之间的距离为烟雾的光学测量长度,烟雾的光学测量长度的值                                               
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE002
根据以下公式确定:
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE004
,其中,
为发射光缆(2)发射的光强,
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE008
为接收光缆(3)接收的光强,
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE010
为发射光缆(2)、接收光缆(3)的长度之和,
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE012
为发射光缆(2)、接收光缆(3)的衰减系数,
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE014
为发射光缆(2)、接收光缆(3)内光纤(10)的半径,为发射光缆(2)、接收光缆(3)内光纤(10)的最大孔径角,
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE018
为烟雾吸收光强系数,
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE020
为烟雾散射光强系数,
Figure 201210079701X100001DEST_PATH_IMAGE022
为烟雾浓度。
6.根据权利要求5所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述Z为3–10毫米。
7.根据权利要求1或2所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述光源(1)采用的绿光LED的功率为20毫瓦,工作电压小于3V,工作电流小于10毫安。
8.根据权利要求1或2所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述烟室(13)的孔径小于1毫米,厚度小于0.3毫米。
9.根据权利要求1或2所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述发射塑料管(8)、接收塑料管(9)的制造材料均为PP塑料或ABS塑料。
10.根据权利要求1或2所述的对射式点型光纤感烟火灾探测器,其特征在于:所述发射卡架(6)、接收卡架(7)的形状为长方体。
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