CN110780043A - 一种获得高精度的探测器方位试验结果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及获得高精度的探测器方位试验结果的方法，实现方法如下：收集烟箱减光率计监测的升烟浓度减光率值随时间变化数据，收集探测器监测的浓度响应A/D值随时间变化数据；对两种收集数据分别进行滤波平滑处理，对两种滤波平滑处理后的数据分别进行线性拟合，将离散数据变换为连续数据，获得反映该方位进烟性能的方向特征值；将线性拟合所得的方向特征值数据进行时间常数的拟合处理，获得烟箱试验中探测器某一方位的时间常数；重复上述操作，并获得探测器所有测试方位的时间常数，比较各方位的时间常数，获得方位试验的最有利方位和最不利方位；本发明对烟箱在升烟速率和升烟起始时间上的控制精度要求更低，能够获得精度更高的方位试验结果。
Description
技术领域
本发明涉及烟雾探测器技术领域，更具体地说，涉及一种获得高精度的探测器方位试验结果的方法。
背景技术
现有的方位试验方法主要是指如点型感烟火灾探测器GB4715-2005规范中的4.3节所描述的方位试验，GB4715-2005中的方位试验是检测光电探测器在标准烟箱运行环境下不同方位上的进烟性能。其主要方法为，将光电探测器安装在标准烟箱中，探测器以增量45°旋转均匀区分为8个试验方位，运行标准烟箱，保证探测器周围气流为(0.2±0.04)m/s，在烟箱中注入试验烟，试验烟浓度按某一给定的线性增长速率Δm/Δt增加(增长速率区间为0.015dB/m/min～0.1dB/m/min)，通常取为0.05dB/m/min，对探测器的这8个方位的响应阈值进行记录比较，从而获得探测器的最有利方位和最不利方位。这一方位试验方法以下不足：
缺点一，由于探测器对试验烟浓度的响应值是离散增长的，且受限于探测器对试验烟浓度的响应精度，故取单一位置(响应阈值)的数值/单点值来表示其某时刻(探测器到达响应阈值时刻)的数值误差大。
缺点二，方法未考虑升烟速率对探测器方位的影响。受限于控制精度，烟箱的升烟速率有一定的误差，在不同升烟速率下，探测器响应阈值有差异。
缺点三，方法未考虑升烟起始时间对探测器方位的影响。受限于控制精度，烟箱的升烟起始时间有一定的误差，在不同升烟起始时间下，探测器响应阈值有差异。
缺点四，方法使用时间补偿升烟速率和升烟起始时间误差，通过延长或缩短升烟时间来保证探测器到达响应阈值时的烟箱试验烟浓度，而该补偿时间内探测器内部的试验烟浓度变化情况复杂，取该状态下的探测器响应阈值表示该方位的进烟性能误差较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种获得高精度的探测器方位试验结果的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其实现方法如下：
第一步：按国标要求烟箱运行环境，将待测探测器装入标准烟箱中，开启运行标准烟箱；
第二步：收集烟箱减光率计监测的升烟浓度减光率值随时间变化数据，收集探测器监测的浓度响应A/D值随时间变化数据；
第三步：对两种收集数据分别进行滤波平滑处理，对两种滤波平滑处理后的数据分别进行线性拟合，将离散数据变换为连续数据，并获得反映该方位进烟性能的方向特征值；
第四步：将线性拟合所得的方向特征值数据进行时间常数的拟合处理，获得烟箱试验中探测器某一方位的时间常数；
第五步：重复上述操作，获得探测器所有测试方位的时间常数，比较各方位的时间常数，获得方位试验的最有利方位和最不利方位。
本发明所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其中，所述第三步中，所述滤波平滑处理的内容包括：滤除不符合升烟趋势的数据，修正升烟起始时间数据以及修正初始升烟速率的差异。
本发明所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其中，所述第四步中，所述线性拟合处理包括：对光信号浓度数据进行光-电浓度数据转换和/或对电信号浓度数据进行电-光浓度数据转换。
本发明所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其中，对光信号浓度数据进行光-电浓度数据转换依据公式：
其中，
为第i次试验减光率浓度方向特征值，
为第i次试验A/D值浓度的方向特征值，α1为光-电转换比例系数矩阵，Δti为第i次试验的时间常数。
本发明所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其中，对电信号浓度数据进行电-光浓度数据转换依据公式：
其中，为第i次试验减光率浓度方向特征值，
为第i次试验A/D值浓度的方向特征值，α2为电-光转换比例系数矩阵，Δti *为第i次试验的时间常数。
本发明所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其中，还包括方法：在保证电-光浓度数据转换因子和/或光-电信号浓度数据转换因子一致的前提下，通过比较不同探测器的不同方位的时间常数判断其进烟性能优劣。
本发明的有益效果在于：本发明通过对试验所得数据的滤波平滑处理，获得连续数据，并通过获得每个测试方位的时间常数，比较时间常数的大小确定方位的有利优劣性，相比离散结果精度更高，对烟箱在升烟速率和升烟起始时间(控制响应精度)上的控制精度要求更低，获得方位试验结果的思路更直接，能够获得精度更高的方位试验结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本发明较佳实施例的获得高精度的探测器方位试验结果的方法流程图；
图2是本发明较佳实施例的获得高精度的探测器方位试验结果的方法原理图；
图3是现有的常用方位试验数据处理示意图；
图4是本发明较佳实施例的获得高精度的探测器方位试验结果的方法滤波平滑处理前的升烟速率数据图；
图5是本发明较佳实施例的获得高精度的探测器方位试验结果的方法滤波平滑处理后的升烟速率数据图；
图6是本发明较佳实施例的获得高精度的探测器方位试验结果的方法中试验结果的各方位方向特征值数据表；
图7是本发明较佳实施例的获得高精度的探测器方位试验结果的方法中各方位方向时间常数排序表。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，如图1所示，同时参阅图2-7，其实现方法如下：
SO1：按国标要求烟箱运行环境，将待测探测器装入标准烟箱中，开启运行标准烟箱；
S02：收集烟箱减光率计监测的升烟浓度减光率值随时间变化数据，收集探测器监测的浓度响应A/D值随时间变化数据；
S03：对两种收集数据分别进行滤波平滑处理，对两种滤波平滑处理后的数据分别进行线性拟合，将离散数据变换为连续数据，并获得反映该方位进烟性能的方向特征值；
S04：将线性拟合所得的方向特征值数据进行时间常数的拟合处理，获得烟箱试验中探测器某一方位的时间常数；
S05：重复上述操作，获得探测器所有测试方位的时间常数，比较各方位的时间常数，获得方位试验的最有利方位和最不利方位；
本发明通过对试验所得数据的滤波平滑处理，获得连续数据，并通过获得每个测试方位的时间常数，比较时间常数的大小确定方位的有利优劣性，相比离散结果精度更高，对烟箱在升烟速率和升烟起始时间(控制响应精度)上的控制精度要求更低，获得方位试验结果的思路更直接，能够获得精度更高的方位试验结果。
优选的，滤波平滑处理的内容包括：滤除不符合升烟趋势的数据，修正升烟起始时间数据以及修正初始升烟速率的差异；滤波平滑处理的方式可采用现有的处理手段进行处理。
优选的，S04中，时间常数拟合处理包括：对光信号浓度数据进行光-电浓度数据转换和/或对电信号浓度数据进行电-光浓度数据转换。
优选的，对光信号浓度数据进行光-电浓度数据转换依据公式：
其中，
为第i次试验减光率浓度方向特征值，
为第i次试验A/D值浓度的方向特征值，α1为光-电转换比例系数矩阵，Δti为第i次试验的时间常数。
优选的，对电信号浓度数据进行电-光浓度数据转换依据公式：
其中，
为第i次试验减光率浓度方向特征值，为第i次试验A/D值浓度的方向特征值，α2为电-光转换比例系数矩阵，Δti *为第i次试验的时间常数。
优选的，还包括方法：在保证电-光浓度数据转换因子和/或光-电信号浓度数据转换因子一致的前提下，通过比较不同探测器的不同方位的时间常数判断其进烟性能优劣；
时间常数是一种表示某物态过渡反应时间过程的常数；
试验数据如下：
将标准烟箱作为一个独立的系统，其中，输入条件为试验烟浓度增长速率为0.05dB/m/min，该浓度为光学浓度(减光率)，以及气流速度0.2m/s，该两个条件均为线性条件，且系统误差小，可控；烟箱的截面面积为0.16m2，烟箱的气流流量为0.032m3/s；
系统的输出条件为探测器内部探测区域的试验烟浓度，该浓度为A/D(模/数)值数据，故系统的输出条件仍为线性结果，线性公式表达式见公式(1)和公式(2)。
0.2*0.16*t＝F1*t+(0.032-F1)*i (1)
上述公式的含义为烟箱总的气流流量等于探测器内的气流流量与探测器之外的气流流量之和。F1为探测器的气流流量，t为烟箱运行时间。
上述公式的含义为烟箱总的试验烟流量等于探测器内的试验烟流量与探测器之外的试验烟流量之和。f1为探测器的试验烟流量，t为烟箱运行时间；
具体步骤：
1.进行烟箱试验，烟箱减光率计监测的升烟浓度减光率值随时间变化数据，收集探测器监测的浓度响应A/D值随时间变化数据，如图4所示；
2.对收集数据进行滤波平滑处理(修正升烟起始时间，初始升烟速率的差异)，如图5所示；
3.对滤波平滑处理后的数据进行线性拟合(将离散数据变换为连续数据)从而获得反映该方位进烟性能的方向特征值；以0°方位为例，该方位的光信号(减光率计计量的试验烟的减光率浓度)方向特征值为(96.84818，0.08247)，电信号(探测器监测计量的试验烟A/D值浓度)方向特征值为(291.53309，26.96098)，如图6所示；
4.将线性拟合所带的方向特征值数据进行时间常数的拟合处理(对电信号和/或光信号浓度数据进行电-光浓度数据转换和/或光-电信号浓度数据转换)，获得烟箱试验中探测器某一方位的时间常数，如图7所示；
5.重复上述操作，获得探测器所有测试方位的时间常数，比较各方位的时间常数，获得方位试验的最有利方位和最不利方位。
在保证电-光浓度数据转换因子和/或光-电浓度数据转换因子一致(使用同一探测算法的探测器)的前提下，亦可比较不同探测器的不同方位的进烟性能优劣(时间常数大的方位，进烟性能差，时间常数小的方位，进烟性能好)。
另外，本专利的方位比值与GB中响应阈值的比值相近，GB中响应阈值的比值在本专利中表示为：最灵敏方位时间常数÷该方位的方向特征余弦×浓度增长率(减光率)+最迟钝方位探测器报警时的浓度(减光率)，与最迟钝方位时间常数÷该方位的方向特征余弦×浓度增长率(减光率)+最迟钝方位探测器报警时的浓度(减光率)之比。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其特征在于，实现方法如下：
第一步：收集烟箱减光率计监测的升烟浓度减光率值随时间变化数据，收集探测器监测的浓度响应A/D值随时间变化数据；
第二步：对两种收集数据分别进行滤波平滑处理，对两种滤波平滑处理后的数据分别进行线性拟合，将离散数据变换为连续数据，并获得反映该方位进烟性能的方向特征值；
第三步：将线性拟合所得的方向特征值数据进行时间常数的拟合处理，获得烟箱试验中探测器某一方位的时间常数；
第四步：重复上述操作，获得探测器所有测试方位的时间常数，比较各方位的时间常数，获得方位试验的最有利方位和最不利方位。
2.根据权利要求1所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其特征在于，所述第二步中，所述滤波平滑处理的内容包括：滤除不符合升烟趋势的数据，修正升烟起始时间数据以及修正初始升烟速率的差异。
3.根据权利要求1所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其特征在于，所述第三步中，所述时间常数拟合处理包括：对光信号浓度数据进行光-电浓度数据转换和/或对电信号浓度数据进行电-光浓度数据转换。
4.根据权利要求3所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其特征在于，对光信号浓度数据进行光-电浓度数据转换依据公式：
其中，
为第i次试验减光率浓度方向特征值，
为第i次试验A/D值浓度的方向特征值，α1为光-电转换比例系数矩阵，Δti为第i次试验的时间常数。
5.根据权利要求3所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其特征在于，对电信号浓度数据进行电-光浓度数据转换依据公式：
其中，
为第i次试验减光率浓度方向特征值，
为第i次试验A/D值浓度的方向特征值，α2为电-光转换比例系数矩阵，Δti *为第i次试验的时间常数。
6.根据权利要求1所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其特征在于，还包括方法：在保证电-光浓度数据转换因子和/或光-电信号浓度数据转换因子一致的前提下，通过比较不同探测器的不同方位的时间常数判断其进烟性能优劣。
7.根据权利要求1所述的获得高精度的探测器方位试验结果的方法，其特征在于，所述第一步前，还包括方法：按国标要求烟箱运行环境，将待测探测器装入标准烟箱中，开启运行标准烟箱。
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Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘顺洲等: "感温火灾探测中时频特性的应用", 《消防技术与产品信息》 * |
| 汪纪锋等: "感烟探测器灵敏度的理论性与实践性", 《建筑电气》 * |
| 王婷婷等: "一种离子烟浓度计测试准确度评判方法", 《环境技术》 * |
| 邵君玲: "感烟感温复合探测器设计", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110780043B (zh) | 2022-01-04 |
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