CN85103159A - 探测火灾的粒子电探测器 - Google Patents

Abstract

探测器(1)具有处于接近Townsed放电区的工作点，俘获离子就引起通过传感器的电流增加。传感器的电极是由折迭成α形的导线作成的。

Description

本发明涉及一种粒子电探测器，用来监测某个场所的空气，特别适用于探测火灾。

利用离子探测来探测火灾，这是大家很熟悉的。通常，用一种放射源或周期性电火花引起室内空气电离，并且，通过监测，测出电离的电流。在着火的时候，出事地点的一些重的烟粒子一直传播到探测室，在探测室里由于俘获或充填了一些重的烟粒子，而干扰了离子的流动。在这种情况下，测出的电离电流就减小了，此时就可发出报警信号。必须注意到：湿度也同样可以使电离电流减少。为了避免因湿度影响而误发火警警报，一般都安置一个不受湿度影响的参照室，不然，就对探测器的灵敏度进行电子补偿。在这种情况下，探测潜伏的火患就很困难了。实际上，由于这些火没有放出大量的热，空气的对流还不足以在适当的时间内将重粒子传送到探测器内。因此，探测器对潜伏火患的响应时间是很长的，这就不利于遵守安全规定。

本发明的目的之一就是制造一种探测器，这种探测器，恰好与大家所熟悉的探测器相反，它在火灾刚发生时，由于粒子出现而使通过探测器的电流增大。

本发明的另一个目的是提供一种非常简单的带电粒子探测器，它能使用不同类型的电源，耗电量也特别小。

本发明的内容是一个具有双电极传感器的粒子电探测器，传感器用电压源供电，其特征在于：上述传感器电流工作点处在10^-13与10^-19安培（A）之间，另一特征是：由上述传感器所俘获的离子可引起通过探测器的电流增加。

根据本发明的另外一些特点：

-电极是用于折叠成d形的导线作成的;

-传感器的一个电极通过一个阻值很高的电阻与电源连接，另一个电极则与测量点相连，并且从那儿通过一个电阻接地;

-当传感器供电时，俘获离子就会引起传感器中电流的增加;

-传感器供电至少通过一个工作在特性区初始段的二极管，并且二极管还起一个电阻作用;

-传感器通过一个高阻值电阻与测量点相连，这个电阻的每一端都用容量很小的电容接地;

-作成d形电极的导线都有一些须状芒刺。

作为实例，我们在附图上作了描述：

图1，按本发明的带电粒子探测器的一种实施方案的简易电路示意图;

图2到图11，图1那种探测器的各种不同的电极实施方案;

图12，图1电路图的一种不同实施方案;

图13，根据图5的一个d形电极的放大图。

参照附图，我们可以看到：带电粒子传感器1是探测器的灵敏部分，此传感器的外壳没有表示出来。这种外壳应该是可以让气体通过的敞开型而且最好带有能让气体和火灾初始阶段放出的带电粒子通过的栅。传感器1的电极2和3将在后边加以说明。

传感器1通过电阻4接地，电阻4的阻值是10兆欧姆（mégohms）。

在传感器1和电阻4之间安排第一个测量点5。传感器1通过一个阻值非常大，大约为1千兆欧姆（gigohm）的串联电阻6与供电电源连接。有节点7作电源标记。用电容8将电源与地断开。线路供电用一个升压变压器如图表示，此变压器初级线圈12在端点13和14之间供电，而其次级线圈15通过二极管16一方面接地和另一方面接节点7。

必须明确指出：线路电源在节点7可以是直流的，比如取电压为1000伏左右;根据图1上的线路示意图可对电源进行整流，初级线圈供交流电;最后，还须指出电源也可以是脉冲式的，在图1的情况下经常是这样，于是初级线圈采用脉冲供电，这些脉冲可由电容器放电产生。

考虑到电阻6的阻值和电源电压值，可以通过传感器1的电源大约为10^-9到10^-12安培。传感器工作点应处于不持续放电区以下，也就是说，在强度方面处于对应电晕放电效应的自动维持雪崩区以下。

在图12上，人们能够看到：图1上的电阻6已用几个二极管17来代替了，这些二极管都工作在特性曲线的起始段，并且起一个高阻值电阻的作用。这种配置对因老化而增加传感器的电压来说起调节电流作用。图1上的电容8也被取消。相反，测量点5却被放到了高值电阻4的后面，此电阻的两端则分别通过两个很小的电容18和19接地。这样就可以输出大约为10^-11安培的积分电流。

电极2、3的形状是预先设计好的，为的是限定电极间的电场，避免放电。因此那些电极都不是由一些彼此相对的尖头组成，而是一些指状物（图2）、球状物（图3）、折成半园形的导线（图4）或d形导线（图5）或者是一些放在平行平面内的直导线（图6）;一条导线投影到另一条导线的平面上与另一导线交叉、还有一些平行导线（图7）、平行放置的螺旋线（图8）或是在两个平行面内放置的螺旋线（图9）。还有一种缠绕成园筒形的线圈电极，另一个电极放在园筒的轴心上，可用直线（图10），或用螺旋线（图11）。这些电极的实施方式都只是作为图解说明而加之描述的。

最受欢迎的电极还是按照示意图5把导线折叠成α形。

在图13上，α形电极是以折迭导线20的形状来表示的。此导线并不是完美无缺的，它带有一些芒刺，标号为21，因为导线的微细的几何形状对电场来说还是有作用的。举例说，导线的直径为100微米，导线折迭，其曲率半径小于或等于1毫米。

这种形状的电极对于俘获由火、特别是由潜伏火所放出的未完全燃烧的带电粒子尤其显得有效。当这些粒子被电极俘获时，它们就在那儿自行放电，因此就产生电流，但是它们在那重新自燃，这就产生二次离子。二次离子也被俘获，从而引起电流的明显增加。采用特种合金或金属构成电极或在电极上覆盖特种合金和金属，二次燃烧就可以得到改善。

在某些情况下，不带电粒子象尘埃一样落在电极上。如果离子也到了灰尘上就会在此离子与电极之间发生放电，这相当于雪崩电荷倍增，此时可看到出现更大的电流。此外，放电的同时还产生一种化学反应，相当于尘埃氧化的反应，其结果是尘埃燃烧，也就是说电极净化了。

由此得出的结果：改进了传感器的灵敏度并且自动净化电极，于是传感器就能在比较低的电流电压下工作。

与普通的离子传感器的相比，其主要差别在于：按本发明制造的传感器，俘获的离子和俘获的二次离子增加传感器中的电流、相反，环境温度的变化、空气流、和出现不带电粒子对传感器中的电流都无明显的影响，这就避免了误发火警警报。

当我们再看图1，就能以下列简化方式分析出探测器的工作情况：在没有离子时，测量点5处于稳定电位;有俘获离子时，传感器中的电流增大，点5的电位发生变化。

传感器的电源可以是直流、交流或脉冲的，例如采用大约每秒10到20毫秒的取样脉冲。

本发明尤其适合探测火灾的初始情况，特别适合探测潜伏火患，方法就是通过它的探测传感器俘获火灾开始时所放出的微小带电粒子。此发明也同样适合于探测烟、气体、蒸汽（例如钠蒸汽）、尘埃、气溶剂或者离子。

Claims (7)

1、装有双电极电压供电传感器的粒子电探测器，其特征在于：上述传感器(1)的电流工作点在10^-13与10^-9安培之间，并且还有这样的特征：由上述传感器(1)俘获离子使传感器的电流增加。

2、按权利要求1的探测器，其特征在于：电极（2，3）是由折迭成α形的导线作成的。

3、按照权利要求1的探测器，其特征在于：传感器的一个电极（2）通过一个阻值很大的电阻（6）与电源点（7）连接，而另一个电极（3）则连接测量点（5），并且由此通过电阻（4）接地。

4、按照权利要求3的探测器，其特征在于：当传感器供电时，俘获离子引起电流增大，增大的电流利用任何方法都可测出。

5、按权利要求1的探测器，其特征在于：传感器（1）至少通过一个二极管供电，二极管工作在特性曲线初始段，并起一个电阻作用。

6、按照权利要求5的探测器，其特征在于：传感器（1）通过一个高阻值电阻（4）连到测量点（5），此电阻（4）的每一端通过一个很小的电容（18，19）接地。

7、按照权利要求2的探测器，其特征在于：构成α形电极的导线有一些芒刺（21）。

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