第3.7节烟雾传感器ppt课件.ppt

2011年3月8日，美国洛杉矶以南海域（丽浪多市海滩）突现大片死鱼，死鱼主要包括沙丁鱼、凤尾鱼和鲭鱼等，当地官员估计死鱼数量至少有数百万尾。当地一名警方发言人说，死鱼大约有一英尺那么深，国王码头（KingHarborMarina）几十条私人船只周围到处是死鱼。当局正在调查死鱼原因，目前还未发现赤潮或污染的迹象，初步评估认为是缺氧所致。,美国加州海湾突现数百万条死鱼,感烟探测器的一般知识功能分类产品介绍感烟火灾探测器的选用 KYB-1型离子式矿用烟雾报警器 用途工作原理整机电路技术性能使用和调整方法,第2.3.7节 烟雾传感器,（一）感烟探测器一般知识,1.功能,火灾的起火过程一般都伴有烟、热、光三种燃烧产物。在火灾初期，由于温度较低，物质多处于阻燃阶段，所以产生大量烟雾。烟雾是早期火灾的重要特征之一，感烟式火灾探测器是能对可见的或不可见的烟雾粒子响应的火灾探测器。它是将探测部位烟雾浓度的变化转换为电信号实现报警目的一种器件。它响应速度快，能及早地发现，是使用量最大的一种火灾探测器。,（一）感烟探测器一般知识,2.感烟式火灾探测器的分类,：对射型、反射型,（二）光电式感烟传感器,1.工作原理,探测器的检测室内亦装有发光元件和受光元件。在正常情况下，受光元件是接受不到发光元件发出的光的，因此不产生光电流，传感器不动作。,在火灾烟雾进入探测器的检测室时，由于烟粒子的作用，使发光元件发射的光产生漫射，这种漫射光被受光元件所接受，使受光元件阻抗发生变化，产生光电流。从而实现了将烟信号转成电信号的功能，探测器发出报警号。发光元件为大电流发光效率高的红外发光二极管；受光元件大多数采用半导体硅光电池。,（二）光电式感烟传感器,1.工作原理,光电式感烟传感器由发光元件、受光元件和遮光体组成的检测室、检测电路、振荡电路、信号放大电路、抗干扰电路、记忆电路、与门开关电路、确认电路、扩展电路和稳压电路等组成。,（二）光电式感烟传感器,2.组成及各部分作用,震荡电路的作用 光电感烟探测器是利用一套光学系统作为传感器的。而光学器件是有一定寿命的，为了延长光学器件的寿命，特别是发光元件的寿命，一般不采用直流方案，而采用交流方案，即使发光元件发光时间缩短，间歇时间增长，同时又不影响探测器工作，振荡电路就是为此而设置的。发光元件串接于振荡电路中，当电路起振时，发光元件发出周期性的脉冲光束。一般脉冲宽度在100ms左右，脉冲幅度可根据需要进行调整；而脉冲间隔时间一般在5s左右，这样就可使发光元件的有效工作时间大大增加。,（二）光电式感烟传感器,2.组成及各部分作用,信号放大电路 信号放大电路是在检测室进烟以后，发光元件发出的平行光束发生散射，使受光元件接受到光，阻抗降低，光电流增加，信号经放大后送出。抗干扰电路 抗干扰电路是为了保证受光元件长期、稳定、可靠地工作，不受其它光（非火灾信号）的干扰，因此，放大器作为一个独立单元，全部装在一个屏蔽盒内，避免了各种干扰因素的干扰，提高了探测器的可靠性。,（二）光电式感烟传感器,2.组成及各部分作用,记忆电路 当探测器发出火灾报警信号以后，要求此信号能长期保持，即使是烟雾浓度降低或消失，火警信号也不能自动消失，记忆电路就起这种作用。当火灾发生的时间、地点确认以后，认为火警信号不必存在时，可由人工复原，将火警信号清除。记忆电路对火灾探测器是一个重要电路单元，是不能忽视的，规范上也有明确要求。,（二）光电式感烟传感器,2.组成及各部分作用,与门电路 为了提高探测器的可靠性，更有效地探测火灾，减少误报警，设置与门电路是非常必要的。振荡电路不仅为发光元件提供电源，同时也周期性地为开关电路提供信号。但是，在正常监视状态下，受光元件接受不到光，因此无信号输出，与门开关电路处于截止状态，探测器也就无火警信号输出。当探测器检测室内进入烟后。由于烟颗粒的作用，使发光元件发出的平行光束发生散射，此时受光元件接受到一定的光量，因此有信号输出，此信号与振荡器送来的周期脉冲信号复合后，开关电路导通，探测器发出火警信号。,（二）光电式感烟传感器,2.组成及各部分作用,确认电路 为了在现场判明探测器是否动作，现代的火灾探测器上均设置确认电路。即当探测器工作以后，确认电路工作，点燃确认灯，在现场即可清楚地看到发光的灯光，表明探测器工作，不需到报警器上去查看，同时也给调试开通整个系统带来方便。,（二）光电式感烟传感器,2.组成及各部分作用,（二）光电式感烟传感器,3.缺点,光电感烟探测器原理对粒径为0.150m 的烟雾敏感，因此受矿山浮游粉尘的干扰很大，易产生非火灾误报，影响检测的可靠性。（1）失报 因粉尘进入主光电室粘附在发光、受光元件上，造成遮光而发生失报，需要经常清扫。（2）非火灾误报 在以下情况下易发生非火灾误报：1）受到5000勒克斯以上的强光或闪光照射；2）电气噪音、冲击电压、雷达电波干扰时；3）环境浮游粉尘、小虫进入后产生散射光及环境温湿变化、结露或喷雾时。,（1）增大受光体积，改变主光电室的发光、受光部及透镜形状。增加散射光的照射角度，从圆光到锥光到扇光方式。提高散射光的输出特性，增强太阳电池的输出效率，使总的输出信号增大。（2）增设并改进防虫网、防尘迷宫等抗干扰结构。,（二）光电式感烟传感器,4.发展方向,产品：SYSTEM SENSOR 100系列普通型光电感烟探测器 JTY-GD-2151（广州市经东科技发展有限公司）,（二）光电感烟传感器,5.产品,技术指标:静态电流小；双发光二极管显示，360度可见；内置式测试干簧管：用一磁铁可现场进行模拟测试报火警功能；密封结构可防尘、昆虫和抗背压；系统供电电压：12/24VDC；静态额定值：电压8.535VDC电流120A,红外光束感烟探测器,工作原理：红外光束感烟探测器是线型探测器，它是对警戒范围内某一线状窄条周围烟气参数响应的火灾探测器。它同前面两种点型感烟探测器的主要区别在于线型感烟探测器将光束发射器和光电接受器分为两个独立的部分，使用时分装相对的两处，中间用光束连接起来。,（二）光电感烟传感器,5.产品,产品：红外光束感烟探测器（北京沃得沃安装工程有限公司）,对射式光束感烟探测器主要使用于空间较大、较高，不适合使用烟感、温感探测器的场所。如：大型超市，大厂房等地。该探测器需成对使用。,（二）光电感烟传感器,5.产品,名称：红外光束感烟探测器（北京沃得沃安装工程有限公司）,该探测器在接入报警控制系统时需通过该厂生产的IM5i/B型信号输入模块来实现。发射器和接受器需水平、相对安装，位置应准确。若配置专用安装支架后可以进行适量的位置调整。,（二）光电感烟传感器,5.产品,与该类型配套的探测器有2种型号：JTY-HS-60（发射器和接受器相距60m范围之内）；JTY-HS-100（发射器和接受器相距100m范围之内）。,KYB-1型矿用烟雾报警器是一种用于煤矿井下因机械摩擦、电气设备故障而起火，以及煤炭自燃火灾的监测、预报仪器，特别能加强矿工安全意识，避免人身事故发生，对煤矿安全生产起到了促进作用。仪器既可作为独立的烟雾检测和报警设施，又可用于各种监测系统，作为监测环境参数（烟雾）的一个传感单元。,1.用途,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,检测烟雾时，仪器除设置就地声光报警单元外，还可将无电位的本安型开关量电信号传输到井下各个分站，以及传输到地面主机显示测点发生的烟雾值。当然，也可把各个测点的烟雾开关量信号传输到井下某集中观测点，由声光报警器报警、以便及时发现、处理或预防火灾事故。仪器主要装设在井下采、掘工作面，采空区、回风道、机电硐室或胶带运输巷，以及其它需要监测的地点。如果把仪器与某种灭火装置配套使用，可以实现自动喷水灭火。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,1.用途,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,2.工作原理,图1 电离室工作原理,如图1，放射源放射微量的射线，使空气电离，在电离室内的正、负极板间产生离子电流。当包含较大微粒的烟雾进入电离室后，在烟雾微粒的作用下，使离子电流减弱。由于离子电流的强弱对应于烟雾浓度的高低，故可检测出被测点的火源温度。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,2.工作原理,使离子电流减弱的原因有两种：（1）首先，当含有烟雾的气体进入电离室后，烟雾的微粒吸附了部分带电离子，使产生的离子电流值有所下降；（2）同时，烟雾为例又会吸收掉部分射线，从而使电离电源被削弱，使产生的离子数量有所下降。基于上述两种原因，当烟雾出现时，会大大降低离子电流强度，离子电流强度的大小反映火源探测点的温度，这就是烟雾检测火源温度的基本工作原理。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,3.防护措施,为了提高仪器的检测精度，在传感器的入气口设置了2060黄铜粉末冶金罩，既可保证气体顺利进入气室又可将矿尘粉粒滤掉。另外，为适应环境条件，还做了特殊的防水防潮处理。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,4.输出特性,补偿电离室是一个封闭的气室，它用作补偿烟雾以及以外因素的影响所产生的误差，如图2中的曲线3；测定用的电离室特性变化如曲线1和曲线2。当电离室未与烟雾接触时，电离室的工作特性曲线1和曲线3按同一规律变化。烟雾进入测定电离室后，由于烟雾对离子电流的影响，使电流值由IK降至IK，此时，电离室的工作特性为曲线2。,图2 KYB-1型离子式烟雾传感器输出特性曲线,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,5.整机电路,1）烟雾浓度与输出电压,图3 烟雾浓度与输出电压变化曲线,电压输出特性曲线如图3所示。当不含烟雾的气体进入气室时，因为两个离子室离子电流相等、阻抗相等。所以输出电压稳定在4.5V左右。当烟雾气体进入测定室后，随着烟雾浓度的增高，离子电流不断减小，使输出电压失去平衡，从4.5V下降。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,5.整机电路,1）烟雾浓度与输出电压,当烟雾浓度在I级（烟雾作用使照度每米降低5%）时，输出电压从4.5V降到2.5V；II级时，降至1.5V以下；III级降至0.5V。由此可见，在烟雾的作用下，输出电压的变化范围应在4V左右。其输出电压信号变化范围较大，在此变化范围内（烟雾从I级到III级）的离子电流变化却十分微弱（在1011A左右变化），所以，烟雾传感器的输出采用电压信号。,图3 烟雾浓度与输出电压变化曲线,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,输出电压信号的范围虽然较大，但因传感器输出阻抗高达10111012，所以，使用一般仪表（如万用表、数字电压表等的输入阻抗只有104106）仍无法直接分辨其读数值，为此，在传感器上又加上一个阻抗变换单元。经阻抗变换后，信号阻抗由输入的10111012下降到103，再把这一较低阻抗信号送入集成电路块，供烟雾检测传感器。由于阻抗经过变换后下降，增强了电路的抗干扰能力，阻抗变换电路又叫高阻放大器。,图4 阻抗变换电路,5.整机电路,1）烟雾浓度与输出电压,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,基本工作过程如下：（1）烟雾传感器输出的电压信号经高阻放大器放大后，送入电压比较器，输出报警单元实现声光报警；另一路经继电器输出一开关量控制信号，接到外控设备。（2）整机自检单元，每隔45s自动接通一次，绿灯随之闪烁，证明电路正常工作。,5.整机电路,2）整机电路工作原理,图5 KYP-1 型离子式烟雾传感器整机电路原理框图,（3）试警电路配有试验按钮，随时可检查一起的工作状况。（4）电源：机内设置电源（GNY-0.5V8节）和外电源，如只使用内电源时，一次充足电可连续工作一个月以上，功耗较低。（5）声信号采用35mm压电蜂鸣器，增加反馈功能后，音响信号强度可达90dB(decibel)以上。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,5.整机电路,2）整机电路工作原理,图5 KYP-1 型离子式烟雾传感器整机电路原理框图,（1）高阻放大器采用场效应管实现放大，在无烟雾时输出电压信号4.5V，随烟雾浓度的增大，输出电压信号按图3曲线下降。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,5.整机电路,3）主要电气元件工作原理,图3 烟雾浓度与输出电压变化曲线,（2）电压比较器采用CM324运算放大，调节灵敏度开关可以设定电压门限。将从传感器来的电压信号与设定电压门限比较，当设定电压高于输入电压时（即有烟雾时）电压比较器翻转，继电器吸合，输出开关量信号。（3）开关量元件为无电位常开接点，可接在各种微机环境监测系统（如kJ-1、kJ-2等）的本安型控制网络中，也可外接其它本安型负载，如本安型声、光箱等。（4）报警电路采用CM4011集成电路，它可输出两组方波，一组为1Hz，另一组为高频信号。1Hz方波用来来驱动报警灯，并调制高频信号，使蜂鸣器发出断续报警声。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,5.整机电路,3）主要电气元件工作原理,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,6.KYB-1型烟雾传感器主要技术性能,（1）防爆型式：本质安全型。（2）检测灵敏度：III级可调，并用减光计测试烟雾浓度。I级：在烟雾作用下，每米照度下降5%；II级：在烟雾作用下，每米照度下降10%；III级：在烟雾作用下，每米照度下降15%；（3）报警点设定范围：III级。（4）报警方式：断续声光。（5）报警音响：大于80dB。,（6）使用条件：温度040；湿度98%RH（相对湿度，Relative Humidity）以下；海拔1000米。（7）仪器电源 内电源：GNY0.5Ah8节，额定电压9.6V，最大短路电流2.5A；外接电源：本安电源924V，电流10mA；工作时间：内电源一次充电可连续工作一个月（720h）。输出：开关量的接点容量不小于36V/0.5A。（8）外形尺寸及重量：1809060mm,重1200g。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,6.KYB-1型烟雾传感器主要技术性能,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,7.使用和调整方法,仪器在井下定点悬挂使用，应选择距离易产生火灾事故的场所，或回风巷道中接装，最好选择在作业人员能够听见声响和看见信号的地方。仪器在出厂时的灵敏度旋钮已设定在I级位置上。,在仪器的右侧接装了一个如图6所示的压板：仪器出厂时，其开关4处在关断位置。使用前，先将压板2取下，将开关4拨至接通位置，观察仪器上方两只绿色发光管是否闪亮，如闪亮，则说明性能正常；否则应先充电。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,7.使用和调整方法1）仪器性能检测,图6 KYB-1型烟雾报警器外观 1-螺钉；2-压板；3-按键；4-开关；5-充电插座,性能检验分两步进行，首先按下按键3，如果立刻发出声光报警，说明性能正常；然后，取少量烟雾通入下方传感器内，仪器能声光报警说明性能合格、即可下井安装。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,7.使用和调整方法1）仪器性能检测,首次使用前应先充足电，使用一个月应充一次电，充电一律在地面进行。将充电器插销插入仪器的充电插座后，接通电源，按标准时间充电1416h，但不得超过16h。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,7.使用和调整方法2）充电方法,仪器上方有一供外接电源接入和信号输出的共同插座。如图7所示，1、2为外接电源的正、负端，3、4为开关输出端子。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,7.使用和调整方法3）仪器的连接,图7 仪器连接图,（1）安装完毕的仪器在正常工作时，其报警灯内：绿色发光二极管每隔3040s闪烁一次。仪器自动故障检测，说明仪器性能正常。（2）每周应有专人负责从地面取烟雾气样，检测仪器的报警灵敏度。（3）仪器在井下安装应避免巷道内的淋水直接滴向仪器，也尽可能保持仪器外部清洁。（4）严禁在井下拆卸仪器或更换电池。,（三）KYB-1型离子式矿用烟雾报警器,7.使用和调整方法4）使用注意事项,主要技术参数：防爆型式：矿用本质安全型“exibl”型号：CN70M40564 供电电源：本安电源12DCv18DCv工作电流：60ma检测灵敏度：60s输出信号：开关量电流信号0/5ma无源触点开关量电流信号0/5mA或1/5mA防爆形式：“ExibI”结构参数：外形尺寸：115mm100mm 重量：约1kg,本产品为矿用本质安全型，可安装在煤矿井下的皮带运输巷、机电峒室、采空区和工作面。用于监测煤矿井下因机械靡擦、电缆发热、煤层自燃等原因引起的火灾事故。,煤矿用烟雾传感器北京东方德教育科技有限公司,（四）离子式烟雾传感器产品,（四）新型离子式烟雾传感器产品,如KG8005型亚微粒子烟雾传感器及KG800A型烟雾传感器为新型烟雾传感器，于1990年通过部级鉴定，并开始批量生产。,产品：离子感烟探测器 LH-91L（北京鼎信通科技发展有限公司）,技术参数：电源：DC12V 工作电流：静态电流5A，报警工作电流15mA 工作环境：-5+50 最高工作湿度：90RH 输出形式：单组常闭或常开触点 烟雾灵敏度：、级 尺寸：120.436.9mm,（四）新型离子式烟雾传感器产品,这类传感器与老式传感器相比：具有抗腐蚀性强、敏感元件寿命长，整机电路集成度高，并具有自检、复位、报警、保持等功能，功能齐全，功耗低，维护量小。KG8005型传感器，采用无刷电机驱动吸气采样，采样准确迅速。另外，吸气端设置二级粉尘淘析器，可排除矿内空气中粉尘，从而，较灵敏可靠地检测出火灾初期的亚微粒子烟雾，预报效果较好。KG8005A型传感器，为扩散式采样，结构简单。如果放在矿尘含量较少地场所检测烟雾，使用寿命较长。,（四）新型离子式烟雾传感器产品,（五）感烟探测器的选用要求,在设计火灾自动报警控制系统时，对于不同的场合应选择不同的探测器，一般应符合下列要求：（1）对火灾初期有阻燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所，应选择感烟探测器。（2）对火灾发展迅速，可产生大量热、烟和火灾辐射的场所，可选择感烟探测器、感温探测器、火焰探测器或其组合。,（3）对火灾形成特征不可预料的场所，可根据模拟试验的结果选择探测器。（4）装有联动装置、自动灭火系统以及用单一探测器不能有效确认火灾的场合，宜采用感烟探测器、感温探测器、火焰探测器的组合即复合探测器。感烟式火灾探测器适宜安装在发生火灾后产生烟雾较大或容易产生阴燃的场所；它不宜安装在平时烟雾较大或通风速度较快的场所。,（五）感烟探测器的选用要求,（六）总结,（一）瓦斯检测瓦斯检测实际上是指甲烷检测，主要检测甲烷在空气中的体积浓度。矿井瓦斯检测方法有实验室取样分析法和井下直接测量法两种。使用便携式瓦斯检测报警仪，可随时检测作业场所的瓦斯浓度，也可使用瓦斯传感器连续实时地监测瓦斯浓度。煤矿常用的瓦斯检测仪器，按检测原理分类有：光学式、催化燃烧式、热导式、气敏半导体式等，可以根据使用场所、测量范围和测量精度等要求，选择不同检测原理的瓦斯检测仪器。,（二）一氧化碳检测 一氧化碳是剧毒性气体，吸入人体后，造成人体组织和细胞缺氧，引起中毒窒息。煤矿火灾、瓦斯和煤尘爆炸及爆破作业时都将产生大量的一氧化碳。为了矿工的身体健康，煤矿安全规程规定，井下作业场所的一氧化碳浓度应控制在0.0024(24ppm)以下。煤矿常用的一氧化碳检测仪器有电化学式、红外线吸收式、催化氧化式等。（三）氧气检测煤矿安全规程对矿井氧气含量有严格规定。煤矿中检测氧气常用的方法主要有气相色谱法、电化学法和顺磁法。其中气相色谱仪一般安装在地面，通过人工取样分析矿井气体成分浓度。,（四）温度检测 煤矿常用的温度传感器有热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体PN结、半导体红外热辐射探测器、热噪声、光纤等。热电偶、热电阻原理在工业(地面)上早已得到广泛应用；半导体PN结原理在一100+100范围内的应用也很成功，煤矿井下应用较多。,（五）风速测定 1用风表测定风速。常用风表有杯式和翼式两种。2用热电式风速仪和皮托管压差计测定风速。热电式风速仪分热线和热球式两种，热电式风速仪操作比较方便，但现有的热电式风速仪易于损坏，灰尘和湿度对它都有一定的影响，有待进一步改进以便在矿山广泛使用。3对很低的风速或者鉴别通风构筑物漏风时，可以采用烟雾法或嗅味法近似测定空气移动速度。4利用风速传感器测定。常用的风速传感器有：超声波涡街式风速传感器、超声波时差法风速传感器、热效式风速传感器等。,勒克斯,光通量的计量单位是勒克斯。表明光的亮度、照度。眼睛所能感受的范围是0到100.000勒克。月球本身并不发光，只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。平均亮度为太阳亮度的1/465000。满月时月球给大地的照度平均为0.22勒克斯，相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。,返回,