【正文】 探測器基本原理 感煙探測器 :顧名思義就是對環(huán)境的煙氣濃度按一定頻率進行收集并分析其成分 ,一般火災(zāi)發(fā)生之后空氣中的 CO2,有毒氣體濃度明顯上升 ,當濃度達到一定值時 ,探測器認為已經(jīng)發(fā)生火災(zāi)便會報警 .當然有時候吸煙引起的濃度上升也會被當作火災(zāi)處理 ,所以有感煙探測器的地方一般禁止吸煙 . （ 1） 感煙火災(zāi)探測器 火災(zāi)發(fā)展過程大致可以分為初期階段、發(fā)展階段和衰減熄滅階段。感煙火災(zāi)探測器的功能在于：在初燃生煙階段，能自動發(fā)出火災(zāi)報警信號，以期將火撲滅在未成災(zāi)害之 前。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，感煙探測器可分為離子感煙探測器和光電感煙探測器。 離子式感煙探測器是由兩個內(nèi)含 Am241 放射源的串聯(lián)室、場效應(yīng)管及開關(guān)電路組成的。內(nèi)電離室即補償室，是密封的，煙不易進入；外電離室即檢測室，是開孔的，煙能夠順利進入。在串聯(lián)兩個電離室的兩端直接接入 24V 直流電源。當火災(zāi)發(fā)生時，煙霧進入檢測電離室， Am241 產(chǎn)生的 α 射線被阻擋，使其電離能力降低，因而電離電流減少，檢測電離室空氣的等效阻抗增加，而補償電離室因無煙進入，電離室的阻抗保持不變，因此，引起施加在兩個電離室兩端分壓比的 變化，在檢測電離室兩端的電壓增加量達到一定值時，開關(guān)電路動作、發(fā)出報警信號。 感光探測器 :光是熱源輻射的結(jié)果 ,所以感光也就是感應(yīng)輻射 ,人體也在不斷的輻射波 ,但是由于本體溫度較低 ,輻射波的波長一般較大 ,而火災(zāi)的熱源發(fā)出的光較強能被探測出來 ,據(jù)某些科學(xué)家分析 ,火災(zāi)發(fā)生的時候還會發(fā)出一種獨特的聲波 ,根據(jù)這種波做出感聲探測器能有效克服其他探測器的普遍失誤的情況 . 光電式感煙探測器由光源、光電元件和電子開關(guān)組成。利用光散射原理對火災(zāi)初期產(chǎn)生的煙霧進行探測，并及時發(fā)出報警信號。按照光源不同，可分為一 般光電式、激光光電式、紫外光光電式和紅外光光電式等 4 種。 a、一般光電式感煙探測器根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為遮光型和散射型兩種。 遮光型光電感煙探測器由一個光源（燈泡或發(fā)光二極管）和一個光電元件對應(yīng)裝在小暗室內(nèi)構(gòu)成。在無煙情況下，光源發(fā)出的光通過透鏡聚成光束，照射到光電元件上，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，使整個電路維持在正常狀態(tài)，不發(fā)出報警。當火災(zāi)發(fā)生有煙霧進入探測器，使光的傳播特性改變，光強明顯減弱，電路正常狀態(tài)被破壞，則發(fā)出報警信號。 散射光電式感煙探測器的發(fā)光二極管和光電元件設(shè)置的位置不是對應(yīng)的。光電元件設(shè)置在多孔 的小暗室里。無煙霧時，光不能射到光電元件上，電路維持正常狀態(tài)。而發(fā)生火災(zāi)時，有煙霧進入探測器，光通過煙霧粒子的反射或散射到達光電元件上，則光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大電路放大后，驅(qū)動自動報警裝置發(fā)出報警信號。 b、激光式感煙探測器。由激光發(fā)射機（包括脈沖電源和激光發(fā)生器）和激光接收器（包括光電接收器、脈沖放大及報警）組成。它利用激光方向性強、亮度高及單色性和相干性好的特點。在無煙情況下，脈沖激光束射到光電接收器上，轉(zhuǎn)換成電信號，報警器不發(fā)出報警。一旦激光束在發(fā)射過程中有煙霧遮擋而減弱到一定程度，使光電接收器信 號顯著減弱，探測器發(fā)出報警信號。在種類繁多的激光光源中，半導(dǎo)體激光器由于具有所需激發(fā)電壓低、效率高、脈沖功率大、器件體積小、耐震、壽命長和價格低廉等優(yōu)點而受到重視。 c、紫外光和紅外光感煙探測器。它們具有靈敏度高、性能穩(wěn)定、可靠、探測方位準確等優(yōu)點，因而得到普遍重視，并成為目前火災(zāi)探測器的重要設(shè)備和發(fā)展方向。 光電式感煙探測器發(fā)展很快，種類不斷增多，就其功能而言，它能實現(xiàn)早期火災(zāi)報警，除應(yīng)用于大型建筑物內(nèi)部外，還特別適用于電氣火災(zāi)危險性較大的場所，如計算機房、儀器儀表室和電纜溝、隧道等處。 （ 2） 感溫火災(zāi)探 測器 感溫探測器 :對環(huán)境溫度進行實時探測 ,一旦發(fā)現(xiàn)溫度較高的能量源 ,便會對其進行分析 ,如果和火災(zāi)本身溫度變化趨勢相似則被當作火災(zāi)處理 . 感溫探測器按結(jié)構(gòu)原理不同有雙金屬片型、膜盒型、熱敏電子元件型等三種。 ，一般制成差溫和定溫兩種形式，定溫式是當環(huán)境溫度上升達到設(shè)定溫度時，定溫部件立即動作，發(fā)出報警信號；差溫式是當環(huán)境溫度急劇上升，其溫升速率（ ℃ /min）達到或超過探測器規(guī)定的動作溫升速率時，差溫部件立即動作，發(fā)出報警信號。 板組成一個氣室，室內(nèi)空氣只能通過氣塞螺釘?shù)男】着c大氣相通。一般情況下（指環(huán)境溫升速率不大于 1℃ /min），氣室受熱，室內(nèi)膨脹的氣體可以通過氣塞螺釘小孔泄漏到大氣中去。當發(fā)生火災(zāi)時，溫升速率急劇增加，氣室內(nèi)的氣壓增大，波紋板向上鼓起，推動彈性接觸片，接通電接點，發(fā)出報警信號。 成，兩個熱敏電阻中一個可直接感受環(huán)境溫度的變化，而另一個則封閉在一定熱容量的小球內(nèi)。當外界溫度變化緩慢時，兩個熱敏電阻的阻值隨溫度變化基本相接近，開關(guān)電路不動作?；馂?zāi)發(fā) 生時，環(huán)境 溫度劇烈上升，兩個熱敏電阻阻值變化不 一 ，原來的穩(wěn)定狀態(tài)破壞，開關(guān)電路打開，發(fā)出報警信號。 （二）、設(shè)計 系統(tǒng)的 總體架構(gòu) 火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)是建筑物防火綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由火災(zāi)報警系統(tǒng)和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)組成。在實際工程應(yīng)用中，系統(tǒng)的組成是多種多樣的，設(shè)備量的多少、設(shè)備種類都會有很大的不同。 本論文的火災(zāi)報警器主要由以下幾項組成 1 煙霧檢測報警器 2 信號采集及前置放大電路 3 聲音報警電路 4 數(shù)碼管顯示電路 5 狀態(tài)指示燈及控制鍵電路 報警器 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如 1 所示，系統(tǒng)以單片機為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、濃度顯示、時間顯示、狀態(tài)顯示、聲音及閃爍報警、按鍵輸入等功能。系統(tǒng)應(yīng)采用高性能的單片機，要求工作穩(wěn)定、測量精度高、通用性強、功耗低，保證報警器的精確性及可靠性，而且最好體積小，成本低，有利于減少報警器的體積，降低報警器的成本 [5]。 第 三 章、 煙霧檢測 報警器 整體 設(shè)計 硬件組成 本論文中的煙霧檢測報警器以 STC12C5410AD 單片機為控制核心，采用 MQ2型電阻式半導(dǎo)體傳感器采集煙霧信息。 首先，傳感器送來 的煙霧濃度對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號送入 STC12C5410AD 單片機；然后，在 STC12C5410AD 單片機內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換、濃度比較，對數(shù)據(jù)進行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的十進制濃度值；最后，將實際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報警限，當濃度處于正常狀態(tài)綠燈長亮，當煙霧濃度超出設(shè)定的限定值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈閃亮。另外由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間就越快。為提高響應(yīng)時間，保證傳感器準確地、穩(wěn)定地工作，報警器 需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個 5V 的電壓。為了保證其可靠性，在輸出 5V 的電壓的同時，進行故障監(jiān)測。當傳感器加熱絲 或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時，進行故障報警，發(fā)出聲光報警信號。 當然幾種狀態(tài)的報警信號是各不相同的。 煙霧檢測報警器的硬件設(shè)計 在報警儀的設(shè)計中，單片機是其核心部件。它一方面要接收來自傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對兩種信號分別進行處理，控制后續(xù)電路進行相應(yīng)動作；與此同時查詢是否有鍵按下的請求 [7]。在單片機完成這些的工作中，尤其是信號處理中，比較濃度值后 送入顯示的軟件實現(xiàn)比較復(fù)雜，要求單片機具備較快的運算速度，使檢測人員能夠較準確地觀測到煙霧濃度，并根據(jù)情況做進行相應(yīng)處理。 信號采集及前置放大電路 傳感器輸出信號一般比較微弱，需要經(jīng)過前置電路對其進行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機對輸入信號的要求。本系統(tǒng)采用的半導(dǎo)體煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個參考電阻，再經(jīng)過一個放大電路即可發(fā)送給 ADC 采集。由于系統(tǒng)采用的是單極性供電，所以采用同相比例放大電路，可以減少硬件開銷。所以本設(shè)計中的前置放大電路采用 LM324 作為電路的運算放大器。 LM324 是單片高增益四運算放大器，可在較寬電壓范圍內(nèi)的單電源或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無關(guān)，四個運放一致性好；其輸入偏流電阻是溫度補償?shù)?，也不需外接頻率補償，可做到輸出電平與數(shù)字電路兼容。 聲音報警電路 聲音報警電路圖如圖 3 所示。報警裝置采用無源壓電式 KM