本发明专利技术公开了基于机敏材料的隧道火灾预警传感器及其路面布设系统，包括由机敏材料制成的且能感知温度变化的传感器元件，所述传感器元件内置两个电极，内置电极外部需连接外部线路供测量使用，在内置电极接线端涂抹有保护层，传感器元件表面设有封装层；所述机敏材料元件具有优良的温度敏感性，能感知外界温度异常变化并转换为电信号，是传感器的核心组成部分，能适用于隧道火灾预警，可靠度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及消防领域，具体涉及基于机敏材料的隧道火灾预警传感器及其路面布 设系统。
技术介绍
隧道多埋置于地层内，利用地下空间，一旦有火灾灾情，逃生难度大，若发现不及 时，救援工作难以及时开展。由于隧道火灾后果的严重性，高效的隧道火灾预警系统对于及 时发现火灾灾情，保护人民群众的生命和财产安全具有重要的意义，而隧道火灾的探测问 题已成为隧道安全领域的首要问题之一。目前，隧道火灾的探测主要有热敏合金线式、光纤 式和双波长火焰探测器式等。所用传感器主要包括火焰传感器、温度传感器、烟雾传感器 等。 其中，分布式光纤温度传感装置近年来发展迅速，已逐步被应用于隧道火灾探测 与报警领域，主要的方式包括光纤光栅传感、拉曼光时域反射计传感以及布里渊光时域反 射计传感。与传统的点式火灾探测系统（如双波长火焰探测器等）相比，分布式传感具有 空间连续分布探测的优点，分布范围内任意一点发生火灾都可以进行准确判别定位。同时， 由于光缆不易受电磁等扰动影响，不易出现分布式感温电缆的误报等状况。 然而，隧道内起火到爆发成灾经历的时间往往较短，这就要求基于分布式光纤温 度传感装置的火灾探测与报警系统具有较快的响应速度，而分布式光纤通常布置在隧道拱 顶位置，在隧道断面上与路面火灾发生点的距离往往是最大的，因此响应时间往往也会有 所延长；此外，当隧道内纵向风速较大的情况下（例如开启风机的情况下），根据通常的绝 对温度、绝对温升以及温升梯度均等判别指标均难以在较短时间内识别温度场异常进而触 发报警。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种基于机敏材料的隧道火灾预警传 感器及其配套的路面布设系统，利用机敏材料的温度敏感性，使用本传感器可以探测隧道 内发生火灾时的异常温度，并将温度信号转换为电信号，及时获得反馈，一旦有异常即可给 出预警，有利于发现火灾灾情，及时处理。 为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下： 基于机敏材料的隧道火灾预警传感器，包括由机敏材料制成的且能感知温度变化 的传感器元件，所述传感器元件内置两个电极，内置电极外部均需连接外部线路供测量使 用，在内置电极接线端涂抹有保护层，传感器元件表面设有封装层； 所述传感器元件采用恪融PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯英文名：polyethylene terephthalate，简称PET)、河砂掺加石墨导电相拌合而成，采用的配合比即质量比为，石 墨：PET及河砂混合物=13%;PET:河砂=1:3。 进一步的，所述河砂的级配为：0 进一步的，传感器元件为柱体，可以为棱柱体或圆柱体。 进一步的，柱体的高一般为2~5cm，并结合路面面层情况确定，如当为沥青路面 时，可考虑与上面层厚度相等。柱体底面任意两点连线长度应大于等于柱体的高，小于等于 柱体高的两倍。 进一步的，内置电极所在平面应平行于柱体底面。 进一步的，所述内置电极应尽量贴近柱体底面，但需预留一定的保护层厚度，即内 置电极距离柱体底面的距离应不小于lcm。 进一步的，内置电极可为网状或线圈状，也可独立的形成一个平面。 进一步的，内置电极材料可采用不锈钢、铜、铝或合金。 进一步的，外部线路可用橡胶软管、塑料软管进行套装。外部线路连接电极处需进 行涂抹防护层保护，外接线路需进行套装保护，套装对应的材料应满足防腐防潮、绝缘及耐 高温的要求，传感器元件表面涂抹封装保护层。 进一步的，传感器的在异常温度时电阻值会产生突变，进而感知异常温度，将温度 信号转换为电信号，传感器所感知异常温度区间为> 130Γ。 进一步的，基于机敏材料的隧道火灾预警传感器的制造方法，包括： 机敏材料传感器元件的制作：采用熔融PET、河砂掺加石墨导电相拌合而成，采用 的配合比即质量比为，石墨：PET及河砂混合物=13%;PET:河砂=1:3 ; 传感器元件采用内置两个电极，内置电极所在平面应平行于柱体底面； 传感器元件内置电极外部需连接外部线路供测量使用，还应在接线端涂抹保护层 进行防护，对引出线路应进行外装防护； 外部线路可用橡胶软管或塑料软管进行套装； 传感器元件表面需进行封装，避免传感器元件与外部环境直接接触，起到隔离保 护的作用。 进一步的，传感器在路面横断面及纵断面上的分布构成传感器路面布设系统，分 为沿隧道横断面分布以及纵断面分布； 纵向遵循规则为，隧道长度为500~10000米时，相邻传感器布置间距为< 7米； 隧道长度为> 10000米时，传感器布置间距为< 8米；高速公路隧道每百米15~20个探 占. 横向遵循规则为，当为双车道时，传感器应布置在双车道中央；当大于双车道时， 相邻传感器间隔为< 5米，传感器布置在车道线。 当同一横断面横向需布置不止一个传感器时，在纵向交叉布置，即纵向间隔不变 的前提下，横向相邻两传感器应布置在间隔的车道线（图3d)。 本专利技术的有益效果： 1.本专利技术所述机敏材料元件具有优良的温度敏感性，能感知外界温度异常变化并 转换为电信号，是传感器的核心组成部分，能适用于隧道火灾预警，可靠度高。 2.本专利技术所述传感器布设在路面结构层，能迅速感知路面温度变化，响应及时。 3.本专利技术所述传感器能应用于复杂的道路环境，并能获得可靠的数据反馈。能适 用于不同的路面温湿度状况，成活率高，耐久性好。 4.本专利技术所述传感器各元件组成原料来源广泛，价格低廉，成型工艺较为简单，成 本低廉，可以大量推广，广泛应用。【附图说明】 图la是传感器元件棱柱体形态； 图lb是传感器元件圆柱体形态； 图2是传感器元件温度一电阻变化率曲线图。 图3a为双车道横断面布置，图3b为四车道横断面布置，图3c为双车道纵断面布 置，图3d为四车道纵断面布置。 其中，1为传感器元件，2为内置电极，3为外部导线，4为传感器，【具体实施方式】： 下面结合附图对本专利技术进行详细说明： 如图la-图lb所示，基于机敏材料的隧道火灾预警传感器，包括由机敏材料制成 的当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于机敏材料的隧道火灾预警传感器，其特征是，包括由机敏材料制成的且能感知温度变化的传感器元件，所述传感器元件内置两个电极，内置电极外部需连接外部线路供测量使用，在内置电极接线端涂抹有保护层，传感器元件表面设有封装层；所述传感器元件采用熔融PET、河砂掺加石墨导电相拌合而成，采用的配合比即质量比为，石墨：PET及河砂混合物＝13％；PET：河砂＝1:3。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚占勇，张晓萌，陶瑞，于腾海，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。