一种电容式粒子分析型感烟探测器及其粒子浓度检测方法技术

本发明专利技术属于火灾检测技术领域，具体涉及一种电容式粒子分析型感烟探测器及其粒子浓度检测方法。本发明专利技术中用于对粒子进行检测的电容器是由若干个微小的电容式粒子检测元胞构成，能够有效提高探测器对粒子检测的灵敏度和检测精度。本发明专利技术通过不同粒子直径的粒子与柔性电容极板所形成的交流信号的特征频率不同，将由烟雾粒子所产生的交流信号从其他干扰粒子信号中分离出来，以排除其他干扰粒子对探测器的干扰，从而提高了探测器的抗干扰和抗误报警能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式粒子分析型感烟探测器及其粒子浓度检测方法


[0001]本专利技术属于火灾检测
，具体涉及一种电容式粒子分析型感烟探测器及其粒子浓度检测方法。

技术介绍

[0002]在火灾发生的初始阶段没有明火产生，只有少量可燃物质处于焖燃状态，并产生浓度极低的烟雾颗粒。需要一种具有主动吸气式的感烟探测器，对极早期火灾产生的极低浓度烟雾粒子进行检测，以阻止火灾的进一步蔓延。
[0003]市场上现有的感烟探测器通常采用激光型和双光源型等。其中激光型感烟探测器得益于较高的激光功率，具有较高的检测精度与灵敏度，但同时激光器的使用寿命较短，同时因只采用激光作为光源，无法分别出各种干扰粒子与烟雾粒子，抗干扰及抗误报警能力较差；双光源型感烟探测器通常采用一个短波和一个长波的双波长光源组合，具有一定区分干扰粒子与烟雾粒子的能力，但对于干扰源粒子相对比较复杂的环境中，仍有一定的误报警风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种电容式粒子分析型感烟探测器。
[0005]一种电容式粒子分析型感烟探测器，包括烟雾检测腔，在烟雾检测腔内部设有进气管、固定式电容极板、柔性电容极板、出气管和检测模块；
[0006]所述烟雾检测腔前后两端分别开设有进气口和出气口，在烟雾检测腔一侧开设有辅助气口，在进气口处安装有进气风机，在出气口处安装有出气风机，在辅助气口处安装有鼓气风机；所述进气管与出气管构成中间留有间断区域的气体通道，进气管入口与进气口连接，出气管出口与出气口连接；所述柔性电容极板由电容式粒子检测元胞以阵列形式排布组成；所述固定式电容极板与柔性电容极板构成电容器布置于气体通道一侧，辅助气口位于气体通道另一侧，且由鼓气风机进入的气流通过进气管与出气管之间的间断区域；
[0007]待检测粒子被进气风机吸入，经由进气管进入间断区域，在鼓气风机产生的气流作用下吹向柔性电容极板，待检测粒子与电容式粒子检测元胞发生碰撞使柔性电容极板产生形变，进而使电容器的电容发生改变；所述检测模块与电容器连接，通过检测电容的变化计算出待检测粒子的浓度。
[0008]进一步地，所述检测模块包括电源、烟雾浓度计算模块和信号叠加器；所述电源在固定式电容极板和柔性电容极板上施加固定的直流电压；所述信号叠加器分别布置于固定式电容极板和柔性电容极板上，在两个信号叠加器之间串入电阻，用于将电流信号转换为电压信号；所述烟雾浓度计算模块用于根据不同的特征频率，将各种粒子的信号从粒子混合信号中分解出来，并根据待检测粒子的信号幅值计算粒子的浓度，
[0009]进一步地，所述辅助气口处设有过滤模块，鼓气风机产生的气流经过滤模块后再进入烟雾检测腔内部。
[0010]进一步地，所述鼓气风机的喷气口采用可动态调整的可变径喷气口；通过动态调整可变径喷气口的形状，使鼓气风机产生动态吹扫气流，在该气流作用下会将烟雾检测腔内残留的各种粒子排出。
[0011]基于电容式粒子分析型感烟探测器的粒子浓度检测方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：对电容式粒子分析型感烟探测器进行自校正；
[0013]步骤2：开启电容式粒子分析型感烟探测器，检测模块在固定式电容极板和柔性电容极板上施加固定的直流电压，待检测粒子与干扰粒子进入烟雾检测腔后，在鼓气风机的作用下吹向柔性电容极板，检测模块获取固定式电容极板与柔性电容极板间的电压信号；
[0014][0015]其中，R
i
＝R
S
,R
N1
R
N2
...表示不同粒子的直径，其中R
S
表示待检测粒子的直径，R
N1
R
N2
...表示干扰粒子的直径；为直径为R
i
的粒子所产生信号的频率；是直径为R
i
的粒子所产生信号的振幅；为信号的偏移角度；t为时间；
[0016]步骤3：根据不同的特征频率，将各种粒子的信号从粒子混合信号U(t)中分解出来，得到特征频率为的待检测粒子的信号
[0017][0018]步骤4：计算待检测粒子的浓度Col；
[0019][0020]其中，σ为粒子信号幅值与浓度的正比例系数。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术中用于对粒子进行检测的电容器是由若干个微小的电容式粒子检测元胞构成，能够有效提高探测器对粒子检测的灵敏度和检测精度。本专利技术通过不同粒子直径的粒子与柔性电容极板所形成的交流信号的特征频率不同，将由烟雾粒子所产生的交流信号从其他干扰粒子信号中分离出来，以排除其他干扰粒子对探测器的干扰，从而提高了探测器的抗干扰和抗误报警能力。
附图说明
[0023]图1是本专利技术中一种电容式粒子分析型感烟探测器的结构示意图。
[0024]图2是本专利技术中一种电容式粒子分析型感烟探测器的工作原理图。
[0025]图3是本专利技术的实施例中粒子混合信号U(t)的典型信号图。
[0026]图4是本专利技术的实施例中粒子混合信号U(t)的典型信号分解图。
[0027]图5是本专利技术的实施例中探测器烟腔自清洁和参数自校正原理图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0029]本专利技术提供了一种电容式粒子分析型感烟探测器，对保护区域的空气样本进行采样，可以从灰尘、油气等干扰粒子中检测出烟雾粒子所产生的信号，并计算出烟雾粒子浓
度。用于对保护区域的极早期火灾检测，具有较高的检测精度与灵敏度、抗干扰和抗误报警能力。适用于环境中干扰粒子复杂，且对探测器的灵敏度及精度有较高要求的环境。
[0030]实施例1：
[0031]如图1所示为本专利技术中一种电容式粒子分析型感烟探测器的结构示意图，包括进气风机1、进气管2、固定式电容极板3、柔性电容极板4(即粒子采样幕布)、出气管7、出气风机8、鼓气风机9和烟雾检测腔22。
[0032]烟雾检测腔22前后两端分别开设有进气口和出气口，在烟雾检测腔22一侧开设有辅助气口，在进气口处安装有进气风机1，在出气口处安装有出气风机8，在辅助气口处安装有鼓气风机9；进气管2与出气管7构成中间留有间断区域的气体通道，进气管2入口与进气口连接，出气管7出口与出气口连接。
[0033]如图2所示，柔性电容极板4是由若干个电容式粒子检测元胞6组成的电容式粒子检测元胞矩阵17所构成的。由固定式电容极板3与柔性电容极板4所形成的电容器，布置于气体通道一侧，辅助气口位于气体通道另一侧，且由鼓气风机9进入的气流通过进气管2与出气管7之间的间断区域；
[0034]待检测粒子5被进气风机1吸入，经由进气管2进入烟雾检测腔22内，在鼓气风机9产生的气流16的作用下吹向柔性电容极板4，并与其上的电容式粒子检测元胞6发生碰撞。此时，电容式粒子检测元胞6将产生形变，从而改变其电容值并形成电信号。若干个电容式粒子检测元胞6所形成的电信号将发生叠加，并通过信号传输线1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式粒子分析型感烟探测器，其特征在于：包括烟雾检测腔(22)，在烟雾检测腔(22)内部设有进气管(2)、固定式电容极板(3)、柔性电容极板(4)、出气管(7)和检测模块；所述烟雾检测腔(22)前后两端分别开设有进气口和出气口，在烟雾检测腔(22)一侧开设有辅助气口，在进气口处安装有进气风机(1)，在出气口处安装有出气风机(8)，在辅助气口处安装有鼓气风机(9)；所述进气管(2)与出气管(7)构成中间留有间断区域的气体通道，进气管(2)入口与进气口连接，出气管(7)出口与出气口连接；所述柔性电容极板(4)由电容式粒子检测元胞(6)以阵列形式排布组成；所述固定式电容极板(3)与柔性电容极板(4)构成电容器布置于气体通道一侧，辅助气口位于气体通道另一侧，且由鼓气风机(9)进入的气流通过进气管(2)与出气管(7)之间的间断区域；待检测粒子被进气风机(1)吸入，经由进气管(2)进入间断区域，在鼓气风机(9)产生的气流作用下吹向柔性电容极板(4)，待检测粒子与电容式粒子检测元胞(6)发生碰撞使柔性电容极板(4)产生形变，进而使电容器的电容发生改变；所述检测模块与电容器连接，通过检测电容的变化计算出待检测粒子的浓度。2.根据权利要求1所述的一种电容式粒子分析型感烟探测器，其特征在于：所述检测模块包括电源、烟雾浓度计算模块(15)和信号叠加器(19)；所述电源在固定式电容极板(3)和柔性电容极板(4)上施加固定的直流电压；所述信号叠加器(19)分别布置于固定式电容极板(3)和柔性电容极板(4)上，在两个信号叠加器(19)之间串入电阻(23)，用于将电流信号转换为电压信号；所述烟雾浓度计算模块(15)用于根据不同的特征频率，将各种粒子的信号从粒子混合信号中分解出来，并根据待检测粒子的信号幅值计算粒子的浓度。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博强，张义勇，王卓刚，齐跃，李成，姜健，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：