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隨著社會進(jìn)步，城市化發(fā)展越來越快速，人類對消防安全的重視程度越來越高。而煙感報警設(shè)備作為消防安全體系中重要的一部分，被越來越多的人接受和使用。現(xiàn)有的煙感方案如電離傳感器，光電傳感器構(gòu)成的產(chǎn)品，可以很好的測量煙霧。一般電離傳感器方案，會比較快的對傳統(tǒng)煙霧進(jìn)行報警，這取決于煙腔迷宮的設(shè)計。而光電傳感器，可以更早的對陰燃物體產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行報警，從而提前預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。但這兩種方式，對燒焦的漢堡或水蒸氣干擾情況的辨識度較差，容易發(fā)生誤報，需要很有經(jīng)驗的軟件人員將其與真實的煙霧區(qū)分出來。

 

ADI 推出的ADPD188BI則可以完美解決此問題。該產(chǎn)品主要針對與北美市場 UL217 Rev8 的標(biāo)準(zhǔn)需求而設(shè)計。經(jīng)過系統(tǒng)測試，ADPD188BI 方案完全可以符合 UL217 的標(biāo)準(zhǔn)需求。該產(chǎn)品采用雙光電管的設(shè)計，芯片集成紅外光加上藍(lán)光的 LED，通過不同波長的發(fā)射光，可以通過比率的方式，來間接判斷被測物質(zhì)的尺寸。以達(dá)到區(qū)分真實煙霧和干擾源的目的。

 

《基于ADPD188BI煙霧探測器設(shè)計要求和集成解決方案》

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對此， ADI代理商Excelpoint  世健公司的工程師Abel Bian在實驗室進(jìn)行了一系列測試。下圖展示了一些測試結(jié)果，工程師采用歐標(biāo)的測試煙箱，對氣溶膠煙霧進(jìn)行檢測。

 

圖一圖三和圖五是 ADPD188BI 評估板顯示的采樣值和藍(lán)光與紅外光的 PTR（接收光與發(fā)射光功率的比值） 比值。圖中SlotA 表示藍(lán)光的 PTR值，SlotB 表示紅外光的 PTR 值, 這樣做的目的是可以最大程度的減小噪聲干擾對結(jié)果的影響。

 

圖一與圖二顯示遮蔽率為 0 時，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 11.53。比值約為 0.970。

 

 
圖一  

  圖二

 

圖三與圖四顯示遮蔽率為 0.2 時，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 11.73。比值約為 0.983。

 

圖三     


圖四

 

圖五與圖六顯示遮蔽率為 0.4 時，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 12.13。比值約為 1.005。

 

圖五


圖六

 

“我們可以通過平滑濾波來對所看到的 PTR 值進(jìn)行處理，來進(jìn)行煙霧報警判斷，這與之前的方式如出一轍。”Abel表示，“第二，我們也可以通過 PTR 的比值上升的斜率，和對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的遮光比（如12%/foot）這兩個參數(shù)，判斷所測量的物質(zhì)是否屬于真實燃燒帶來的煙霧。”

 

之后，Abel又做了一個實驗，但由于實驗條件有限，他只是使用簡易的加濕器來模擬水霧的情況。通過這個實驗可以看到，此時 PTR 的比率是十分重要的參數(shù)，可以幫助判斷真實煙霧的發(fā)生。

 

PTRA/PTRB 顯示了所有采樣輸出 PTR 比率的變化趨勢，這表明了在不同遮光比下，PTR 比率也是會發(fā)生微小的變化（PRTA表示藍(lán)光、PTRB表示紅外光）

 

紅外光和藍(lán)光的 PTR 輸出值，表明了煙霧濃度的變化程度，可以看到 PRTA 對煙霧濃度的變化相對 PRTB 的更加敏感。
 

以上是Abel針對氣溶膠測試的實驗結(jié)果。可以看出，在精度上，可以實現(xiàn)非常精細(xì)的采集，而且多出來的 PTR 比率信息，可以讓軟件人員得到更多的判斷依據(jù)。在更低遮光比下，提前判斷出真實的火焰發(fā)生。

 

最后，為了展現(xiàn)該產(chǎn)品對于不同煙源所展現(xiàn)的輸出變化，他又測試了高溫水汽和人吸煙的煙霧輸入。具體結(jié)果如下透視圖：

 

高溫水汽和抽煙 PTR 結(jié)果

 

上圖前半部分的突起，是用電水壺?zé)_后所產(chǎn)生的高溫蒸汽輸出。剔除掉結(jié)露的結(jié)果后的圖形，可以看到，在遇到高溫水汽的時候，兩種光的 PTR 的值會瞬間上升，超過 35nW/mW。

 

經(jīng)過一段時間的吹風(fēng)冷卻和水汽清理，后半段可以看到抽煙所產(chǎn)生的輸出變化，當(dāng)然這個距離傳感器較近，輸出的值是煙霧遮蔽率較高的結(jié)果，最大可以到 25nW/mW 左右。

 

 

上圖可以很好地展現(xiàn)PTR 比率對判斷物質(zhì)的重要性。前半段可以看出，高溫水汽的PTR 比率瞬間上升，比值也接近 1.8 左右。后半段的 PTR 比值上升相對緩慢，而且比值在 1.55 左右。

 

實驗結(jié)論

比率信息不可以單獨作為區(qū)分真實煙霧和干擾煙霧，軟件人員可通過 PTR 值的上升速度和最終比值，做相對穩(wěn)定的實驗統(tǒng)計，并以此來作為判斷煙霧類型的依據(jù)，從而最大程度的減小誤報率。

 

此產(chǎn)品設(shè)計的應(yīng)用意義

針對以上測試結(jié)果，大家可以很容易地將該產(chǎn)品置于環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域來預(yù)防和監(jiān)控火災(zāi)的發(fā)生，比如：

浴室，可以降低水霧對產(chǎn)品的誤報干擾。

廚房，可以降低廚房油煙對產(chǎn)品的誤報干擾。

倉庫，可以降低粉塵對產(chǎn)品的誤報干擾。

通過傳感器雙管的拓?fù)浼軜?gòu)，實現(xiàn)增加對環(huán)境狀態(tài)的判斷的依據(jù)，降低算法上的難度，實現(xiàn)更加可靠的報警。