烟箱内气流温度对于光电型感烟火灾报警器响应阈值的影响

柯思艺 田晓磊 杨鑫燕

（上海市质量监督检验技术研究院 上海 200233）

引言

随着生活水平的不断提高，大众的消防安全意识也在不断提升，各类消防电子产品不仅仅在商业和公共场所发挥至关重要的作用，也逐渐成为家用电子产品消费市场上的新宠。在对光电型感烟火灾探测报警器的测试中我们发现，使用相同的试验设备，在不同的时间进行响应阈值试验时，试验结果却不尽相同。由于试验设备和试验样品都相同，我们猜想可能是由于不同时间段烟箱内的气流温度不同，导致了试验结果的偏差。

1 试验原理

光电型感烟火灾报警器主要是通过产品中的光学迷宫来准确检测烟雾浓度。光学迷宫的构造如图1所示。在检测时，我们希望接收到的光信号都是由烟雾颗粒反射而来光，而不是阳光或者灯光之类的干扰光，所以光学迷宫中的遮光叶片设计主要就是为了防止外界的干扰光影响数据的准确性。减光式探测器的光学检测元器件原理如图2所示。光学检测元器件主要由红外光束作为发射器，光敏二极管作为接收器，在接收到光信号后转换为直流电信号，传输到分析仪中进行分析。在火灾中，烟雾会进入光学迷宫，由于光的散射或吸收，接收器接收到的光信号强度会降低，当信号强度降低到设定的阈值后，火灾报警器就会报警。

图1 光学迷宫的结构

图2 减光式探测器的光学检测元器件原理

2 试验使用设备及试验条件

使用设备：英国AWT 2800烟箱。

本文中，感烟火灾报警器所有的试验方位均为报警器的最不灵敏方位，在每次开始测试前，均用清洁空气吹扫烟道，对烟道进行清理，以确保烟道和样品没有测试气溶胶的残留。在测试期间，试样附近的气流速度为（0.2±0.04）m/s。

根据相关标准的要求，烟雾注入烟箱内的速率，对于光电感烟火灾报警器：

对于离子感烟火灾报警器：

本文选用光电型独立式感烟火灾探测器，烟箱的升烟速率设置为0.050 dB-1min-1。样品在接通电源后，保持稳定至少15 min。

3 不同气流温度对报警器响应阈值的影响试验

为了验证猜想，我们选用了3款不同品牌的光电型感烟火灾报警器，使用同一个烟箱，在环境温湿度基本保持一致的前提下，通过控制烟箱内的气流温度，来进行比对试验。为了能够覆盖国内外不同标准的测试要求，本次对比试验的烟箱内气流温度覆盖了055 ℃，每隔5 ℃进行一次试验。试验的环境温度控制在24 ℃附近，环境湿度保持在45 %R.H左右。为了减小试验结果的误差，在每次改变烟箱内的气流温度之后，烟箱内气流温度至少保持30 min使温度达到稳定状态再对样品进行响应阈值的测试。3款不同品牌的光电型感烟火灾报警器试验结果分别如表1～3所示。

表1 不同气流温度对品牌1报警器响应阈值的影响

表2 不同气流温度对品牌2报警器响应阈值的影响

表3 不同气流温度对品牌3报警器响应阈值的影响

根据表1可知，品牌1报警器试验时的烟箱内的气流温度误差在±0.2 ℃之内，环境温度的误差在±0.2 ℃之内，环境湿度的误差在±0.4 %R.H.之内。烟箱内的气流温度为0.1 ℃时，报警器的响应阈值为0.102，随着气流温度的逐步升高，响应阈值也随之上升，在烟箱内气流温度为55.2 ℃时，报警器的响应阈值达到了0.181，相对于0.1 ℃时的响应阈值提高了77.45 %。

根据表2可知，品牌2报警器试验时的烟箱内的气流温度误差在±0.2 ℃之内，环境温度的误差在±0.2 ℃之内，环境湿度的误差在±0.3 %R.H.之内。烟箱内的气流温度为-0.2 ℃时，报警器的响应阈值为0.079，随着气流温度的逐步升高，响应阈值也随之上升，在烟箱内气流温度为55.0 ℃时，报警器的响应阈值达到了0.141，相对于-0.2 ℃时的响应阈值提高了78.48 %。

根据表3可知，品牌3报警器试验时的烟箱内的气流温度误差在±0.2 ℃之内，环境温度的误差在±0.2 ℃之内，环境湿度的误差在±0.2 %R.H.之内。烟箱内的气流温度为0.1 ℃时，报警器的响应阈值为0.138，随着气流温度的逐步升高，响应阈值也随之上升，在烟箱内气流温度为54.9 ℃时，报警器的响应阈值达到了0.229，相对于0.1 ℃时的响应阈值提高了65.94 %。

4 试验结果

根据表1～3的数据，我们可以得到3款不同品牌的光电型感烟火灾报警器在不同的烟箱内气流温度下的响应阈值的变化，如图3所示。从试验结果中不难看出，在使用相同的设备，并且保证环境温湿度基本稳定的情况下，烟箱内部气流温度在0～55 ℃的范围内，随着气流温度的不断升高，3款光电型感烟火灾报警器的响应阈值均随着气流温度的升高而升高。相对于气流温度为0 ℃时，三款报警器在55 ℃时的响应阈值分别提高了77.45 %，78.48 %及65.94 %。可见烟箱内气流温度对光电型感烟火灾报警器响应阈值的影响非常大。

图3 不同气流温度对报警器响应阈值的影响

5 结论

光电型感烟火灾报警器在消防产品中的一员，肩负着检测是否有烟雾的重要责任，在保障人民的生命财产安全中有着举足轻重的地位，所以在对其进行检测时，也应该更加严谨。通过本文的试验结果可知，烟箱内的气流温度对于光电型感烟火灾报警器响应阈值有着很举足轻重的影响，在0～55 ℃的范围内，烟箱内的气流温度越高，火灾报警器的响应阈值就越大。感烟火灾报警器的试验大多需要在烟箱内完成，所以试验人员在日常的检测及科研项目中要注意控制烟箱内的气流温度保持稳定，以提高检测结果的准确性。