煙霧傳感器詳解

文 | 傳感器技術（WW_CGQJS）

某天早晨7：46，從濟南發車開往溫州的G63次高鐵列車平穩行駛在軌道中，但沒過多久，有乘客察覺列車行駛速度變慢了，「時速從200多公裡降到100多公裡。」同在車上的陳先生這樣說。後來經調查，原來是有乘客在車廂廁所內吸菸造成列車減速行駛。

現在動車、列車、飛機等交通工具中都裝有煙霧報警傳感器。在動車、列車行駛過程中，如果被煙霧傳感器察覺到有煙霧存在，它便會第一時間向駕駛室發出報警信號，與此同時也會出現車內控制系統自動讓列車行駛速度降低或者甚至停車狀況的發生。

煙霧傳感器用於檢測環境是否有煙霧和煙霧的濃度，例如檢測起火時的濃煙。煙霧探頭碰到煙霧或某些特定的氣體，煙霧探頭內部阻值發生變化，產生一個模擬值，從而對其進行控制。煙霧傳感器利用煙霧敏感元件受煙霧（主要是可燃顆粒）濃度影響阻值變化的原理向主機發送煙霧濃度相應的模擬信號。

煙霧傳感器的種類

煙霧傳感器主要有離子式煙霧傳感器、光電式煙霧傳感器和氣敏式煙霧傳感器。

離子式煙霧傳感器

該煙霧報警器內部採用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術先進，工作穩定可靠的傳感器，被廣泛運用到各消防報警系統中。

它在內外電離室裡面有放射源鋂241，電離產生的正、負離子，在電場的作用下各自向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。幹擾了帶電粒子的正常運動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，於是無線發射器發出無線報警信號，通知遠方的接收主機，將報警信息傳遞出去。

此類探測器會產生由不帶電的粒子經電離後形成帶電的粒子(離子)，故稱之為離子型煙霧探測器。

電極之間的空氣受直流電壓調製，藉助輻射源產生傳到而形成離子，並產生電流。煙霧粒子附著離子後，電流信號減弱，且此信號變化與煙霧粒子量成比例。離子探測器適用於開放性火災的探測。

光電式煙霧傳感器

光電煙霧報警器內有一個光學迷宮，安裝有紅外對管，無煙時紅外接收管收不到紅外發射管發出的紅外光，當煙塵進入光學迷宮時，通過折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報警電路判斷是否超過閾值，如果超過發出警報。

光電感煙探測器可分為減光式和散射光式：

1、減光式光電煙霧探測器

該探測器的檢測室內裝有發光器件及受光器件。在正常情況下，受光器件接收到發光器件發出的一定光量；而在有煙霧時，發光器件的發射光到受到煙霧的遮擋，使受光器件接收的光量減少，光電流降低，探測器發出報警信號。

2、散射光式光電煙霧探測器

該探測器的檢測室內也裝有發光器件和受光器件。在正常情況下，受光器件是接收不到發光器件發出的光的，因而不產生光電流。在發生火災時，當煙霧進入檢測室時，由於煙粒子的作用，使發光器件發射的光產生漫射，這種漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗發生變化，產生光電流，從而實現了煙霧信號轉變為電信號的功能，探測器收到信號然後判斷是否需要發出報警信號。

該型傳感器內部構造(探測腔)設置了光學傳感器(發射光源和光電接收器)，煙霧進入探測腔會阻擋光的發射而產生散射，光電接收器會接收到由於光的散射而產生變化的信號，繼而產生電流信號的改變。

 氣敏式煙霧傳感器

氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導體氣敏傳感器。它的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。

它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號，根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息，從而可以進行檢測、監控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。

其中氣敏傳感器有以下幾種類型：

1、可燃性氣體氣敏元件傳感器, 包含各種烷類和有機蒸氣類(VOC)氣體, 目前大量應用於抽油煙機、洩漏報警器和空氣清新機；

2、一氧化碳氣敏元件傳感器, 一氧化碳氣敏元件可用於工業生產、環保、汽車、家庭等一氧化碳洩漏和不完全燃燒檢測報警；

3、氧傳感器, 氧傳感器應用很廣泛, 在環保、醫療、冶金、交通等領域需求量很大；

4、毒性氣體傳感器,主要用於檢測煙氣、尾氣、廢氣等環境汙染氣體。

氣敏式煙霧傳感器的典型型號有MQ-2氣體傳感器。該傳感器常用於家庭和工廠的氣體洩漏裝置，適宜於液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。

離子式煙霧傳感器與光敏式煙霧傳感器的比較

離子煙霧報警器對微小的煙霧粒子的感應要靈敏一些，對各種煙能均衡響應；而前向式光電煙霧報警器對稍大的煙霧粒子的感應較靈敏，對灰煙、黑煙響應差些。當發生熊熊大火時，空氣中煙霧的微小粒子較多，而悶燒的時候，空氣中稍大的煙霧粒子會多一些。

如果火災發生後，產生了大量的煙霧的微小粒子，離子煙霧報警器會比光電煙霧報警器先報警。這兩種煙霧報警器時間間隔不大，但是這類火災的蔓延極快，此類場所建議安裝離子煙霧報警器較好。另一類悶燒火災發生後，產生了大量的稍大的煙霧粒子，光電煙霧報警器會比離子煙霧報警器先報警，這類場所建議安裝光電煙霧報警器。

氣敏式煙霧傳感器與離子式煙霧傳感器的比較

火災煙霧是由氣、液、固體微粒群組成的混合物，具有體積、質量、溫度、電荷等物理特性。離子型煙霧探測器是通過相當於煙敏電阻的電離室引起的電壓變化來感知煙霧粒子的微電流變化裝置。當煙霧粒子進入電離室，改變了電離室空氣的電離狀態，從而宏觀表現為電離室的等效電阻增加引起電離室兩端的電壓增大，由此來確定空氣中的煙霧狀況。

而氣敏式傳感器是探測空氣中某些可燃氣體的成分，所以在火災探測方面，氣敏式傳感器性能並不如離子式傳感器。探測空氣中可燃氣體的含量。有效地探測煤氣、液化石油氣、然氣、一氧化碳等多種可燃性氣體的微量洩漏。適用於石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業企業，以及煤氣廠、液化石油氣站、氫氣站等生產和貯存可燃性氣體的場所。

煙霧傳感器在火災預防聯網系統中的應用

聯網煙霧報警器採用光電式或離子式煙霧傳感器的報警器工作穩定可靠，性能遠優於氣敏電阻類的火災報警器。聯網煙霧報警器可用於對各類早期火災發出的煙霧及時做出報警，產品體積小巧，並且可把無線發射和火災煙霧傳感器有機地結合。聯網煙霧報警器主要適用於酒店、庫房、賓館、餐廳、旅社、工廠、油田井隊、活動板房等公共場所。當探測到空氣中的煙霧達到一定的濃度時，立即發出報警信號，有效預防火災，避免生命的損失，財產損耗。

聯網煙霧報警器可單獨使用，在使用時先在欲監控的廳室的天花板上固定它的安裝底座，本報警器內接上電池，再將它旋入安裝底座。工作狀態下，一旦探測到防範空間的煙霧濃度和持續時間達到報警值時，立即蜂鳴器鳴響報警。聯網煙霧報警器與無線防盜報警系統配套時，安裝和使用與單獨使用一樣。

聯網煙霧報警器報警時，還會同時發射無線信號給無線防盜報警主機，報警主機無論是處於布防還是撤防狀態都會做出報警反應。這種使用方式，報警範圍更廣，家中無人時發生火警也能及時掌握，以便第一時間做出反應。

煙霧傳感器在賓館火災自動報警系統中的應用

賓館是供國內外旅客住宿、就餐和舉行各種會議、宴會的場所。現代化的賓館一般都具有多功能、綜合性的特點，集餐飲、住宿、娛樂、購物為一體，很容易引發火災。火災自動報警系統，對於及早發現火災和對火災進行早期的撲滅，最大化地減小火災造成人員傷亡、經濟損失及不良的社會影響起著重要的作用。

對於賓館類建築，為了精確預報失火位置，最大限度減小探測器的誤報率，選用感煙探測器、感溫探測器來組成區域火災探測器網絡。客房內臥室、書房、餐廳、會客室使用帶蜂鳴器底座探測器，客房內任意區域探測器向控制室發出火災報警信號同時觸發蜂鳴器發出蜂鳴聲，提醒處於熟睡或工作狀態的客人快速撤離。  

感煙式火災探測器是利用一個小型煙霧傳感器響應懸浮在其周圍附近大氣中的燃燒和（或）熱解產生的煙霧氣溶膠（固態或液態微粒）的一種火災探測器。一般有離子式和光電感煙火災探測器。

以光電式感煙探測器為例，光電式感煙探測器有由一個煙霧檢測室，裡面設有一個光源和一個感光元件。光源的光線一般不能照射到感光元件上，但是當有煙霧進入後，光線在煙霧中產生散射，從而有部分光線射到感光元件上，煙霧越濃，散射到感光元件上的光線就越多，感光元件再把光信號轉換為電信號進行輸出火災控制器。 

車載煙霧傳感器在汽車火災預防中的關鍵應用

近年來，汽車火災事故時有發生，給國家和人民的生命財產造成了巨大的損失，教訓是深刻的，目前汽車火災事故已經成為媒體輿論的焦點，社會各界對此廣泛關注。

特別是城市公交車和長途大巴車由於採用空調系統使得人們處於一個相對封閉的環境，給火災處理和人員逃離都帶來了很多的不便，控制火災的發生和先期的預警就顯得尤為重要。因此，抓好火災預防必須藉助於高科技防火災產品在其汽車領域上的運用，將其災情早期發現並控制消滅在隱患萌芽中。

對於火災煙霧方面的監測，通常主要採用煙霧傳感器與溫度傳感器，其中煙霧傳感器主要有離子式、光電式和氣敏式等幾類。

近年來，隨著氣體傳感技術的發展，氣體傳感器和傳統火災探測器相結合的探測技術，已廣泛應用於汽車火災煙霧探測領域。

因火災發生時氣體燃燒產物主要為CO和CO2，CO做為極早期火災的特有標誌，由於一般情況下CO在空氣中的含量極低，但是在火災過程中，幾乎每種物質均要產生不充分燃燒的CO，特別是陰燃階段的火災更是如此。

由火災孕育到劇烈燃燒CO經歷由無到有，由小到大，然後逐漸減小的規律性變化過程，而且CO比空氣密度小，更容易更早漂浮實現早期預警。因此CO適合於火災早期探測，這對於較早的時間捕捉到火災發生信息非常重要。

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