拒絕誤報!實例測試這款ADI煙霧探測器!
2020-11-30 電子工程專輯隨著社會進步，城市化發展越來越快速，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。現有的煙感方案如電離傳感器，光電傳感器構成的產品，可以很好的測量煙霧。一般電離傳感器方案，會比較快的對傳統煙霧進行報警，這取決於煙腔迷宮的設計。而光電傳感器，可以更早的對陰燃物體產生的煙霧進行報警，從而提前預防火災的發生。但這兩種方式，對燒焦的漢堡或水蒸氣幹擾情況的辨識度較差，容易發生誤報，需要很有經驗的軟體人員將其與真實的煙霧區分出來。
ADI 推出的ADPD188BI則可以完美解決此問題。該產品主要針對與北美市場 UL217 Rev8 的標準需求而設計。經過系統測試，ADPD188BI 方案完全可以符合 UL217 的標準需求。該產品採用雙光電管的設計，晶片集成紅外光加上藍光的 LED，通過不同波長的發射光，可以通過比率的方式，來間接判斷被測物質的尺寸。以達到區分真實煙霧和幹擾源的目的。
《基於ADPD188BI煙霧探測器設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在實驗室進行了一系列測試。下圖展示了一些測試結果，工程師採用歐標的測試煙箱，對氣溶膠煙霧進行檢測。
圖一圖三和圖五是 ADPD188BI 評估板顯示的採樣值和藍光與紅外光的 PTR（接收光與發射光功率的比值） 比值。圖中SlotA 表示藍光的 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幹擾對結果的影響。
圖一與圖二顯示遮蔽率為 0 時，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍光和紅外光平均 PTR 值約為 11.53。比值約為 0.970。
圖三與圖四顯示遮蔽率為 0.2 時，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍光和紅外光平均 PTR 值約為 11.73。比值約為 0.983。
圖五與圖六顯示遮蔽率為 0.4 時，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍光和紅外光平均 PTR 值約為 12.13。比值約為 1.005。
「我們可以通過平滑濾波來對所看到的 PTR 值進行處理，來進行煙霧報警判斷，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，和對應標準中的遮光比（如12%/foot）這兩個參數，判斷所測量的物質是否屬於真實燃燒帶來的煙霧。」
之後，Abel又做了一個實驗，但由於實驗條件有限，他只是使用簡易的加溼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，可以幫助判斷真實煙霧的發生。
PTRA/PTRB 顯示了所有採樣輸出 PTR 比率的變化趨勢，這表明了在不同遮光比下，PTR 比率也是會發生微小的變化（PRTA表示藍光、PTRB表示紅外光）
紅外光和藍光的 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果。可以看出，在精度上，可以實現非常精細的採集，而且多出來的 PTR 比率信息，可以讓軟體人員得到更多的判斷依據。在更低遮光比下，提前判斷出真實的火焰發生。
最後，為了展現該產品對於不同煙源所展現的輸出變化，他又測試了高溫水汽和人吸菸的煙霧輸入。具體結果如下透視圖：
高溫水汽和抽菸 PTR 結果
上圖前半部分的突起，是用電水壺燒開後所產生的高溫蒸汽輸出。剔除掉結露的結果後的圖形，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。
經過一段時間的吹風冷卻和水汽清理，後半段可以看到抽菸所產生的輸出變化，當然這個距離傳感器較近，輸出的值是煙霧遮蔽率較高的結果，最大可以到 25nW/mW 左右。
上圖可以很好地展現PTR 比率對判斷物質的重要性。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。後半段的 PTR 比值上升相對緩慢，而且比值在 1.55 左右。
比率信息不可以單獨作為區分真實煙霧和幹擾煙霧，軟體人員可通過 PTR 值的上升速度和最終比值，做相對穩定的實驗統計，並以此來作為判斷煙霧類型的依據，從而最大程度的減小誤報率。
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煙霧探測器的正確使用要知道!
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