[发明专利]一种基于双波长散射信号的气溶胶粒径传感方法及其在火灾烟雾探测中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种气溶胶的探测传感方法，尤其是一种基于双波长散射信号的气溶胶粒径传感方法,同时还涉及此方法在火灾烟雾探测中的应用，属于消防报警技术领域。

背景技术

基于气溶胶光散射原理的烟雾火灾探测技术自上世纪70年代问世以来获得了广泛应用，但已有技术不能感知气溶胶粒径的大小，无法区分火灾烟雾和灰尘、水蒸气，因此误报警成为探测有效性的最大问题。

通常，物质燃烧产生的火灾气溶胶的粒径小于1μm，水蒸气、灰尘等非火灾气溶胶粒径大于1μm。

专利号为200410031104.5和201180039383.8的专利均公开了采用气溶胶粒子对两种不同波长散射光信号来区分大于或小于1μm粒子的方法，以期减少火灾烟雾报警器误报警。

然而，以上现有方法仅能通过探测判断出气溶胶的粒径是否大于或小于1μm界限，而不能够“感知”出其具体粒径，因此难以根据气溶胶的特性判断火灾的性质以采取有效的针对性措施。

发明内容

本发明的目的是：针对上述技术存在的不足，提出一种基于双波长散射信号的气溶胶粒径传感方法，进而根据粒径值识别不同种类的火灾和水蒸气、灰尘干扰，并以相应的报警信号告警，做出相应的提示，以便采取针对性的合理措施。

气溶胶粒径有不同的度量方法，中值粒径不仅是度量气溶胶粒径的方法之一，而且还可以在一定程度上反映粒子粒径的分布情况。由于物质燃烧生成的气溶胶粒径的数量分布基本都可以用对数正态分布函数描述，因而该分布可以用中值粒径与标准差这两个参数表征。一般燃烧物的粒径分布标准差大约在1.6-1.9之间，变化不大，因此中值粒径就可以作为确定粒径分布的主要特征。

申请人通过研究发现，当气溶胶粒径服从对数正态分布和分布的标准差在1.6-1.9范围内时，在一定散射角度上(通常要求发光器件与收光器件光学轴线之间的夹角在15度以上)粒子对两种波长的光散射功率之比，与气溶胶中值粒径直接对应，由此可以得出气溶胶中值粒径数值，并以此作为传感器的气溶胶中值粒径输出信号。同时，由于气溶胶浓度与散射光功率直接对应，因此把两个波长的散射光功率作为传感器的气溶胶浓度输出信号。

本发明按以下步骤实现基于双波长散射信号的气溶胶粒径传感方法：

第一步、接收到气溶胶以蓝光散射光功率P_BL和红外光散射光功率P_IR反映的相应散射信号后，按下式计算蓝光和红外光散射功率比值R：

R=PBLPIR]]>

式中P_BL为蓝光散射光功率，P_IR为红外光散射光功率；

第二步、根据蓝光和红外光散射功率比值R与气溶胶中值粒径d_med的关系确定中值粒径d_med；

第三步、将蓝光散射光功率P_BL和红外光散射光功率P_IR与所设定的对应门限P_BLth、P_IRth进行比较：

当蓝光散射光功率P_BL、红外光散射光功率P_IR分别低于各自对应的预定门限P_BLth、P_IRth进时，返回第一步；

当至少蓝光散射光功率P_BL、红外光散射光功率P_IR之一高于其对应的预定门限P_BLth、P_IRth时，判断中值粒径d_med是否大于设定的分界值d_medth；如是，则发出相应的干扰提示信号；如否，则发出相应的火灾报警信号。

更具体而言，所述第三步中，发出相应的干扰提示信号包括仅红外光散射光功率P_IR大于其预定门限P_IRth，则提示为大粒子灰尘或水蒸气干扰；蓝光散射光功率P_BL和红外光散射光功率P_IR分别大于其对应的预定门限P_BLth、P_IRth，则提示为高浓度的大粒子灰尘或水蒸气干扰。