[发明专利]一种基于双波长散射信号的气溶胶特征参数传感方法及其应用

摘要

本发明涉及基于双波长光散射信号的气溶胶特征参数传感方法及其应用,属于消防报警技术领域。该方法通过接收两种波长的光散射光功率，计算气溶胶表面积浓度和体积浓度，得到气溶胶索特（Sauter）平均直径，与对应门限比较，从而发出相应的火灾报警信号。采用本发明后，不仅可以通过索特平均直径判断气溶胶粒径的大小，从而及时鉴别出是否发生了火灾，及时正确地发出火灾报警信号或提示非火灾因素干扰；而且可以通过气溶胶表面积浓度和体积浓度判断得到被探测气溶胶的特征参数，从而判断并发出火灾种类报警信号，以便采取针对性的合理措施。

主权项

1.一种基于双波长散射信号的气溶胶特征参数传感方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、构建具有短长两种波长发光器件、且具有两路探测信号的探测器，其中波长较短的第一路的发光器件与收光器件光学轴线之间的夹角在90°以上，波长较长的第二路的发光器件与收光器件光学轴线之间的夹角在90°以下；第二步、将第一路接收到的气溶胶以短波长光散射光功率PS反映的散射信号，按下式计算相应气溶胶表面积浓度C2：式中C2的单位为nm2/cm3，PS的单位为将散射光光功率转换成的电压V，M2为散射光表面积浓度转换系数，是光学结构和电气参数对应的常数，数值范围为(1.5‑3.5)x10‑10，单位在光功率以电压表示时为V/(nm2/cm3)；第三步、将第二路接收到的气溶胶以长波长光散射光功率PL反映的散射信号，按下式计算气溶胶体积浓度C3：式中C3的单位为nm3/cm3，PL的单位为将散射光光功率转换成的电压V，M3为散射光体积浓度转换系数，是光学结构和电气参数对应的常数，数值范围为(0.5‑2.5)x10‑12，单位在光功率以电压表示时为V/(nm3/cm3)；第四步、按下式计算气溶胶体积浓度C3与气溶胶表面积浓度C2之比，得到气溶胶索特平均直径DS，单位为nm第五步、将气溶胶体积浓度C3、气溶胶表面积浓度C2和索特平均直径DS三个参数作为气溶胶特征直接输出，同时与所设定的对应门限Vth、Sth和Dth进行比较：当体积浓度C3、表面积浓度C2分别低于各自对应的预定门限Vth、Sth时，返回第一步；当至少体积浓度C3、表面积浓度C2之一高于其对应的预定门限Vth、Sth时，判断粒子索特平均直径DS是否大于设定的门限Dth；如是，则发出相应的非火灾因素干扰提示信号；如否，则发出相应的火灾报警信号。