CN102654934B - 一种光学感烟探测试验装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

一种光学感烟探测试验装置及其测试方法，属于火灾探测技术领域。本发明提供一种功能完备的光学感烟探测试验装置及其测试方法。该试验装置能够精确测量不同波长光谱对于不同粒径、不同颜色、不同温度的5种典型烟雾，在保持基本恒定条件下的光学散射感烟角为6°～354°和探测空间尺寸为Sφ10mm～Sφ160mm的感烟特性及其量化规律，为开发性能优良的点型光电感烟火灾探测器提供可靠的设计依据和技术支撑。本发明包括光学感烟测量室、控制器、烟雾发生器和离心风机，烟雾发生器的出口通过烟雾导控管道与光学感烟测量室的入口相连接，光学感烟测量室的出口通过烟雾导控管道与烟雾发生器的入口相连接，离心风机与烟雾发生器相连接。

Description

一种光学感烟探测试验装置及其测试方法

技术领域

本发明属于火灾探测技术领域，特别是涉及一种光学感烟探测试验装置及其测试方法。

背景技术

点型光电感烟火灾探测器是国内外城市建筑中使用最为广泛的火灾探测器，长期以来，研制（开发）对各种可燃物明火或阴燃产生的不同粒径、不同颜色的典型烟雾具有均衡灵敏响应性能，并且经济实用的光电感烟火灾探测器一直是国内外火灾探测报警领域的研究热点。确立和优化光电感烟火灾探测基础理论，如光电感烟最佳前\后向散射感烟角和光学感烟空间尺寸，是设计开发新型高性能光电感烟火灾探测器必需的关键。以往国内外对此研究并不少见，但是由于其光学感烟探测试验装置不同程度的存在以下缺欠：1、不能在保持光学感烟测量室烟密度基本恒定的条件下，进行连续改变散射感烟角和探测空间尺寸的测试；2、试验烟雾种类单一，不能对不同粒径、不同颜色的典型烟雾做全面的试验；3、光学感烟空间固定；4、试验光谱波长范围狭窄，仅能对某波长段的光谱进行感烟效能测试；5、未能有效克服光学感烟测量室内壁光反射的影响；6、对光学感烟测量室烟浓度实时监测和保持恒定性能较差。因此，已有的光学感烟探测结论过于宽范或片面，缺乏精确性和全面性，如果盲目照搬将有较大的风险。所以，研制功能完备的新型光学感烟探测试验装置，对于进一步确立和优化光电感烟探测基础理论，为开发性能优良的点型光电感烟火灾探测器提供可靠的设计依据和技术支撑是十分必要的。

发明内容

针对现有光学感烟探测试验装置存在的问题，本发明提供一种功能完备的光学感烟探测试验装置及其测试方法。该试验装置能够精确测量不同波长光谱对于不同粒径、不同颜色、不同温度的5种典型烟雾，在保持基本恒定条件下的光学散射感烟角为6°～354°和探测空间尺寸为Sφ10mm～Sφ160mm的感烟特性及其量化规律，为开发性能优良的点型光电感烟火灾探测器提供可靠的设计依据和技术支撑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种光学感烟探测试验装置，包括光学感烟测量室、烟雾导控管道、控制器、烟雾发生器和离心风机，所述烟雾发生器的出口通过烟雾导控管道与光学感烟测量室的入口相连接，所述光学感烟测量室的出口通过烟雾导控管道与烟雾发生器的入口相连接，所述离心风机与烟雾发生器相连接；

所述光学感烟测量室由具有出口的上扣盖、具有入口的下扣盖、第一发光杆、旋转环、中心环、第二发光杆和感光杆组成，所述中心环的上端通过旋转环与上扣盖相连，下端与下扣盖相连；在所述上扣盖的出口处设置有出烟调节阀，在所述下扣盖的入口处设置有进烟调节阀；所述感光杆和第二发光杆为伸缩式，水平呈180°相对安装在所述中心环上，所述第一发光杆为伸缩式，安装在所述旋转环上；在所述第一发光杆和第二发光杆光学感烟测量室内的一端上分别设置有光电配对管中的发光管，在所述感光杆光学感烟测量室内的一端上设置有光电配对管中的接收管；

所述控制器对光学感烟测量室内的两个发光管进行分时控制发光，并同步采集放大和显示光学感烟测量室内的接收管探测的光学感烟测量室中的减光感烟A/D值和散射感烟A/D值；

所述烟雾发生器采取热解阴燃和明火燃烧的发烟方法，能够产生木材热解低温升白色烟雾、棉绳阴燃低温升白色烟雾、聚氨脂塑料明火高温升灰色烟雾、正庚烷明火高温升黑色烟雾、十氢化萘明火低温升黑色烟雾5种典型烟雾。

所述光学感烟测量室为球形。

为了便于手动旋转环连带第一发光杆在中心环上旋转进行不同散射感烟角测试时的角度标定和读取，在所述中心环的外侧圆环面上刻有角度标尺，在所述旋转环外侧的正下方设置有角度指针，所述角度指针与角度标尺相对应。

为了便于手动第一发光杆、第二发光杆和感光杆等距离伸缩，进行不同感烟空间尺寸测试时的尺度标定和读取，在所述第一发光杆、第二发光杆和感光杆的顶面上刻有长度标尺。

所述中心环的内壁为锯齿形构造，具有良好的吸收光线防反射和均匀扩散烟雾的作用。

所述光学感烟测量室的内表面进行了黑化处理。

在所述烟雾发生器的入口与烟雾导控管道之间设置有具有止烟阀的管道插接端口。

为了有效防止第一发光杆、第二发光杆和感光杆伸缩时泄漏光学感烟测量室中的烟雾，在所述感光杆、第二发光杆与中心环的连接处，以及第一发光杆与旋转环的连接处均设置有密封橡胶垫。

为了能够有效防止旋转环相对于中心环和上扣盖旋转时泄漏光学感烟测量室中的烟雾，所述旋转环与中心环和上扣盖的连接处采取L型封闭槽。

所述光学感烟探测试验装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤一：将选择的一种波长段的发光/接收光电配对管的两个发光管分别安装在第一发光杆和第二发光杆上，将接收管安装在感光杆上；

步骤二：将典型可燃发烟物质之一放入烟雾发生器内的燃烧盘上，视典型可燃发烟物质的不同分别采取电炉热解或明火燃烧的发烟方法；

步骤三：当烟雾发生器内产生烟雾时，开启离心风机和止烟阀，调节进烟调节阀和出烟调节阀，实时观察控制器上显示的光学感烟测量室内的烟密度值；当光学感烟测量室内的烟密度值达到预定值时，关闭进烟调节阀、出烟调节阀、止烟阀和离心风机并熄灭典型可燃发烟物质，使光学感烟测量室内的烟密度值恒定在预定值后，开始下面的测试：

A、固定探测空间尺寸的可变散射感烟角测试方法：

将第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺相同的数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等；然后，手动旋转环使第一发光杆与感光杆的水平夹角由最小角度到最大角度逐步增大，每增大一标定角度记录该角度值以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该探测空间尺寸条件下的适宜和最佳前向散射感烟角和后向散射感烟角的结果；

B、固定散射感烟角的可变探测空间尺寸测试方法：

将第一发光杆定格在角度标尺的A中得出的最佳前向散射感烟角的数值刻度上，然后，手动等距离向球心方向逐步推进第一发光杆、第二发光杆和感光杆，每步推进应使第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺同一数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等，使探测空间尺寸由最大值到最小值逐步缩小，每缩小一标定长度值记录该长度值以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该前向散射感烟角条件下的适宜和最佳探测空间尺寸，以及该波长光谱对于该种典型烟雾的减光感烟A/D值与探测距离的对应量化规律的结果；

将第一发光杆定格在角度标尺的A中得出的最佳后向散射感烟角的数值刻度上，然后，手动等距离向球心方向逐步推进第一发光杆、第二发光杆和感光杆，每步推进应使第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺同一数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等，使探测空间尺寸由最大值到最小值逐步缩小，每缩小一标定长度值记录该长度值以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该后向散射感烟角条件下的适宜和最佳探测空间尺寸；

步骤四：关闭止烟阀，拔开管道插接端口并置于室外大气中，打开出烟调节阀和进烟调节阀，开启离心风机；待光学感烟测量室、烟雾发生器和烟雾导控管道中的烟雾排净后，更换另一种典型可燃发烟物质，返回执行步骤二，进行新一轮的测试，直到完成所有典型可燃发烟物质的测试为止；

步骤五：更换另一种波长段的发光/接收光电配对管，返回执行步骤一～步骤四。

本发明的有益效果：

通过本发明的试验装置及其测试方法，综合试验测量结果即可确立有关光电感烟火灾探测的基础研究成果，即：前向散射式、后向散射式、减光式以及复合式点型光电感烟火灾探测器适宜和最佳散射感烟角、探测空间尺寸和光电感烟火灾特征识别模型，这对推动该领域科技进步、开发性能更加优良的点型光电感烟火灾探测器具有至关重要的作用和实用价值。

本发明功能完备，能够精确测量不同波长光谱对于不同粒径、不同颜色、不同温度的5种典型烟雾，在保持基本恒定条件下的光学散射感烟角为6°～354°和探测空间尺寸为Sφ10mm～Sφ160mm的感烟特性及其量化规律，为开发性能优良的点型光电感烟火灾探测器提供可靠的设计依据和技术支撑。

附图说明

图1为本发明的装置的结构示意图；

图2为本发明的装置的光学感烟测量室的结构示意图；

图3为本发明的装置的光学感烟测量室的外观示意图；

图4为本发明的装置的光学感烟测量室的局部剖视图；

图5为本发明的装置的光学感烟测量室的旋转和伸缩功能示意图；

图6为本发明的装置的控制电路的电路原理框图；

图7为本发明的装置的控制电路中发光控制电路的电路原理图；

图8为本发明的装置的控制电路中光电信号转换电路的电路原理图；

图9为本发明的装置的控制电路中信号放大及滤波电路的电路原理图；

图中：1—光学感烟测量室，2—控制器，3—烟雾导控管道，4—烟雾发生器，5—离心风机，6—管道插接端口，7—出烟调节阀，8—上扣盖，9—第一发光杆，10—旋转环，11—中心环，12-第二发光杆，13-下扣盖，14-进烟调节阀，15-感光杆，16-角度指针，17-角度标尺，18—锯齿形构造，19—L型封闭槽，20—长度标尺，21—光学端面，22-止烟阀。

具体实施方式

如图1所示，一种光学感烟探测试验装置，包括光学感烟测量室1、烟雾导控管道3、控制器2、烟雾发生器4和离心风机5，所述烟雾发生器4的出口通过烟雾导控管道3与光学感烟测量室1的入口相连接，所述光学感烟测量室1的出口通过烟雾导控管道3与烟雾发生器4的入口相连接，所述离心风机5与烟雾发生器4相连接，在风力作用下将烟雾发生器4产生的烟雾输送到光学感烟测量室1中；并为排出光学感烟测量室1、烟雾发生器4和烟雾导控管道3中的烟雾提供所需的风力。

所述光学感烟测量室1由进烟调节阀14和出烟调节阀7控制测量室内烟密度值达到预定值并保持恒定，能够在确保测量室内烟密度值基本恒定的条件下进行连续改变光学散射感烟角和探测空间尺寸的测试。如图2、3、4所示，所述光学感烟测量室1为球形，内部空间为Sφ220mm，其内表面进行了黑化处理，由具有出口的上扣盖8、具有入口的下扣盖13、第一发光杆9、旋转环10、中心环11、第二发光杆12和感光杆15组成，所述中心环11的上端通过旋转环10与上扣盖8相连，下端与下扣盖13相连；在所述上扣盖8的出口处设置有出烟调节阀7，在所述下扣盖13的入口处设置有进烟调节阀14；所述感光杆15和第二发光杆12为伸缩式，水平呈180°相对安装在所述中心环11上，所述第一发光杆9为伸缩式，安装在所述旋转环10上；在所述第一发光杆9和第二发光杆12光学感烟测量室1内的一端上分别设置有光电配对管中的发光管，在所述感光杆15光学感烟测量室1内的一端上设置有光电配对管中的接收管。所述中心环11的内壁为锯齿形构造18，具有良好的吸收光线防反射和均匀扩散烟雾的作用；为了有效防止第一发光杆9、第二发光杆12和感光杆15伸缩时泄漏光学感烟测量室1中的烟雾，在所述感光杆15、第二发光杆12与中心环11的连接处，以及第一发光杆9与旋转环10的连接处均设置有密封橡胶垫。为了能够有效防止旋转环10相对于中心环11和上扣盖8旋转时泄漏光学感烟测量室1中的烟雾，所述旋转环10与中心环11和上扣盖8的连接处采取L型封闭槽19。

本发明可在第一发光杆9、第二发光杆12和感光杆15光学感烟测量室1内的一端上分别设置光电配对管的安装卡槽，可将任何峰值波长的φ3mm～φ5mm圆形透明IR LED封装的2发1收光电配对管分别安装在第一发光杆9、第二发光杆12和感光杆15的安装卡槽上，需要注意的是：发光管和接收管应是同一波长段的光谱光电配对管。其中，第二发光杆12与感光杆15构成了减光感烟测试光路，既可作为光学烟密度计实时测量光学感烟测量室1内的烟密度变化情况，又可用于测量光谱对于典型烟雾在不同探测距离时的减光感烟特性和量化规律；当第二发光杆12和感光杆15距离固定时可作为光学烟密度计实时监测光学感烟测量室1内的烟密度A/D值变化情况，当第二发光杆12和感光杆15伸缩时可用于测量光谱对于典型烟雾在探测空间尺寸为φ10mm～φ160mm变化时的减光感烟特性和量化规律，从而为减光式光电感烟火灾探测器的结构设计和火灾特征识别提供可靠的设计依据和技术支撑。第一发光杆9和感光杆15构成了散射感烟测试光路，用于测量光谱对于典型烟雾在不同散射感烟角时和不同探测空间尺寸时的感烟特性和量化规律；由于本发明的光学感烟测量室1具备了散射感烟角为6°～354°和探测空间尺寸为φ10mm～φ160mm的两大测试功能，能够精确测量不同波长的光谱对于典型烟雾在不同光学散射感烟角和不同感烟空间尺寸时的感烟特性和量化规律，从而为前向散射式、后向散射式以及前/后向散射复合式光电感烟火灾探测器的结构设计和火灾特征识别提供可靠的设计依据和技术支撑。

所述控制器2对光学感烟测量室1内的两个发光管进行分时控制发光，并同步采集放大和显示光学感烟测量室1内的接收管探测的光学感烟测量室1中的减光感烟A/D值和散射感烟A/D值，控制器2的A/D变换器分辨率为1/1024。两个发光管分时控制发光过程如下：第一发光管发光100微妙，然后间隔10毫秒后，第二发光管发光100微妙，然后再间隔1秒后重复上述点亮过程。

如图1、2、3所示，为了便于手动旋转环10连带第一发光杆9在中心环11上旋转进行不同散射感烟角测试时的角度标定和读取，在所述中心环11的外侧圆环面上刻有角度标尺17，在所述旋转环10外侧的正下方设置有角度指针16，所述角度指针16与角度标尺17相对应；旋转环10连带第一发光杆9在中心环11上能够旋转6°～354°，即本发明的光学感烟测量室1能够测试的散射感烟角范围为6°～354°。

如图5所示，为了便于手动第一发光杆9、第二发光杆12和感光杆15等距离伸缩，进行不同感烟空间尺寸测试时的尺度标定和读取，在所述第一发光杆9、第二发光杆12和感光杆15的顶面上刻有长度标尺20；3个杆的光学端面21在光学感烟测量室1球心水平面上能够等距离伸缩φ10mm～φ160mm，即本发明的光学感烟测量室1能够测试的减光和散射感烟空间尺寸范围为φ10mm～φ160mm。

在所述烟雾发生器4的入口与烟雾导控管道3之间设置有具有止烟阀22的管道插接端口6。

所述烟雾发生器4由电炉加热器、燃烧盘和残渣/灰烬过滤网组合而成，对于木材和棉绳2种可燃物采取电炉热解的发烟方法，对于聚氨脂塑料、正庚烷、十氢化萘3种可燃物采取明火燃烧的发烟方法，能够产生木材热解低温升白色烟雾、棉绳阴燃低温升白色烟雾、聚氨脂塑料明火高温升灰色烟雾、正庚烷明火高温升黑色烟雾、十氢化萘明火低温升黑色烟雾5种典型烟雾，这5种典型烟雾基本涵盖了各种可燃物质燃烧过程中释放的烟颗粒在粒径、颜色、温度等方面的主要物理特征。

如图6所示，本发明的控制电路包括发光控制电路、光电信号转换电路、信号放大及滤波电路及显示电路，控制器通过发光控制电路与第一发光管、第二发光管相连接，光电信号转换电路的输入端与接收管相连接，光电信号转换电路的输出端经信号放大及滤波电路与控制器相连接，显示电路与控制器相连接。

如图7所示，所述的发光控制电路包括第一红外发光管A、第二红外发光管B、第二十二电阻R22、第二十四电阻R24，第一红外发光管A和第二红外发光管B的正极分别与电源的正极相连接，第二红外发光管B的负极经第二十二电阻R22与第四三极管T4的集电极相连接，第四三极管T4的发射极与地相连接，第四三极管T4的基极经第二十三电阻R23与单片机U1的控制端口RC4相连接；第一红外发光管A的负极经第二十四电阻R24与第五三极管T5的集电极相连接，第五三极管T5的发射极与地相连接，第五三极管T5的基极经第八电阻R8与单片机U1的控制端口RC3相连接。在发光控制电路中，由限流电阻R24、R22分别控制红外发光管A、B的发光强度，由单片机U1的输出端RC3、RC4分时控制红外发光管A、B的发光状态，将脉冲发光方式调制为100μS／S，即：每秒发光100微秒，从而可确保红外发光管工作寿命高达100年以上。

如图8所示，所述的光电信号转换电路包括红外接收管C、第九电阻R9、第十电阻R10、第六电容C6及第七电容C7，电源的正极经第九电阻R9分别与红外接收管C的负极、第七电容C7的负极相连接；红外接收管C的正极经第十电阻R10与地相连接，第七电容C7的正极与地相连接，在第十电阻R10的两端并联有第六电容C6，红外接收管C的正极与信号放大及滤波电路的输入端SI相连接。光电信号转换电路能够将接收到的红外光强度信号转换为电压输出信号SI，单片机U1对红外发光管A、B采取分时发光控制，并同步采集SI放大信号ADI，从而将前向散射感烟信号和后向散射感烟信号区分开来，C7和C6起稳压和滤波作用。

如图9所示，所述的信号放大及滤波电路包括第一级放大器F1、第二级放大器F2，第二级放大器F2的正向输入端一路经第五电容C5与第一级放大器F1的输出端相连接，另一路经第十三电阻R13与地相连接，第一级放大器F1的正向输入端为信号放大及滤波电路的输入端SI，第一级放大器F1的反向输入端经第十一电阻R11与地相连接，在第一级放大器F1的反向输入端与输出端之间并联有第十二电阻R12和第十二电容C12；第二级放大器F2的输出端与单片机U1的输入端ADI相连接；第二级放大器F2的反向输入端经第十四电阻R14与地相连接，在第二级放大器F2的反向输入端与输出端之间并联有第十五电阻R15和第十三电容C13。光电信号转换电路的输出信号SI经两级放大后的ADI电压信号由单片机U1的输入端RA0接收，单片机U1内含8位二进制A/D转换器，能够将ADI电压信号线性转换为分辨率为0～255的数字信号，第一级放大倍数由R12／R11的比值决定，C5和R13能够过滤掉第一级放大信号中的本底直流电压成份，允许通过感烟探测脉冲信号；滤波后的第一级放大信号再进行第二级放大，第二级放大倍数由R15／R14的比值决定，使输出的ADI电压信号为0.30V～4.70V，C12、C13起抑制SI瞬态干扰信号的作用。

所述光学感烟探测试验装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤一：将选择的某波长段的发光/接收光电配对管的两个发光管分别安装在第一发光杆和第二发光杆的安装卡槽上，将接收管安装在感光杆的安装卡槽上；

步骤二：选择木材、棉绳、聚氨脂塑料、正庚烷、十氢化萘之一适量放入烟雾发生器内的燃烧盘上，视典型可燃发烟物质的不同分别采取电炉热解或明火燃烧的发烟方法，对于木材和棉绳采取电炉热解发烟方法，对于聚氨脂塑料、正庚烷、十氢化萘采取明火燃烧发烟方法；

步骤三：当烟雾发生器内产生烟雾时，开启离心风机和止烟阀，调节进烟调节阀和出烟调节阀，此时管道插接端口闭合，即可在离心风机的作用下以闭环方式将烟雾发生器中的烟雾输送到光学感烟测量室中，实时观察控制器上显示的光学感烟测量室内的烟密度值A/D值；当光学感烟测量室内的烟密度值达到预定值时，关闭进烟调节阀、出烟调节阀、止烟阀和离心风机并熄灭典型可燃发烟物质，使光学感烟测量室内的烟密度值恒定在预定值后，开始下面的测试：

A、固定探测空间尺寸的可变散射感烟角测试方法：

如图5所示，将第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺相同的数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等（在同一球心水平圆环上）；然后，手动旋转环使第一发光杆与感光杆的水平夹角由6°～354°逐步增大，每增大2°记录该角度值（角度指针在角度标尺上的数值）以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值，如此逐步测试到354°为止；测试过程中应注意监视控制器上显示的减光感烟A/D值，该值表示光学感烟测量室内烟密度的变化情况，为了准确测试光学散射感烟特性，应确保该数值变化在允许范围之内。最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该探测空间尺寸条件下的适宜和最佳前向散射感烟角和后向散射感烟角的结果；

B、固定散射感烟角的可变探测空间尺寸测试方法：

将第一发光杆定格在角度标尺的A中得出的最佳前向散射感烟角的数值刻度上，然后，手动等距离向球心方向逐步推进第一发光杆、第二发光杆和感光杆，每步推进应使第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺同一数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等（在同一球心水平圆环上），使探测空间尺寸由φ160mm～φ10mm逐步缩小，每缩小2mm记录该长度值（即第一发光杆、第二发光杆和感光杆在长度标尺上的数值）以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值，如此逐步测试到φ10mm为止；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该前向散射感烟角条件下的适宜和最佳探测空间尺寸，以及该波长光谱对于该种典型烟雾的减光感烟A/D值与探测距离的对应量化规律的结果；

将第一发光杆定格在角度标尺的A中得出的最佳后向散射感烟角的数值刻度上，然后，手动等距离向球心方向逐步推进第一发光杆、第二发光杆和感光杆，每步推进应使第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺同一数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等，使探测空间尺寸由最大值到最小值逐步缩小，每缩小一标定长度值记录该长度值以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该后向散射感烟角条件下的适宜和最佳探测空间尺寸；

步骤四：关闭止烟阀，拔开管道插接端口并置于室外大气中，打开出烟调节阀和进烟调节阀，开启离心风机，即可在离心风机的作用下将光学感烟测量室、烟雾发生器和烟雾导控管道中的烟雾排净；待光学感烟测量室、烟雾发生器和烟雾导控管道中的烟雾排净后，更换另一种典型可燃发烟物质，返回执行步骤二，进行新一轮的测试，直到完成5种典型可燃发烟物质的测试为止；以上是对某波长段光谱感烟特性及其量化规律的整套试验方法。

步骤五：更换另一波长段的发光/接收光电配对管，返回执行步骤一～步骤四。

本发明可达到以下主要技术参数和性能指标：

1、光学感烟测量室烟密度恒定性能（第二发光杆与感光杆光学端面相对距离为160mm）：

1）旋转环和伸缩杆固定时的减光感烟A/D值下降速率（分辨率为1/1024）：≤5/1h，≤13/2h，≤26/3h，≤49/4h；

2）旋转环连续旋转或第一发光杆连续伸缩时的减光感烟A/D值下降速率（分辨率为1/1024）：≤7/1h，≤18/2h，≤34/3h，≤60/4h；

2、光学散射感烟角测试范围：6°～354°，误差±1°；

3、光学感烟探测空间尺寸测试范围：φ10mm～φ160mm，误差±1mm；

4、能够产生和试验的烟雾种类：

1）木材热解低温升白色烟雾，烟雾温度上升值≤室温＋3℃；

2）棉绳阴燃低温升白色烟雾，烟雾温度上升值≤室温＋2℃；

3）聚氨脂塑料明火高温升灰色烟雾，烟雾温度上升值≤室温＋21℃；

4）正庚烷明火高温升黑色烟雾，烟雾温度上升值≤室温＋32℃；

5）十氢化萘明火低温升黑色烟雾，烟雾温度上升值≤室温＋3.5℃；

5、可测试的发光/接收光电配对管规格及光谱波长范围：φ3mm～φ5mm，圆形透明IR LED封装的任何峰值波长的发光/接收光电配对管。

Claims (10)

1.一种光学感烟探测试验装置，其特征在于包括光学感烟测量室、烟雾导控管道、控制器、烟雾发生器和离心风机，所述烟雾发生器的出口通过烟雾导控管道与光学感烟测量室的入口相连接，所述光学感烟测量室的出口通过烟雾导控管道与烟雾发生器的入口相连接，所述离心风机与烟雾发生器相连接；

所述光学感烟测量室由具有出口的上扣盖、具有入口的下扣盖、第一发光杆、旋转环、中心环、第二发光杆和感光杆组成，所述中心环的上端通过旋转环与上扣盖相连，下端与下扣盖相连；在所述上扣盖的出口处设置有出烟调节阀，在所述下扣盖的入口处设置有进烟调节阀；所述感光杆和第二发光杆为伸缩式，水平呈180°相对安装在所述中心环上，所述第一发光杆为伸缩式，安装在所述旋转环上；在所述第一发光杆和第二发光杆光学感烟测量室内的一端上分别设置有光电配对管中的发光管，在所述感光杆光学感烟测量室内的一端上设置有光电配对管中的接收管；

所述控制器对光学感烟测量室内的两个发光管进行分时控制发光，并同步采集放大和显示光学感烟测量室内的接收管探测的光学感烟测量室中的减光感烟A/D值和散射感烟A/D值；

所述烟雾发生器采取热解阴燃和明火燃烧的发烟方法，能够产生木材热解低温升白色烟雾、棉绳阴燃低温升白色烟雾、聚氨脂塑料明火高温升灰色烟雾、正庚烷明火高温升黑色烟雾、十氢化萘明火低温升黑色烟雾5种典型烟雾。

2.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于所述光学感烟测量室为球形。

3.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于在所述中心环的外侧圆环面上刻有角度标尺，在所述旋转环外侧的正下方设置有角度指针，所述角度指针与角度标尺相对应。

4.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于在所述第一发光杆、第二发光杆和感光杆的顶面上刻有长度标尺。

5.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于所述中心环的内壁为锯齿形构造。

6.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于所述光学感烟测量室的内表面进行了黑化处理。

7.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于在所述烟雾发生器的入口与烟雾导控管道之间设置有具有止烟阀的管道插接端口。

8.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于在所述感光杆、第二发光杆与中心环的连接处，以及第一发光杆与旋转环的连接处均设置有密封橡胶垫。

9.根据权利要求1所述的一种光学感烟探测试验装置，其特征在于所述旋转环与中心环和上扣盖的连接处采取L型封闭槽。

10.权利要求1所述的光学感烟探测试验装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将选择的一种波长段的发光/接收光电配对管的两个发光管分别安装在第一发光杆和第二发光杆上，将接收管安装在感光杆上；

步骤二：将典型可燃发烟物质之一放入烟雾发生器内的燃烧盘上，视典型可燃发烟物质的不同分别采取电炉热解或明火燃烧的发烟方法；

步骤三：当烟雾发生器内产生烟雾时，开启离心风机和止烟阀，调节进烟调节阀和出烟调节阀，实时观察控制器上显示的光学感烟测量室内的烟密度值；当光学感烟测量室内的烟密度值达到预定值时，关闭进烟调节阀、出烟调节阀、止烟阀和离心风机并熄灭典型可燃发烟物质，使光学感烟测量室内的烟密度值恒定在预定值后，开始下面的测试：

A、固定探测空间尺寸的可变散射感烟角测试方法：

将第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺相同的数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等；然后，手动旋转环使第一发光杆与感光杆的水平夹角由最小角度到最大角度逐步增大，每增大一标定角度记录该角度值以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该探测空间尺寸条件下的适宜和最佳前向散射感烟角和后向散射感烟角的结果；

B、固定散射感烟角的可变探测空间尺寸测试方法：

将第一发光杆定格在角度标尺的A中得出的最佳前向散射感烟角的数值刻度上，然后，手动等距离向球心方向逐步推进第一发光杆、第二发光杆和感光杆，每步推进应使第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺同一数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等，使探测空间尺寸由最大值到最小值逐步缩小，每缩小一标定长度值记录该长度值以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该前向散射感烟角条件下的适宜和最佳探测空间尺寸，以及该波长光谱对于该种典型烟雾的减光感烟A/D值与探测距离的对应量化规律的结果；

将第一发光杆定格在角度标尺的A中得出的最佳后向散射感烟角的数值刻度上，然后，手动等距离向球心方向逐步推进第一发光杆、第二发光杆和感光杆，每步推进应使第一发光杆、第二发光杆和感光杆定格在长度标尺同一数值刻度上，使光学感烟测量室内的第一发光杆、第二发光杆和感光杆的光学端面到球心的水平距离相等，使探测空间尺寸由最大值到最小值逐步缩小，每缩小一标定长度值记录该长度值以及控制器上显示的当前散射感烟A/D值和减光感烟A/D值；最后，通过量值比对即可得出该波长光谱对于该种典型烟雾，在该后向散射感烟角条件下的适宜和最佳探测空间尺寸；

步骤四：关闭止烟阀，拔开管道插接端口并置于室外大气中，打开出烟调节阀和进烟调节阀，开启离心风机；待光学感烟测量室、烟雾发生器和烟雾导控管道中的烟雾排净后，更换另一种典型可燃发烟物质，返回执行步骤二，进行新一轮的测试，直到完成所有典型可燃发烟物质的测试为止；

步骤五：更换另一种波长段的发光/接收光电配对管，返回执行步骤一～步骤四。

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