隨著社會(huì)進(jìn)步，城市化發(fā)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(bào)警設(shè)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(xiàn)有的煙感方案如電離傳感器，光電傳感器構(gòu)成的產(chǎn)品，可以很好的測量煙霧。一般電離傳感器方案，會(huì)比較快的對傳統(tǒng)煙霧進(jìn)行報(bào)警，這取決于煙腔迷宮的設(shè)計(jì)。而光電傳感器，可以更早的對陰燃物體產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行報(bào)警，從而提前預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。但這兩種方式，對燒焦的漢堡或水蒸氣干擾情況的辨識度較差，容易發(fā)生誤報(bào)，需要很有經(jīng)驗(yàn)的軟件人員將其與真實(shí)的煙霧區(qū)分出來。

 

ADI 推出的ADPD188BI則可以完美解決此問題。該產(chǎn)品主要針對與北美市場 UL217 Rev8 的標(biāo)準(zhǔn)需求而設(shè)計(jì)。經(jīng)過系統(tǒng)測試，ADPD188BI 方案完全可以符合 UL217 的標(biāo)準(zhǔn)需求。該產(chǎn)品采用雙光電管的設(shè)計(jì)，芯片集成紅外光加上藍(lán)光的 LED，通過不同波長的發(fā)射光，可以通過比率的方式，來間接判斷被測物質(zhì)的尺寸。以達(dá)到區(qū)分真實(shí)煙霧和干擾源的目的。

 

《基于ADPD188BI煙霧探測器設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列測試。下圖展示了一些測試結(jié)果，工程師采用歐標(biāo)的測試煙箱，對氣溶膠煙霧進(jìn)行檢測。

 

圖一圖三和圖五是 ADPD188BI 評估板顯示的采樣值和藍(lán)光與紅外光的 PTR（接收光與發(fā)射光功率的比值） 比值。圖中SlotA 表示藍(lán)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干擾對結(jié)果的影響。

 

圖一與圖二顯示遮蔽率為 0 時(shí)，ADPD188BI 的初始值?？梢钥吹狡渌{(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 11.53。比值約為 0.970。

 

 
圖一  

  圖二

 

圖三與圖四顯示遮蔽率為 0.2 時(shí)，ADPD188BI 的初始值?？梢钥吹狡渌{(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 11.73。比值約為 0.983。

 

圖三     


圖四

 

圖五與圖六顯示遮蔽率為 0.4 時(shí)，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 12.13。比值約為 1.005。

 

圖五


圖六

 

“我們可以通過平滑濾波來對所看到的 PTR 值進(jìn)行處理，來進(jìn)行煙霧報(bào)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的遮光比（如12%/foot）這兩個(gè)參數(shù)，判斷所測量的物質(zhì)是否屬于真實(shí)燃燒帶來的煙霧。”

 

之后，Abel又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，但由于實(shí)驗(yàn)條件有限，他只是使用簡易的加濕器來模擬水霧的情況。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看到，此時(shí) PTR 的比率是十分重要的參數(shù)，可以幫助判斷真實(shí)煙霧的發(fā)生。

 

PTRA/PTRB 顯示了所有采樣輸出 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(huì)發(fā)生微小的變化（PRTA表示藍(lán)光、PTRB表示紅外光）

 

紅外光和藍(lán)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(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?，在精度上，可以實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)的采集，而且多出來的 PTR 比率信息，可以讓軟件人員得到更多的判斷依據(jù)。在更低遮光比下，提前判斷出真實(shí)的火焰發(fā)生。

 

最后，為了展現(xiàn)該產(chǎn)品對于不同煙源所展現(xiàn)的輸出變化，他又測試了高溫水汽和人吸煙的煙霧輸入。具體結(jié)果如下透視圖：

 

高溫水汽和抽煙 PTR 結(jié)果

 

上圖前半部分的突起，是用電水壺?zé)_后所產(chǎn)生的高溫蒸汽輸出。剔除掉結(jié)露的結(jié)果后的圖形，可以看到，在遇到高溫水汽的時(shí)候，兩種光的 PTR 的值會(huì)瞬間上升，超過 35nW/mW。

 

經(jīng)過一段時(shí)間的吹風(fēng)冷卻和水汽清理，后半段可以看到抽煙所產(chǎn)生的輸出變化，當(dāng)然這個(gè)距離傳感器較近，輸出的值是煙霧遮蔽率較高的結(jié)果，最大可以到 25nW/mW 左右。

 

 

上圖可以很好地展現(xiàn)PTR 比率對判斷物質(zhì)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。后半段的 PTR 比值上升相對緩慢，而且比值在 1.55 左右。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

比率信息不可以單獨(dú)作為區(qū)分真實(shí)煙霧和干擾煙霧，軟件人員可通過 PTR 值的上升速度和最終比值，做相對穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，并以此來作為判斷煙霧類型的依據(jù)，從而最大程度的減小誤報(bào)率。

 

此產(chǎn)品設(shè)計(jì)的應(yīng)用意義

針對以上測試結(jié)果，大家可以很容易地將該產(chǎn)品置于環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域來預(yù)防和監(jiān)控火災(zāi)的發(fā)生，比如：

浴室，可以降低水霧對產(chǎn)品的誤報(bào)干擾。

廚房，可以降低廚房油煙對產(chǎn)品的誤報(bào)干擾。

倉庫，可以降低粉塵對產(chǎn)品的誤報(bào)干擾。

通過傳感器雙管的拓?fù)浼軜?gòu)，實(shí)現(xiàn)增加對環(huán)境狀態(tài)的判斷的依據(jù)，降低算法上的難度，實(shí)現(xiàn)更加可靠的報(bào)警。