气体浓度监测的飞机火警探测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于飞机火警探测领域，具体涉及一种基于CO2气体浓度监测的飞机火警探测装置。
【背景技术】
[0002]飞机火灾作为一种特殊的火灾形式，其特点包括火灾特征不明显、火灾扑救难度大、火灾燃烧猛烈、人员疏散困难、一次性死亡人数较多等。飞机一旦发生火灾，特别是处于高空飞行状态时，极有可能酿成机毁人亡的严重后果，造成重大的经济损失和人员伤亡，甚至有可能造成社会恐慌。因此，高可靠性的飞机火警探测技术的应用是必不可少的。
[0003]传统的火警探测器中感烟探测器、感温探测器和感火焰探测器对于早期火灾难以识别，并且误报率高。近年来，由于气体探测技术的发展，利用气体探测器识别早期火灾已经成为火灾探测领域的新手段。绝大多数可燃物均含有C、H元素，在空气中阴燃热解或明火燃烧时，气态燃烧产物的主要成分是C02、C0和水蒸汽。空气中含有一定浓度的CO2气体，虽然在特殊天气条件下，其浓度值会有一定的变化，但是这种变化是非常缓慢的，但发生火灾时，CO2气体浓度将会急剧增加。因此，基于CO2气体浓度监测的飞机火警探测已越来越受到关注。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种基于CO2气体浓度监测的飞机火警探测装置。本装置采用双波长红外监测原理和扩散式结构，基于对飞机飞行时的低温低压环境中CO2气体浓度的连续监测，从而进行飞机火警探测，具有报警可靠性高、响应快、优异的防尘性能，能广泛应用于飞机火警探测系统中。
[0005]本实用新型采用的技术方案为:一种基于0)2气体浓度监测的飞机火警探测装置，包括红外光源，聚光镜，压力传感器，温度传感器，反射镜，集光器，双通道红外探测器，参比滤光片，测量滤光片，气室，加热元件，信号处理板，保温材料，引气管，信号输出接口，金属外壳，防水防尘透气膜，骨架和反射镜座；具有开孔的骨架形成一个中空的气室，骨架上紧贴一层防水防尘透气膜，在骨架的一端放置反射镜，通过反射镜座固定并与骨架相连。另一端设置红外光源和双通道红外探测器，红外光源前端设置有聚光镜，双通道红外探测器前面设置有测量滤光片和参比滤光片，测量滤光片和参比滤光片的前端设有锥形集光器。温度传感器置于双通道红外探测器的侧面，监测双通道红外探测器的温度。压力传感器置于弓丨气管中，实时监测气压值。双通道红外探测器和红外光源左侧与信号处理板相接，将获得的气体浓度、压力和双通道红外探测器的温度信号送入信号处理板中，然后通过信号输出接口输出数字信号。分别在双通道红外探测器一端和反射镜一端环绕一圈加热元件，紧贴加热元件包裹保温材料。整个装置外安装金属外壳进行固定和保护。
[0006]本实用新型与现有技术相比的优点在于:
[0007]本实用新型是基于CO2气体浓度监测，采用双波长红外监测原理和扩散式结构进行飞机火警探测，具有适应低温低压的大气环境、可以实现加热保温、恒温状态下连续在线监测、响应快和可靠性高、优异的防水防尘性能和无需使用抽气泵等优点，可以广泛使用于飞机火警探测系统中。采用双通道红外探测器消除了光源不稳定等因素的干扰、采用反射镜增加红外光的吸收长度、采用加热元件和保温材料增强装置环境适应性、采用锥形集光器增强了接收光强以及进行温度气压自动补偿、修正，有效地提高了飞机火警探测的可靠性。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的装置的结构示意图；
[0009]图中:I为红外光源，2为聚光镜，3为压力传感器，4为温度传感器，5为反射镜，6为集光器，7为双通道红外探测器，8为参比滤光片，9为测量滤光片，10为气室，11为加热元件，12为信号处理板，13为保温材料，14为引气管，15为信号输出接口，16为金属外壳，17为防水防尘透气膜，18为骨架，19为反射镜座。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图以及具体实施例进一步说明本实用新型。
[0011]本实施例的结构如图1所示，具有开孔的骨架18形成一个中空的气室，骨架18上紧贴一层防水防尘透气膜17，在骨架18的一端放置反射镜5，通过反射镜座19固定并与骨架相连。另一端设置红外光源I和双通道红外探测器7，红外光源I前端设置有聚光镜2，双通道红外探测器7前面设置有测量滤光片9和参比滤光片8，测量滤光片9和参比滤光片8的前端设有锥形集光器6。温度传感器4置于双通道红外探测器7的侧面，监测双通道红外探测器的温度。压力传感器3置于引气管14中，实时监测气压值。通过信号输出接口 15输出数字信号。分别在双通道红外探测器一端和反射镜一端环绕一圈加热元件11，紧贴加热元件11包裹保温材料13。整个装置外安装金属外壳16进行固定和保护。
[0012]根据红外光谱理论，不同气体分子对其特定波长的红外光有明显的吸收作用。根据朗伯-比尔定律= 10exp (- μ CL):其中I为出射光强，Itl为入射光强，μ为气体吸收系数，C为待测气体浓度，L为透射光路长度；从以上公式可知，当透射光路长度L和气体吸收系数μ已知时，可以通过测量I和Itl的比值计算出被测气体的浓度。实际应用中，由于红外光很容易受多种因素(如温度，电源电压波动，光源老化等)影响，仅通过单一光束透射光强的衰减不能足以准确地监测气体的浓度。基于双波长红外监测原理在单波长红外监测的基础上增加一个参比波长，即使用双通道红外探测器、双滤光片及处理双波长信号对应的电子电路及算法实现对气体浓度的监测。一个滤光片为测量滤光片，监测被测气体对红外光的吸收，其中心波长对应被监测气体的吸收波长，另一个为参比滤光片，用于监测红外光源的波动，其中心波长为对所有气体均不吸收的波长。双波长监测方法就是通过监测得到透过两个滤光片后相应波长的红外吸收能量的变化，从而确定被测气体的存在及浓度信息。
[0013]装置工作时，启动加热元件对装置进行加热控温，同时利用保温材料使得装置处于恒温状态下，空气中的CO2气体经自然扩散进入本装置，首先经过防水防尘透气膜17彻底滤除水分和灰尘，通过骨架18上的开孔进入气室。在气室中，红外光源I发出红外光，经过聚光镜2的聚焦、准直作用后，射向气室中的气体，经过被测气体吸收后，到达反射镜5上之后被反射，红外光再次通过气室并被吸收，锥形集光器6将反射镜5反射来的红外光进行汇聚，经过测量滤光片9和参比滤光片8到达双通道红外探测器7，双通道红外探测器7两个通道分别产生一个包含光源和环境信息的参比信号和一个包含被测气体浓度信息的信号，这两个信号输入信号处理板12，得到被测CO2气体的浓度。与此同时，由温度传感器4探测到的双通道红外探测器的温度值和由压力传感器探测到的气压值也将输入到信号处理板12，再对CO2气体浓度进行温度、气压自动补偿，从而得到真实的CO 2气体的浓度，将此CO2浓度输入到火灾报警算法中，从而判断环境中是否发生了火灾，是否进行报警动作。
[0014]本实用新型未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种基于CO2气体浓度监测的飞机火警探测装置，其特征在于:包括红外光源(1)，聚光镜(2)，压力传感器(3)，温度传感器(4)，反射镜(5)，集光器￠)，双通道红外探测器(7)，参比滤光片(8)，测量滤光片(9)，气室(10)，加热元件(11)，信号处理板(12)，保温材料(13)，引气管(14)，信号输出接口(15)，金属外壳(16)，防水防尘透气膜(17)，骨架(18)和反射镜座(19)，具有开孔的骨架(18)形成一个中空的气室(10)，骨架(18)上紧贴一层防水防尘透气膜(17)，在骨架(18)的一端放置反射镜(5)，通过反射镜座(19)固定并与骨架相连，另一端设置红外光源(I)和双通道红外探测器(7)，红外光源(I)前端设置有聚光镜(2)，双通道红外探测器(7)前面设置有测量滤光片(9)和参比滤光片(8)，测量滤光片(9)和参比滤光片(8)的前端设有锥形集光器￠)，温度传感器(4)置于双通道红外探测器(7)的侧面，监测双通道红外探测器的温度，压力传感器(3)置于引气管(14)中，实时监测气压值，双通道红外探测器(7)和红外光源(I)左侧与信号处理板(12)相接，将获得的气体浓度、压力和双通道红外探测器的温度信号送入信号处理板(12)中，然后通过信号输出接口(15)输出数字信号；分别在双通道红外探测器(7) —端和反射镜(5) —端环绕一圈加热元件(11)，紧贴加热元件(11)包裹保温材料(13)，整个装置外安装金属外壳(16)进行固定和保护。
【专利摘要】本实用新型提供一种基于CO2气体浓度监测的飞机火警探测装置，包括红外光源(1)，聚光镜(2)，压力传感器(3)，温度传感器(4)，反射镜(5)，集光器(6)，双通道红外探测器(7)，参比滤光片(8)，测量滤光片(9)，气室(10)，加热元件(11)，信号处理板(12)，保温材料(13)，引气管(14)，信号输出接口(15)，金属外壳(16)，防水防尘透气膜(17)，骨架(18)和反射镜座(19)；采用双波长红外监测原理和扩散式结构，基于对飞机飞行时的低温低压环境中CO2气体浓度的连续监测，从而进行飞机火警探测，具有适应低温低压的大气环境、可以实现加热保温、恒温状态下连续在线监测、响应快和可靠性高、优异的防水防尘性能和无需使用抽气泵等优点。
【IPC分类】G01N21-3504, G01N21-01
【公开号】CN204287038
【申请号】CN201420790232
【发明人】赵建华, 方丽丽
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月15日