一种电感式粒子分析型感烟探测器的制作方法

本发明属于粒子探测领域，具体涉及一种电感式粒子分析型感烟探测器。

背景技术：

1、在火灾发生的初始阶段没有明火产生，只有少量可燃物质处于焖燃状态，并产生浓度极低的烟雾颗粒。需要一种具有主动吸气式的感烟探测器，对极早期火灾产生的极低浓度烟雾粒子进行检测，以阻止火灾的进一步蔓延。

2、市场上现有的感烟探测器通常采用激光型和双光源型等。其中激光型感烟探测器得益于较高的激光功率，具有较高的检测精度与灵敏度，但同时激光器的使用寿命较短，同时因只采用激光作为光源，无法分别出各种干扰粒子与烟雾粒子，抗干扰及抗误报警能力较差；双光源型感烟探测器通常采用一个短波和一个长波的双波长光源组合，具有一定区分干扰粒子与烟雾粒子的能力，但对于干扰源粒子相对比较复杂的环境中，仍有一定的误报警风险。现有的感烟探测器均不具备对烟腔的自清洁与灵敏度自检测功能，探测器的可靠性受到极大限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电感式粒子分析型感烟探测器，对保护区域的空气样本进行采样，可以从灰尘、油气等干扰粒子中检测出烟雾粒子所产生的信号，并计算出烟雾粒子浓度。用于对保护区域的极早期火灾检测，具有较高的检测精度与灵敏度、抗干扰和抗误报警能力。适用于环境中干扰粒子复杂，且对探测器的灵敏度及精度有较高要求的环境。

2、一种电感式粒子分析型感烟探测器，包括烟雾检测腔；所述烟雾检测腔内部设有若干个电感器检测元胞构成的电感器；所述烟雾检测腔还设有进气管、出气管和可变径喷气口，待检测粒子被进气风机经由进气管进入烟雾检测腔，由可变径喷气口的鼓起风机的气流作用下吹向电感器，与电感器检测元胞发生碰撞，检测不同类型粒子所形成的信号，最后待检测粒子从进气管排出。

3、进一步地，所述电感器包括固定式电感极板和柔性电感极板，当粒子在鼓风机的作用下与柔性电感极板发生碰撞使其发生形变时，电感器的电感值会发生变化。其中粒子的直径与其引起的电感变化的函数可以表示为：

4、

5、其中，ri为粒子的直径；为粒子撞击所引起的电感的变化；θ为粒子撞击直径与引起形变的正比例系数，

6、粒子直径与引起形变δdi的关系为：

7、ri＝θ·δdi

8、其中，δφ/δt为磁通量的变化率；d为两个电感极板间的垂直距离。

9、最终，将产生微弱的交流信号，通过对微弱交流信号的检测可以实现对粒子浓度的检测。

10、进一步地，所述检测不同类型粒子所形成的信号是不同粒子直径的粒子与柔性电感极板发生碰撞时，使其发形变的程度不同，所引起的电感变化也不同，将产生不同频率的交流信号。所产生的交流信号可以用下式表述：

11、

12、其中，ri＝rs,rn1rn2…表示不同粒子的直径，rs表示待检测烟雾粒子的直径，rn1rn2…表示干扰粒子的直径；为直径为ri的粒子所产生信号的频率；是直径为ri的粒子所产生信号的振幅；为信号的偏移角度；t为时间。

13、进一步地，所述可变径喷气口的形状可变，通过改变形状形成动态吹扫气流，在该气流的作用下将烟腔中残留的各种粒子从排气口排出，以实现探测器的自清洁功能。

14、进一步地，所述感烟探测器定时开启自检测气路以释放自检测粒子，通过自检测粒子与柔性电极板发生碰撞时，所形成交流信号的强度来检测探测器的灵敏度，并依据检测结果对探测器的灵敏度做出调节。

15、假设，电感器在初始时，对自检测粒子的反应强度为uc0，在参数自校正的t1时刻的反应强度衰减至则将探测器的灵敏度校正为：

16、

17、其中，cresi为电感器性能衰减校正后的灵敏度；cres0为电感器初始灵敏度。

18、本发明的有益效果在于：

19、1、本发明提高了探测器的检测灵敏度与检测精度：用于对粒子进行检测的电感器是由若干个微小的电感式粒子检测元胞构成，能够有效提高探测器对粒子检测的灵敏度和检测精度。

20、2、本发明提高了探测器的抗干扰能力：通过不同粒子直径的粒子与柔性电感极板所形成的交流信号的特征频率不同，可以将由烟雾粒子所产生的交流信号从其他干扰粒子信号中分离出来。以排除了其他干扰粒子对探测器的干扰，从而提高了探测器的抗干扰和抗误报警能力。

21、3、本发明提高了探测器的可靠性：通过可变径喷气孔对探测器烟腔内进行动态吹扫，能够排出烟腔内残留的灰尘与杂质，实现了烟箱的自清洁功能；通过自检测粒子对探测器的电感器进行灵敏度的自检测，并对探测器灵敏度参数进行自校正。能够提高探测器的可靠性。

22、综上，本发明有效的提高了感烟探测器的灵敏度与检测精度、抗干扰与抗误报警能力和可靠性。

技术特征：

1.一种电感式粒子分析型感烟探测器，其特征在于，包括烟雾检测腔；所述烟雾检测腔内部设有若干个电感器检测元胞构成的电感器；所述烟雾检测腔还设有进气管、出气管和可变径喷气口，待检测粒子被进气风机经由进气管进入烟雾检测腔，由可变径喷气口的鼓起风机的气流作用下吹向电感器，与电感器检测元胞发生碰撞，检测不同类型粒子所形成的信号，最后待检测粒子从进气管排出。

2.根据权利要求1所述的一种电感式粒子分析型感烟探测器，其特征在于，所述电感器包括固定式电感极板和柔性电感极板，当粒子在鼓风机的作用下与柔性电感极板发生碰撞使其发生形变时，电感器的电感值会发生变化。其中粒子的直径与其引起的电感变化的函数可以表示为：

3.根据权利要求1所述的一种电感式粒子分析型感烟探测器，其特征在于，所述检测不同类型粒子所形成的信号是不同粒子直径的粒子与柔性电感极板发生碰撞时，使其发形变的程度不同，所引起的电感变化也不同，将产生不同频率的交流信号。所产生的交流信号可以用下式表述：

4.根据权利要求1所述的一种电感式粒子分析型感烟探测器，其特征在于，所述可变径喷气口的形状可变，通过改变形状形成动态吹扫气流，在该气流的作用下将烟腔中残留的各种粒子从排气口排出，以实现探测器的自清洁功能。

5.根据权利要求1所述的一种电感式粒子分析型感烟探测器，其特征在于，所述感烟探测器定时开启自检测气路以释放自检测粒子，通过自检测粒子与柔性电极板发生碰撞时，所形成交流信号的强度来检测探测器的灵敏度，并依据检测结果对探测器的灵敏度做出调节。

技术总结
本发明提供一种电感式粒子分析型感烟探测器，包括烟雾检测腔；所述烟雾检测腔内部设有若干个电感器检测元胞构成的电感器；所述烟雾检测腔还设有进气管、出气管和可变径喷气口，待检测粒子被进气风机经由进气管进入烟雾检测腔，由可变径喷气口的鼓起风机的气流作用下吹向电感器，与电感器检测元胞发生碰撞，检测不同类型粒子所形成的信号，最后待检测粒子从进气管排出。本发明探测器通过区分不同粒径的粒子在电感器上形成不同频率的交流信号，来提取烟雾粒子特征频率下的信号，并计算烟雾浓度，有效提高了探测的抗干扰与抗误报警能力；探测器具有烟腔自清洁与灵敏度自校正功能，能够有效提高探测器的可靠性。

技术研发人员：王卓刚,张义勇,王博强,齐跃,李成,姜健
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇三研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15