专利名称：多功能探测火警自动预报器的制作方法
技术领域：
本发明是一种火警自动预报器。
现有的火警自动预报器大体分为两类一类是“烟雾”型的，一类是“温度”型的。“烟雾”型火警预报器的探测器又分为两种形式一种是“光电闪光式探测”，它是由自身光源与光敏接收设备组成，在正常情况下，光敏设备能接收到自身的光信号，当烟雾产生后，光被烟雾挡住，光敏设备能接收不到正常的光信号，就发出报警;另一种是“光电散射式探测”，它也由自身光源和光敏设备组成，在正常情况下，光敏设备探测不到自身光信号，当烟雾产生后，由于烟雾的散射作用，使光敏设备接收到自身的光信号，发出报警。“温度”型火警预报器利用的“感温探测器”，也分为两种形式一种是“双金属元件开关”，由两种不同热膨胀系数的金属片制成，通常控制的温度为50℃，当温度超过50℃时，开关接通，发出报警;另一种是“易熔合金元件开关”，同样当温度达到80℃时，合金元件熔断(一次性破坏)，发出报警。这些火警预报器一般安装在需要监控的建筑物的梁上或天花板顶上，有的还与淋水系统连结，报警同时能喷出水来。
上述火警预报器，其探测功能都是单一的。例如，在某个房子内安装了“温度”型预报器，当室内煤气等可燃性气体大量溢出，超过爆炸剂量标准时，该预报器却毫无反映，当室内爆炸后再报警，为时已晚。再如，某仓库内安装了“烟雾”型预报器，该仓库内汽油漏了，发生燃烧，在短时间内汽油燃烧几乎没有烟雾，当火势扩大，其他物体燃烧后产生烟雾，此时报警，该仓库可能已成灰烬。所以探测功能单一的火警预报器不能通用于各种场合。此外，这些预报器灵敏度不够高，报警性能较差。整套系统价格昂贵，一般达几万元人民币，不易推广使用。
本发明的目的是提供一种探测功能齐全，报警灵敏度高、性能可靠、价格低廉的火警自动预报器。
发生火灾一般有四个因素或预兆1.大量烟雾及有害气体;2.火焰、强烈的红外辐射;3.高温;4.可燃性气体，如煤气、一氧化碳、氢气、汽油蒸汽、烷烃类、醚类等。本发明的设计要求是对这四种因素，都能及时有效的进行探测。本发明的结构如
图1所示，它由探测装置1，甄别延迟电路2、前置放大电路3、功率放大电路4、多普勒电路5、报警声输出电路6依次电路连结组成。功率放大电路还与报警电源输出电路7连结。针对火灾的四大因素，探测装置采用了具有四类功能的半导体传感器作为探测器，其组成如下(1)N型半导体器件做成的烟雾，可燃性气体探器8;(2)硅-镓砷复合红外探测器9;(3)温度探测器10。这三种探测器分别通过二极管D1、D2、D3互相隔离，并和甄别延迟电路独立连结，如图8。电路2设置一个定额电平阀值，如这阀值设为1.2V。探测器在正常环境下，输出的信号小于这电平阀值，当探测装置测得产生火灾的四大因素中任意一种高于正常环境的极限值时，其中相应的探测器就输出等于或大于这个电平阀值的信号，并为甄别电路所甄别，于是电路启动工作，经过放大电路，驱动多普勒电路，发出报警声响，同时输出220V2A报警电源信号。
烟雾、可燃性气体探测器采用的N型半导器件，其探测原理如下，在一定条件下，N型半导体材料会吸附空气中的氧，氧原子与N型半导体中电子形成负氧离子，使其中的自由电子浓度减小，电阻率升高。当遇到烟雾，可燃性气体等还原性气体物质时，由于这类气体会释放出电子，并以正离子的状态吸附到N型半导体的表面，这样使原来吸附在半导体表面的负氧离子放出电子而脱附，使半导体中电子浓度大大提高，电阻率大大降低，从而实现对烟雾和可燃性气体的探测。图2为N型半导体的电阻率特性曲线。ρ为电阻率座标，t为时间座标。o-t1为使用稳定状态，t1-t2为正常工作状态，t2-t3为遇到烟雾或可燃性气体等还原性气体时电阻率ρ的变化。
本发明的温度探测器可采用稳定性相当好的负温度系数热敏传感器，它具有很高的灵敏度。图3为负温度系数热敏传感器的温度特性曲线，KΩ为电阻率座标，T为温度座标。
硅-镓砷复合红外传感器的结构如图4和图5所示，图4为正视图，图5为侧视图。它由四至八个硅-镓砷红外探测器件11均匀地设置在探测器底座12上而组成。底座为有三至七条棱的倒正棱台体，每个侧面及下底面分别设置一个硅-镓砷红外探测器件。一般底座做成倒正六棱台，棱与上底面成120°角。六个侧面和一个下底面各设置一个硅-镓砷探测器件。每个探测器件能探测60℃的立体角。这样，当预报器安装在室内的墙壁或天花板上任何位置时，能实现对室内的全空间探测。硅-镓砷红外探测器件可做成如图6所示的结构形式在高性能的硅光电探测器13前面放置一砷化镓滤光片14作为窗口，并固定在金属外壳15内(如铜制外壳内)。图7为硅-镓砷红外探测器件的输出光电流(mA座标)和辐射光强(Lux座标)的特性曲线。本红外探测器件较之常规的红外探测器件，如硫化铅、TGS热释电、尼赛拉等，价格便宜得多，只是后者的三十分之一左右。而灵敏度与稳定性却高得多。此外，本器件对可见光完全无效。
本发明与现有的火警预报器相比有明显的优越性。探测功能全，利用一台仪器就能对产生火灾的四大因素或预兆进行探测和报警;灵敏度高，稳定性好，烟雾、一氧化碳、烷烃类等可燃性气体在空中含量达到0.05%，或者室温达到50℃，或者红外辐射剂量大于50Lux(在连续辐照7-8秒钟之内)，即能启动报警;响应速度快，四大因素中某一种因素超过正常值持续时间不超过10秒，就可报警;对红外辐射，本仪器可实现全空间监测(在36平方米左右的室内);功耗低，正常工作状态下，功耗不超过2瓦;能够长期连续工作，使用环境条件较宽，温度在-10℃～+50℃，湿度小于85%。此外，本仪器价格十分低廉，按目前市场价格核算，每台材料费只有100元人民币左右，便于大量推广应用。
本发明可广泛应用于商店、仓库、家庭、矿井等一切需要安全防火的场合。
作为本发明的开发使用，可做成常压集中控制型，即值班室装一台报警指示仪，同时能指示几十个或更多的本火警报警器，一旦发生火警信号，立即能知道哪个地方可能失火。也可做成低压集中控制型，与上述不同的是把220V的市电改成12V直流供电。适用于要求特别高的场所。还可做成交直流两用携带式。当有220V交流电时，仪器由交流电供给(同时向蓄电池充电)。断电时，由蓄电池向仪器供电。可用在经常断电的场所。如携带至矿井下，预测瓦斯等。
权利要求
1.一种火警自动预报器，由探测装置、甄别延迟电路、前置放大电路，功率放大电路，多普勒电路，报警声输出电路依次电路连结组成，其特征在于所说的探测装置有如下组成部分(1)N型半导体器件做成的烟雾、可燃性气体探测器，(2)硅-镓砷复合红外探测器，(3)温度探测器，这三种探测器分别通过二极管D1、D2、D3和甄别延迟电路独立连结。
2.根据权利要求1的火警自动预报器，其特征在于上述的温度探测器为一个负温度系数热敏传感器。
3.根据权利要求1的火警自动预报器，其特征在于上述的硅-镓砷复合红外探测器由四至八个硅-镓砷红外探测器件均匀设置在探测器底座上而组成，底座为有三至七棱的倒正棱台体，每个侧面及下底面分别设置一个红外探测器件。
4.根据权利要求3的火警自动预报器，其特征在于所说硅-镓砷红外探测器件结构为硅光电探测器件前设置了一块砷化镓滤光片，并固定在金属外壳内。
全文摘要
本发明是一种火警自动预报器。由探测装置、甄别电路、放大电路、报警电路等组成。其中探测装置采用N型半导体器件、硅—镓砷红外探测器件、负温度系数热敏器件做成，能对产生火灭的四大因素或预兆进行准确探测和报警。其特点是探测功能全、响应速度快、灵敏度高、稳定性好，能实现对室内的全空间监测。而且结构简单、造价便宜，易于推广使用。
文档编号G08B17/12GK1033706SQ8710594
公开日1989年7月5日 申请日期1987年12月24日 优先权日1987年12月24日
发明者王昌平 申请人:王昌平