双波长抗干扰光电感烟探测机理
4利用双波长入射光区分非火灾烟雾颗粒
如上一节所述,当入射光波长由300nm变化到900nm时,火灾烟雾颗粒与非火灾烟雾颗粒的归一化散射矩阵元F22(θ)=F11(θ)随散射角的分布呈现了显著差异,因此可以通过信号处理和逻辑判断对火灾烟雾颗粒和非火灾烟雾颗粒加以区分.
如图6所示,脉冲激光器交替产生波长分别为300和900nm的入射光,经颗粒群散射,探测归一化的光散射矩阵元素F22(θ)=F11(θ),并输出逻辑信号:当F22(θ)=F11(θ)=1时,输出逻辑信号1;当F22(θ)=F11(θ)̸=1时,输出逻辑信号0.将入射光波长分别为300和900nm时得到的输出信号进行逻辑处理A⊕B=¯AB+A¯B;(10)其中A为入射光波长为300nm时,[F22(θ)=F11(θ)]300输出的逻辑真值;B为入射光波长为900nm时,[F22(θ)=F11(θ)]900输出的逻辑真值.
A⊕B=0表示不报警,A⊕B=1表示报警.在探测器光学散射腔内出现以下四种情况时,报警器的状态分别为:
1)光学散射腔中只存在油滴颗粒,入射光波长分别为300,900nm时,得到逻辑信号A=1,B=1,逻辑处理结果为A⊕B=0,不报警,减少了油滴颗粒引起的误报;
2)光学散射腔中只存在火灾烟雾颗粒,入射光波长分别为300,900nm时,得到逻辑信号A=0,B=1,逻辑处理结果为A⊕B=1,报警,实现了火灾烟雾的报警;
3)当光学散射腔中只存在粉尘颗粒时,入射光波长分别为300,900nm时,得到逻辑信号A=0,B=0,逻辑处理结果为A⊕B=0,不报警,减少了由粉尘颗粒引起的误报;
4)当光学散射腔中颗粒浓度很小、散射光很弱时,入射光波长分别为300,900nm时,得到逻辑信号A=0,B=0,逻辑处理结果为A⊕B=0,不报警.
5结论
火灾烟雾颗粒和油滴悬浮颗粒、粉尘悬浮颗粒等非火灾烟雾颗粒在微观形貌上的区别,对反映颗粒光散射特性的散射矩阵有重要影响.通过对火灾烟雾颗粒的多分散分形模型以及油滴的球形模型和粉尘的随机模型光散射矩阵的数值计算和比较研究发现:入射光波长改变时,火灾烟雾颗粒和非火灾烟雾颗粒的光散射矩阵存在着显著差异.传统的火灾探测器采用单波长入射光照射,检测颗粒的散射光光强实现报警,无法区分火灾烟雾颗粒和非火灾烟雾颗粒,有可能引发误报.不同于传统的感烟探测,双波长抗干扰光电感烟探测理采用300,900nm双波长入射光照射,检测颗粒的归一化散射矩阵元,并结合异或逻辑运算实现报警,可排除大气中油滴悬浮颗粒、粉尘悬浮颗粒等非火灾烟雾颗粒的干扰,降低非火灾烟雾颗粒引起的误报,完善光电感烟探测方法.