为什么极早期的火灾探测十分关键？

火灾的产生

我们生活的环境中充满着大量的可燃物质，空气中的氧气含量通常也足够满足燃烧条件。但是还有另外一个形成火灾的条件就是：点火能量必须可以驱使氧化的过程开始。

点火能量源可以是多种多样的，如放电(如闪电)、电气短路、飞溅的火花、热气层(电灯、加热装置等)、直接形成明火或是聚光等。

火灾的演变

除了爆炸型火灾的演变过程以外，常规火灾的快速或缓慢的变化取决于是否有易燃的材料。

由于燃料和氧气在火灾发生的初期被充分地利用，带来的火势扩张取决于可利用的能量，尤其是明火的火灾会释放出巨大的能量导致火灾在此阶段迅速蔓延。

火灾的蔓延

绝大多数情况下，

火灾的蔓延将经过以下的阶段及事件

初期：初始的火灾可以被几升的水就可熄灭；属于略微可见的烟雾阶段，但空气中会产生不可见的气雾状颗粒。

烟雾郁积阶段：在此阶段内，火灾可以由灭火器或是类似灭火药剂的物质熄灭；会产生可见的烟雾，会有部分浓度密集的烟产生，通常是完全燃烧，在此阶段会产生相当多的一氧化碳。

明火阶段：面临开放型的火灾时必须要请求消防队的支援了，由于有足够的能量聚集，燃烧过程相当充分，从而产生大量的二氧化碳。

闪燃阶段：处于开放火灾、明火和全面火灾的过渡阶段，这是极具爆炸可能性的火势传播阶段，此时在前一阶段的活动中产生气体和烟雾颗粒将随着燃烧的火渗透满整个区域。

全面火灾阶段：在此阶段，火灾已达到覆盖整幢建筑的程度，大部分情况下，此阶段的火灾将无法挽救，消防队仅能尽全力保护邻近的建筑免遭牵连。

由此可以看出，火灾探测必须尽可能早地起作用，因此火灾干预可以在火灾闪燃阶段前开始。所以极早期的探测便是最大程度降低破坏和赢得宝贵的火灾干预时间的关键。

火灾烟雾探测器的种类和基本原理

一

离子型烟雾探测器

此类探测器会产生由不带电的粒子经电离后形成带电的粒子(离子)，故称之为离子型烟雾探测器。

● 电极之间的空气受直流电压调制，借助辐射源产生传到而形成离子，并产生电流

● 烟雾粒子附着离子后，电流信号减弱，且此信号变化与烟雾粒子量成比例

● 离子探测器适用于开放性火灾的探测

在两块电极板之间的空气受直流电压的调制而被电离，如借助于一个微小的放射性辐射源产生传导作用。由于被电离化，在采样探测腔内会产生微弱的电流信号。而当烟雾粒子进入到此探测腔时，这些离子会附着了烟雾粒子后减弱了电流，减弱值与测量范围内的烟雾粒子数量成一定的比例。

来自于离子探测器的信号成比例于探测腔内的烟雾粒子数量。因此离子烟雾探测器尤其适用于开放型火灾的探测，如产生大量的细微的初期不可见烟雾粒子的火灾。但不适用于仅产生少量的大型烟雾粒子的阴燃型的火灾。

二

光电型烟雾探测器

顾名思义，光电感烟探测器通过烟雾的光散射原理来测量。

● 内部构造(探测腔)设置了光学传感器(发射光源和光电接收器)

● 烟雾进入探测腔会阻挡光的发射而产生散射

● 光电接收器会接收到由于光的散射而产生变化的信号，继而产生电流信号的改变

探测器内部构造，尤其是光的发射源和接收器的位置会直接影响探测的反应。从内部结构(探测腔)来看，光电接收器被设计安装的位置可以不会直接接收来自发射光源的红外线，在没有烟雾的时候，光线被射入一迷宫结构并被完全吸收；如果有任何烟雾粒子进入红外光线发射的光束区域，光线就会被散射，继而光电接收器接收的光信号发生改变。信号的强度由烟雾浓度和烟雾粒子的光学特性来决定。

大量的白烟粒子的散射能力非常高，油烟粒子和黑烟散射光非常细微，这就是为何光电感烟探测器相当于可以捕捉到可见的白烟粒子，并且尤其适合探测那种火灾中的白烟带有明显的烟雾光谱标记的火灾。前向散射探测器更适用于探测阴燃的白烟火灾，而具有后向散射的探测器倾向于适合探测产生黑色烟雾粒子的火灾。

三

多重复合型火灾探测器

多重复合型火灾探测器配备了至少2个以上的传感器，通过合适的方法其信号可以相互关联。如此类型的探测器常常被称之为具有更高精度的多判据探测器，其能够更早期地可靠探测不同的火灾现象。

多重复合型火灾探测器的发展关键是最佳匹配传感器法则的选择以及最有特性传感器的组合，因此，同时优化了探测特性和假象免疫力。

在这里列举的是多重复合型火灾探测器配备了2个光散射传感器(前向散射以及后向散射)，和一个热敏传感器。其探测行为表现为以下特性：

● 对于阴燃火灾，通过前向散射传感器探测白烟可以获得极佳的探测效果

● 对于黑烟的火灾，通过后向散射传感器探测黑色烟雾粒子达到良好的探测效果

● 对于不可见的烟雾火灾，通过热敏传感器的辅助探测提高了探测可靠性

● 基于各自独立的传感器信号的组合，对于一些假象具有高度的可靠性和免疫力，如水蒸气、废气或是热源

多重复合型火灾探测器的主要优势在于响应速度(更早的火灾探测)以及相当高的假象免疫力(杜绝误报)。

四

线型光束感烟火灾探测器

线型光束感烟火灾探测器的工作原理为根据信号的衰减来进行判断，如测量由于烟雾遮挡造成的光的衰减。

此类探测器又分为两种，反射式和对射式。反射式在自身配备了信号发射器和接收器，在远端使用一个反射器来反射光信号，这种设计的一个优势就是线路只需辐射到探测器本体即可，且维护非常容易。

在没有反射器的线型探测方式中，发射器和接收器是分开的。这两种线型探测方式使用的工作原理是一样的。

发射器发送一聚集的红外光束，当没有烟雾时，反射器会收到没有强度减弱的光束。而如果有烟雾遮挡在发射器和接收器之间，红外光就被部分地吸收及散射了，这就造成了其信号的直接改变，仅有部分的发射光可以达到接收器，在测量环节，信号的减弱反映了烟雾的平均密度。

线型烟雾探测器可以探测5-100米范围，即便是微弱的烟雾浓度也会带来信号有百分之几的减弱。基于线型烟雾探测器以光的吸收和散射来响应，其适用于对白烟和黑烟及小到大型的悬浮粒子的探测，具有一致的响应和动作，所以适用所有产生可见烟雾的早期火灾探测。

五

吸气式感烟火灾探测器

吸气式感烟火灾探测器也可称为空气采样烟雾探测器或是吸入式烟雾探测器。原理是：监视区域内的空气样本通过敷设在监视区域内的采样管由一吸气泵引入到探测腔来进行探测。

空气采样烟雾探测系统采用主动探测的方式，而不同于其他所有的烟雾探测方式均为被动探测方式。根据制造厂商产品设计和期望的灵敏度，探测腔装配了烟雾探测器，这种烟雾探测器可以分为以下一些类别：

采用点型烟雾探测器

当不需要极高灵敏度探测时，空气采样系统可以配备点型的烟雾探测器。这种探测器的内部构造与常规的点型烟雾探测器完全一样，只是灵敏度设置了最高的级别。

采用云雾式探测器

在接近区域内，通过水浴的方式产生高湿度空气，当烟雾粒子进入到此区域内，烟雾粒子被湿化表现为凝结核体，继而形成雾气。发光照射雾气获得不同的雾气浓度，雾气浓度越高，烟雾浓度就越高。

采用激光烟雾探测器

传感器包含高强度的激光源的发射器和接收器。在测量截面上的悬浮颗粒使得光线被偏离，使得接收器的信号改变。由此信号来判断报警的与否。

采用氙气
持续不断的空气被引入探测腔，并通过一氙气灯在几厘米的距离外照射，烟雾粒子的遮挡使得光束偏离而产生基于探测腔长度对应的信号，由此信号来判断报警的与否。这种吸气式烟雾探测器需要定期校准，维护成本较高。

采用LED光源
氙气光源已经退出舞台，目前除了上述激光光源还有新代LED光源，常见使用的有蓝光LED和红光LED。LED寿命大大延长，特别是蓝光LED可以探测更细微的烟雾颗粒。目前很多品牌使用LED光源，也已有成为主流趋势。