红外技术探测原理及其在工业消防领域的应用

鲍可庆

(江苏中安工程设备安装有限公司，江苏 南京 210019)

1 红外技术探测原理

工业场所的消防工作是消防部门工作的重点，而火灾探测与报警一直是一项长期存在、至今没有完全解决的问题。通常，火灾探测报警系统由于探测原理的局限性问题，难以满足工业场所的消防灭火要求。当前，国内外消防专家都在积极的探索适合工业场所的火灾探测报警方式。当前，红外技术探测设备包括：线缆式火灾探测器、红外光束式感烟探测器、可燃气体式探测器等，这些探测设备在工业消防工程建设过程中得到了广泛的应用，同时形成了相应的标准及设计规范。

红外探测器是一种在火灾发生之前或者是火灾发生的过程中探测到火灾迹象的一种被动式火灾探测装置。其基本的工作原理为：当探测设备正常的工作过程中，由于整个工作环境的温度是正常平衡的，当环境的局部温度开始升高时，探测设备的工作环境温度平衡将发生破坏，由于环境局部的温度高于环境的背景温度，使得物体向空间辐射的红外线能量发生变化。由于红外探测设备的传感器是采用阻挡层光电阻或者是光敏电阻的原理工作，其中的热电元件(钽酸锂晶体元件)石油很多相互串联的热电偶组成的器件。当红外探测设备接收到现场的红外电磁波发射变化后，将跟踪探测设备被保护物体的温度变化，一旦其探测范围内的温度变化超过设定的警戒温度，探测设备将发出报警信号。

2 红外技术探测器类型及其应用场合

2.1 红外光束线型感烟探测器

改型红外线探测设备是利用烟粒子吸收或者散射红外光线的强度发射变化的原理进行工作的。探测设备的工作原理和光电感烟型探测设备相似，只是其不必进行典型的光电感烟探测采样，只要其保护空间内的任何地点点上烟，其都会使得红外光束出现衰减，进而触红外光束线型坦言探测器报警。通常，在一个长达100m的路径中可以使用一个红外光束线型探测器替代传统的多个点型感烟探测设备，其具有保护面积较大、安装位置较高，可以在湿度较高以及强电场的环境下正常工作的优点。尤其适应与对室内面积大、开放性空间的工业消防产生，对那些难以使用或者是不能使用点型探测器的工业场所尤其有利。由于工业企业的很多大型库房都是采用无遮挡的大空间布局方式，例如，发电厂房、变配电站等，十分适合采用红外光束线型感烟探测设备。

2.2 多频双波段红外火焰探测器

该型探测器属于一种新型的红外探测设备，适应于具有特殊消防要求的场合使用。该探测设备采用的是双波段、多通道的处理方式，在功能实现的过程中有效的避免了阳光、电焊光、热辐射以及其他人工光源的干扰。同时，采用低频、高频两种不同的波段信号，可以有效的探测得到易爆、易燃的设备，避免大型火灾，有效解决了大型的高频(40-100HZ)火灾发生时由于强光干扰造成的探测设备不能感应火警的现象。同时，和单波段的红外探测设备相比，双波段的红外探测设备具有更高的灵敏程度，能够很好的进行大面积范围内的防爆、防水、防尘以及抗干扰等作业，尤其是对诸如阳光、电焊光以及其他人工光源的热辐射具有较强的抗干扰作用。这种设备十分适合于在火灾发生初期，出现烟、温的扩散等现象的地下工程以及大空间建筑。另外，该型探测设备也十分适合于存储有易燃、易爆和粉尘物质等场合的火灾探测使用。例如，大型粉尘类物质仓库、润滑油库、可燃性气体储罐存放区、地铁站、发电厂、变电站等大型的地下空间及大空间场所。

3 红外技术探测器在工业消防领域的具体应用

3.1 探测设备的合理选型

红外探测设备是对高温CO2的频谱技能型探测，进而感应得到对应的频谱变化，激发探测设备发出报警信号。通常，有机物在燃烧的过程中都会发出CO2。因此，红外探测设备主要用于对碳氢化合物场合进行火警探测，而不用于金属、无机物等场合的火警探测(这些场合主要用紫外探测器进行探测)。

在选择探测设备型号的过程中，必须考虑以下几点：(1)对于存在火灾危险的燃料，必须首先了解哪些燃料具有危险性。机应该对其是有机物还是无机物、是液体还是气体，或者是金属等进行分析，确定何种探测设备较为合适。(2)对探测设备的使用环境进行分析，考虑其使用过程中是否存在浓烟、灰尘、蒸汽等影响探测设备正常工作的物质。(3)考虑火警探测设备的最长探测距离，由于探测设备的敏感度以及探测范围与着火点的大小相关。因此，探测设备的灵敏度一般确定了具体的灵敏度标准。选型过程中应该根据对应的反应时间需求确定相应灵敏度的设备。

3.2 红外技术探测器的安装及事故处理

3.2.1 探测设备安装位置的选择

(1)安装位置的选择

探测设备应该设置在墙上或者是屋顶固定的支架上，这样可以有效的避免探测设备工作过程中出现的障碍物阻挡的问题。要求障碍物与探测设备的距离不小于2.5m，障碍物尺寸不大于0.5m。另外，当其中的障碍物不可避免时，则应该根据障碍物的具体情况适当增加探测器数目。

(2)安装角度

探测器在其中轴位置存在一个正负45°角度的90°锥形视野，在安装过程中应该将该区域对正被保护的物体。同时，还应该尽量避免灰尘以及污垢聚集在视窗中，以免影响探测设备的探测精度。

3.2.2 故障处理措施

一些高灵敏度的感测设备在近距离非火灾温度发生变化时就可能触发设备发出报警信号。即使在对建筑的结构进行优化之后，探测设备一旦感知得到周围环境发生变化导致的气压不平衡时，探测设备内部将产生其六，使得电热元件的温度发生变化，从而触发设备发出报警信号，导致设备动作错误。因此，在报警设备发生错误动作之后，应该对报警设备的密封装置进行检查，并适当提高其密封性能，使得其进入探测设备内的气流不超过50-60mile/hr。

4 结语

红外探测设备的出现满足了当前地下及大空间建筑等复杂工业产生的消防需求。随着我国消防装备的不断发展，必将带动红外探测设备朝向更高的水平前进，促进我国消防事业的整体发展。

［1]陈佳伟，廖毅波.红外光谱技术在消防工作中的应用和展望.消防技术与产品信息，2008(4)：32-33.

［2]姚秋霞，李民，莫崇典.红外技术探测原理及其在工业消防领域的应用.