离子感烟探测器与光电感烟探测器性能比较分析
一、离子感烟探测器和光电感烟探测器的工作原理和分类　　　
离子感烟探测器和光电感烟探测器是目前工程中应用最广泛的两种火灾探测器。离子感烟探测器是利用放射性同位素（目前普遍采用的是241Am）衰变过程中放出的α射线使电离室内的空气产生电离，使电离室在电子电路中呈现电阻特性。当烟雾进入电离室后，改变了空气电离的离子数，即改变了电离电流，也就相当于电离室的阻值发生了变化。根据电阻变化的大小识别烟雾量的大小，并作出是否发生火灾的判断。离子感烟探测器的工作原理如图１－１所示。根据离子感烟探测器放射源的个数可分为双源双室型和单源双室型，如图１－２示：

图１－１离子感烟探测器方框原理图　　 图１－２单源双室离子感烟探测器结构图　
　
光电感烟探测器是利用火灾烟雾对光产生吸收和散射作用来探测火灾的一种装置。通过测量由于烟雾对光的吸收而产生的衰减作用来确定烟雾，从而探测火灾的探测器称为减光型光电感烟探测器。根据发光元件和受光元件安装位置的不同，减光型光电感烟探测器又可分为点型和线型两种（红外光束感烟探测器即为线型），其工作原理如图１－3示；如果在光路以外的地方，通过测量烟雾对光的散射作用而产生的光能量来确定烟雾从而探测火灾的探测器，称为散射型光电感烟探测器。根据接收散射光的角度大小，散射型光电感烟探测器又可分为前向散射与后向散射两种形式，工作原理如图１－4示。

图1-3减光式光电感烟探测器原理图 图1-4散射光式光电感烟探测器原理图
二、 离子感烟探测器和光电感烟探测器环境适用性分析
２．１ 双源双室离子感烟探测器与单源双室离子感烟探测器的环境适用性分析
　　双源双室离子感烟探测器是将两个单极型电离室串联起来，一个作为检测电离室（也叫外电离室），结构上做成烟雾容易进入的型式，另一个作为补偿电离室（也叫内电离室），做成烟粒子很难进入而空气又能缓慢进入的结构型式。双源双室离子感烟探测器的两种不同的电离室结构形式，容易造成环境温度、湿度、气压等自然条件的变化对两个电离室分别产生不同的影响，从而降低了这种探测器的抗环境干扰能力；
单源双室离子感烟探测器，其工作原理同双源双室型，但结构完全不同，如图１－2示，图中A 与C之间构成补偿电离室，A与B之间构成检测电离室，它利用一块放射源形成两个电离室。这种探测器的优点是不仅省了一快放射源，还使放射源剂量减少，安全性提高。此外，单源双室离子感烟探测器的烟雾检测电离室和补偿电离室在结构上基本都是敞开的，因而提高了对使用环境中微小颗粒缓慢变化的适应能力，特别在潮湿地区要求的抗潮能力方面，单源式离子感烟探测器的自适应性能比双源式离子感烟探测器要好得。因而，单源双室离子感烟探测器的环境适用性明显优于双源双室型。目前生产的离子感烟探测器几乎毫无例外都采用单源双室型结构。
２．２离子感烟探测器和点型光电感烟探测器的环境适用性分析
　　离子感烟探测器和点型光电感烟探测器都属于接触式探测器，只有浓度足够大的烟气进入探测器之中才能实现火灾探测的功能。由于受到探测器所用材料和内部构造等因素的限制，点型感烟探测器对使用场所的湿度、气流速度以及有无腐蚀性气体散发等都有要求，通常情况下，符合下列条件之一的场所不宜选择离子感烟探测器：
（１） 相对湿度经常大于９５％；（２）气流速度大于５m/s；（３）有大量粉尘、水雾滞留；（４）可产生腐蚀性气体；（５）正常情况下有烟滞留；（６）可产生醇类、醚类、酮类等有机物。符合下列条件之一的场所不宜选择点型光电感烟探测器：（１）可能产生黑烟；（２）有大量粉尘、水雾滞留；（３）可能产生蒸汽和油雾；（４）正常情况下有烟滞留；
２．３保护场所的空间大小和建筑高度对点型感烟探测器使用效果的影响
保护场所的空间大小和建筑高度也是影响点型感烟探测器使用的一个重要因素。对于内部空间大且高度较高的建筑物和建筑物的中庭，烟气在建筑物内流动的距离长，其温度和浓度都迅速降低，尤其是火灾初期产生的烟气，可能升不到屋顶就发生弥散。在普通建筑物中使用的顶棚安装的点型感烟探测器便无法探测到初期火灾的烟气。
此外，大空间建筑的外部环境也会对室内温度分布产生重要影响。特别是夏季，由于太阳辐射和外界热空气的作用，往往会使建筑物屋顶的温度大大升高，于是建筑物屋顶下方可形成一定厚度的热空气层，它足以阻止温度不太高的烟气上升到大空间的顶棚。通常称这种现象为“热障效应”，“热障效应”限制了烟气上升到顶棚附近，可见在高度较高的大空间屋顶安装点型感烟探测器将难以发挥作用。
２．4红外光束线型感烟探测器的环境适用性分析
红外光束线型感烟探测器与点型减光式光电感烟探测器的工作原理是一样的，只是烟不必进入点型光电探测器的采样室中，在保护空间任何地点上的烟都可能使红外光束衰减。红外光束线型感烟探测器在一个最长100m的线路上可代替若干只点型感烟探测器，因此，点型光电感烟探测器能使用的场所，红外光束线型感烟探测器都可以使用。但作为工程应用要考虑多方面因素，例如需要比较保护场所空间大小、建筑结构特点、装置成本、使用维修成本，环境的影响等各种情况。根据工程实践经验，红外光束线型感烟探测器较适宜安装在以下场所：（１）无遮挡大空间的库房、展览馆、博物馆、纪念馆、档案馆、飞机库等；（2）建筑物的中庭；（3）古建筑、文物保护的厅堂馆所等；（4）发电厂、变配电站等；（5）隧道工程。
下列场所不宜使用红外光束线型感烟探测器：（１）在保护空间有一定浓度的灰尘、水汽粒子且粒子浓度变化较快的场所；（２）有剧烈震动的场所；（３）有日光照射或强红外光辐射源的场所。
三、离子感烟探测器和光电感烟探测器对烟雾的响应性能分析
离子感烟探测器和光电感烟探测器对烟颗粒的响应性能，与其感烟工作原理息息相关，同时也与烟颗粒本身特性有关，如其粒子尺度、形状、折射率等。一般的说，离子感烟探测器对各种烟颗粒的响应灵敏度较一致，而前向散射光电感烟探测器对颜色较浅的灰烟响应极为灵敏，而对明火生成的黑色烟响应灵敏度较低。图3－１示出散射光型光电感烟探测器与离子感烟探测器的响应值与单谱气溶胶粒子的粒子尺度的关系。这里的响应值指探测器的输出电压减去背景噪声电压再除以粒子数浓度，用μV?cm3表示。对于散射光型光电感烟探测器，响应值与烟颗粒粒径近似成６次方正比关系，而离子感烟探测器的响应值近似与粒径成线形函数关系。图3－２给出了３种感烟探测器对于不同类型火的响应曲线。
图3-1散射光型光电感烟探测器与离子感烟探测器 图3-2
的响应值与粒子尺度分布的关系
由图3－２可见，离子感烟探测器和光电感烟探测器在阴燃火和明火交界处，其响应值均发生突变，但他们突变的强度不同，散射型光电感烟探测器明显比离子型的突变大。这是由于明火时生成的烟颗粒的粒径远小于阴燃火时生成的烟颗粒的粒径。散射光电感烟探测器的响应受粒径大小的影响很大，而离子感烟探测器受烟颗粒粒径的影响较小。因而，对于离子感烟探测器来说，随着烟谱由可见烟到不可见烟的变化，相对响应灵敏度增加得很小，即离子感烟探测器的响应灵敏度与烟的颜色近似无关；而散射光型感烟探测器对灰色的可见烟具有较高的响应灵敏度，由于黑烟对光的吸收作用而对黑烟响应较迟钝。