一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器的製作方法

2023-05-09 21:38:11 1

專利名稱：一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於安全工程學科中火災探測報警技術領域，涉及一種保護區域範圍大且長距離高靈敏度線型感溫火災探測器。
背景技術：
近幾年發展起來的線型光纖感溫火災探測器，以通信用光纜作為敏感元件進行信息傳感和傳輸，所以可以實現長距離火災探測，最遠探測長度目前可達到10Km，但是由於受雷射器件、光學傳感器件以及高速信號採集器件技術指標的制約，線型光纖感溫火災探測器的最小探測單元長度在0.Sm 3m之間，對於遠遠小於探測單元長度的IOcm左右的小尺寸火焰火災，根本沒有響應，導致漏報該類火災，增加了線型光纖感溫火災探測器的工程應用風險。由於上述問題的存在，大大限制了線型光纖感溫火災探測器的應用範圍，影響了線型光纖感溫火災探測器的早期火災響應能力。

實用新型內容針對上述線型光纖感溫火災探測器對小尺寸火焰火災測量受限制的問題，本發明的目的是克服上述不足之處，提供一種能實現IOcm小尺寸火焰報警的長距離高靈敏度線型感溫火災探測器。為實現本發明的目的，採取如下技術方案:一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:包括溫度敏感單元、信號處理單元和終端，信號處理單元由電信號處理通道和光信號處理通道組成；其中，溫度敏感單元內兩根金屬導體的一端與終端內電阻並聯連接，另一端與信號處理單元的電信號處理通道連接；溫度敏感單元內光纖的纖芯末端接空，首端纖芯通過光纖接頭與信號處理單元的光信號處理通道連接，實現溫度異常報警或火災報警。所述光信號處理通道由同步控制電路、脈衝雷射器、光纖雙向耦合器、分光器、兩路Aro接收器及兩路信號放大器組成；所述電信號處理通道由前置電路、濾波電路及放大電路組成；光信號處理通道輸出的電信號和電信號處理通道輸出的電信號同時接數據採集累加卡的輸入端，電/光信號經數據採集累加卡後接計算機並由其控制，實現兩種信號的採集和預處理。溫度敏感單元由線型傳感器構成，它包括光纖纖芯、兩根金屬導體、導體上塗敷阻隔層(3)及外層的絕緣護套(4)，所述阻隔層(3)採用NTC或PTC特性材料，NTC特性為負溫度係數特性，PTC特性為正溫度係數特性。所述線型傳感器設置的長度為保護區域長度，可達IOkm且能響應尺寸小於IOcm火焰。溫度敏感單元的光纖纖芯外設置絕緣護套單獨構成一根光線纜；兩根金屬導體相隔一定的間距平行放置，在兩根金屬導體之間設置阻隔層，在其外設置絕緣護套構成另一根單獨電線纜，兩根光/電單獨線纜採用等距絞合方式設置或平行緊貼的方式設置。溫度敏感單元的光纖纖芯外設置絕緣護套單獨構成一根光線纜；電線纜內兩金屬導體外設置NTC或PTC特性材料的阻隔層，並兩根金屬導線採用一條纏繞另一條設置或採用等距螺旋絞合方式纏繞設置，又其外設絕緣護套單獨構成另一根電線纜。溫度敏感單元的光纖纖芯及兩根金屬導體均間隔一定的間距平行放置，在光纖纖芯及兩根金屬導體之間設置NTC或PTC特性材料的阻隔層，又外設置絕緣護套構成一根光/電線型線纜。溫度敏感單元內的光纖纖芯外圈設置管狀的金屬導體，金屬導體外還設一層NTC或PTC特性材料的阻隔層，在阻隔層外圈又設置一層管狀金屬導體，及最外層的絕緣護套
(4)構成一根光/電線型線纜。終端由終端電阻組成。本新型與現有技術相比具有以下優點:( I)採用雙通道測量技術，溫度敏感單元內兩導體之間塗敷NTC或PTC溫度敏感材料，靈敏度高，可以響應IOcm小尺寸火焰火災。(2)採用雷射傳感技術，探測距離長，保護區域長度可達10km，並且具有實時溫度顯示功能。(3)溫度敏感單元加工工藝簡單，提高了探測器的性價比，擴大了線型感溫火災探測器的工程應用範圍。

圖1為本新型線型感溫火災探測器整體結構框圖；圖2為本新型線型感溫火災探測器光信號通道構成框圖；圖3為本新型線型感溫火災探測器電信號通道構成框圖；圖4為圖1實施例1線型溫度敏感單元縱向剖視結構圖；圖5為圖1實施例2線型溫度敏感單元縱向剖視結構圖；圖6為圖1實施例3線型溫度敏感單元縱向剖視結構圖；圖7為圖1實施例4線型溫度敏感單元縱向剖視結構圖。
具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述:實施例1:如圖1所示，是一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，它包括溫度敏感單元、信號處理單元和終端，信號處理單元由電信號處理通道和光信號處理通道組成；其中，溫度敏感單元內兩根金屬導體的一端與終端內電阻並聯接，另一端與信號處理單元的電信號處理通道連接；溫度敏感單元內光纖的纖芯末端接空，首端纖芯通過光纖接頭與信號處理單元的光信號處理通道連接，實施溫度異常報警或火災報警；所述終端由終端電阻組成。所述光信號處理通道由同步控制電路、脈衝雷射器、光纖雙向耦合器、分光器、兩路Aro接收器及兩路信號放大器組成；所述電信號處理通道由前置電路、濾波電路及放大電路組成；光信號處理通道輸出的電信號和電信號處理通道輸出的電信號同時接數據採集累加卡的輸入端，電/光信號經數據採集累加卡後接計算機並由其控制，實現兩種信號的採集和預處理。如圖2所示，對上述光信號處理通道進一步說明:脈衝雷射器發出一定寬度的雷射脈衝，雷射脈衝進入光纖雙向耦合器，雙向耦合器輸出的光信號一路進入溫度敏感單元內的光纖中，另一路經分光器分出斯託克斯光和反斯託克斯拉光；兩路光信號分別輸入至兩路Aro光電接收器轉換為電信號，電信號輸出至兩路信號放大器，信號放大器輸出端信號送至數據採集累加卡，計算機控制信號採集累加卡對放大後的電信號累加平均，然後儲存在資料庫中。數據處理和顯示軟體則對採集到的數據進行處理，最後得到溫度的空間分布並可以實現實時圖形或表格顯示。溫度敏感單元由線型傳感器構成，它包括光纖纖芯1、兩根金屬導體2、導體上塗敷阻隔層3，該阻隔層3採用NTC或PTC特性材料，NTC特性為負溫度係數特性或PTC特性為正溫度係數特性及外層的絕緣護套4。所述線型傳感器設置的長度為保護區域長度，可達IOkm且能響應尺寸小於IOcm火焰。如圖3所示，塗敷有NTC或PTC特性材料的兩根金屬導體末端與終端電阻並聯，溫度敏感單元的前端連接前置電路，前置電路將兩根金屬導體之間的阻抗變化轉化為電壓信號，經前置電路和濾波電路輸出的信號送至信號放大電路，信號放大電路輸出信號再輸入至數據採集累加卡的輸入端，計算機控制數據採集累加卡進行信號採集和預處理，然後經過通過特定的算法，判斷是否發生小尺寸火源火災並在計算機上實施報警顯示。線型光纖感溫火災探測器具體工作原理:脈衝雷射器發出的雷射由光纖中傳輸，由於光纖的拉曼效應，產生對溫度不敏感的斯託斯克光和對溫度敏感的反斯託斯克光，經雙向耦合器和分光器，分別送至兩路APD光電接收器，經信號放大電路後輸入至數據採集累加卡，由計算機進行數據採集和預處理，通過特定的數據處理算法，得到IOKm光纖各段溫度信息，計算機溫度信息儲存在資料庫中，利用顯示軟體將溫度信息進行實時更新和顯示，指示異常溫度部位。當發生IOcm小尺寸火焰火災時，光信號處理通道的輸出信號基本不變化，但是塗敷有NTC或PTC特性材料的兩根金屬導體之間的阻抗會發生劇烈變化，變化的阻抗經前置電路進行信號提取、輸入至濾波電路和放大電路後，由計算機控制數據採集累加卡進行信號採集和預處理，然後經過通過特定的算法，判斷是否發生小尺寸火源火災並在計算機上實施報警顯示。如圖4 7所示，本新型溫度敏感單元適用不同結構類型的線型傳感器，每種線型傳感器均包括光纖纖芯1、兩金屬導體2及兩導體之間塗敷NTC或PTC特性材料的阻隔層3及防水護套4。線型傳感器的結構包括如下:在實施例1中溫度敏感單元由線型傳感器構成，它由光纖纖芯I外設置絕緣護套4單獨組成一根光線纜；還設置電信號電線纜，其內層設兩根金屬導體2並之間相隔一定的間距平行放置、兩根金屬導體2外設置用NTC或PTC特性材料的阻隔層3、最外層為絕緣護套4，兩根單獨線纜採用等距絞合方式設置或平行緊貼的方式設置如圖4所示(為實施例1溫度敏感單元的縱向結構剖視圖)。實施例2:溫度敏感單元由線型傳感器構成，它由光纖纖芯I外設置絕緣護套4單獨組成一根光線纜，其上設置電信號線纜，其內兩金屬導體2外用NTC或PTC特性材料的阻隔層3，兩根金屬導線2中採用一條纏繞另一條方式設置或採用等距螺旋絞合方式纏繞設置後外設有絕緣護套4組成一根光線纜。兩根單獨電/光線纜可採用等距絞合方式設置或平行緊貼的方式設置如圖5所示(為實施例2溫度敏感單元的縱向結構的局部剖視圖)。實施例3:溫度敏感單元由線型傳感器構成，它由光纖纖芯I及其上下兩金屬導體2均相隔一定的間距平行放置、在光纖纖芯I及兩金屬導體2之間設置NTC或PTC特性材料的阻隔層3後外設置絕緣護套4後組成一根光/電線型線纜如圖6所示(為實施例3溫度敏感單元的縱向結構的局部剖視圖)實施例4:溫度敏感單元由線型傳感器構成，它由光纖纖芯1、其外圈設置的管狀金屬導體2、其外圈有NTC或PTC特性材料的阻隔層3、在阻隔層3的外圈再設置一層管狀金屬導體2及最外層的絕緣護套4組成一根光/電線型線纜如圖7所示(為實施例4溫度敏感單元的縱向結構的局部剖視圖和橫向結構剖視圖)。
權利要求1.一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:包括溫度敏感單元、信號處理單元和終端，信號處理單元由電信號處理通道和光信號處理通道組成；其中，溫度敏感單元內兩根金屬導體的一端與終端內電阻並聯連接，另一端與信號處理單元的電信號處理通道連接；溫度敏感單元內光纖的纖芯末端接空，首端纖芯通過光纖接頭與信號處理單元的光信號處理通道連接，實現溫度異常報警或火災報警。
2.按權利要求1所述的一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:所述光信號處理通道由同步控制電路、脈衝雷射器、光纖雙向耦合器、分光器、兩路Aro接收器及兩路信號放大器組成；所述電信號處理通道由前置電路、濾波電路及放大電路組成；光信號處理通道輸出的電信號和電信號處理通道輸出的電信號同時接數據採集累加卡的輸入端，電/光信號經數據採集累加卡後接計算機並由其控制，實現兩種信號的採集和預處理。
3.按權利要求1所述的一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:溫度敏感單元由線型傳感器構成，它包括光纖纖芯(I)、兩根金屬導體(2)、導體上塗敷阻隔層(3)及外層的絕緣護套(4)，所述阻隔層(3)採用NTC或PTC特性材料，NTC特性為負溫度係數特性，PTC特性為正溫度係數特性。
4.根據權利要求1或3所述一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:所述線型傳感器設置的長度為保護區域長度，可達IOkm且能響應尺寸小於IOcm火焰。
5.根據權利要求1或3所述一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:溫度敏感單元的光纖纖芯(I)外設置絕緣護套(4)單獨構成一根光線纜；兩根金屬導體(2)相隔一定的間距平行放置，在兩根金屬導體之間設置阻隔層，在其外設置絕緣護套(4)構成另一根單獨電線纜，兩根光/電單獨線纜採用等距絞合方式設置或平行緊貼的方式設置。
6.根據權利要求1或3所述一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:溫度敏感單元的光纖纖芯(I)外設置絕緣護套(4)單獨構成一根光線纜；電線纜內兩金屬導體(2)外設置NTC或PTC特性材料的阻隔層(3)，並兩根金屬導線(2)採用一條纏繞另一條設置或採用等距螺旋絞合方式纏繞設置又外設絕緣護套(4)構成另一根電線纜。
7.根據權利要求1或3所述一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:溫度敏感單元的光纖纖芯(I)及兩根金屬導體(2)均間隔一定的間距平行放置，在光纖纖芯及兩根金屬導體之間設置NTC或PTC特性材料的阻隔層(3)，又其外設置絕緣護套(4)構成一根光/電線型線纜。
8.根據權利要求1或3所述一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，其特徵在於:溫度敏感單元內的光纖纖芯(I)外圈設置管狀的金屬導體(2)，金屬導體外還設一層NTC或PTC特性材料的阻隔層(3)，在阻隔層(3)外圈又設置一層管狀金屬導體(2)，及最外層的絕緣護套(4)構成一根光/電線型線纜。
專利摘要本實用新型涉及一種長距離高靈敏度線型感溫火災探測器，包括溫度敏感單元、信號處理單元和終端，信號處理單元由電信號處理通道和光信號處理通道組成；其中，溫度敏感單元內兩根金屬導體的一端與終端內電阻並聯接，另一端與信號處理單元的電信號處理通道連接；溫度敏感單元內光纖的纖芯末端接空，首端纖芯通過光纖接頭與信號處理單元的光信號處理通道連接，實施溫度異常報警或火災報警。本實用新型既能響應尺寸小於10cm的火焰火災，又可以實現10km的長距離區域溫度監視和保護。
文檔編號G08B17/06GK203084869SQ20122072701
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者劉星, 朱麗華, 李豔慶 申請人:無錫聖敏傳感科技有限公司