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摘 要：在当代，火灾依旧是人们在生产生活中常常会遇到的灾害，并且火灾的后果往往十分严重。目前火灾探测器按探测原理来分主要有探测火焰燃烧时的产物（主要是烟雾、燃烧气体等）、火焰燃烧时发出的声音、辐射和会导致燃烧、爆炸的易燃气体的探测器，以及通过图像识别等技术识别火焰的探测器。在国内上述探测器在工业生产和一些公共场合都已有较为广泛的应用，但是在家庭范围的应用却存在比较大的空白。考虑到家庭环境下的火灾往往发生在厨房，多是由燃气泄漏引起，且一般家庭的空间密闭性很高，燃气浓度上升较快，容易检出。在考虑到上述情况之后，本文打算设计一种基于燃气传感器的低成本火灾报警器，方便在家庭场合使用。

关键词：易燃气体检测；火灾报警器；远程报警

引言

自人类学会使用火以来，火就一直是人类手里的一把双刃剑。即便经过长久的发展，人类仍然会因一些疏忽或是偶然原因被火所伤害，其中火灾便是一种常见的由火引发的灾害，它对人类的生命财产和人生安全构成了极大的威胁，一旦没能在火灾初期控制住火势，之后便需要成倍的成本去扑灭火灾，而且此时火灾往往已经造成了相当的伤害了。所以如何在火灾初期就发现火情，传递火灾信息，就成了人类应对火灾的首要问题。

2 研究现状

2.1火灾探测技术

2.1.1 火灾探测原理

由于火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过程，它除了自身的物理化学变化以外还会受到许多外界的干扰，火灾一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式(能量流)的形式向外释放能量。接触式形式包括可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。非接触式如声音、辐射等^[1]，而火灾探测技术就是使用传感器一类的敏感元件，将以上火灾中常见的物理或化学量转换成电学量等易于处理的量。根据探测的物理量的不同，可将火灾探测器分为非接触式和接触式。非接触式包括探测火焰辐射的火焰探测器、探测火焰形状的图像探测器和探测燃烧音的声音探测器。接触式则分为温度探测器、静电探测器、感烟探测器、气体探测器和探测烟雾形状的图像传感器。

2.1.2 火灾探测算法

在探测到火灾的各种物理量之后，判断火灾是否形成并报警，就是火灾探测算法要实现的事情。根据探测的火灾物理量的不同，火灾探测算法也可以像探测器那样分为接触式和非接触式两种。其中接触式火灾探测算法主要应用于火灾探测传感器中的感温、感烟和气体传感器等，早期都是使用阈值法。阈值法是一种最简便、也是使用最为普遍的火灾探测算法。此方法是设定一个 (或若干)判断阈值。一旦检测到所探测的火灾物理信号超过判断阈值，就发出火灾报警^[2]。非接触式的火灾探测算法主要通过对采集到的大量数据进行分析，从中提取火灾特征，再与实验中得到的各种火灾情形特征比较判断火灾的发生与否，但非接触式探测算法目前并不成熟，没有得到广泛的运用。

2.2 各类火灾探测器介绍

2.2.1感温探测器

感温探测器一般分为定温式、差温式和差定温式三种类型。它们都有共同的工作原理：在物质燃烧的过程中，会释放出大量的热，使环境温度升高，探测器中的热敏元件受热发生物理变化，从而将温度信号转化为电信号，传输给火灾报警控制器，根据感温探测器采集的温度信号，判断它是否超过某一阈值，发出火灾报警信号，但是由于灵敏度问题，很容易发生报警慢或者检测不出阴燃的情况。

2.2.2感烟探测器

感烟探测器是目前使用最为广泛的一类，一般分为离子型、光电型、电容式和半导体型等。离子型的原理式用放射性物质放射出alpha;射线，使空气电离而具有导电性，当烟雾浓度升高到一定阈值后，会阻碍空气的导电性并削弱alpha;射线的电离能力，由电流的大小来探知烟雾的浓度。光电型分为减光式和散射式。减光式光电感应探测器工作原理是当发生火灾时，探测器检测室内发光元件的发射光受到烟雾遮挡，因而使受光元件接收的光量减少，光电流下降，探测器发出报警信号。目前减光式光电感应探测器应用较少。散光式光感烟探测器工作原理则是在火灾发生时，烟雾进入探测器的检测室，由于烟粒子的作用，使发光元件发出的光产生漫反射，漫反射光被受光元件所接收，使受光元件的阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了将烟雾信号转换成电信号的功能，探测器发出报警信号^[3]。

2.2.3感光式火灾探测器

感光式火灾探测器是对警戒范围中火灾火焰光谱中的紫外或红外作出响应的探测器, 通常又称火焰探测器，分为紫外火焰探测器和红外火焰探测器，其特点是:响应速度快, 一方面由于光辐射的传播速度快(3times;10⁸ ms)，另一方面火焰探测器的传感器件接收光辐射的响应时间极短(在ms数量级)。这类探测器对快速发生的火灾(特别是可燃液体火灾)或爆炸引起的火灾能及时响应, 故适用于突然起火而又无烟雾的易爆易燃场所。尤其是紫外火焰探测器不受风雨、阳光、高湿度、气压变化、极限环境湿度等影响, 能在室外使用^[4]。