各种类型烟雾传感器的应用及原理解析

一天早上7点46分，从济南出发到温州G63列高铁在轨道上行驶平稳，但没过多久，一些乘客就意识到火车行驶速度变慢了。速度从200多公里降到100多公里。陈先生在车里说。后来，经调查，一些乘客在马桶里吸烟，导致火车减速。

现在动车、列车、飞机等交通工具中都装有烟雾报警传感器。在动车、列车行驶过程中，如果被烟雾传感器察觉到有烟雾存在，它便会第一时间向驾驶室发出报警信号，与此同时也会出现车内控制系统自动让列车行驶速度降低或者甚至停车状况的发生。

烟雾传感器用于检测环境中是否有烟雾和烟雾浓度，如火灾发生时的烟雾。当烟雾探头遇到烟雾或某些特定气体时，烟雾探头的内部电阻值发生变化，产生模拟值，以控制烟雾探头。烟雾传感器利用烟雾敏感元件的原理，将烟雾浓度相应的模拟信号发送给主机。

烟雾传感器的类型

烟雾传感器主要包括离子烟雾传感器、光电烟雾传感器和气敏烟雾传感器。

离子烟雾传感器

离子烟雾传感器是一种技术先进、工作稳定可靠的传感器，广泛应用于各种消防报警系统中。

在电场的作用下，电离产生的正负离子分别向正负电极移动。正常情况下，内外电离室的电流和电压稳定。一旦有烟雾逃离电离室。干扰带电颗粒的正常运动，电流和电压会发生变化，破坏内外电离室的平衡。因此，无线发射器发出无线报警信号，通知远处接收主机传输报警信息。

这种探测器在电离后产生带电颗粒（离子），因此被称为离子烟雾探测器。

电极之间的空气由直流电压调节，通过辐射源传输形成离子和电流。烟雾颗粒附着在离子上后，电流信号减弱，信号变化与烟雾颗粒成比例。离子探测器适用于探测开放火灾。

光电烟雾传感器

光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，配有红外。无烟时，红外接收管无法接收红外发射管发出的红外光。当烟尘进入光学迷宫时，接收管通过折射和反射接收红外光。如果超过报警，智能报警电路将判断是否超过阈值。

光电感烟探测器可分为减光和散射光：

1.减光光电烟雾探测器

探测器的检测室配有发光器件和受光器件。正常情况下，受光器件接收到发光器件发出的一定光量；当有烟雾时，发光器件的发射光被烟雾阻挡，减少了受光器件接收的光量和光电流，探测器发出报警信号。

2.散射光电烟雾探测器

探测器的检测室还配备了发光器件和受光器件。正常情况下，受光器件无法接收发光器件发出的光，因此无光电流。火灾发生时，烟雾进入检测室时，由于烟粒的作用，发光器件发射的光产生漫射。这种漫射光被受光器件接收，改变受光器件的阻抗，产生光电流，从而实现烟雾信号转换为电信号的功能。探测器收到信号，判断是否需要发出报警信号。

该传感器的内部结构（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，产生散射。光电接收器将接收光散射引起的变化信号，然后产生电流信号的变化。

气敏烟雾传感器

气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧气敏传感器和电化学气敏传感器，其中半导体气敏传感器最常用。其应用主要包括：一氧化碳气体检测、气体检测、气体检测、氟利昂(R11、R12)检测、呼气中乙醇检测、人体口臭检测等。

它将气体类型及其与浓度相关的信息转换为电信号。根据这些电信号的强度，可以获得与环境中待测气体存在相关的信息，从而进行检测、监控和报警；自动检测、控制和报警系统也可以通过接口电路和计算机组成。

气敏传感器有以下类型：

1.可燃气体气敏元件传感器， 包括各种烷和有机蒸气(VOC)气体， 目前广泛应用于抽油烟机、泄漏报警器和空气清新机；

2.一氧化碳气敏元件传感器， 一氧化碳气敏元件可用于工业生产、环保、汽车、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃烧检测报警；

三、氧传感器， 氧传感器应用广泛， 对环保、医疗、冶金、交通等领域的需求很大；

4、毒性气体传感器，主要用于检测烟气、尾气、废气等环境污染气体。

典型的气敏烟雾传感器型号有MQ-2气体传感器。该传感器常用于检测液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等。

离子烟雾传感器与光敏烟雾传感器的比较

离子烟雾报警器对小烟雾颗粒敏感，对各种烟能反应均衡；前向光电烟雾报警器对较大的烟雾颗粒敏感，对灰烟和黑烟反应较差。当火灾发生时，空气中有更多的小烟雾颗粒，当闷热时，空气中有更多的大烟雾颗粒。

如果火灾发生后产生大量烟雾颗粒，离子烟雾报警器将比光电烟雾报警器先报警。这两种烟雾报警器之间的时间间隔很小，但这种火灾蔓延得很快，建议在这些地方安装离子烟雾报警器。另一种闷热火灾发生后，产生大量稍大的烟雾颗粒，光电烟雾报警器将比离子烟雾报警器先报警，建议在这些地方安装光电烟雾报警器。

与离子烟雾传感器的比较

火灾烟雾是由气体、液体、固体颗粒组成的混合物，具有体积、质量、温度、电荷等物理特性。离子烟雾探测器是一种微电流变化装置，通过相当于烟敏电阻的电离室引起的电压变化来感知烟雾颗粒。当烟雾颗粒进入电离室时，改变了电离室空气的电离状态，从而增加了电离室两端的电压，从而确定了空气中的烟雾状态。

气敏传感器是探测空气中某些可燃气体的成分，因此在火灾探测中，气敏传感器的性能不如离子传感器好。探测空气中可燃气体的含量。有效地探测煤气、液化石油气、然气、一氧化碳等多种可燃性气体的微量泄漏。适用于石油、化工、煤炭、电力、冶金、电子等工业企业，以及煤气厂、液化石油气站、氢气站等生产储存可燃气体的场所。

烟雾传感器在火灾预防联网系统中的应用

光电或离子烟雾传感器的报警器工作稳定可靠，性能远优于气敏电阻。网络烟雾报警器可用于及时报警各种早期火灾发生的烟雾，产品体积小，可有机结合无线发射和火灾烟雾传感器。联网烟雾报警器主要适用于酒店、仓库、酒店、餐厅、旅馆、工厂、油田井队、活动板房等公共场所。当空气中的烟雾达到一定浓度时，立即发出报警信号，有效防止火灾，避免生命损失和财产损失。

联网烟雾报警器可单独使用。使用时，将安装底座固定在需要监控的大厅的天花板上。电池连接到报警器上，然后旋转到安装底座上。在工作状态下，一旦检测到烟雾浓度和防止空间的持续时间达到报警值，蜂鸣器立即响起报警。当联网烟雾报警器与无线防盗报警系统匹配时，安装和使用与单独使用相同。

当联网烟雾报警器报警时，无线信号也会同时发送给无线防盗报警主机，报警主机会在安全或防御状态下做出报警反应。这种使用方式，报警范围更广，家里没有火灾报警也可以及时掌握，以便第一次做出反应。

烟雾传感器应用于酒店火灾自动报警系统

酒店是国内外旅客住宿、就餐、举办各种会议和宴会的场所。现代酒店一般具有多功能、综合的特点，集餐饮、住宿、娱乐、购物为一体，容易引起火灾。火灾自动报警系统在早期发现火灾和早期灭火中发挥着重要作用，最大限度地减少火灾造成的伤亡、经济损失和不良的社会影响。

对于酒店建筑，为了准确预测火灾位置，最大限度地降低探测器的误报率，选择烟雾探测器和温度探测器形成区域火灾探测器网络。卧室、书房、餐厅和接待室使用蜂鸣器底座探测器。客房内任何区域的探测器向控制室发出火灾报警信号，触发蜂鸣器发出蜂鸣声，提醒熟睡或工作的客人快速疏散。

感烟式火灾探测器是利用一个小型烟雾传感器响应悬浮在其周围附近大气中的燃烧和(或)热解产生的烟雾气溶胶(固态或液态微粒)的一种火灾探测器。一般有离子式和光电感烟火灾探测器。

以光电烟雾探测器为例，光电烟雾探测器有一个烟雾探测器室，里面有一个光源和一个光敏元件。光源的光一般不能照射到光敏元件上，但当烟雾进入时，光在烟雾中散射，所以一些光照射到光敏元件上，烟越浓，光照射到光敏元件上，光敏元件将光信号转换为电信号输出火灾控制器。

车载烟雾传感器车载烟雾传感器的关键应用

近年来，汽车火灾事故时有发生，给国家和人民的生命财产造成了巨大损失，教训深刻。目前，汽车火灾事故已成为媒体舆论的焦点，社会各界都广泛关注。

特别是，由于空调系统的使用，城市公交车和长途公交车使人们处于相对封闭的环境中，给火灾处理和人员逃生带来了很多不便。控制火灾的发生和早期预警尤为重要。因此，必须利用高科技防火产品在其汽车领域的应用，在隐患萌芽中早期发现和控制火灾预防。

烟雾传感器和温度传感器通常用于火灾烟雾监测，其中烟雾传感器主要有离子式、光电式和气敏式。

近年来，随着气体传感技术的发展，气体传感器与传统火灾探测器相结合的探测技术已广泛应用于汽车火灾烟雾探测领域。

火灾发生时气体燃烧产物主要是CO和CO2，CO作为极早火灾的独特标志，由于一般情况下CO空气中的含量很低，但在火灾过程中，几乎每种物质都会燃烧不足CO，尤其是阴燃阶段的火灾。

从火孕到剧烈燃烧CO经历了从无到有、从小到大、然后逐渐减少的规律性变化过程CO早期预警比空气密度小，更容易更早漂浮。CO适用于早期火灾探测，对于早期捕捉火灾信息非常重要。

来源:中国科学院半导体研究所