火災是當今世界上發(fā)生頻率最高的災害之一。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，全世界平均每1天發(fā)生的火災就高達1萬多起，造成數(shù)百人死亡。而且火災造成的損失，隨著時間的推進還在呈幾何級地翻倍增長。

由此產(chǎn)生了對火災自動探測技術(shù)的迫切需求，尤其是火災煙霧探測技術(shù)也取得了長足的發(fā)展和較為廣泛的應用。

煙霧探測器的工作原理

煙霧探測器，又叫煙霧報警器，是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的，由總線供電，與火災報警控制器聯(lián)網(wǎng)、通訊組成一個報警系統(tǒng)。根據(jù)使用的傳感器類型來劃分，火災煙霧探測器可分為離子煙霧報警器和光電煙霧報警器。

煙霧探測器的發(fā)展歷史

煙霧探測器自誕生至今，已經(jīng)走過了一百多年的歷史。

第一臺用電的自動火災探測器，是由愛迪生的合伙人、美國物理學家兼數(shù)學家Francis Robbins Upton于1890年獲得專利。不幸的是，他的這一成就常常為人們所忽略了。

這是由于當時一字之差的一個烏龍事件造成的——他的專利被錯誤的標記為“便攜式電動輪胎報警”（ Portable Electric Tire-Alarm），正確的應該是“Portable Electric Fire-Alarm”便攜式電動火災報警器。

隨后的1902年，英國工程師George Andrew Darby（喬治·安德魯·達比）在英國伯明翰申請了第一臺歐洲電熱探測器的專利。他的發(fā)明被稱為“黃油哨兵”，并被視為是現(xiàn)代煙霧探測器的前身。

他的發(fā)明構(gòu)造很簡單：兩片電板，中間夾著一塊黃油，當煙霧騰升而起時，它們就會融化黃油，令兩片電板互相接觸形成通路，從而引發(fā)警報。與其說它在探測煙霧，不如說它在探測溫度。

這是一個很巧妙的設計，不幸的是也有非常多的弊端：首先，它很容易誤報，烈日炎炎的夏天，警報可能就會響個不停；而且，黃油的安裝很不方便，還會滴得到處都是。后來有很多發(fā)明家前仆后繼，都沒能找出更好的解決方法。于是，這個難題一拖就是三十年。

直到20世紀40年代末，瑞士物理學家耶格（Walter Jaeger）誤打誤撞地發(fā)明了真正的煙霧探測器。這個計劃一開始是為礦場設計一種能夠探測瓦斯毒氣的報警器。

他們根據(jù)電離后的離子受煙霧粒子影響會使電離電流減小的原理，設計了一個“電離室”，利用放射性物質(zhì)將這個小室的空氣電離出各種懸浮的離子。這些離子可以連通兩側(cè)的電路，令電流保持在一個穩(wěn)定的水平上。

他預計進入傳感器的氣體會與電離的空氣分子結(jié)合，從而改變儀器電路中的電流。不料，小濃度的氣體對傳感器的電導率沒有影響。他的設備不符合其設計目的。耶格沮喪地點燃了一支香煙，卻意外地發(fā)現(xiàn)儀器上的儀表已經(jīng)記錄了電流下降。他的香煙中的煙霧顆粒顯然已經(jīng)完成了瓦斯毒氣無法做到的事情。

同時期的1939年，瑞士物理學家恩斯特·梅里（Ernst Meili）設計了一種能夠探測礦井中可燃氣體的電離室裝置。耶格（Walter Jaeger）和恩斯特·梅里（Ernst Meili）的實驗，為現(xiàn)代煙霧探測器的誕生鋪平道路，并在此基礎上建立了完整的火災自動報警系統(tǒng)。

國際消防界普遍以此作為火災自動報警系統(tǒng)的新起點。隨后經(jīng)過大約十年的研究、制造和改良，煙霧探測器在1951年投入市場，首次在美國銷售。但是由于價格昂貴、體積較大、安裝時需要鋪設相應的線路，所以只在大型工廠和商業(yè)中心使用。

1965年，第一臺家用的低成本煙霧探測器由美國企業(yè)家皮爾薩奧(Duane D. Pearsall)開發(fā)出來。這是一種可以輕松安裝、可更換的電池供電單元。并于1975年開始批量生產(chǎn)這些家用煙霧探測器裝置。

1972年Donald Steele和Robert Emmark發(fā)明光電（光學）煙霧探測器由電子信號實驗室的，并于1972年獲得專利。

光電煙霧探測器技術(shù)簡介

由于離子感煙技術(shù)使用的是放射性物質(zhì)，引起環(huán)境污染，盡管使用過程是安全的，但是在生產(chǎn)、儲存和報廢處理方面卻是十分困難的。隨著光電煙霧探測技術(shù)的發(fā)明，光電煙霧探測技術(shù)逐漸取代離子煙霧探測技術(shù)的趨勢越來越明顯。因為光電煙霧探測器具有無放射性污染、受風流和環(huán)境濕度變化影響小、成本低、高可靠性等優(yōu)點。

光電煙霧探測器是基于煙霧粒子對光線產(chǎn)生散射、吸收（或遮擋）原理的煙霧探測器。減光式（或遮光式）光電煙霧探測器應用較少。

現(xiàn)在國內(nèi)外生產(chǎn)和應用的大多數(shù)為散射光式光電煙霧探測器，它是基于光散射的原理：光電煙霧探測技術(shù)絕大多數(shù)采用散射光原理工作，基本原理為：在敏感空間無煙霧粒子存在時，探測器外殼之外的環(huán)境光線被迷宮阻擋，基本上不能進入敏感空間，紅外光敏二極管只能接收到紅外光束經(jīng)多次反射在敏感空間形成的背景光，因此不產(chǎn)生光電流，電路處在正常監(jiān)視工作狀態(tài)。

當煙霧顆粒進入由迷宮所包圍的敏感空間時，煙霧顆粒吸收入射光并以同樣的波長向周圍發(fā)射光線，部分散射光線被紅外光敏二極管接收后，使受光元件阻抗發(fā)生變化，形成光電流，從而實現(xiàn)了將煙霧信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ堋．敼怆娏鞔蟮揭欢ǔ潭葧r，探測器即發(fā)出報警信號。