火灾探测中占据主导地位的光电感烟探测器存在不能有效区分火灾烟雾颗粒和非火灾颗粒的突出问题。针对此问题,本项目从火灾烟雾颗粒光散射模型出发,研究光电感烟探测机理。通过分析五种国标GB4715-93中标准火烟雾的元素成分获取折射率信息。利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段分析火灾烟雾颗粒微观形貌特征。分别建立球形、椭球、分形凝团等多种形貌模型,通过数值模拟系统地分析了形貌、折射率、尺寸参数等对烟雾颗粒光散射的影响。改进基于偏振调制和锁相检测技术自主研发的光散射平台,获取了不同燃料不同燃烧条件的多波段多角度散射矩阵,并重点研究了光散射偏振信息在光电感烟探测颗粒区分中的应用。通过实验结果和计算结果的比较发现阴燃烟雾光散射可以用球形模型来描述,而明火烟雾需要用非球形模型对待。基于模拟退火方法,利用经过验证的光散射模型分别获取了阴燃烟雾和明火烟雾的折射率和粒径分布信息。
英文主题词Smoke; Light scattering; Fire detection