基于火灾烟雾的光学在线检测系统设计

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1、基于火灾烟雾的光学在线检测系统设计摘要火灾烟雾浓度是火灾科学研究的一个重要研究参数。火灾烟雾浓度的准确测量对于火灾预警，火灾烟雾测量及装潢材料安全评估都有极大的意义。针对这一长期以来的需求，本文在认真研究国家有关火灾烟雾浓度测量的标准，及查阅参考大量国内外文献的基础上，总结了烟雾测量仪器的相关参数及研制要求。并在此基础上研制了火灾烟雾浓度光学在线检测系统，该系统利用消光原理并通过合理的光路机械结构及电路设计，采用双光路测量方式，有效避免由单光路测量系统带来的较大误差。采用交替比较的测量原理，即分参考光路和测量

2、光路分时交替测量，可以有效地消除由激光光源、电路系统和光电探测器自身不稳定因素带来的影响。本系统在信号处理电路设计上，通过对信号电路的各个部分包括前置放大器、仪表放大器、模数转换电路及低通滤波器等深入分析与计算，使得信号处理电路的线性度、工作带宽和抗干扰性得到较好的实现。本测量系统的特点如下：采用了自动化的光衰减片更换系统，有利于测量系统的自校正；采用了半导体激光器做探测光源，价格低廉有效降低了成本；采用的光电探测器工作波长范围为530nm一850nm，故在探测器工作范围内可灵活更换激光光源。关键字：火灾烟雾

3、浓度；双光路；消光原理；光电探测器哈尔滨T程大学硕十学位论文AbstractFiresmokeconcentrationisakeyparameterinfirescienceresearch．Andthustheaccuratemeasurementofitisofvitalimportancetothefirehazardprecaution，analysisonfiresmokecompositionaswellassafetyevaluationofupholsterymaterials．Toaddr

4、essthislong-lastingdemand，anon—lineopticaldetectingsystemisdeveloped．Basedonin-depthresearchofthenationalstandardsformeasuringfiresmokeconcentrationandlargequantityofliteraturesbothinandoutthecountryinthisfield，thesystemmatchestherelevantparametersandrequir

5、ements．Itisimplementedunderlightextinctionprincipleandmeasuredbydoublelightwithproperopticalmechanismconfigurationandcircuitdesigninordertoeffectivelyavoidbiggererrorscausedbysingleopticalpathmeasuringsystem．Byadoptingalternativeandcomparativemeasuringprinc

6、iples，i．e．，timesharingandalternativetestingofreferencelightpathandmeasurelightpathcansuccessfullyeliminatetheeffectscausedbythecircuitsystemandtheinstabilityofelectrophotonicdetector．Thesystemanalysizesandcalculatesdifferentpansofthesignalcircuitincludingpr

7、eamplifier,instrumentamplifier,analogtodigitalconversioncircuitandlowpassfilter,henceachievesbetterlinearity,operationbandwidth，noiseimmunityinthesignalcircuit．Thecharacteristicsofthissystemisthefollowing：usingopticalattenuationchangingsystemwhichisautomati

8、c；usingsemi—conductivelaserasprobesourcewhichischeapandthereforereducescost；usingelectrophotonicdetectorwhoseoperatingwavelengthrangingfrom530hmto850nm，SOchangelasersourceCanbeflexible．Keywords：firesmo