基于CO2浓度监测的飞机火警探测方法

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1、2015年12月北京航空航天大学学报December2015第41卷第l2期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVo1．41No．12http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．onDOI：10．13700／j．bh．1001·5965．2015．0062基于CO2浓度监测的飞机火警探测方法赵建华一，方丽丽(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，合肥230026)摘要：目前飞机普遍采用感温、感烟火警探测方法，其存在误报率高的缺陷．分析

2、了发生火灾时气态燃烧产物的生成规律，提出了以CO，气体为火警探测参量，通过准确监测环境中CO，气体浓度的变化，进行飞机火警探测的方法；根据飞机飞行所处环境条件的特殊性，研究了基于非色散红外(NDIR)吸收原理的CO，气体浓度监测的飞机火警探测方法应用于飞机上所面临的温度补偿难题；根据飞机火警探测器测量电压与环境温度、参比电压之间的关系，采用偏最小二乘(PLS)法建立飞机火警探测器温度补偿模型；根据飞机火警探测器测量电压与CO气体浓度之间的关系，采用PLS法建立CO气体浓度计算模型；研究了基于CO气体浓度监测的报警算法，为飞机火警探测提供了

3、一种新的方法．关键词：非色散红外(NDIR)；偏最小二乘法；CO，气体浓度监测；飞机火警探测器；温度补偿模型；浓度计算模型；自适应报警算法中图分类号：X949；V244．12文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)12-2205—06随着现代科技的发展以及人们生活水平的提阴燃热解或明火燃烧时，气态燃烧产物主要是高，越来越多的人在中长途旅行中选择飞机作为CO、CO和水蒸气．因为空气湿度对水蒸气的影主要交通工具．若飞机发生火灾，极有可能酿成机响较大，所以不选择水蒸气作为火警探测参量．毁人亡的严重后果，造成重大经济损失和人员伤Mi

4、lke等进行的实验表明，对大多数可燃亡．故对飞机火警探测方法的研究具有重要意义．物来说，气态燃烧产物均包含CO和CO，．因此，感烟探测器、感温探测器和感火焰探测器是CO和CO：都可以考虑作为火警探测参量．目前，利用火灾中的温度变化或者火灾烟雾的光学特性基于CO气体浓度监测的探测器主要是半导体式的探测原理制成¨．美国20世纪80年代中期探测器和电化学式探测器．半导体式探测器是基Cooper的研究报告指出，33％的烟雾探测器不能于探测器的阻值与气体浓度成对数关系的原正常工作，95％的烟雾探测器由于噪声的干扰而理来检测CO气体浓度值，其缺点是很

5、难检测产生误报．根据美国联邦航空管理局(FAA)技到浓度低于60mL／m的CO气体，然而正常环境术中心David的统计，平均每200次飞机货舱火中的CO气体浓度往往低于10mL／m，无法准警信号报告中只有1次是真火警．近年来，由于气确获得CO气体浓度值．电化学式探测器的缺点体探测技术的发展，利用气体探测器识别火警已是存在中毒现象且无法预知其是否失效．经成为火警探测领域的新手段．同时根据Milke等进行的实验，背景环境1火警探测参量的选择中CO：的浓度在400～500mL／m左右，通过燃烧绝大多数可燃物均含有C、H元素，在空气中火实验进一步

6、观察到点燃材料4min左右CO，的收稿日期：2015-0I一29；录用日期：2015-05-04；网络出版时间：2015—06．1518：18网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150615．1818．002．html通讯作者：赵建华(1957一)，男，安徽旌德人，副研究员，zhaojh@ustc．edu．cn，主要研究方向为飞机火警探测技术．引用格式：赵建华，方丽丽．基于CO2浓度监测的飞机火警探测方法[Jj．北京航空航天大学学报，2015，4102)：2205．2210．Zhao】H

7、，FangLLAircraftflredetec6onmethodbasedonCO2concentrationmonitoring【J．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41fJ2)：2205—2210(inChinese)．2206北京航空航天大学学报浓度增加约500mL／m．由此可以看出，发生火灾时，CO浓度将会在短时间内急剧增加，因此通过对环境中CO气体浓度的精确监测，可以准确判断出是否发生了火灾．2理论与方法2．1非色散红外气体浓度探测原理图2

8、双光束非色散红外吸收原理示意图基于非色散红外(Non．DispersionInfrared，Fig．2SchematicdiagramofdoublebeamNDIRNDIR)原理的CO浓度探