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據廣東省汕頭市潮南區消防救援大隊12月10日凌晨發布的警情通報,9日21時20分,潮南區峽山街道丹鳳路一住宅突發火災,起火建筑為一棟四層鋼筋混凝土結構自建房,過火面積約150平方米。
火災遇難人數已升至12人,目前起火原因調查及善后處置工作正有序開展。
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血淋淋的教訓再次警醒著我們,讓“更早發現、更快響應”從代價高昂的祈愿,變為必須實現的技術鐵律。
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火,作為人類文明的重要推動力,始終是一把雙刃劍。
無論是居民生活,還是工業生產,復雜的場景中失控的火災將造成難以估量的損失。正因如此,靈敏、快速捕捉到火焰產生不僅是保障人員生命安全的第一道屏障,也是保護高價值設備、原材料及成品庫存免于頃刻間化為烏有的關鍵。
現代消防系統采用主動、快速的探測技術,通過感煙探測、感溫探測和火焰探測等多個方面共同構建立體化、早期火災探測體系,為應對復雜挑戰提供了多樣化解決方案。
其中,基于熱釋電效應和紅外光電導效應的傳感器,直接捕捉火焰自身發出的紅外輻射,能夠在火苗初起的幾秒內發出警報,更早、更準地“看見”火焰這一目標。
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火焰探測的本質,是識別火焰特有的光譜特征與閃爍頻率。
烴類物質(如汽油、天然氣)燃燒時,會強烈輻射出中心波長為4.3微米(對應于二氧化碳的輻射峰)的紅外線。
同時,火焰因湍流而呈現特有的低頻閃爍(通常1-20Hz)。這兩種特征,是將火焰與太陽光、白熾燈、熱金屬等干擾源區分開來的關鍵。
熱釋電火焰傳感器
熱釋電火焰傳感器基于熱電效應工作,核心是鉭酸鋰等鐵電晶體材料,其內部電極化狀態會隨晶體溫度變化而改變。當火焰的調制紅外輻射周期性地照射到晶體上,引起其溫度波動,電極化隨之變化,從而在連接晶體的電極上產生交變電信號。一旦輻射穩定,信號便消失。因此,它能有效濾除陽光等恒定紅外背景。
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圖源網絡,僅用于科普
光電導火焰傳感器
光電導火焰傳感器則采用硒化鉛、硫化鉛等半導體材料,內部電子在吸收特定波長(1-5微米)的光子后,會從價帶躍遷到導帶,從而顯著降低材料的電阻。光照越強,電阻越低,通過測量電阻變化就能得知紅外輻射的強度。它對光的變化響應極快,能捕捉火焰的細微閃爍。
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圖源網絡,僅用于科普
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早期的火焰探測多采用單一傳感器,極易因電焊、燈光等干擾源誤報。現代高端探測器通過技術創新,極大地提升了可靠性。
多通道復合探測是當前的主流方案。一個探測器通常會同時集成多個傳感器通道,分別監視不同波長的紅外輻射:一個通道(如4.3微米)用于探測火焰信號,另一個通道(如3.8或5.0微米)用于監測背景中的干擾熱源,通過算法對比兩個通道的信號特征來辨別真偽。
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熱釋電火焰傳感器
智能算法融合為火焰探測植入“大腦”。多場景數據算法能學習和記憶真實火焰與各種干擾源(如太陽反射光、人造熱源)在時域和頻域上的復雜模式差異,從而實現更精準的判別,將誤報率降至最低。
模塊化與集成化是應用趨勢。為降低開發門檻,市面上出現了如ZRP330等集成化火焰檢測模組。它將熱釋電傳感器、微處理器和判別算法封裝為一體,開發者只需提供電源并讀取其輸出的電平或PWM信號即可,極大縮短了產品開發周期。
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熱釋電火焰傳感器模組
從感知紅外輻射到輸出報警信號,這些靜默的“守望者”,以不倦的“注視”,將冰冷的物理原理,轉化為最有溫度的安全承諾。
技術的革新,讓防火的關口不斷前移,默默地為現代社會的安全生產構筑起一道可靠的智能防線。未來,隨著傳感器靈敏度、算法智能水平的持續提升,火焰探測將變得更加無形、精準和無處不在。
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