光电探测器范文
时间：2023-04-07 01:49:11
导语：如何才能写好一篇光电探测器，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1引言
随着光纤通信的快速发展，光纤测试设备（光功率计，光时域反射仪，光纤故障诊断仪，光衰减器等）的需求也在逐渐增长[1]。这些仪器设备是光纤通信系统在日常维护中是必不可少的。这些仪器设备内部都需要用到光电探测器电路，光电探测器及其设计优良的检测电路对于测量仪器性能来说尤为重要。
2光电探测器的应用分析
光电感应器件又称光电探测器。光探测器就是把光脉冲信号转换成为电信号。光探测器通过感受入射于其上的功率变化，并把这种光脉冲功率的变化转换成为相应变化的电流信号[2]。目前常用的半导体光探测器主要有具有本征层的光电二极管（PIN）、雪崩光电二极管（APD）、光电晶体管等，其中前两种应用最为广泛。其中PIN光电二极管是在P-N结光电二极管的基础上，为了得到高速响应，通过减小二极管的PN结电容，并在大量掺入杂质的P型和N型硅片层之间插入高阻抗的本征半导体材料层，从而提高了灵敏度和响应速度，其性能指标均超过P-N结光电二极管，得到了广泛使用；雪崩光电二极管APD，在同样负载条件下，具有高灵敏度，虽然具有内增益可大大降低对前置放大器的要求，但却需要上百伏的工作电压；另外，其性能与入射光功率有关，通常当入射光功率在1nW至几W时，倍增电流与入射光具有较好的线性关系，但当入射光功率过大，倍增系数M反而会降低，从而引起光电流的畸变。测量表明，只有当入射光功率小于10-5W时，光电流二次畸变才小于-60dB。并且，其特性随环境温度的变化而变化。因此，PIN光电二极管可作为光功率和光纤故障诊断仪的光电转换器。
3光电探测器的选择
目前在光通信上被广泛采用光波长为1310nm与1550nm，InGaAs型的PIN光电二极管更适合于此类波长。以武汉昱升光器件有限公司的YSPD728-G6型号光电二极管为例。该二极管是具有波长范围800-1700nm ，FC/ST/SC三种适配器可更换，响应度大于0.85A/W等特点的插拔式同轴探测器，具有响应度高、暗电流小、线性度高、稳定度高、FC/ST/SC三种适配器可更换等特点，这些特点在设计光功率计及光纤故障检测仪中带来很大的方便。
4 光电探测器放大电路设计
通过对光电探测器电路设计的测试，其电路增益达到100倍以上，电路带宽50MHz，探测器灵敏度高，能探测到微弱的光信号，如光时域反射仪需要探测的背向瑞利散射光信号，其性能参数基本达到光功率计及光时域反射仪等光纤测量仪器的设计需求，具有一定应用价值。
参考文献：
[1]张明德.光纤通信原理与系统[M].南京：东南大学出版社 2003.9.
[2]微弱激光功率计研究[D].河北工业大学.2007
篇2
关键词：CPU；光电感烟；火灾探测器；硬件；软件
引言
为了避免火灾的发生，火灾自动报警及联动控制技术历经150多年的发展，已进入广泛应用阶段。如今，火灾探测器经历了开关量探测器、模拟量探测器和智能型探测器三个发展阶段。
本文将介绍一种智能型火灾探测器的设计过程。
光电感烟火灾探测器的硬件设计
本文中光电感烟火灾探测器硬件设计分为CPU选型、硬件电路和总线接口设计三个部分。
CPU选型
本文根据光电感烟火灾探测器的实际需求，从CPU的性价比、功耗、开发难易程度等方面综合考虑，选用了PIC系列单片机。该系列单片机采用RISC结构，其高速度、低电压、低功耗、大电流LCD驱动能力和低价位OTP技术等都体现出单片机产业的新趋势。
PIC系列8位单片机共有三个系列，即基本级、中级和高级，通过对CPU的I／O口线、功耗、成本的比较，最终选择了中级的PICl6C712。系统利用CPU的捕捉输入端口接收控制器发来的地址、命令、数据，并将探测器的地址、报警阈值等信息存入E2PROM中，对接收放大电路输出电压进行A／D转换。
硬件电路设计
本文设计的光电感烟火灾探测器的电路系统主要由CPU、存储器、发射电路、接收放大电路、总线接口电路、稳压电路、信号返回电路及确认灯电路组成，如图1所示。
串行E2PROM存储器用于存储探测器的出厂序列号、地址编码、报警阈值等信息，该存储器可在线电擦除、电写入，具有体积小、接口简单、数据保存可靠、可在线改写、功耗低等特点。
目前常用的串行EzPROM有两线制、三线制两种。两线制产品用于需要12C总线、有抗噪声性能、I／O口线受限制的应用中，三线制产品用于有限制规约要求，且采用SPI规约、需要有更高时钟频率要求，或需要16位数据字宽的应用中。
为节约CPU的I／O口线，本文选用两线制串行EPROM芯片24LC01。
采用时钟(sCL)和数据(sDA)两根线进行数据传输，接口十分简单。SDA是串行数据脚。该脚为双向脚，漏极开路，用于地址、数据的输入和数据的输出，使用时需加上拉电阻。SCL是时钟脚，该脚为器件数据传输的同步时钟信号。
SDA和SCL脚均为施密特触发输入，并有滤波电路，可有效抑制噪声尖峰信号，保证在总线噪声严重时器件仍能正常工作。
总线接口设计
火灾探测器与火灾报警控制器之间采用总线连接，在直流24V电源上叠加7.5V脉冲信号，脉冲信号(包含地址与数据)经耦合后送至CPU进行译码、接收。
火灾探测器利用CPU的捕捉输入口接收控制器发来的地址、命令和数据信息，将探测器的地址、报警阈值等信息存入E2pROM中，对接收放大电路输出电压进行A／D转换。
为了在通讯时使总线电压保持相对恒定，采用高低电平交替发送信息的办法，即通过高电平或低电平的不同宽度来表示不同的信息，可以有效利用总线的带宽。在本系统中，为了减少脉冲个数，每个脉冲表示两位2进制码，如表1所示。
火灾报警控制器在巡检时最多发送16位数据、2位校验位，其中前8位是地址或命令、后8位是数据，起始信号为5ms的低电平，校验脉冲同时也是停止脉冲。控制器还向火灾探测器等部件发送广播信号，探测器根据不同的命令接收或返回相应的数据。
当探测器接收到与自身地址码相同的寻址信号时，CPU控制信号返回电路以脉冲幅度固定的电流信号向控制器返回探测器的地址、检测值、故障、火警状态等信息，返回的数据共10位，其中8位数据、2位校验，探测器在控制器发送数据完成1ms后立即返回数据，脉冲幅度为40mA。信号波形如图2所示。
光电感烟火灾探测器的软件设计
报警广播协议设计
为使火灾报警控制器能快速响应探测器的报警信息，我们设计了报警广播通信协议。火灾报警控制器定时向整个回路发送广播信息，探测器收到广播信号时，如该探测器有报警信号需要发送，则开始逐位发送自己的地址，此时可能有多个探测器有报警信号，例如两个探测器的地址分别是1和2(以下称1#和2#探测器)，探测器首先发送自己的最低位，如图3中的A点，若最低位是1则发送脉冲宽度是1.024ms，如为0则宽度为0.768ms。
当两个探测器同时发送时，返回的实际数据是1，控制器收到后，立刻通过总线把数据返回，如图3中B点，当2#收到该信号l时，与自己刚才发送的0相比较，发现不一致即退出通讯，1#则继续通讯，发送自己后边的所有地址位，直到发送完成。控制器在通讯完成后，已经获知1#探测器有新报警，则通过巡检该地址的方式获得该探测器的报警信息。
1#探测器在成功进行一次报警广播通讯后，不再进行广播通讯，除非有新报警信息产生(所有信息有新的变化)。当控制器在下一个周期发送广播通讯时，2#探测器继续返回自己的信号，直到通讯完成。这样控制器在两个巡检周期内完成了两个报警信息的查询。
探测器发送的每个脉冲必须在收到脉冲0.5－1ms时返回，所有探测器必须保持一致。
由于每次广播通讯的过程中低电平的脉冲宽度都小于5ms，因此其它探测器可以据此判断通讯是否结束。
报警判据设计
本文设计的光电感烟火灾探测器采用两发一收的双光路迷宫，微处理器实时计算与2个发射管构成前向散射光路和后向散射光路的接收管，以响应输出值的比值。根据不同颜色、粒径粒子的响应输出比值不同，对进入探测室烟雾颗粒进行分析、判断，确认烟雾颜色及水雾、灰尘等非火警因素，并根据烟雾颗粒的颜色调整探测器响应阈值，实现对各种颜色烟雾的均衡响应。
前向散射、后向散射可各设一浮动阈值，其中后向散射阀值小，当检测值变化量超过浮动阈值进行连续采样判断。当前向散射、后向散射有一路出现故障时，另一路可独立进行火警判断。
因为光学探测室的内壁不可能成为绝对黑体，发光元件发出的光经过内壁多次反射后，必然在探测空间内形成一定照度的背景光，通过对背景光变化信号的分析，判断发光元件的发光强度、接收元件的接收灵敏度、探测室的状态等，使探测器实现自诊断。
软件设计实现
为了使软件有良好的可维护性，本文采用模块化设计，流程如图4所示。
主程序功能
实现对该程序的初始化设置，检查探测器的地址、阈值、传感器故障，判断火警，写EEPROM等。
捕捉中断功能
该模块接收控制器发送的编码信号。
比较中断功能
该模块向控制器发送返回信号。
定时器0中断功能
该模块对接收到的编码信号进行分析处理，准备需向控制器返回的数据。
定时器2中断功能
该模块进行ACD采样间隔、巡检闪灯间隔的计时。
篇3
（1.中国69296部队，陕西 西安 710000；2.中国68054部队，陕西 西安 710000）
【摘 要】随着通信行业的发展和进步，光纤通信技术与我们的联系已越来越紧密。光缆作为一项十分重要的基础通信设施之一，其完整性与通畅性将直接影响通信的连接与信息传输的质量。浅析了光缆维护的特点及其对应策略。
关键词 光缆维护；特点；对策
作者简介：李传峰（1970．01—），男，汉族，山东高唐人，本科，中国69296部队，工程师，研究方向为光端通信。
王效洪（1972.05—），男，汉族，山东潍坊人，中国68054部队，高级讲师。
张毅（1985.05—），陕西渭南人，中国68054部队，助理讲师。
目前，我国科技在通信行业已经取得了巨大的进步，在光缆维护的研究与实践上也获得了可喜的进展。光缆线路的完好与维护措施直接关乎网络通信连接和信息传输的质量。而维护的主要目的是能够及时避免未发生的故障，对已发生的故障及时采取相应的解决措施，保障通信设备能正常使用及信息传输通畅。本文着重就光缆的维护特点及相关对策进行了探究与讨论。
1 光缆维护的主要特点
1.1 项目繁琐性
在难以检测的地域铺设的光缆，因为难以检测可能会超过使用年限，甚至已经出现老化和无法使用的现象。同时，因为光缆本身也存在着一些技术指标上的缺陷，建设过程中也会出现某些局部接线盒过于密集，都会大大增加检测和维修方面的难度。生活中，光缆线路经常会发生动物啃咬和鸟啄的情况，当一些工程项目动工地域的光缆分布过于密集且其施工未按照相关法律规定时，对地下的光缆会造成严重损坏。更严重的是不法分子故意对光缆线路进行的破坏或偷盗。这都会给光缆的维护增加了繁重的工作量和巨大的难度。应对这些情况就必须做到每日监测与维护。为了保障通信及信息传输的通畅与安全，也应当做到日有维护、周有检查、月有巡视。这是应对光缆维护项目繁琐性必不可少的应对手段。
1.2 季节变化性
光缆的维护问题在季节性上也有许多的难点。比如，夏季，暴风暴雨、雷击、电击汛期、太阳直接暴晒；冬季，强霜、大雪、冰冻,这些自然灾害都会对光缆线路进行大面积的破坏。为此，在这些恶劣季节到来之前，光缆维护的相关部门及维修的工作人员要加大对光缆线路的检测与巡查的密度,一定要保障通信的正常。在某些法定节假日，可能会发生工作人员不够的情况。但是即使是国家法定节假日也务必要做好对光缆线路的维护巡查工作。加强对光缆线路薄弱环节的检修和加固，做好季节性问题的预防,采用切实有效的的手段，避免不必要的问题发生。
1.3 时效性
光缆线路维护工作中最主要的就是对光缆线路突然出现的故障修复，线路上一旦出现问题，相关部门就应当立刻派维修人员赶往修复。及时的抢修应以优先通畅正在使用系统为目的，以减少故障时间为根本，不分白天黑夜、不分天气好坏、不分维护限制，用最短的时间最有效的方法抢通正在使用的传输系统。故障处理的总原则是：“先抢通，后修复；先核心，后边缘；先本端，后对端；先网内，后网外，分故障等级进行处理。当两个以上的故障同时发生时，对重大故障予以优先处理。线路障碍未排除之前，查修不得中止。”（注：此段内容出自光缆电缆维护管理条例第八十八条）光缆线路出现故障问题，应当把事故产生的损失最小化，及时处理，快速应对。此外，应对所有的用户进行筛选。重要的用户进行优先处理，以将故障损失减小到最少。
1.4 及时预防性
光缆维护应采用“预防为主，防治结合”的方针。对线路故障问题的预防，以提高其维护水平，保证设备传输线路工作正常为目的。努力避免在线路设备维护调试上的疏忽所造成的设备故障，导致网络通信中断，给大量用户带来使用上的不便，或是对企业工厂带来巨大的经济损失，甚至会造成政府重要信息的传达通畅而产生的严重后果。由此可见光缆线路设备维护的重要性。
1.5 侧重点性
在对光缆线路进行维护的时候，工作人员应当筛选重点和分清主要次要故障。光缆线路的很多线段深埋地下，光缆是在潮湿、阴暗、富含酸碱盐的土壤环境之中，容易受到损坏。在维护工作中要把地下光缆的维护标记作为重点，及时巡查加以保证线路通畅和维修，除此之外可以给地下光缆保护层外面再加上复合材料保护层，使其和土壤、化学物质隔离开来，从而确保光缆线路不易受损。光纤是光缆的关键部位，是信息传播的主要介质。光纤一旦被破坏，通信将遇到阻碍而不能通畅地传输，所以保护光纤是光缆维护的重中之重。
2 光缆维护的对策
2.1 设置线路避雷设施
在光缆线路经过山区制高点，或在土壤电阻率较高的地域，我们要采取避雷的应对措施，如果条件允许，应避免将光缆线路铺设在山顶和土壤中电子活动活跃的地域。城市中若采用光缆线路架空铺设的方式，则在线竿与线路相连接的地方也要使用接地线避雷的方法。由于电磁感应，光缆中的金属构件、光缆接头会产生电弧放电，所以也要在金属构件上加装防雷设备及措施。在操作过程中，构件应当前后切开，采用接地处理，将光缆金属构件短接以使电位达到均衡，同时也可以采用与电气接通的方式来避雷。
2.2 光缆日常维护务实化
按时检测光缆分配器、分支器、放大器的端口及插件松动脱落问题，查验是否积水或被腐蚀，检测每段线路是否出现老化、浸水或破损现象。户外的光缆、终端头、瓷套管要按时段来清理，一定要检查终端的透水及锈蚀情况，及时检查接线处的连接是否良好，如果出现这些问题必须及时保质保量处理。为了避免土壤的腐蚀，要在特定路段预埋线管，至少也要将中性土壤填埋在光缆周围。
2.3 对工程破坏，认为损坏的策略
光缆线路的铺设大多是在地下，因此在铺设光缆地段的路面每隔120米应当设置光缆标志，防止施工不注意造成光缆线路的破坏。当线路穿过人口稀少的区域时，因为居民的不认识，会发生光缆的误伤害，此时就应在线路铺设的周围设置宣传栏和警示牌加以宣传警戒。针对人为的故意破坏及偷盗现象，要设置警示牌并加大处罚力度。
3 总结
自从改革开放之后我国网络的飞速发展，在互联网通信方面取得了巨大的成就。当然，这与我国光缆线路设施的良好维护密不可分。上述内容是对当下关于光缆维护特点及相应对策的总结：保证光缆使用通畅和网络通信的质量，是维护工作者的分内之事，第一时间发现故障，及时抢修是光缆维护的重中之重。
参考文献
［1］郑向伟,王占虎.光缆维护的支撑系统[J].电信科学,2005(06).
［2］魏学英.浅谈光缆维护技术[J].军事通信技术,1995(01).
篇4
关键词秸秆沼气;优点;制作方法;推广对策;江苏淮安;淮阴区
淮安市淮阴区位于苏北平原腹部，地处亚热带和暖温带交界区，兼有南北气侯特征。区内气侯温和，年平均气温14 ℃，年降水量970 mm，四季分明，雨量充沛，适宜多种农作物生长。全区区域面积1 264 km2，其中耕地面积6.5万hm2，人口88万人，其中农业人口68万人，是一个典型的农业大区，秸秆资源极为丰富。
秸秆沼气技术是一项农村能源替代新技术，不仅拓宽了农村秸秆资源利用的途径，而且打破了沼气建设对畜禽饲养的依赖性[1-2]。秸秆生物气化，既有原料，又得肥料，是秸秆资源化利用的一个创新。推广以秸秆为原料的沼气生产技术，不仅可有效地解决原料不足的问题，还可以提高资源利用效率[3-4]。现就秸秆沼气技术的优点、制作方法以及推广方法作简要介绍。
1秸秆沼气技术的优点
1.1改善卫生条件
以农作物秸秆作为沼气生产原料，不仅来源充足、成本低廉，为沼气建设提供原料保障，还能有效解决大量废弃秸秆造成的环境污染[5-6]。使用封闭式化粪池，不仅改善了农户厕所的卫生环境，消灭了寄生虫卵等危害人们健康的病原菌，还解决了农作物秸秆利用的问题。
1.2增加肥料
沼气残渣用作肥料与没有经过发酵的粪便相比，肥力提高了30%。通过沼气发酵后的农作物秸秆，能量利用效率比直接燃烧提高4～5倍;沼液、沼渣作饲料，营养物质和能量的利用率增加20%;通过厌氧发酵过的粪便(沼液、沼渣)，氮、磷、钾等营养成分没有损失，且转化为可直接利用的活性态养分。通过上述综合利用，秸秆的氮素总利用率达到90%，总能量利用率达到80%。1个8 m3的沼气池，1年提供的沼肥相当于50 kg硫酸铵、40 kg过磷酸钙和15 kg氯化钾，扩大了有机肥料的来源。
1.3促进农作物增产，改善土壤结构
使用沼肥能增强作物抗旱、防冻能力，并有促进增产、抗寒、抗病虫的功能。实践证明，施用沼肥能使所有的粮食作物、经济作物和果树增产，增产幅度一般在5%～20%。长期施用沼肥的土壤，有机质、氮、磷、钾等营养元素的含量明显增加，土壤酶活性增强，土壤物理性状得到改善，能提高土壤肥力，促进农作物持续增产。
1.4省工节本增效
沼气池首次投料需2～3 h，平时投料只需要20～30 min，原料为农村废弃的农作物秸秆，成本极低，1个普通沼气池足够一个三口之家常年使用，随开随用，非常方便。秸秆在农村量很大，麦秆、稻秆、玉米杆都可以作原料，人畜粪便加入秸秆后，增加了产气量，延长了使用时间，一次投料可以使用8~9个月，效益高。
2秸秆沼气技术制作方法
以8 m3的沼气池为例:准备300 kg左右的秸秆，用铡草机铡成5～7 cm的长度。加水搅拌，搅拌到秸秆全部浸湿、用手抓起来不滴水为准。用1.0～1.5袋的绿秸灵加5.0～7.5 kg的化肥，混合搅拌。将准备好的秸秆和混合菌进行充分混合搅拌，拌好后做堆，秸秆堆高1.2～1.4 m，底宽0.9～1.0 m，上部呈半圆形。做好堆后盖上农膜，农膜底边距地面10～15 cm，以保持空气流动，使沼气菌充分繁殖。气温在10 ℃以上时覆盖2～3 d，秸秆堆内温度可达50 ℃左右，一般5～7 d即可下池，投料。一般在下午投料，秸秆投入池后先压实后加水，用地面水最好，温度适宜(冬季除外)，加盖封口。气温高时10～15 d放第1次气，一般放2次气即可试火。秸秆沼气使用时要保持沼气池内有一定的水流，才能正常使用。
3秸秆沼气技术推广对策
3.1成立沼气合作协会，与沼气户签订服务协议
每个示范点免费提供配备铡草机1台，并提供复合菌剂供前期试验。采取政府引导、市场操作的方式，建立村级沼气物业管理站，并免费提供1台出料机，对参加协会的沼气户进行服务。
3.2采取村支部与沼气物业管理站联合进行推广
针对秸秆沼气出料难的问题，示范每个网兜装10 kg发酵好的秸秆投放入池，用钢筋钩钩出。对全区各沼气项目村有关人员进行秸秆沼气培训，宣传秸秆沼气的综合利用技术，取得了较好的效果。
3.3建立沼气秸秆技术推广示范村
在充分试验论证的基础上，坚持先示范后推广的原则。2010年在市政府和市农业局的领导下，结合全市秸秆禁烧和综合利用工作，积极响应推广秸秆沼气技术，召开全区秸秆沼气综合利用技术培训班，发动各沼气项目村推广秸秆沼气技术。利用农作物秸秆资源丰富的优势，积极支持单独农户、联户和自然村推广以秸秆为原料的沼气技术，以解决好沼气原料问题，已建成袁集乡双庄村、丁集镇农庄村秸秆沼气技术推广示范村。
3.4争取政策及项目资金支持
结合新农村建设，在康居示范村、集中居住点等人口较为稠密区域，积极向上争取相关政策及项目资金支持，加快推进秸秆气化和沼气工程建设。利用全区已建成的户用沼气池、秸秆气化集中供气工程，大力推行秸秆沼气处理，实现能源再生利用、农村环境改善和土壤有机质提高的良性循环。
4结语
以秸秆为原料生产沼气，原料来源充足、分布广泛，不受时间和空间限制，不产生焦油、废水和废气等污染物，可实现秸秆的完全生态循环和高效利用。其不仅可以解决大量秸秆的环境污染问题，还可为沼气生产开辟新的大宗原料来源，为在更大规模和更大范围内推广沼气提供原料保障，为正在深入发展的社会主义新农村建设服务，具有十分广阔的推广应用前景。
5参考文献
[1] 张培栋，杨艳丽，李光全，等.中国农作物秸秆能源化潜力估算[J].可再生能源，2007(6):80-83.
[2] 韩鲁佳，闫巧娟，刘向阳，等.中国农作物秸秆资源及其利用现状[J].农业工程学报，2002，18(3):87-91.
[3] 张荣成，李秀金.作物秸秆能源转化技术研究进展[J].现代化工，2005(6):3.
[4] 石磊，赵由才，柴晓利.我国农作物秸秆的综合利用技术进展[J].中国沼气，2005，23(2):11-14，19.
篇5
1实验方法
1．1实验材料及试剂Zn靶，纯度为99．99%，尺寸为60mm×3mm;Ag靶，纯度为99．99%，尺寸为60mm×3mm;丙酮，去离子水，电导率＜1．2μS/cm;石英衬底，尺寸为10mm×8mm×1mm，依次经丙酮，去离子水，丙酮超声清洗10min，经红外灯烘干后备用。
1．2ZnO紫外探测器的制备采用沈阳科仪FJL560型超高真空磁控溅射装置，以Ar作为溅射气体，O2为反应气体，纯度均大于99．999%，通过直流反应溅射在石英衬底上沉积ZnO薄膜。实验中总气体流量为50sccm，氩氧比为1∶1，工作压强为1．5Pa，溅射电流1mA，溅射时间为30min。溅射前，在Ar气氛中预溅射5min去除Zn靶表面氧化物。溅射反应结束后，对ZnO薄膜进行500℃×2h退火处理。随后在样品表面沉积厚度约为50nm的Ag薄膜，采用光刻技术得到Ag叉指电极，指长为8mm，指宽及指间距均为20μm。MSM结构ZnO紫外探测器的结构示意图如图1所示。
1．3性能测试ZnO薄膜的微观形貌由FEI-SIRION型扫描电子显微镜(SEM)观测;晶体结构采用X'PertPro型自动X射线衍射仪测试，辐射光源为Cu靶的Kα射线，扫描步长为0．02o/s;ZnO紫外探测器的光电特性由AgilentE5272A半导体参数测试仪测量。
2结果与讨论
篇6
截止到2006年，已经商业化的小动物PET机型有5个:eXplorerVista(GeneralElectricHealthcare)，microPETFocus(ConcordMicrosystemsInc．)，Quad-HIDAC(OxfordPositronSystemsLtd．)，MOSAIC(PhilipsMedicalSystems)，YAP-PET(I．S．E．Srl，Italy)［22］。Quad-HIDAC(4探头HIDAC系统)和YAP-PET在前文已有介绍，以下比较GE、Siemens和Philips三家公司的代表产品。MicroPETFocus是第三代microPET系统［23］。该系统晶体横截面变大，长度变短，牺牲了一些空间分辨率，在保持系统灵敏度的同时改善了全视野分辨率的不均匀性;光纤长度减小，降低了光传输过程的损耗。InveonsmallanimalPET(SiemensMedicalSolutions)是microPETFocus的后续产品型号［24－25］。Inveon系统使用了与Focus系统一样的晶体，晶体阵列变大，使用锥形多像素光导耦合到PS-PMT，其探测器单元如图6所示。大面积晶体阵列耦合小面积PS-PMT能够提高光子吸收效率，降低光电探测器数量，提高轴向视野。这样，系统能够进行小动物全身成像。eXploreVISTASmallAnimalPET［26］是GE公司开发的专门用于啮齿类小动物PET的成像系统。系统使用双层晶体Phoswich结构修正DOI误差，上层晶体使用LYSO，下层晶体使用GSO，根据两种晶体的衰减时间不同来得到DOI信息。光电探测器使用PS-PMT。系统固有空间分辨率和灵敏度均达到较高水平，能量分辨率要比单层闪烁体探测器稍差。MOSAICsmallanimalPET系统在空间分辨率方面进行了一定的妥协，尽量提高视野范围，其灵敏度在反映低比活度的放射性配体时表现仍可接受［27－29］。原型机使用GSO耦合PMTs的探测器结构，后使用LYSO晶体替换GSO晶体，LYSO具有更高的阻断能量和光输出。闪烁晶体和PMTs之间采用连续带沟槽的光导连接，如图7所示。连续光导能够最小化探测器死区的影响，沟槽结构是为了更好地分辨晶体。MOSAIC系统由于具有高等效噪声计数率(NoiseEquivalentCountRate，NECR)和大视野区域，可以进行高速全身小动物PET成像。商业化产品大多采取环形探测器结构，使用比较成熟的技术，在分辨率、灵敏度、成本和系统稳定性之间寻找平衡，尤其无法兼顾分辨率和灵敏度，但多以追求高的空间分辨率为主，如表3所示。
2小动物PET探测器技术挑战与展望
2.1研究结构简单、成本较低的DOI修正方法
目前，已经有多种修正DOI误差的方法提出，比如前面已经提到的Phoswich结构。同样采用Phoswich结构的还有Hyun等设计的高性能TraPET［30］，其探测器模块由整块锥形LSO晶体连接LuYAP晶体阵列组成，通过分析SiPM(SiPMT，硅光电倍增管)阵列输出脉冲的波形获取DOI信息。Nishikido等开发出基于4层LYSO晶体阵列一对一耦合PSAPD阵列的小动物PET原型机，通过识别伽马射线穿过每层晶体的位置获取DOI信息［31］。近年来，很多具有DOI能力的小动物PET采用锥形晶体阵列两端耦合PSAPD的探测器模块，锥形晶体阵列如图8所示。锥形结构可大大减小探测器间距，显著提高系统灵敏度。StJames等设计的小动物PET探测器，在通道数不变的情况下，比采用传统矩形晶体阵列的探测器灵敏度提高了64%［32］。Yang等设计的小动物PET探测器，灵敏度也实现了41%的提高，同时具有2.6mm的DOI分辨率［33］。Rodríguez-Villafuerte等提出的小鼠脑部PET，基于像素锥形晶体和PSAPDs双端读出方式，其深度编码精度达到2mm，并且获得(0.70±0.05)mm的超高分辨率。此外，还有基于连续晶体探测器模块的DOI修正方法［34］。这些方法从实验上证明DOI引起的误差可以进行修正，但都会导致硬件成本增加［32］。因此，研究出能够减少硬件消耗，尤其是通过软件实现的方法，是一个很有潜力的方向。
2.2开发性能更好的新型半导体探测器材料
2.2.1SiPM(siliconphotomultiplier)
SiPM又称盖革模式雪崩二极管(Geigermodeavalanchephotodiode，GAPD)、SSPM(solidstatephotomultiplier，固态光电倍增管)，具有结构紧凑、增益高、响应迅速、偏压低等优点，近年来逐渐取代传统PMT，在PET上得到应用。SiPM对磁场不敏感的特性使PET可与MRI结合［35］，其快速响应时间能够满足TOF-PET(timeofflight，飞行时间)技术的要求［36］。Kwon等提出LGSO晶体阵列耦合SiPM阵列的小动物PET探测器［37］。Llosá等提出基于连续LYSO晶体耦合集成SiPM阵列的PET探测器探头设计，通过算法获取DOI信息，使用5mm厚度晶体可实现0.7mm半高宽(fullwidthathalfmaximum，FWHM)的空间分辨率［38］。Cerello等提出基于连续LYSO晶体双面耦合SiPM阵列的PET探测器模块，该探测器可通过DOI信息去除视差，并获得各向相近的高分辨率，而且能够应用TOF技术精确地测量湮灭事件在响应线上的位置［39］。
2.2.2CdTe(碲化镉)、CdZnTe(碲锌镉)
CdTe、CdZnTe等半导体材料能够直接将伽马射线转换成电子，灵敏度高，能量分辨率好，阻止本领高，可用于制造不需闪烁晶体和光电倍增管的新型PET探测器。Ishii等开发的小动物PET探测器模块由双层毫米级带状CdTe探测器组成，具有DOI能力，可实现0.8mmFWHM的FOV中心分辨率［40］。该团队又开发出基于二维位置敏感型带状CdTe探测器(见图9(a))的高分辨率PET，并提出叠加这种新型CdTe探测器可获得具有DOI能力的三维超高分辨率PET［41］。Ario等研究了一种肖特基CdTe二极管探测器，得到1.2%FWHM(511keV)的能量分辨率和6nsFWHM(500keV)的时间分辨率。这表明，CdTe探测器可用于开发新型PET等核医学探测器［42］。CdZnTe探测器已实现在小动物PET中的应用［43］，并且体现出高性能特点。Yin等提出的高像素(350μm)CdZnTe小动物PET探测器(见图9(b))，可获得优于700μm的高空间分辨率［44－45］。Gu等开发出基于CdZnTe晶体探测器的小动物PET，CZT晶体两面为交叉带状电极，使探测器具有3D位置灵敏能力，能够获得(0.44±0.07)mm的分辨率和3.06%±0.39%(511keV)的能量分辨率［46］。Yoon等提出的CZTComptonPET探测器使用小像素CdZnTe，通过获取康普顿散射信息的方法，使能量分辨率提高了2.75倍［47］。目前，SiPM已在PET探测器上得到部分应用，但由于其造价较高等因素未广泛应用，因此开发新工艺、降低成本是其得到推广的前提。CdTe、CdZnTe探测器的性能直接受其晶体工艺技术和电子学结构的影响［48］，开发出具有较高电阻率、较好完整性和较大单片面积的晶体，对设计更高性能的半导体探测器具有十分重要的意义。2232.3通用的前端电子学设计在探测器单元中，前端电子学线路包括放大甄别电路和符合系统电路两部分，分别对光电转换部分输出的电信号进行放大、时间及能量甄别和符合判断等处理。目前开发的小动物PET系统，其探测器的前端电子学线路都是根据系统参数特殊定制的，除少数同系列产品可以通用外(microPETP4与microPETII使用了基本相同的处理电路)，基本不具备跨平台移植性。无论是位置译码读出方式，还是像素独立读出方式，输出信号处理过程具有一定的相似性，理论上可以进行跨平台移植。设计具有一定通用性的前端电子学线路能够节省大量重复工作，可将研究重心转移到探测器组态、新材料研发和改进等方面，有利于小动物PET的快速发展。目前，已经有适用于多种基于SiPM小动物PET探测器的读出电路模块设计［49］。
3结束语
篇7
此研究选取了某在建商场的一个防火分区为研究对象。实验区尺寸为38m（长）×21m（宽）×5．4m（高）。采用感温火灾探测器和感烟火灾探测器来测试火灾的探测时间，实验现场与探测器的布置，如图1所示。根据DGJ08－88－2000《上海市民用建筑防排烟技术规程》，对有自动喷水灭火系统的商场，火源大小考虑为3．0MW。由池火单位面积热释放速率计算可得，实验需使用直径为1．4m的柴油池火作为火源，放置在实验区的中心位置。在汽油的引燃作用下，柴油很快迅速点燃并剧烈燃烧。实验测得的各火灾探测器的探测时间如表1和表2所示，所有探测器均在1min内探测到火灾，且基本上探测时间有随探测器与火源中心距离的增加而增大的趋势，但也发现了个别感温火灾探测器距离大反而先报警的情况。通过分析发现，这些探测时间较长的探测器与火源上方有结构梁的分隔。这表明，结构梁会减缓顶棚烟气前期温度的升高速度，使得其探测时间变长。
2火灾探测器报警时间分析
2．1感温火灾探测器感温火灾探测器的原理主要是通过传感器感知周围气体的温度变化，以判断火灾的发生。当火灾发生时，燃烧会产生大量热量，使得空间内温度（尤其是顶棚附近）发生剧烈变化。因此，感温火灾探测器是对保护范围中某一点或某一区域温度变化进行响应的火灾探测器。当探测器周围温度发生变化时，感温火灾探测器的探测部分与外界进行能量的交换，因此探测器应符合能量守恒定律，如图2所示。热量主要通过对流的形式进入感温火灾探测器内部，因此其应满足式（1）。假设传感器原件的质量为m，则温度变化可以转换为式（2）。为了便于计算，Heskestad和Smith提出了时间常数的概念，时间常数是传感器质量、比热、热对流系数和传感器表面积的函数，如式（3）所示。通过实验发现，时间常数与探测器感应元件的形状、结构及材料有关，同时还近似与速度的1／2次方成反比，因而定义了探测器的响应时间常数tRTI，如式（4）所示。式中：u为顶棚处羽流速度。探测器响应时间tRTI只是探测器的一种属性，与外部参数无关，生产厂家在出厂时往往会给出探测器的响应时间常数。将式（4）代入式（2）得到式（5）。当t＝0时，探测器传感器温度与环境温度相同，即：当探测器出现报警时，探测器传感器温度为感温火灾探测器动作温度。由此可以解得感温火灾探测器的探测时间，如式（6）所示。式中：T∞为顶棚处温度的最大值，℃；Tr为环境温度，℃。Aplert通过大量的实验发现，对于稳态火源，羽流的温度场是火源功率和几何尺寸（包括空间高度H和与火源中心线的距离r）的函数。对于温度分布，在火羽流撞击顶棚的影响范围内，即：r／H≤0．18时，温度分布由式（7）计算。式中：Q·为火源功率。当羽流撞击顶棚后，运动方向发生改变，羽流温度也随着与火源中心线的增加而降低，即：r／H＞0．18时，温度分布可由式（8）计算。根据对感温火灾探测器的理论分析，可以得到感温火灾探测器的探测时间随与火源中心线距离的变化关系，如图3所示。从图3可以发现，当探测器距火源中心线2m时，探测器理论探测时间约为35s；当探测器距火源中心线6m时，探测器理论探测时间约为200s。与实验结果相比，理论计算得到的结果明显大于实验结果，因此采用该理论来进行相关感温火灾探测器探测时间预测的结果偏于保守。2．2感烟火灾探测器烟雾是早期火灾的重要特征之一，感烟火灾探测器就是基于这种火灾特征，能够对火灾产生的烟颗粒进行辨识的火灾探测器。感烟火灾探测器有各种各样的形式，但最常见的是点式光电感烟火灾探测器。这种探测器被广泛用于住宅、商场、娱乐、仓库等场所的火灾探测。光电感烟火灾探测器的原理是基于火灾烟气对光束的遮挡作用，当火灾烟气进入探测器腔体时，光束由于受到火灾烟气的遮挡，光路接收器上接收到的光强减弱，从而实现了光电信号的转换。光电感烟火灾探测器的响应时间与进入探测器腔体内的火灾烟气量有关，但现有的火灾模型并不能简单地预测烟气的分布。Brozovski研究发现，只有当感烟火灾探测器附近的空气流速达到某一临界速度后，烟气颗粒才能够进入探测器感烟元件内部，并很快使探测器触发并报警。对大部分感烟火灾探测器，临界速度约为0．15m／s。Aplert同时发现，对于速度分布，在火羽流撞击顶棚的影响范围之内，即r／H≤0．15时，速度分布可由式（9）计算。当羽流撞击顶棚后，速度方向发生改变，羽流速度也随着与火源中心线的增加而降低，即r／H＞0．15时，这时速度分布可由式（10）计算。基于这一理论，可以得到感烟火灾探测器理论的保护范围。根据上述分析，由式（9）和式（10）可以计算得到距火源中心线不同距离处的速度分布，如图4所示。从图4中可以看出，在这种工况下，据火源中心线20m范围内顶棚处速度都远大于临界速度0．15m／s，因此，从理论分析的角度，感烟火灾探测器的保护范围可以远大于感温火灾探测器。但在实际的消防系统设计中，考虑到探测时间的影响，GB50116－1998《火灾自动报警系统设计规范》中规定了感烟火灾探测器的最大保护半径为5．8m。在这一范围内，感烟火灾探测器都能较快速探测到火灾。从实验结果看，距离火源中心线5．5m处的感烟火灾探测器仅需15s就能探测到火灾，快于距离更近的感温火灾探测器；其他感烟火灾探测器的探测时间也都在40s之内。笔者对感温火灾探测器和感烟火灾探测器的保护范围进行了理论比较，感烟火灾探测器的保护面积要远大于感温火灾探测器，而感烟火灾探测器的探测时间要明显小于感温火灾探测器的探测时间。因此，在探测时间上感烟火灾探测器比感温火灾探测器性能更优。
3机械排烟系统启动时间分析
防排烟系统的启动时间通常应包括火灾探测时间、报警延时时间和启动延时。其中，火灾报警延时时间和风机启动延时时间在相关规范中已有较为明确的规定，而且这些参数都是系统可设置的参数。根据GB4717－2005第5．2．2．2条及GB16806－1997第4．2．4条规定，通过实验测量与理论分析发现，所有的感烟火灾探测器和感温火灾探测器都能在60s之内探测到火灾，在火灾报警延时和风机启动延迟时间总和设置不超过60s条件下，再考虑50％的安全系数，在层高不超过6m的建筑内可以认为机械排烟启动时间不超过180s。
4结论
篇8
关键词GaN；肖特基结构；紫外探测器；AlGaN
中图分类号：TN23 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0009-02
现阶段，GaN紫外光探测器被认为是和蓝光发光二极管、蓝光激光器具有同样作用的一种器具。早在20世纪末期，US就规定在宽禁带半导体的生产目标，凡是寿命在1000 h的紫外光探测器和寿命为1000 h的蓝光发光二极管、蓝光紫光激光器都将成为GaN材料的主要研究对象。全球范围内已经有很多个不同的国家对这种GaN紫外探测仪进行了各种结构形式的探究和研制，如光电导结构、p-n结构、p-i-n、p-π-n结构、肖特基结构、MSM结构、异质结构等。在上面这些不同类型的探测仪当中，肖特基结构由于具有势垒高度高、回避p型等特征，成为业界最常使用的一种结构类型，不过经过一段时间的使用实践我们也可以看到它有一个明显的不足之处：很容易受到一些状态的影响，笔者对此进行了专门的分析，详细情况如下。
1结构示意图和结构参数
图1AlGaN肖特基型紫外探测器
图1是GaN肖特基结构紫外探测仪结构示意图。20世纪末期的时候，就有专门的研究者对GaN的光电导性能展开了探究。在接下来的时间里，对于GaN基光电子器具的研究长时间受到下面两个问题的困扰而不能顺利进行下去：缺乏优质的单晶衬底材料（蓝宝石衬底与GaN的晶格失配度很高）；找不到合适的措施对GaN完成p型掺杂这项工作。这项工作进行的步骤如下：用低压（1.013×104 Pa）MOCVD方法在蓝宝石（0001）衬底上生长六方相GaN，其他的几种材料分别是三甲基镓（TMGa）、氮源为高纯氨气（NH3）以及载气为氢气（H2）。在具体的研制过程中，用来对各种材料器件进行测试的一个APPS来自US的一所大学，通过这个软件来完成模拟计算工作，通过这个工具我们可以完成对光伏特性的研究。在具体的测算过程中，主要的探究对象是AlGaN（在这里我们先假设Al组分约为15.1%）窗口层的数据会对器具产生一定的作用。第一步我们要在550.1℃生长一个低温GaN缓冲层（buffer），厚度大概是20.1 nm，接下来我们要在1100.1℃生长高掺杂n型GaN外延层，厚度大概是1.1 μm，混合浓度为5.1×1018 cm-3；接着生长本征GaN外延层，厚度约为0.6 μm，电子浓度为1×10 cm-3。
在对该结构类型的紫外探测仪的暗电流以及C-V特征进行检测的时候我们使用的是HP4280检测仪。通过该项检测工作，最后我们可以得到该类型的紫外探测仪能够产生的光响应曲线的类型。在具体的测试工作中我们使用到的光源为75 W的氙灯，它发出的光通过折射，返回进入单色器具，然后又反射到器具上。探测器串联一个2 kΩ负载电阻，与电源形成一个回路，在它的作用之下获取光电流信号，然后通过Si紫外探测仪来对目标进行确定，从而得到GaN肖特基结构紫外探测器的光响应曲线。使用的时间的长短是检测体系光源使用过程中325.1 nm的He-Cd激光器，在对光线进行调整以后，由高速响应的Si紫外探测器测量得到光脉冲的上升时间约为2Ls。光线会照射到探测设备上，探测设备接2 kΩ负载电阻，示波设备与负载电阻设备遵循并联的连接形式，从示波设备能够看到探测设备的光信号波状，从中可以获得该紫外探测设备的响应所需的时间的长短。
2模拟计算结果与讨论
2.1 新结构与普通结构器件的性能比较
一般情况下，一些比较普通的肖特基结构类型的紫外探测设备中，表面态所引起的表面复合容易引起设备量子性能的变小，我们对不同的复合性能的结构类型与比较常见的结构类型的设备进行比较，发现它们之间在性能上的却别。如图2（a）、（b）所示，分别表示的是表面复合速度为1.1×107 cm/s，1.1×1010 cm/s时的结构特点、一般的结构类型，GaN紫外探测设备的响应光谱，在这种情况下，n型AlGaN层的薄厚是20.1 nm、载流子为1.1×1016 cm-3的浓度都可以看得出来，当表面复合速率为1.1×105 cm/s的情况下，不管是什么类型的结构设备它的量子性能之间的区别性都没有太大的显现，同时其量子性能会随随着其波射的长度变化发生细微的变化，响应光谱很平；当表面复合速率为1×107 cm/s时，新结构的优势就体现出来了无论在长波、短波，新结构的量子效率都高于普通结构，但是两者的响应光谱在短波处都有所下降；当表面复合速率为1×105 cm/s时，新的结构体系与普通的结构体系之间具有很大的区别性，新结构器件的量子效率明显高于普通结构的探测器，涉及到的范围值为331.1 nm到361.1 nm，该种类型的结构体系的主要特点在于量子性能要比一般的性能好得多。
图2
2.2 对该紫外探测器的暗电流和C-V特性的测试
根据上图显示的检测体系，测量得到该紫外探测器的光响应曲线，这种类型的监测体系使用的光源是75 W的氙灯，它所发出的光在经过器调设备进行转折调节以后射入单色设备，接着又反射到探测设备上，探测设备连接着2 kΩ负载电阻，和与电源共同形成一个回路系统，通过负载电阻取得的光电流信号，在通过Si紫外探测设备进行目标的明确以后，我们可以获得GaN肖特基体系紫外探测设备的光响应曲线。响应时间检测体系会让光源为325.1 nm的He-Cd激光设备，该设备产生的光线经过斩波设备调节以后，由高速响应的Si紫外探测器测量得到光脉冲的上升时间约为2Ls。
2.3 时间响应依赖于肖特基接触面积、材料的掺杂和迁移率
在响应性能方面肖特基二极管具备一定的平滑性，适于宽带光电探测器，响应效率的最大值要受到半透明顶部接触的光反射状态的限制。最初研制出来的肖特基GaN光电探测设备使用的是Ti/GaN二极管，通过这一点我们可以看到主要的限制范围仅仅为20，而其具体的响应性能为130.1 mA/W，有专门的研究人员采用的是5nmPd在n型GaN上制成肖特基二极管，响应性能为180.1 mA/w，在RC电路的限制之下，反向偏压为-1.35 V时，等效噪声功率为4.0nw；E.Monroy等人。使用MOCVD该项工具的时候在蓝宝石衬底上制备Au、Ni及半透明性质的Si：AIGaN肖特基光电探测设备，最后的检测结果显示响应性能和设备尺寸与肖特基金属不存在任何关系，AlGaN肖特基光电探测设备的响应性能在零偏压的情况下是29.4 mA/W，通常情况下为14.1 ns，具有相同作用的噪声性能为41.5nw。为了研制快速反应设备，可在未掺杂的顶层用肖特基接触，在重掺杂的底层用欧姆接触发展垂直结构。
3结论
在研制蓝光紫光和紫外光大功率短波长耐高温设备这一项上，GaN材料已经取得了一定的进步，GaN紫外探测设备现阶段仍然处在研究过程中，这对于波长超过365.1 nm的可见光和红外光不具有任何特殊的影响，但是对于那些波长不够长，短于365.1 nm的紫外光就能够产生很大的作用，能够提高探测设备的灵敏性。目前主要面对一个问题还是材料问题，所以只要能够找到合适的方式解决这个问题，那么固态紫外探测设备依靠它本身具备有的强大的特点将可以快速替代大部分的真空紫外探测设备，并能推广其使用范围。
参考文献
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[3]王俊，赵德刚，刘宗顺，等.GaN基肖特基结构紫外探测器[J].半导体学报，2004（06）：711-714.
篇9
[关键词]火灾；报警系统；故障
中图分陈类号：TU892 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0211-01
在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁到公众安全和社会发展的主要灾害之一。它威胁着人们的健康、生命和财产安全，一旦引发火灾，就能使成千上万的财产瞬间变为灰烬，其所造成的损失约为地震的5倍，仅次于干旱和洪涝灾害。因此火灾监测预防工作已变得日益紧迫，及时寻找预防火灾的有效方法。当前市面上的火灾报警器种类很多、产量很大、通用很广，但是由于传统火灾报警器本身的局限性、还有其只能对部分区域实现报警，无法实现其整体联动，现在越来越多厂家更加趋向于火灾报警系统的研制。下文将对火灾报警系统的相关内容进行详细的论述。
一、火灾报警系统的概述
1.火灾报警系统的组成
火灾报警系统，一般由火灾探测器、联动单元和控制器三部分组成。由火灾探测器首先探测到火灾的萌芽而后通过联动单元传输至控制器分析其形势从而实现是否报警。火灾报警系统除了具有预防报警之外，还有遥控检测功能，它能够根据总台的监测预防的要求而有所对其功能模块进行远程调节。
2.火灾探测器的分类
火灾探测器是火灾报警系统的现场探测部件，它的好坏直接关系到整个系统是否正常运行，它是整个系统最为重要的部件，是识别火灾是否发生的专门仪器。在发生火灾时，探测器通过把火灾发生时产生的各种非电量参数（如烟、气体浓度等）转化成电量参数从而得到统一测量参数，然后再传送给控制器。其特点是实时性，准确性。其能够实时跟随各种非电量参数的变化而变化。火灾探测器根据火灾发生时所产生的物理现象可以分为：感温型、感烟型、图光型、感声型、气敏型五大类。在日常生活中我们常用的火灾探测器主要有感烟型、感温型、感光型、可燃气体型、复合型五大类。
第一，感烟型火灾探测器
火灾发生前两个阶段会产生大量气溶胶和烟雾。早期阶段的火灾最重要的特征之一是产生很多烟雾，感烟型火灾探测器是通过对可见的或不可见的烟雾粒子浓度的探测做出响应的仪器，其能够把探测范围的烟雾浓度变化转换为相应的电信号以实现报警。感烟型火灾探测器可以分为离子感烟型探测器和光电感烟型探测器。其中离子感烟型探测器是利用烟雾对具有放射性性质的镅241的影响，从而通过检测电路检测其反应，并做出响应。但是由于含有放射性物质，在一定程度上会污染环境，不利于彩色环保。光电感烟型探测器是基于烟雾粒子对光线产生散射、吸收原理而做成的烟雾探测器。
第二，感温型火灾探测器
在火灾起火燃烧过程中会产生大量的热量，使周围的温度急剧升高。通过对温度变化转换为电信号从而可以得到所测量范围的温度参数所作出响应的探测器就是感温型火灾探测器。根据测量依据的不同，可以把感温型火灾探测器分为定温型、差温型和差定温型三种类型。
第三，感光型火灾探测器
火灾燃烧时会产生火焰，并伴随着发射出各种辐射光线。根据所探测火焰辐射的光线不同，感光型火灾探测器可以分为两大种：一种对波长较长的光辐射敏感的红外光辐射探测器，另一种对波长较短的光辐射敏感的紫外光辐射探测器。
第四，可燃气体火灾探测器
在火灾起火燃烧的过程除了会产生烟雾、热量、光三种产物外，还会产生多种可燃气体。可燃气体火灾探测器是对探测的单一或者多种可燃气体浓度做出响应的探测器。
第五，复合型火灾探测器
复合型火灾探测器即使能够对两种或两种以上的火灾参数做出响应的探测器。现在市面上常用地复合型火灾探测器主要有有烟温复合型探测器，烟温气三复合型探测器，光电、离子、感温三复型合探测器等。
二、火警与故障处理方法的分析
1.火警的处理方法
第一，当发生火警时，首先应按“消音”键中止警报声。当班员工佩戴好发毒面具等劳动保护，根据控制器的报警信息，赶往现场查看原因。确认是否有火灾发生；若确认有火灾发生，应根据火情采取相应措施：疏散人员；打报警电话等。
第二，若为误报警，应采取如下措施：
检查误报火警部位是否有较大的灰尘、水蒸气、温度较大、温度剧烈变化、气流大、有较大的物体在移动等，确认是否是由于人为或者其它因素造成的误报。
若确认现场是误报，立刻回到控制室按“复位”键，使控制器恢复正常状态；如果是有规律的发生误报，报相关人员维修。
2.故障的处理方法
第一，如果是主电电源发生故障或停电时设备自动切换到“备电”工作，处于充满状态的备电可工作8小时，“备电”工作超过8小时后，应关闭主/备电源开关，否则容易造成备电电池损坏。设备正常运行时主/备电要同时工作，若关机主/备电必须同时关。使用过的备电供电以后，需要尽快恢复主电供电，并及时给备电充电48小时，以防备电损坏。
第二，如果是系统发生故障，应及时报维修人员维修，若需要关机，应做好故障发生的所有记录。
第三，如果为现场设备故障，也应及时报维修人员维修，如因特殊原因不能马上排除的故障，可利用系统提供的屏蔽功能将故障暂时屏蔽，待故障排除以后再将设备恢复。
三、火灾报警器的日常维护与检修
1.每日检查和试验
值班人员每日在交接班时应对火灾报警控制器的下列功能进行检查和试验，并按要求填写相应的记录。控制器报警自检功能；消音、复位功能；故障报警功能；火灾优先功能；报警记忆功能（打印机能否正常工作）；主、备电源自动转换功能；屏蔽、隔离设备情况。
2.季度检查和试验
每季度应检查和试验系统的下列功能，并按要求填写相应的记录。
探测器报警功能：用探测器试验器或其它方法对火灾探测器进行加烟、加温等试验。手动火灾报警按钮试验；火灾显示盘、火灾警报装置的声光显示；对主电源和备用电源进行1-3次自动切换试验。
3.年度检查和试验
每年应用专用检测仪器对所安装的全部探测器和手动报警装置试验至少1次，并按要求填写相应的记录。
4.探测器的清洗
感烟火灾探测器投入运行2年后，应每隔3年至少清洗1遍。清洗时应由有相关资质的单位人员进行。
四、结束语
综上所述，正确使用和维护火灾报警系统，不仅能降低系统的故障率，减少误报警，同时还能延长系统的使用寿命，切实提高火灾报警系统运行的可靠性。另外，要提高相关人员的应急反应和处置能力，真正发挥好火灾报警系统发现和控制初期火灾的作用，从而降低火灾的发生几率，促进生产的安全运行。
参考文献
[1] 徐晓虎，郑欣，赵海荣，许开立，张培红.火灾自动报警系统可靠性研究[J].安全与环境学报，2012（3）.
[2] 马鑫，黄全义，疏学明，赵全来.新型无线火灾报警系统的设计与应用[J].消防科学与技术，2011（1）.
篇10
关键词：溢油探测；紫外荧光；溢油厚度；背景光屏蔽
引言
我国是一个河流众多的国家，如果把我国的天然河流连接起来，总长度可达43万公里。然而在这样丰富的水资源背景下，不容忽视的是由于各种原因所带来的河流污染，恶意的偷排漏排，油品存储与运输中的泄漏，都危害着水资源的安全，特别是饮用水源的安全。油污染事故危害时间长，影响范围广，给沿岸生产、生活带来巨大的经济损失，也给河流及海洋生态环境造成极大的破坏，生态恢复困难。及时发现溢油的存在并预警对水资源的保护具有重要的意义。
1 水面溢油探测方法
从探测方法的角度讨论，目前可用于溢油探测的方法有5类，分别为：（1）被动红外遥感；（2）被动紫外遥感；（3）微波辐射遥感；（4）机载雷达遥感；（5）紫外荧光遥感[1]。
被动探测方法的特点是操作简单，但是虚警率较高，并且易受气候影响，提供的油膜信息较少，目前主动遥感分为两大类，雷达遥感与紫外荧光遥感，前者主要用于大面积海域的溢油检测，载具通常为飞机，造价昂贵但覆盖面积广，分辨能力强。紫外荧光遥感主要特点是体积小，成本低，适用于定点监测，测量精度可达微米级厚度的油膜（0.3μm），并且可以探测海岸线以及冰面上的油膜。
2 激发光源的选择
从激发光源的角度讨论，目前常用的激发光源有以下三种。
目前实验室中常用的激发光源为激光光源，因为光源无需滤波，准直扩束后即可发射到溢油表面，激发荧光的量子效率较高，相应的获得的荧光光谱也相对准确，如果利用光谱特性来分析区别油膜的种类，该光源更适用于这样的定性实验。
氙气灯是目前较为成熟的工作光源（例如InterOcean 公司研发的SS300 溢油探测系统），工作时需要保持35v的稳定工作电压，而触发电压则需要瞬间到达35kv。由于这种光源光强度高，相应的激发荧光的强度也较高，在利用200nm-300nm的紫外光源照射柴油及油时，可得到荧光发射光谱，荧光波段主要集中在400nm-600nm[4]。
由于氙气灯的发光光谱全覆盖可见光波段且在荧光波段也有很强的发射光谱，故其在溢油表面的反射光也形成了一种背景光干扰，使用该光源时对背景光的屏蔽要求很高。
LED是一种新型光源，其特点是光强稳定性高，启动电压为0.7v 耗能低，噪声小，目前作为一种新型光源正用于实验当中，随着LED功率的不断提高，光强增大，其优势逐步显现，LED将替代传统氙气灯，作为激发光源使用。
3 望眼镜系统的背景光屏蔽
从屏蔽背景光的角度讨论，由于背景光在整个探测过程中始终存在，并且强度随日光的改变而变化，同时光电探测器本身的暗电流与散粒噪声也对实验的结果造成一定的影响，所以背景光的屏蔽可分为两部分，（1）反射式望远镜遮光结构的设计。（2）光电信号的采集与处理。常见的反射式望眼镜有牛顿系统、卡塞格林系统、格雷戈里系统等，采用反射式望远镜的优势在于其主镜与副镜的焦距相互重叠，使得镜筒的长度缩短，实验中我们采用卡塞格林望远镜系统，其便于垂直水面观测目标区域，望远镜系统遮光结构分为三大部分[5]，其屏蔽作用归纳如表3。
稳压电路及信号采集电路的设计是屏蔽背景信号的关键，首先应设计稳压电源，为光电探测器、集成运放等元件提供稳定的工作电压。其次在探测系统中外加反向偏压的PIN光电二极管将探测到的光信号转化为光电流，其中包括直流光电流和交流光电流，分别通过电感与电容传输，在取样电阻上呈现电压差，直流分量随入射光强度变化而变化，反应入射光强度的大小，噪声光电流通过电容传输，从而达到降低噪声的目的。
4 紫外荧光探测溢油实验
实验采用波长为365nm的LED紫外光源作为激发光源，对光源进行滤光，紫外光垂直照射在油膜表面，在暗室环境下分别探测，机油、汽油、食用油的荧光强度，对照组为纯水，如图1。
由于探测器及激发光源放置高度与位置的不同，会导致数据的整体变化。在实验中为了保证激发强度以及探测效率，设定探测器与光源等高平行，互不遮挡。
由于探测器距离油面垂直距离越远，探测光强越弱，实验选定探测器距离油膜5cm作为探测高度进行实验，如图2所示，在探测器中，光强的变化可以直接反应为光电流的大小，而电流通过取样电阻产生电压差值，通过读取取样电阻两端的电压值则可以判断光强的大小，光强与电压值成正比[6]。实验中，探测纯水的电压值为激发光在水面反射后的光强。
在实验室环境下，即有背景光的条件下，不改变其他测量条件，再次探测不同油类的电压值。如图3所示，此时探测纯水的电压值为0.0087v，其中包括背景光与激发光源的反射光。此时背景光的电压值为0.0040v，而通过照度计探测到背景光的强度为45.6lx。由此可见，通过改变取样电阻的值即可使探测电压值与光强近似相等[7-8]。
通过反复实验，对比实验数据可以得出如下结论。
（1）探测器与光源位置的变化将整体改变实验数据。
