硬件设计升级增强烟雾探测能力

电子发烧友网报道（文/李宁远）烟雾探测器，现在广泛应用在各种场合的一种基础传感器。尤其是室内场所、楼宇场所，烟雾探测器可以说是安防标配，是将探测部位烟雾浓度的变化转换为电信号实现报警目的的一种传感器件。
 
全球各个地区都对烟雾探测的重视程度很高，因为这项技术能在火灾早期就迅速做出响应。因为随着现在各种建筑材料的发展，很多材料在火灾初期，由于温度较低多处于阴燃阶段，对烟雾的迅速识别能够大大降低室内火灾发生率，提高场所安全性。
 
烟雾探测的多种技术原理
 
从基础检测原理来说，可以将目前市面上主流的烟雾探测器分为电离探测型和光电探测型。气敏型烟雾传感严格来说和上面二者差别有些大，所以不列入其中。而且电离探测型和光电探测型比气敏型探测会可靠很多。
 
电离探测型通过在电离室内掺加进少量放射性物质，对空气进行离子化，使得电离室成为一个导电的空间。当在烟雾进入电离室后，会降低室内气体的导电性，由此触发警报。光电探测型则有一个光感室，检测到烟雾时LED光会折射到光电探测器中，由此触发警报。
 
如果把光电探测型分得更细一些，有分为遮光型和散光型的点型探测器以及分为对射型和反射型的红外光束线型探测器。前者利用烟粒子对光线的吸收和散射，后者利用红外光束的对射和反射。另外一点不同在于，线型感烟探测器的光束发射器和光电接受器是两个独立的部分。
 
在部分欧美国家，电离探测型器件是不被允许的，因为电离探测在火灾发生初期可能无法精准探测到烟雾引起的电离室导电性能变化。在相关法规越来越严格的要求下，烟雾探测对相关传感器组件的设计也更为严格。
 
如何增强烟雾探测能力
 
任何传感器都会朝着更高的探测精度更好的灵敏度发展，烟雾探测也不例外。作为一种在安防领域广泛被应用的传感器，烟雾探测器需要有更高探测性能，并尽可能减少误报频率。烟雾探测器任何一次误报都会造成极大的恐慌，因此增强传感精度减少误报频率是非常有必要的，这和烟雾探测器模拟前端的高环境光抑制和宽动态范围息息相关。
 
双波长探测是一个能够有效解决传感器误报的技术手段，双波长LED的光电检测能够更为准确地识别出烟雾的变化，避免误报。这种集成式设计使用双色来区分不同大小的颗粒，提高了烟雾检测和分类的能力，能排除干扰源。
 
这同时也要求其模拟前端有较高的动态范围和较高的信噪比。尤其是要能在低信号范围内维持高信噪比和高动态范围，否则传感器对细微的烟雾变化会敏感度不够。
 
另一个发展方向是低功耗，这一点很好理解，频繁更换电池非常影响使用体验，而使用线缆供电也并不是适应每种场景。所以尽可能将功耗做低很有必要，这也很吃模拟前端的电源管理设计。
 
当然目前也有无线充电的方式，不过技术成熟度还有提升空间，在市场的普及度不高，而且组建一个烟雾探测器无线充电区域从成本上看起码现在是不一定划算的。
 
小型化也是烟雾探测器正在经历的改变，烟雾探测器的尺寸主要看其光学硬件设计部分的尺寸，模拟前端和光学硬件的组合能够以更小的封装集成，就能大大减少整个设备的尺寸，契合现在小型化的发展趋势。
 
现在也有一些无腔室的设计，能够将尺寸大幅缩小，不过这就很需要模块前端有着极强的光抑制能力，技术难度颇高。
 
小结
 
提高探测准确度后的烟雾传感，能够在更多场合里准确分辨烟雾，减少误报，有了更多应用方向。未来各种楼宇、室内场合都会将烟雾探测作为基础的组件集成进控制系统中，为场景安全提供保障。