ADI集成光學(xué)模塊為煙霧傳感器的弊端提供方案

火災(zāi)是當(dāng)今世界上發(fā)生頻率最高的災(zāi)害之一。截止2019年6月，僅僅是中國發(fā)生的室內(nèi)火災(zāi)就高達(dá)13．2萬起，傷亡上千人！并且有數(shù)據(jù)表明，全世界平均每1天發(fā)生的火災(zāi)就高達(dá)1萬多起，造成數(shù)百人死亡。而且火災(zāi)造成的損失，隨著時(shí)間的推進(jìn)還在呈幾何級(jí)地翻倍增長。由此產(chǎn)生了對(duì)火災(zāi)預(yù)防技術(shù)的迫切需求，作為室內(nèi)火災(zāi)的重要防御措施，煙霧傳感器被廣泛應(yīng)用，其技術(shù)研究也成為了業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。

作為關(guān)乎生命安全的設(shè)備，不少國家已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)的法律規(guī)定每一個(gè)房間都必須安裝一個(gè)煙霧報(bào)警器。然而就算如此，根據(jù)美國國家消防管理局NFIRS系統(tǒng)的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)，依舊有60％的人員死亡在煙霧報(bào)警器被禁用或者未安裝的情況下，23％安裝了煙霧報(bào)警器但是卻因?yàn)槟承┰虮唤?，極有可能是干擾源過高或者未更換電池導(dǎo)致了死亡。再加之當(dāng)今社會(huì)合成材料過多，相比過去人們的逃生時(shí)間減少了83％，這也對(duì)新一代煙霧傳感器提出了更高的挑戰(zhàn)。

煙感技術(shù)更迭，詳析兩代技術(shù)的優(yōu)劣

如今的煙霧傳感主要使用兩種檢測(cè)技術(shù)——光電和電離技術(shù)。傳統(tǒng)的電離檢測(cè)器使用放射源镅241（Am241），利用放射性衰變讓空氣中的顆粒離子化。它被放置在電場(chǎng)內(nèi)部，用于測(cè)量電極之間的電流，一旦有煙霧進(jìn)入電離室，就中斷電流發(fā)出警報(bào)。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是十分擅長檢測(cè)小顆粒，但是也存在不能忽視的弊端，就是使用的是放射性物質(zhì)，引起環(huán)境污染，盡管使用過程是安全的，但是在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和報(bào)廢處理方面卻是十分困難的。此外，相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)市場(chǎng)上的4種離子煙霧探測(cè)器做的獨(dú)立測(cè)試，發(fā)現(xiàn)離子煙霧探測(cè)器只能在有火苗的情況下報(bào)警，對(duì)于慢燃和陰燃的報(bào)警效果表現(xiàn)很差。

之后隨著光電煙霧探測(cè)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，光電煙霧探測(cè)技術(shù)有著逐步取代離子煙霧探測(cè)技術(shù)的趨勢(shì)。其大多采用的散射光原理工作，摒棄了放射源，受風(fēng)流和環(huán)境濕度變化影響小、成本也低，適用于大顆粒的監(jiān)測(cè)。光電型煙霧探測(cè)器里面有一個(gè)光學(xué)迷宮并且安裝了紅外對(duì)射管，當(dāng)無煙時(shí)紅外接收管接收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，但是如果當(dāng)有煙塵進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí)，煙塵通過折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報(bào)警電路判斷是否超過閾值，如果超過閾值就會(huì)發(fā)出警報(bào)。對(duì)比之下，似乎光電煙霧傳感器更勝一籌，不過要想最大限度發(fā)揮火災(zāi)預(yù)警作用，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如今市場(chǎng)上典型的光學(xué)檢測(cè)器，都是用向前散射幾何，其長度為5－10CM，LED與光電二極管之間有著近150°的角，導(dǎo)致數(shù)據(jù)收集的路徑過長，再加上用于消除環(huán)境光干擾的模塊，這讓煙霧探測(cè)尺寸過大，并且反應(yīng)時(shí)間長。

ADI開啟“勿擾”模式，有效防患于未“燃”！

對(duì)此，ADI公司發(fā)布了一款集成光學(xué)模塊ADPD188BI ，體積只有3．8mm×5mm×0．9mm。在單個(gè)封裝內(nèi)集成了兩個(gè)LED、光電二極管和模擬前端（AFE）。兩個(gè)不同顏色的LED（藍(lán)光與紅外光）意味著有兩個(gè)不同的折射角， 因此測(cè)量值更可靠，能夠區(qū)分不同大小的顆粒，有助于減少蒸汽和灰塵引起的誤報(bào)，完美的解決了煙霧傳感器所存在的干擾弊端。

ADPD188BI采用創(chuàng)新的反向散射方法縮短數(shù)據(jù)收集的路徑，發(fā)射幾微秒的LED短脈沖然后以近10°的小角度檢測(cè)返回的光信號(hào)，這有效的減小了電路板的尺寸，能夠集成更多的器件，得到更小的煙霧探測(cè)器，之后，跨阻放大器將產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)換為電壓，帶通濾波器濾除直流分量，積分器濾除來自高達(dá)80 dB的燈或太陽輻射的環(huán)境光的直流分量。最后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

此外，ADPD188BI配備了高性能AFE與采用的集成設(shè)計(jì)不僅可以改善電源管理、支持無線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，其提供的高達(dá)80 dB的環(huán)境光抑制和寬動(dòng)態(tài)范圍，也能有效的減小誤報(bào)。在生產(chǎn)測(cè)試和裝配時(shí)，簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)提高了制造流程效率，校準(zhǔn)也更加容易，并且在架構(gòu)上對(duì)于住宅和商業(yè)用途更加兼容。

其次ADPD188BI 的設(shè)計(jì)也符合新的UL217要求以及EN54／14604規(guī)范。相較于市面上的電離檢測(cè)器，ADPD188BI在陰燃的情況下也是表現(xiàn)出色，在大部分陰燃的情況下會(huì)產(chǎn)生較多的大顆粒煙霧，準(zhǔn)確的區(qū)分煙霧與蒸汽是目前部署煙霧探測(cè)器最具挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。而ADPD188BI 不同顏色的LED設(shè)計(jì)能夠完美的解決這一挑戰(zhàn)，并從系統(tǒng)中去除蒸汽對(duì)傳感器的影響，這十分有利于家居環(huán)境的浴室與廚房環(huán)境。此外，在UL217的要求中新增加了一項(xiàng)新的測(cè)試，叫做“漢堡包干擾測(cè)試”，目的是必須能夠識(shí)別出官方漢堡包燃燒測(cè)試和以聚氨酯等煙霧形式存在的實(shí)際威脅之間的細(xì)微差別，使用單色光源的傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器無法做到這一點(diǎn)，而ADPD188BI在測(cè)試中確保了每英尺未遮蔽1．5 ％時(shí)不會(huì)誤報(bào)。

俗話說“賊偷一半，火燒全光”，火災(zāi)是全世界人民共同面臨的災(zāi)難性問題，給人類社會(huì)造成了不少財(cái)產(chǎn)乃至生命的損失。近年來，全球各地的城市社區(qū)火災(zāi)、居民家庭火災(zāi)起數(shù)及傷亡人數(shù)明顯增多，火災(zāi)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，并且有逐年升高的趨勢(shì)，因此做好消防工作普及煙霧傳感器的行動(dòng)已迫在眉睫。ADI公司的集成光學(xué)模塊ADPD188BI 以低成本，小尺寸，低誤報(bào)率，高續(xù)航的“姿態(tài)”強(qiáng)勢(shì)出現(xiàn)，注定會(huì)加速此行動(dòng)的部署腳步。