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基于NDIR的CO_2气体浓度监测的飞机火警探测关键技术研究

方丽丽  
【摘要】:本文根据飞机高空飞行时发生火灾的重大危险性,提出了在火灾早期阶段进行有效报警的研究方向;根据火灾的早期阶段的特点:环境温度几乎没有升高、产生不可见烟雾、没有火焰出现、主要燃烧产物是一氧化碳和二氧化碳气体,提出在火灾早期阶段应用气体探测器探测火灾警报的方案;根据火灾早期燃烧产物,以及目前使用最广泛的非色散红外气体探测技术,提出将非色散红外二氧化碳气体火警探测技术应用于飞机火灾报警中;由于飞机飞行时所处的环境是一个低温环境,而环境温度对于非色散红外气体火警探测器的探测精度有着明显的影响,本文针对这个难题提出了相应的关键解决技术,一方面对应用于飞机上的CO2非色散红外火警探测器的结构做了特殊的设计,在探测器内部加装温度传感器实时监测探测器的温度情况,安装加热元件对探测器进行恒温加热,在探测器外部包裹保温材料避免探测器的热量流失;另一方面是建立温度补偿模型,对不同环境温度下的火警探测器探测参数进行温度补偿。非色散红外探测器输出温度、参比电压和测量电压三个参数,分别根据C02气体浓度为0和CO2气体浓度为1000m1/m3时的实验数据,以参比电压和测量电压的差值为计算参量,采用多项式偏最小二乘法建立CO2非色散红外探测器的温度补偿模型,然后再根据标定温度20℃条件下,不同CO2气体浓度条件下参比电压和测量电压的差值为基准,建立CO2气体浓度与参比电压和测量电压的差值之间的关系式。根据模型拟合结果可以看出,经过温度补偿后的参比电压和测量电压的差值在不同的温度条件下基本保持不变,有效的消除了环境温度对其的不利影响;在低温、常温、高温条件下的C02气体浓度与参比电压和测量电压的差值的关系曲线基本重合。此外,本文还提出了CO2飞机火警探测器的基本火灾报警算法,火警探测器自主适应背景环境的C02气体浓度的变化,然后根据背景环境的C02气体浓度的变化速率和浓度变化值,进行火警与非火警的判断。


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