5. Phương pháp nghiên cứu
1.2.2. Cảm biến khói quang điện (Photoelectric Smoke Detector)
Cảm biến khói quang điện hay còn gọi là cảm biến khói quang bao gồm một nguồn sáng nhỏ (LED phát hồng ngoại), một thấu kính hội tụ ánh sáng thành chùm tia và một cảm biến quang điện (photoelectric hoặc photodiode) đặt lệch góc với chùm tia hồng ngoại.
Tất cả các thành phần trên đây được đặt trong một buồng quang học (optical chamber) hay còn gọi là buồng khói. Hình 1.12 mô tả cấu tạo căn bản của cảm biến khói quang.
Buồng quang học (1) có cấu tạo đặc biệt để ánh sáng bên ngoài không thể lọt vào được, nhưng khói có thể dễ dàng đi vào. Bên ngoài của buồng quang học có một lớp lưới để ngăn bụi và côn trùng chui vào bên trong.
Trong trường hợp bình thường (không có khói), chùm tia sáng được tạo ra từ đèn phát hồng ngoại (5) đi theo đường thẳng không đến được đầu cảm biến quang (4).
Khi có khói vào bên trong buồng quang học ngang qua đường đi của chùm tia hồng ngoại, một số tia sáng bị khuyếch tán bởi các hạt khói đi đến đầu cảm biến quang (4) và kích hoạt báo động. Khi đó, mạch điện sẽ chuyển tín hiệu hồng ngoại (quang) thành tín hiệu điện (báo động). Ở trạng thái báo động, đèn LED trên cảm biến sẽ sáng đồng thời tín hiệu sẽ được truyền về tủ báo cháy.
Cảm biến khói quang phát hiện tốt đám cháy âm ỉ nhưng phản ứng chậm hơn cảm biến ion với đám cháy bùng phát nhanh, những thử nghiệm và nghiên cứu cho thấy cảm biến khói quang đáp ứng được tất cả các loại cháy và có tuổi thọ cao hơn.
Ngày nay, một số cảm biến khói quang hiện đại có độ nhạy rất cao, bao trùm phạm vi của cảm biến khói ion và có thể thay thế hoàn toàn cho cảm biến ion. Ví dụ cảm biến khói của Hochiki có độ nhạy từ 0.5-3.8%/ft, trong khi độ nhạy tiêu chuẩn của cảm biến ion là 0.8–1.5% obs/ft và của cảm biến quang là 2–4% obs/ft.
So sánh giữa cảm biến khói quang và báo ion:
- Cảm biến quang điện đáp ứng nhanh hơn (thường là 30 giây hoặc hơn) trong giai đoạn âm ỉ trước khi thành ngọn lửa. Khói trong giai đoạn âm ỉ thường tạo ra các hạt đốt lớn giữa 0.3 và 10 micron;
- Cảm biến ion hoá đáp ứng nhanh hơn (thường là 30-60 giây) trong giai đoạn lửa bùng cháy (rực lửa). Khói trong giai đoạn rực lửa thường tạo ra các hạt đốt nhỏ – giữa 0.01 và 0.3 micron;
- Ngoài ra cảm biến ion hoá hoạt động yếu trong môi trường có luồng gió mạnh, và vì điều này cảm biến quang điện là tin cậy hơn để phát hiện khói trong cả 2 trường hợp cháy âm ỉ và cháy rực lửa. Tháng 6/2006, Australasian Fire & Emergency Service Authorities Council, cơ quan đại diện cao nhất cho các tổ chức cứu hỏa Australia và New Zealand tuyên bố: “báo khói ion hóa không thể hoạt động
trong thời gian để cảnh báo đủ sớm cho người cư ngụ thoát khỏi đám cháy âm ỉ”; - Đầu ion phát hiện tốt đám cháy không có khói (khói không nhìn thấy được);
- Sự hiện diện của chất phóng xạ Americium-241 trong cảm biến ion hoá, có nghĩa rằng tất cả các cảm biến khi hết thời gian hoạt hoạt động phải được xử lý để tránh tạo thành mối nguy hại đối với môi trường. Vì vậy, một số nước đã cấm sử dụng cảm biến khói ion;
- Cảm biến khói quang dễ dàng trong việc sửa chữa bảo trì, đầu báo ion có chất phóng xạ nên không thể mở buồng ion để vệ sinh, sửa chữa được;
- Đầu ion sẽ báo giả nếu được lắp đặt tại nơi có luồng khí mạnh thổi qua; - Cảm biến khói quang có tuổi thọ cao hơn cảm biến khói ion.