دتکتور تشخیص آتش مبتنی بر انرژی تابشی در استاندارد NFPA72
آتش‌سوزی یکی از خطرات جدی در محیط‌های صنعتی و مسکونی است که تشخیص سریع و دقیق آن می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری را کاهش دهد. دتکتور تشخیص آتش مبتنی بر انرژی تابشی یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های کشف حریق هستند که با استفاده از فناوری‌های مختلف، تابش‌های ناشی از شعله و جرقه را شناسایی می‌کنند. استاندارد NFPA72 به عنوان یک مرجع معتبر بین‌المللی، اصول طراحی و عملکرد این حسگرها را مشخص می‌کند تا بالاترین سطح ایمنی را فراهم آورد. در ادامه، با انواع دتکتورهای شعله، ویژگی‌های آن‌ها و عوامل مؤثر بر عملکردشان آشنا خواهید شد. اگر به دنبال درکی عمیق از نحوه کار این حسگرها و انتخاب بهترین گزینه برای محیط خود هستید، این مطلب را تا انتها مطالعه کنید!
بیشتر بخوانید: دتکتور گاز کاتالیستی چیست؟ – بررسی 0 تا 100
اصول عملکرد دتکتورهای شعله
دتکتور تشخیص آتش به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تابش الکترومغناطیسی ساطع‌شده از شعله را در طول‌موج‌های مختلف تشخیص دهند. حسگرهای شعله فرابنفش (UV) معمولاً از یک لوله گایگر-مولر فوتودیود خلاء برای تشخیص تابش فرابنفش تولیدشده توسط شعله استفاده می‌کنند. این حسگرها با برخورد فوتون‌های فرابنفش به ناحیه فعال لوله، یک جریان الکتریکی ناگهانی ایجاد می‌کنند که در صورت رسیدن به حد مشخص، هشدار را فعال می‌کند. حسگرهای شعله مادون‌قرمز (IR) نیز وجود دارند که از فوتوسل‌هایی برای تشخیص تابش مادون‌قرمز در یک باند طول‌موج خاص استفاده می‌کنند. این حسگرها مجهز به فیلترهایی هستند که از تأثیر نورهای معمولی مانند نور خورشید و لامپ‌های رشته‌ای بر عملکردشان جلوگیری می‌کند.
نوع دیگری از دتکتورهای شعله، حسگرهای ترکیبی UV/IR هستند که هم تابش فرابنفش را با استفاده از یک فوتودیود خلاء و هم طول‌موج‌های انتخابی مادون‌قرمز را با استفاده از یک فوتوسل تشخیص می‌دهند. این ترکیب به افزایش دقت تشخیص کمک می‌کند و احتمال هشدارهای کاذب را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، حسگرهای شعله مادون‌قرمز چندطول‌موجی (IR/IR) نیز وجود دارند که تابش را در دو یا چند باند باریک از طیف مادون‌قرمز دریافت کرده و با مقایسه این تابش‌ها، در صورتی که الگوی مشاهده‌شده نشان‌دهنده وجود آتش باشد، سیگنال هشدار را فعال می‌کنند.
بیشتر بخوانید: سیستم پیجینگ کارخانه چیست؟ – بررسی (0 تا 100)
حسگرهای جرقه و ذغال
حسگرهای جرقه و ذغال به‌منظور تشخیص انرژی تابشی ساطع‌شده از ذغال‌های داغ طراحی شده‌اند. این حسگرها معمولاً از فوتودیودهای حالت جامد یا فوتوترانزیستورها برای تشخیص تابش در محدوده ۰.۵ تا ۲.۰ میکرون استفاده می‌کنند و در محیط‌های تاریک حساسیت بسیار بالایی دارند. میزان حساسیت این حسگرها می‌تواند به حد میکرووات برسد و زمان پاسخ‌دهی آن‌ها در حد میکروثانیه باشد، که آن‌ها را برای کاربردهایی که نیاز به تشخیص سریع دارند، ایده‌آل می‌کند.
بیشتر بخوانید: نحوه عیب یابی تجهیزات پیجینگ صنعتی
ویژگی‌های انرژی تابشی ساطع شده از آتش
انرژی تابشی ساطع‌شده از شعله یا جرقه شامل تابش‌هایی در باندهای مختلف طیف فرابنفش، مرئی و مادون‌قرمز است. مقدار نسبی این تابش‌ها به عوامل مختلفی مانند ترکیب شیمیایی سوخت، دما و سرعت احتراق بستگی دارد. در طول فرآیند احتراق، تقریباً تمام مواد در حال سوختن مقداری تابش فرابنفش منتشر می‌کنند. بااین‌حال، تنها سوخت‌هایی که حاوی کربن هستند، تابش قابل‌توجهی در طول‌موج ۴.۳۵ میکرون که مربوط به دی‌اکسید کربن است، ساطع می‌کنند. بسیاری از حسگرهای شعله از این ویژگی برای تشخیص آتش استفاده می‌کنند.
از سوی دیگر، انرژی تابشی ساطع‌شده از ذغال‌ها عمدتاً تابعی از دمای سوخت و گسیل‌پذیری آن است. تابش‌های ساطع‌شده از ذغال‌ها عمدتاً در محدوده مادون‌قرمز قرار دارند و تنها مقدار کمی از انرژی در محدوده نور مرئی ساطع می‌شود. معمولاً ذغال‌ها تا زمانی که به دمای ۳۲۴۰ درجه فارنهایت (۱۷۲۷ درجه سانتی‌گراد) نرسند، تابش فرابنفش قابل‌توجهی منتشر نمی‌کنند. در بیشتر موارد، تابش‌های ساطع‌شده از ذغال‌ها در بازه ۰.۸ تا ۲.۰ میکرون قرار دارند، که این بازه نشان‌دهنده دماهایی بین ۳۹۸ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد است.
بیشتر بخوانید: دتکتور گاز کاتالیک چیست؟ – معرفی 0 تا 100
عوامل تأثیرگذار بر عملکرد حسگرها
حسگرهای انرژی تابشی یا دتکتور تشخیص آتش معمولاً دارای مدارهای تأیید داخلی هستند که از تأخیر زمانی برای تشخیص تفاوت بین سیگنال‌های گذرا و واقعی استفاده می‌کنند. این ویژگی در شرایطی که آتش مورد انتظار و نحوه گسترش آن مشخص است، اهمیت بالایی دارد. برای مثال، حسگرهایی که از مدارهای انتگرالی برای پردازش نور سوسوزن شعله استفاده می‌کنند، ممکن است در تشخیص انفجارهای ناشی از اشتعال بخارات و گازهای قابل‌احتراق که با سرعت بالا حرکت می‌کنند، عملکرد مناسبی نداشته باشند. در چنین شرایطی، حسگرهایی که واکنش سریع دارند، انتخاب بهتری خواهند بود. برعکس، در محیط‌هایی که آتش به‌آرامی رشد می‌کند، حسگرهایی که از تأخیر زمانی برای تأیید سیگنال‌های تکراری استفاده می‌کنند، مناسب‌تر هستند.
علاوه بر تابش‌های انرژی، محیط اطراف آتش و حسگر نیز تأثیر زیادی بر عملکرد تشخیص دارد. برخی از طول‌موج‌های انرژی تابشی ممکن است توسط ذرات معلق در هوا یا رسوبات تشکیل‌شده روی حسگر جذب شوند. به‌طور کلی، وجود آئروسل‌ها و تجمع رسوبات روی سطح حسگر باعث کاهش حساسیت آن می‌شود. برای مثال، دود ناشی از احتراق نفت خام و مواد نفتی سنگین معمولاً تابش‌های فرابنفش را جذب می‌کند، که می‌تواند عملکرد حسگرهای UV را تحت تأثیر قرار دهد. در چنین شرایطی، سیستم‌های تشخیص باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که اثر تداخل دود بر عملکرد حسگر را به حداقل برسانند.
بیشتر بخوانید: NFPA-A چیست؟ – همه آن چیزی که باید بدانید
شرایط محیطی و تأثیر آن بر عملکرد حسگرها
محیط و شرایط جوی منطقه‌ای که دتکتور تشخیص آتش در آن نصب می‌شود، بر عملکرد آن تأثیرگذار است. همه حسگرها دارای محدودیت‌های دمایی هستند که در محدوده آن‌ها قادر به تشخیص صحیح آتش خواهند بود. بنابراین، طراحان سیستم‌های اعلام حریق باید اطمینان حاصل کنند که حسگرهای انتخاب‌شده با دمای محیطی محل نصب سازگاری دارند. همچنین شرایط جوی مانند باران، برف و یخ نیز می‌توانند تابش‌های فرابنفش و مادون‌قرمز را در درجات مختلف تضعیف کنند. برای جلوگیری از این مشکل، لازم است حسگرها در برابر تجمع این عوامل محافظت شوند.
بیشتر بخوانید: دتکتور بیم دودی چیست؟
منابع تابش غیراشتعالی و تأثیر آن‌ها بر تشخیص آتش
در برخی مناطق، ممکن است منابعی از تابش انرژی وجود داشته باشند که مستقیماً با آتش مرتبط نیستند اما می‌توانند بر عملکرد حسگرها تأثیر بگذارند. به همین دلیل، هنگام انتخاب حسگر مناسب برای یک محیط خاص، باید منابع احتمالی دیگر تابش نیز مورد ارزیابی قرار گیرند تا از بروز هشدارهای اشتباه جلوگیری شود.
معادله پاسخ‌دهی حسگرهای نوری
تمام حسگرهای نوری بر اساس معادله‌ای نظری کار می‌کنند که توان تابشی رسیده به حسگر (S) را به توان تابشی ساطع‌شده توسط آتش (P)، ضریب تضعیف هوا (ζ) و فاصله بین آتش و حسگر (d) مرتبط می‌کند. طبق این معادله، توان تابشی که به حسگر می‌رسد، با افزایش فاصله کاهش می‌یابد. در بهترین شرایط و بدون در نظر گرفتن جذب جوی، اگر فاصله بین حسگر و آتش دو برابر شود، مقدار توان تابشی که حسگر دریافت می‌کند به یک‌چهارم کاهش می‌یابد. اما در شرایط واقعی، عواملی مانند گرد و غبار، بخار آب و دیگر آلاینده‌های موجود در هوا می‌توانند تابش را جذب کرده و عملکرد حسگر را کاهش دهند. مقدار ضریب تضعیف هوا (ζ) معمولاً بین ۰.۰۰۱- تا ۰.۱- برای هوای معمولی متغیر است.
این موارد نشان می‌دهد که انتخاب دتکتور تشخیص آتش مناسب برای هر محیط، نیازمند در نظر گرفتن ویژگی‌های آتش مورد انتظار، شرایط محیطی و نوع تابش‌های موجود در منطقه است.
بیشتر بخوانید: دتکتور گاز اولتراسونیک چیست؟
نتیجه‌گیری
در نهایت، انتخاب دتکتور تشخیص آتش مناسب برای تشخیص آتش می‌تواند نقش حیاتی در پیشگیری از خسارات ناشی از حریق ایفا کند. با توجه به تنوع حسگرها و عواملی که بر عملکرد آن‌ها تأثیر می‌گذارند، ضروری است که این سیستم‌ها با دقت و طبق استانداردهای معتبر مانند NFPA72 انتخاب شوند. برای مشاوره و خرید تجهیزات با کیفیت بالا، شما می‌توانید از محصولات و خدمات تخصصی شرکت اسپین الکتریک بهره‌مند شوید. برای کسب اطلاعات بیشتر و سفارش محصولات، به وب‌سایت ما مراجعه کنید و ایمنی محیط خود را تضمین کنید!
بیشتر بخوانید: دتکتور گاز مادون قرمز چیست؟
سوالات متداول
دتکتورهای شعله چگونه آتش را تشخیص می‌دهند؟
دتکتورهای شعله با استفاده از حسگرهای مخصوص که تابش‌های الکترومغناطیسی ساطع‌شده از شعله را در طول‌موج‌های خاص (فرابنفش، مادون‌قرمز و مرئی) شناسایی می‌کنند، آتش را تشخیص می‌دهند. این تابش‌ها بسته به نوع سوخت و دمای آتش متفاوت هستند و حسگرها برای شناسایی آن‌ها به کار می‌روند.
چه عواملی می‌توانند بر دقت عملکرد دتکتورهای شعله تأثیر بگذارند؟
عواملی همچون وجود گرد و غبار، دود، بخار آب و دیگر آلاینده‌ها در هوا می‌توانند تابش‌های ساطع‌شده از شعله را جذب کرده و عملکرد دتکتور را کاهش دهند. همچنین، شرایط محیطی مانند دما و رطوبت می‌تواند تأثیر بسزایی در حساسیت و کارایی حسگرها داشته باشد.
چگونه می‌توان از بروز هشدارهای اشتباه در سیستم‌های تشخیص آتش جلوگیری کرد؟: برای جلوگیری از هشدارهای اشتباه، انتخاب دتکتورهای ترکیبی (مانند UV/IR) که از چندین نوع تابش برای شناسایی آتش استفاده می‌کنند، می‌تواند مفید باشد. همچنین، باید محیط اطراف حسگر به‌دقت بررسی شود تا منابع تابش غیراشتعالی که می‌توانند تأثیرگذار باشند شناسایی و حذف شوند.
