[发明专利]一种均衡响应黑、白烟的火灾探测方法及系统

权利要求书

1.一种均衡响应黑、白烟的火灾探测方法，入射光经过烟雾粒子的散射后，发出的散射光携带烟雾粒子的浓度信息，其特征在于，包括：

确定至少三个通道的散射光信号，不同通道对应的入射光波长和/或观测角不同，所述观测角为入射光与散射光的空间夹角，两个入射光的波长与所述烟雾粒子尺寸的大小关系不同，使得所述两个入射光对应的散射光分别携带所述烟雾粒子的体积浓度信息和表面积浓度信息；

通过所述至少三个通道的散射光信号的强度、波长以及观测角，反演出所述烟雾粒子的体积浓度转换因子和表面积浓度转换因子，所述体积浓度转换因子和表面积浓度转换因子均包含烟雾粒子的折射率和粒径分布函数信息，所述烟雾粒子包括黑、白烟粒子，所述黑、白烟粒子的折射率不同，使得黑、白烟粒子的体积浓度转换因子和表面积浓度转换因子不同；

通过所述至少三个通道的散射光信号的强度、波长以及观测角，反演出所述烟雾粒子的体积浓度转换因子以及表面积浓度转换因子，包括：

对于每个通道的散射光信号的强度值，将其除以浓度转换因子数据库中所有可能的烟雾粒子体积浓度转换因子，得到该通道的散射光信号的强度值对应的所有可能的烟雾粒子体积浓度；

从所有候选烟雾参数取值中选取一组候选烟雾参数[μ₁,σ₁,m₁]，并结合每个通道的入射光波长λ和观测角θ以及每个通道的散射光信号强度对应的所有可能的烟雾粒子体积浓度，分别代入所述散射光信号的强度与烟雾粒子折射率和粒径分布函数之间的理论关系式，求得每个通道对应的散射光信号可能的强度理论值，μ₁为候选烟雾参数中的中值粒径取值，σ₁为候选烟雾参数中的标准分布偏差取值，m₁为候选烟雾参数中的折射率值；当所述至少三个通道的散射光信号的强度中每个通道的散射光信号的强度值与根据所述候选烟雾参数[μ₁,σ₁,m₁]求得的该通道的散射光信号可能的强度理论值的偏差均小于预设偏差值时，所述候选烟雾参数[μ₁,σ₁,m₁]中的折射率值m₁即为反演得到的所述烟雾粒子的折射率，中值粒径值μ₁和标准分布偏差值σ₁即为反演得到的所述烟雾粒子粒径分布函数中的中值粒径取值和标准分布偏差取值；

将反演得到的所述烟雾参数[μ₁,σ₁,m₁]代入所述烟雾粒子的体积浓度转换因子和表面积浓度转换因子计算公式，求得所述烟雾粒子的体积浓度转换因子以及表面积浓度转换因子；

通过所述至少三个通道的散射光信号的强度、所述体积浓度转换因子以及表面积浓度转换因子确定所述烟雾粒子的体积浓度和表面积浓度；

根据所述烟雾粒子的体积浓度和表面积浓度确定是否发生火灾，当确定发生火灾时，触发火灾报警。

2.如权利要求1所述的火灾探测方法，其特征在于，经过烟雾粒子散射后的散射光信号的强度与烟雾粒子折射率和粒径分布函数之间的理论关系式为：

P_理论＝ΩC_num∫f(x)q(x,m,λ,θ)dx

式中：P_理论表示散射光信号强度的理论值，Ω表示入射光的探测区域，C_num表示烟雾粒子数量浓度，C_num＝C_V/∫f(x)x³dx，C_v表示烟雾粒子的体积浓度，q(x,m,λ,θ)表示单一烟雾粒子对单色光的散射光强，λ表示入射光的波长，θ表示观测角，m表示烟雾粒子的折射率，x表示烟雾粒子粒径大小，f(x)表示烟雾粒子粒径分布函数，其由中值粒径μ和标准分布偏差σ确定。

3.根据权利要求2所述的火灾探测方法，其特征在于，通过以下公式确定所述烟雾粒子的体积浓度转换因子和表面积浓度转换因子：

式中：T_v表示烟雾粒子的体积浓度转换因子，T_s表示烟雾粒子的表面积浓度转换因子。