感烟探测器：如何降低家庭火灾风险？

发明人：伦道夫·史密斯（Randolph Smith）和肯尼斯·豪斯（Kenneth House）于1969年发明了感烟探测器。

美国年销售额：约4亿美元。

顶级品牌：凯德（Kidde）和第一警报（First Alert）。

感烟探测器是一种能够感知建筑物中存在的烟雾，并向居住者发出警报的设备，使居住者在吸入烟雾或被烧伤之前能够逃离火灾。安装至少一个感烟探测器的家庭可以使他们在火灾中死亡的几率降低一半。在20世纪70年代早期，平价感烟探测器得到广泛使用。在此之前，美国每年因家庭火灾造成的死亡人数平均为1万人，但到了20世纪80年代初，这一数字下降到每年不到6000人。

尽管美国自1951年起就有离子感烟探测器，但由于其价格昂贵，最初只在工厂、仓库和公共建筑中使用。

目前生产的住宅型感烟探测器有两种基本类型。光电感烟探测器利用光束探测烟雾。当烟雾粒子遮挡光束时，光电管会感应到光强度减弱并发出警报。这种类型的探测器对释放大量烟雾的阴燃火灾反应最快。

第二种感烟探测器被称为离子式感烟探测器，它能更快地探测到产生少量烟雾的火灾。它利用放射性物质使离子室中的空气电离（产生带电粒子）；烟雾的存在会影响两个电极（导体）之间离子的流动，从而触发警报。

在美国，国家消防协会（NFPA）建议安装光电和离子双传感器烟雾探测器。

虽然大多数住宅型感烟探测器都是独立的单元，使用9伏电池供电，但美国部分地区的建筑规范现在要求，在新住宅中安装的感烟探测器必须与住宅线路相连，并提供应对停电的备用电池。

1939年，瑞士物理学家恩斯特·梅里（Ernst Meili）发明了一种能够探测矿井中可燃气体的电离室装置，从而使这些类救生设备得以发展，真正的突破是梅里（Meili）发明了一种冷阴极管，它可以将探测机构产生的小电子信号放大到足以触发警报的强度。

尽管自1951年起，美国就有离子感烟探测器，但由于其价格昂贵，最初只在工厂、仓库和公共建筑中使用。直到1971年，民用离子感烟探测器才走向市场。每台探测器的价格约为125美元，每年的销量为几十万台。

从1971年及接下来的5年里应用技术取得了较大进步，感烟探测器的成本降低了80％，1976年和1977年的销量分别达到800万台和1200万台。那时，固态电路已经取代了早期的冷阴极管，从而大大减小了探测器的尺寸和成本。更节能的警报器使人们可以使用常用尺寸的电池，电路现在可以监控电池的电压和内阻，并在需要更换电池时发出信号。新一代探测器还可以使用更少的辐射源材料，并对感测室和感烟探测器外壳进行了重新设计，以便更有效地工作。

与离子感烟探测器相比，更多的家庭和企业使用光电感烟探测器，但双传感器探测器正变得越来越普遍。

一些感烟探测器中还装有一氧化碳探测器。一氧化碳是由燃烧燃料产生的，如火炉、煤气烘干机和灶台上使用的燃料。一氧化碳的积聚是危险的，因为它会阻碍人体在血液中输送氧气的能力。由于它是无色无味的，建议在家里一氧化碳源附近安装探测器。但是，这是两种独立的探测器，把它们放在一个感烟探测器中可能不合适。

美国国家消防协会（NFPA）推荐家庭使用互连的感烟探测器。当任何一个探测器检测到烟雾时，相互连接的探测器都会发出警报。

目前推荐使用互连警报，并且将用于所有新建住宅。制造商正在试验智能感烟探测器，它可以与用户智能手机上的自定义应用程序进行通信。

除了传统的电子喇叭外，制造商还为听力受损的人提供了频闪灯，以及录制语音警报功能。

离子感烟探测器的外壳由聚氯乙烯或聚苯乙烯塑料制成，它是由小型电子报警喇叭、装有各种电子元件的印刷电路板、检测室和参考室组成，每个检测室和参考室包含一对电极和放射源材料。

玻利维亚的拉巴斯实际上并不需要感烟探测器，就像在镇上也不需要消防车，消防车只能放着积灰。拉巴斯海拔3658米，这个海拔几乎是防火的。因为这个海拔高度，大气中的氧气含量几乎不足以支持火焰燃烧。

镅241（Am-241）是一种放射性物质，自20世纪70年代末以来一直是离子感烟探测器的首选源材料。它非常稳定，半衰期为458年，通常是和黄金一起加工，并密封在金银箔中。

应妥善处理离子感烟探测器，不允许焚烧，以免把放射性物质释放到空气中。

光电感烟探测器包含了一个光电二极管和一个红外LED的光室。(www.xing528.com)

有放射性但无害

虽然感烟探测器含有放射性物质，但这并不意味着它们对健康有害。感烟探测器释放的辐射量远远低于可能有害的辐射量。事实上，人们从睡在你身边的人呼出的碳14中吸收的辐射量远比从感烟探测器中吸收的辐射量要多。但是感烟探测器在到达使用寿命时必须被妥善处理。

生产离子感烟探测器有两个主要步骤。一个是将镅-241制成可安装在检测室和参考室中的形体（通常为箔）上。另一个是用单独部件，或从现有放射源材料制造商处购买预制检测室和参考室，然后组装成一个完整的离子感烟探测器。

光电感烟探测器包括一个用于容纳光电二极管和红外LED的光室、一个电路板和外壳。

双传感器探测器是将两组组件集成到一个装置中。

1．制作过程从获得镅-241氧化物开始。这种物质与黄金充分混合，加压并在800℃以上的温度下熔化，形成一个坯块。该坯块采用银背和金或金合金前盖，经热锻密封。然后，坯块通过几步冷轧处理，以达到所需的厚度和放射性发射水平。最终的厚度约为0.2毫米，黄金覆盖层约占厚度的1％。由此产生的箔条宽约20毫米，被切割成1米长。

2．圆形离子室源元件从箔条上冲出。每个圆盘直径约5毫米，安装在一个金属支架上。将支架上的薄金属边缘翻转以完全密封圆盘周围的切边。

图1　离子感烟探测器设有报警喇叭、印刷电路板和含有放射源材料的检测室、参考室。

3．离子感烟探测器，一个放射源材料圆盘安装在检测室中，另一个圆盘安装在相邻的参考室中。电极安装在两个室中，电极通过外部引线从室底部引出。

4．光电感烟探测器的光室系注塑成型，上面开有适合光电二极管和红外LED使用的孔。

5．印制电路板是根据设计原理图，在板上给元件引线冲孔，并在背面敷设形成电流路径的铜线路。在装配线上，各种电子元件（二极管、电容器、电阻等）被插入板上对应的孔中。并修剪掉延伸到板背面多余的电子元件引线。

在装配过程的几个阶段中进行测试和检查，以确保产品质量可靠。

6．在印刷电路板上安装检测室和参考室（离子型），或光室（光电型）和报警喇叭。

7．电路板经过波峰焊机，波峰焊机将电子元件焊接到位。

8．塑料外壳由安装底座和盖组成。这两种材料都是通过注塑成型工艺制成的。此工艺中，粉末塑料和成型颜料混合、加热，加压压入模具，然后冷却，最终形成成品。

9．电路板装在塑料底座上。同时装一个测试按钮，用于设备安装后的定期测试。再在底座上增加一个安装支架，装上盒盖完成组装。

10．感烟探测器、电池和用户手册一起装在包装纸盒中。

你会看到未来感烟报警器会做到更多的互联互通，它可连到家庭安全系统、住所WiFi和智能手机上。

美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology）与建筑消防研究实验室（Building and Fire Research Laboratory）的研究人员发现，木材、塑料和干墙等各种类型的房屋材料在快速加热过程中膨胀，会发出可识别的声音。压电（晶体状矿物质受压引起的极化现象）换能器（电能转换成声能的装置）甚至在材料真正开始燃烧之前就能探测到这些声音。这将特别有助于在火灾发生前探测到建筑物墙壁内过热的电线。

记得换电池

记住：每年更换电池和在第一时间安装感烟探测器一样重要。根据NFPA的数据，12个家庭中有11个安装了感烟探测器，但其中三分之一是无用的，因为电池要么丢失了，要么没电了。因此，该协会建议感烟探测器的使用者最好选在每年某个纪念日同一天更换电池，像生日、周年纪念日或秋天的日光节约日。电池和感烟探测器应该每月至少检查一次，以确保它们都能正常工作。