煙霧探測器和警報(bào)器，第 1 部分

低成本、可靠、無處不在的煙霧探測器是半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜物理和光學(xué)的一個(gè)例子。

我們已經(jīng)開始接受零售價(jià)僅為 15 至 30 美元的基本住宅煙霧探測器作為標(biāo)準(zhǔn)的家庭安全配件。大多數(shù)建筑規(guī)范現(xiàn)在要求在指定區(qū)域或附近，如廚房、臥室走廊和地下室，以獲得入住證明和保險(xiǎn)范圍。

那么為何不？它們便宜、可靠且有效。雖然許多關(guān)于房屋火災(zāi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和有意義的歷史數(shù)據(jù)難以評估，但此類火災(zāi)的總體趨勢肯定是下降的（圖 1）。

圖 1：美國的房屋火災(zāi)數(shù)量一直呈下降趨勢，但可能導(dǎo)致火災(zāi)數(shù)量下降并可能加劇火災(zāi)的許多因素的相對影響難以辨別。（圖片：統(tǒng)計(jì)）

當(dāng)然，房屋火災(zāi)數(shù)量變化的原因有很多，很難對它們進(jìn)行梳理、比較和歸一化以得出明確的相關(guān)性和結(jié)論。一方面，減少吸煙和更好的接線規(guī)范等因素可能會導(dǎo)致減少。另一方面，房屋（住宅）數(shù)量和人口的增加、在家的人數(shù)增加以及其他難以衡量的項(xiàng)目可能會產(chǎn)生相反的效果。

根據(jù)聯(lián)邦應(yīng)急管理協(xié)會的數(shù)據(jù)，家庭火災(zāi)的三大原因是烹飪、取暖設(shè)備和電氣故障。此外，可能不會報(bào)告人們自行撲滅的小型“垃圾桶”火災(zāi)，通常使用滅火器。這是一個(gè)非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)情況。

當(dāng)然，煙霧探測器并不能阻止火災(zāi)的發(fā)生，但它們確實(shí)降低了火災(zāi)相關(guān)損害和傷害（包括死亡）的嚴(yán)重程度，因?yàn)樗鼈兏绲匕l(fā)現(xiàn)了火災(zāi)；毫無疑問。此外，煙霧報(bào)警器可以挽救生命。根據(jù)美國國家消防協(xié)會 (NFPA) 的數(shù)據(jù)，在家中使用煙霧報(bào)警器可將死于火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)降低 55%。

本常見問題解答將介紹基本的煙霧探測器以及如何實(shí)施這種體積小、容量大的消費(fèi)產(chǎn)品，這是現(xiàn)代技術(shù)在很大程度上未被認(rèn)可的“奇跡”。它還將著眼于針對商業(yè)和工業(yè)環(huán)境的先進(jìn)技術(shù)的最新發(fā)展。

問：什么是煙霧探測器？它和火災(zāi)探測器一樣嗎？

答：煙霧探測器就是這樣：一個(gè)用于感知煙霧存在的系統(tǒng)。但俗話說“有煙就有火”。在大多數(shù)住宅（非工業(yè)）環(huán)境中，空氣中的煙霧顆粒比火災(zāi)的熱量更容易被檢測到，因此煙霧探測器是一種早期預(yù)警系統(tǒng)。但是，它也可能會誤導(dǎo)人們，因?yàn)橛捎诖罅炕覊m、烹飪油煙和類似物產(chǎn)生的微粒會觸發(fā)煙霧探測器。請注意，煙霧探測器更好和首選的名稱是煙霧報(bào)警器，因?yàn)樗饶軝z測又能發(fā)出警告（圖 2）。

圖 2：在這個(gè)基本的煙霧探測器背后是使用低成本 IC 實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜物理原理。（圖片：TüV萊茵）

問：房屋是否有火災(zāi)探測器而不是煙霧探測器？

答：一般情況下，他們不會。當(dāng)火災(zāi)的熱量到達(dá)探測器時(shí)，火災(zāi)通常已經(jīng)在進(jìn)行中。幾乎所有住宅火災(zāi)都會產(chǎn)生大量煙霧，這與某些工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室情況不同，在這些情況下，火災(zāi)可能只有很少或沒有煙霧。因此，感知住宅中煙霧的存在比感知火災(zāi)的熱量更有意義和有益。

問：住宅煙霧探測器和警報(bào)器的歷史是什么？

A：總之，這并不容易。我們知道煙霧探測器在 1950 年代后期至 1970 年代開始出現(xiàn)。維基百科對參考文獻(xiàn)進(jìn)行了有趣的討論，但也承認(rèn)存在有爭議的陳述和細(xì)節(jié)。