近年來,火災頻發(fā),給人們生命和財產安全帶來了巨大威脅。目前,火災預警和探測手段多樣,但火場環(huán)境復雜惡劣,煙霧和水蒸氣對紅外和光學探測手段影響較大,同時陰燃條件下難以對火點進行準確探測。微波輻射探測利用物質自身輻射特性進行探測,不僅對水蒸氣、覆蓋物有一定穿透性,同時對煙霧的影響也不敏感,因此有望成為一種有效的補充探測手段。本文在前期典型火場環(huán)境燃燒物質輻射特性研究基礎上,進一步研究火場環(huán)境下大氣和煙霧的微波輻射傳輸影響,以及微波輻射探測器的仿真設計。具體研究如下:首先,在火場環(huán)境大氣、煙霧等環(huán)境參數(shù)調研基礎上,利用分子譜線和米氏散射理論分別計算了火場環(huán)境大氣、水蒸氣、煙霧對微波輻射傳輸?shù)挠绊?得到火場環(huán)境的輻射傳輸特性。同時對比了紅外波段的消光系數(shù),并用煙霧輻射傳輸實驗驗證了計算結果。然后,根據前期研究的火場兩種典型燃燒物質木材、聚氨酯的輻射特性研究結果上,結合火場環(huán)境下煙霧對微波的輻射傳輸影響,對火場中典型燃燒物質的火點探測,進行接收頻率、空間分辨率、靈敏度等參數(shù)設計和成像體制的選擇。最后,對探測器硬件電路組成進行了基于ADS的仿真設計,為火場環(huán)境火災探測器研制打下了基礎。 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

歷年火災數(shù)量和財產損失統(tǒng)計

圖 1.2 歷年火災傷亡人數(shù)統(tǒng)計[2]火災及探測方法火災是失去控制而蔓延的一種災害性燃燒現(xiàn)象�；馂陌l(fā)生要具備 3 個要素：1) 可燃物；2) 氧氣等提供燃燒的助燃劑；3) 點火源�；馂奶綔y方法就是針對火災發(fā)生時與環(huán)境相互作用產生的各種物理變化，采的物理傳感器感知這些信號并進行處理[3]。目前，人們已經開發(fā)出數(shù)十種物理效應作為火災探測方法，并研制出相應的火災探測器，如表 1.1 所列。從表 1.1 可以看出，各種探測手段都存在著誤報、漏報的缺點，較易受到火蒸氣和煙霧顆粒的影響，而微波是一種波長介于 1mm～1m 之間的電磁波，微對于除金屬之外的大多數(shù)物質都具有良好的穿透性，而且不易受水蒸氣、濃雨的影響。微波不但可以探測到物體表面的輻射，還可以探測到物質一定深

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文我們所考慮的頻率范圍不超過100GHz，因此只考慮氧氣和水蒸氣的影響，超00GHz時，還要考慮氮氣的影響。理想分子的吸收譜線是某幾個單獨頻率，但是由于氣體分子間的相互碰撞，致壓致效應，也能吸收附近頻率的電磁波。國際電信聯(lián)盟無線電通信組（ITU-R P.835-5）目前已經出版了相關的建議書來計算大氣的衰減系數(shù)。該標準列舉了 44 條氧氣吸收譜線和 35 條水汽吸收譜利用該標準計算標準海平面（ p 1013hPa， T 288K）大氣吸收系數(shù)，如 2.1 所示，其中紅色點劃線為干燥大氣（不含水蒸氣時）的吸收系數(shù)，藍色實標準大氣（水汽含量3 7.5g m）的吸收系數(shù)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]生物質和煤炭化過程中的介電性能研究[J]. 王晶晶,劉海玉,徐樑,王文飛,金燕,樊保國.  科學技術與工程. 2016(14)
[2]室內火災煙霧對微波衰減的影響研究[J]. 韓玲,張永明,方俊,王進軍,胡海兵.  火災科學. 2016(01)
[3]燃燒過程中碳煙輻射特性預測方法評述[J]. 劉玉英,李娜娜,黃望全.  推進技術. 2016(03)
[4]建筑火災環(huán)境對無線信號傳輸?shù)挠绊懷芯縖J]. 張曉翔,李延武,袁宏永,陸楊.  消防科學與技術. 2015(08)
[5]細水霧滅火對煙霧特性影響分析[J]. 劉晶,張云霞.  能源與環(huán)境. 2015(03)
[6]射頻擊穿等離子體對高功率微波傳輸特性的影響[J]. 宋瑋,邵浩,張治強,黃惠軍,李佳偉,王康懿,景洪,劉英君,崔新紅.  物理學報. 2014(06)
[7]新型膨脹型阻燃劑的合成與表征[J]. 王學川,王莉,任龍芳.  印染助劑. 2013(08)
[8]基于多普勒天氣雷達的火情自動識別系統(tǒng)[J]. 黃克慧,朱景,黃以平,周必高,鐘建峰.  氣象. 2013(02)
[9]三波長紅外火焰探測器在公路隧道中的應用[J]. 王少飛,劉桂強,盧輝,嚴宗雪.  中國交通信息化. 2012(08)
[10]沙塵尺寸分布對微波傳輸特性的影響[J]. 董群鋒,許家棟,李應樂,張輝,王明軍.  裝備環(huán)境工程. 2010(05)

博士論文
[1]火災煙霧顆粒散射矩陣模擬測量與粒徑折射率反演研究[D]. 張啟興.中國科學技術大學 2011
[2]鏡像綜合孔徑微波輻射成像方法研究[D]. 陳良兵.華中科技大學 2010

碩士論文
[1]火場煙霧及火焰對S波段微波衰減特性影響研究[D]. 韓玲.中國科學技術大學 2016
[2]常用可燃裝潢材料熱解規(guī)律的研究[D]. 陶麗英.安徽理工大學 2007
[3]火場可燃物熱解著火特性研究[D]. 李社鋒.浙江大學 2006



本文編號：3460112