近年來,火災(zāi)頻發(fā),給人們生命和財產(chǎn)安全帶來了巨大威脅。目前,火災(zāi)預(yù)警和探測手段多樣,但火場環(huán)境復(fù)雜惡劣,煙霧和水蒸氣對紅外和光學(xué)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(zhì)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(zhì)輻射特性研究基礎(chǔ)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(shè)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(diào)研基礎(chǔ)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(jié)果。然后,根據(jù)前期研究的火場兩種典型燃燒物質(zhì)木材、聚氨酯的輻射特性研究結(jié)果上,結(jié)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(zhì)的火點探測,進行接收頻率、空間分辨率、靈敏度等參數(shù)設(shè)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(shè)計,為火場環(huán)境火災(zāi)探測器研制打下了基礎(chǔ)。 

【文章來源】：華中科技大學(xué)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(xué)位級別】：碩士

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歷年火災(zāi)數(shù)量和財產(chǎn)損失統(tǒng)計

圖 1.2 歷年火災(zāi)傷亡人數(shù)統(tǒng)計[2]火災(zāi)及探測方法火災(zāi)是失去控制而蔓延的一種災(zāi)害性燃燒現(xiàn)象�；馂�(zāi)發(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�(zāi)探測方法就是針對火災(zāi)發(fā)生時與環(huán)境相互作用產(chǎn)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(jīng)開發(fā)出數(shù)十種物理效應(yīng)作為火災(zāi)探測方法，并研制出相應(yīng)的火災(zāi)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(zhì)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(zhì)一定深

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 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(yīng)，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(jīng)出版了相關(guān)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
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碩士論文
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本文編號：3460112