專利名稱：按照消光原理的光學(xué)煙感報(bào)警器及其應(yīng)用的制作方法
術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種按照消光原理的光學(xué)煙感報(bào)警器，其具有一個(gè)光橋和一個(gè)分析處理電路，所述光橋具有一個(gè)光源和分別帶有一個(gè)接收器的一個(gè)測(cè)量段及一個(gè)參考段。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道，在消光測(cè)量方法中，光束被發(fā)射通過(guò)一個(gè)能接觸周圍環(huán)境氣體并由此接觸可能的煙霧的測(cè)量段，而且還被發(fā)射通過(guò)一個(gè)不能接觸該煙霧的參考段，然后將兩種接收信號(hào)相互進(jìn)行比較。由于煙霧顆粒的光散射和煙霧顆粒的光吸收都會(huì)導(dǎo)致消光，而且光大部分地被明亮的顆粒散射和大部分地被暗顆粒吸收，所以消光方法對(duì)不同的煙霧顆粒具有較均勻的靈敏度，因而非常好地適合于檢測(cè)無(wú)焰火災(zāi)(明亮的顆粒)和明顯火災(zāi)(暗顆粒)。當(dāng)在點(diǎn)式報(bào)警器情況下使用消光方法時(shí)，完全布置在單個(gè)空間內(nèi)的煙霧報(bào)警器只能通過(guò)非常短的測(cè)量段來(lái)確定空氣中煙霧劑的消光，因而相應(yīng)地提高了對(duì)透射測(cè)量靈敏度的要求。
在EP-A-1017034中講述過(guò)一種點(diǎn)式消光報(bào)警器，它具有一個(gè)簡(jiǎn)單的光橋，該光橋除了光源和兩個(gè)接收器作為單個(gè)的光元件外還具有兩個(gè)位于光源之前的孔眼光闌。相對(duì)于具有拋物面鏡和透鏡的其它已知消光報(bào)警器(EP-A-0740146，EP-A-0578189)而言，該消光報(bào)警器具有以下優(yōu)點(diǎn)，即取消了鏡面和透鏡，從而大大降低了光橋的溫度依賴性并由此改善了消光報(bào)警的穩(wěn)定性。而這種穩(wěn)定性恰好是非常重要的，因?yàn)槠┤缭陂L(zhǎng)度為10cm的測(cè)量段情況下，每米4％的報(bào)警閾值是在于透射參考透射的99.6％。如果需要觸發(fā)處于該報(bào)警閾值之下的透射值，則必須能識(shí)別譬如99.96％的透射值，這對(duì)報(bào)警器的電子裝置、光電裝置和機(jī)械裝置的穩(wěn)定性提出了極高的要求。
其它潛在的故障來(lái)源是接收器的溫度漂移及其沾濕靈敏度，后者還適合所有的光學(xué)煙感報(bào)警器。需理解的是，在某些環(huán)境下，例如在旅館房間內(nèi)淋浴或洗澡時(shí)，所形成的水蒸汽會(huì)導(dǎo)致沾濕測(cè)量段內(nèi)的接收器，而位于參考段內(nèi)的接收器則不會(huì)被沾濕，因?yàn)樗鄬?duì)于周圍環(huán)境是封閉的。粘濕測(cè)量接收器會(huì)導(dǎo)致其光電流的下降，報(bào)警器將把其解釋為煙霧，并從而可能導(dǎo)致觸發(fā)故障報(bào)警。
發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)本發(fā)明在此給出一種點(diǎn)式消光報(bào)警器，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接收器的沾濕和溫度漂移的檢測(cè)和補(bǔ)償。
該任務(wù)通過(guò)本發(fā)明是以如下方式來(lái)解決的，即設(shè)立一個(gè)第二光源，從每個(gè)光源出發(fā)，有一個(gè)對(duì)外敞開(kāi)的測(cè)量段通向一個(gè)接收器，以及一個(gè)對(duì)外封閉的參考段通向另一個(gè)接收器，其中每個(gè)接收器對(duì)一個(gè)光源作用為測(cè)量接收器，而對(duì)另一個(gè)光源作用為參考接收器，以及相反。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的煙感報(bào)警器采用了具有兩個(gè)光源和兩個(gè)接收器的雙重光橋。具有兩個(gè)光源和兩個(gè)接收器的點(diǎn)式消光報(bào)警器的原理可以從EP-A-0578189得知。但在該報(bào)警器中只設(shè)有一個(gè)測(cè)量段，從而不能對(duì)沾濕進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明煙感報(bào)警器的第一優(yōu)選方案的特征在于所述兩個(gè)光源的發(fā)光被調(diào)節(jié)成在相應(yīng)參考接收器內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的光電流，且所述分析處理電路(3)具有用于對(duì)所述兩個(gè)接收器的信號(hào)差進(jìn)行分析處理的裝置。
本發(fā)明煙感報(bào)警器的第二優(yōu)選方案的特征在于，所述兩個(gè)光源可順序地被激活且與所屬的接收器分別形成一個(gè)通道，對(duì)一個(gè)通道形成一個(gè)差信號(hào)“測(cè)量段-參考段”，以及對(duì)另一個(gè)通道形成一個(gè)差信號(hào)“參考段-測(cè)量段”。
本發(fā)明煙感報(bào)警器的第三優(yōu)選方案的特征在于，所述的兩個(gè)差信號(hào)被測(cè)試用于可能的變化，而且所述差信號(hào)的反方向變化被解釋為出現(xiàn)煙霧。所述差信號(hào)的同方向變化被解釋為指示出因周圍環(huán)境溫度或因沾濕而引起所述接收器的靈敏度產(chǎn)生不同變化。
本發(fā)明煙感報(bào)警器的另一優(yōu)選方案的特征在于，所述接收器靈敏度的所述不同變化通過(guò)調(diào)節(jié)光源的發(fā)光來(lái)補(bǔ)償，而且由超過(guò)一個(gè)確定量的調(diào)節(jié)觸發(fā)一個(gè)干擾信號(hào)。
在沒(méi)有煙霧或沾濕的雙重橋的平衡狀態(tài)下，兩個(gè)接收器的輸出電壓以及由此還有兩個(gè)通道的差信號(hào)是平衡的。若一個(gè)光源被激活，則該光源在參考接收器內(nèi)的光電流是穩(wěn)定的，若另一個(gè)光源被激活，則該另一光源在參考接收器內(nèi)的光電流也是穩(wěn)定的。如果此時(shí)在測(cè)量段內(nèi)出現(xiàn)煙霧，測(cè)量接收器內(nèi)的光電流會(huì)下降，而一個(gè)通道內(nèi)的差信號(hào)將下降，另一個(gè)通道內(nèi)的差信號(hào)則上升。相反，若接收器被沾濕，或因周圍環(huán)境溫度的變化而影響其靈敏度，則兩個(gè)信號(hào)差會(huì)在相同的方向變化。
接收器的這種靈敏度變化可以通過(guò)相應(yīng)參考接收器內(nèi)光電流的自動(dòng)再調(diào)節(jié)而被識(shí)別。若接收器的漂移如此之大，以致于通過(guò)自動(dòng)再調(diào)節(jié)再也不能充分地補(bǔ)償，則出現(xiàn)了嚴(yán)重的沾濕，并發(fā)出一個(gè)干擾信號(hào)。
本發(fā)明煙感報(bào)警器的另一優(yōu)選方案的特征在于，所述光源和接收器由一個(gè)可裝入外殼內(nèi)的共同構(gòu)件承載。優(yōu)選地，所述的共同構(gòu)件具有長(zhǎng)形的棱柱體形狀，在其一個(gè)端面裝設(shè)所述的光源以及在其另一端面裝設(shè)所述的接收器，并且是沿著所述端面的兩個(gè)對(duì)角線之一分別裝設(shè)的。
本發(fā)明煙感報(bào)警器的另一種優(yōu)選方案的特征在于，所述棱柱狀的構(gòu)件在其中心具有一個(gè)形成測(cè)量室的空腔，所述兩個(gè)測(cè)量段穿過(guò)該空腔，而且所述兩個(gè)參考段穿過(guò)所述棱柱狀構(gòu)件的與該空腔在空間上隔離的區(qū)域。
本發(fā)明另外還涉及本發(fā)明的煙感報(bào)警器在浴室和/或與該浴室相連的房?jī)?nèi)或在飛機(jī)的貨艙內(nèi)的應(yīng)用。
下面借助實(shí)施例和附圖來(lái)講述本發(fā)明，其中圖1示出了本發(fā)明煙感報(bào)警器的框圖，圖2示出了圖1的報(bào)警器被部分剖視的透視圖，圖3示出了沿圖2的箭頭III方向的視圖，以及圖4示出了沿圖3的箭頭IV方向的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1簡(jiǎn)略示出的煙感報(bào)警器為一種所謂的點(diǎn)式消光報(bào)警器或透光報(bào)警器，它由一個(gè)底座、一個(gè)具有測(cè)量模塊和分析處理電子裝置的報(bào)警器插頭、和一個(gè)罩組成。圖1涉及所述的測(cè)量模塊和分析處理電子裝置，而沒(méi)有示出底座和罩。所述的報(bào)警器插頭以公知的方式被設(shè)置用來(lái)固定到所述的底座中，而該底座被優(yōu)選地安裝在需監(jiān)視的房間的頂板上。覆蓋所述報(bào)警器插頭和必要時(shí)也覆蓋了底座的報(bào)警器罩被蓋在所述報(bào)警器插頭的上方，并與所述的底座鎖住。這種報(bào)警器結(jié)構(gòu)是已知的，因此不再贅述；在此還可參見(jiàn)西門子建筑技術(shù)股份公司Mnnedorf(早期的Cerberus股份公司)的火災(zāi)報(bào)警器系列AlgoRex(AlgoRex-西門子建筑技術(shù)股份公司或Cerberus股份公司的注冊(cè)商標(biāo))。
用參考符號(hào)1表示的測(cè)量模塊包含一個(gè)雙重的光橋，該光橋具有兩個(gè)由發(fā)光二極管(LED)或紅外LED(IRED)構(gòu)成的光源L1和L2以及兩個(gè)由光電二極管構(gòu)成的接收器E1和E2。從每個(gè)光源L1，L2開(kāi)始，分別有一個(gè)相對(duì)于周圍環(huán)境為敞開(kāi)的且由此允許煙霧劑進(jìn)入的測(cè)量段和一個(gè)同外界屏蔽開(kāi)的參考段M1，R1或M2，R2通向兩個(gè)接收器，其中每個(gè)接收器E1，E2對(duì)于一個(gè)光源構(gòu)成為測(cè)量接收器，而對(duì)于另一個(gè)光源構(gòu)成為參考接收器。根據(jù)圖中所示，接收器E1對(duì)于光源L1為參考接收器，對(duì)于光源L2為測(cè)量接收器，而接收器E2對(duì)于光源L2為參考接收器，對(duì)于光源L1為測(cè)量接收器。
所述兩個(gè)光源L1，L2順序地按照約1s的節(jié)奏被驅(qū)動(dòng)，并且在被激活的模式下分別發(fā)出一個(gè)脈沖序列，它為8個(gè)時(shí)延為50μs的單脈沖，且其中具有同樣的空隙。在圖1的右側(cè)所示出的電路部分2構(gòu)成了分析處理電子裝置3的部分，由它測(cè)量通過(guò)接收器En的光電流in的差。因參考符號(hào)Sm表示的電路部分2的輸出信號(hào)是一個(gè)與光電流in的差成比例的電壓。在測(cè)量段中無(wú)煙霧，且沒(méi)有沾濕和溫度變化的平衡狀態(tài)下，輸出信號(hào)Sm是平衡的。
如果在一個(gè)LED的通道中求出差值“測(cè)量段-參考段”，并在另一個(gè)LED的通道中求出差值“參考段-測(cè)量段”，那么電路級(jí)2的兩個(gè)輸出信號(hào)Sm應(yīng)該是大小相等的L1S1＝i2(L1)-i1(L1)(測(cè)量段-參考段)L2S2＝i2(L2)-i1(L2)(參考段-測(cè)量段)如此地調(diào)節(jié)L1的發(fā)光，使得其位于光電二極管E1上的參考射束的光電流、即i1(L1)為非常穩(wěn)定的5μA。這同樣適用于LED L2及其位于光電二極管E2上的參考射束，也即i2(L2)。于是，i1(L1)＝5μA和i2(L2)＝5μA。若煙霧滲入測(cè)量段M1和M2，則相應(yīng)地光電流i2(L1)或i1(L2)下降，這意味著，S1下降和S2上升，也即變化量為Δ_S1＝-|Δ_i2(L1)|＜0，Δ_i1(L1)＝0Δ_S2＝+|Δ_i1(L2)|＞0，Δ_i2(L2)＝0通過(guò)在一個(gè)同樣構(gòu)成了分析處理電子裝置3一部分的微處理器4中求差得出S2-S1＝Δ_S2-Δ_S1＝+|Δ_i1(L2)|+|Δ_i2(L1)|＞0。
該求差的結(jié)果是得到因單個(gè)通道內(nèi)的煙霧而引起的信號(hào)變化的雙倍。
若環(huán)境溫度變化，并因而不同地改變兩個(gè)光電二極管E1和E2的靈敏度，或者若光電二極管產(chǎn)生不同的沾濕，則S1和S2會(huì)在相同的方向產(chǎn)生變化，從而在微處理器4中求差時(shí)得到值零S2-S1＝Δ_S2-Δ_S1＝0不管是因溫度變化還是因沾濕而引起光電二極管E1和E2的靈敏度變化，這種靈敏度變化都可以借助參考通道中的光電流的自動(dòng)執(zhí)行的再調(diào)節(jié)而被指示出來(lái)。
如果出現(xiàn)情況沾濕如此地嚴(yán)重或發(fā)生得如此陡然，以致于光電二極管的漂移以所述的方式不再能被充分地消除一這譬如表現(xiàn)為所述的漂移不能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)被消除，那么就通過(guò)微處理器4來(lái)阻塞報(bào)警輸出，并代之以一個(gè)干擾信號(hào)。
圖2-4示出了承載有雙重光橋的報(bào)警插頭的具體構(gòu)成。圖2給出的是用參考符號(hào)5表示的且被部分地剖視的報(bào)警器插頭，其中用陰影線標(biāo)示的剖面雙對(duì)角地伸展穿過(guò)所述的報(bào)警器插頭，并且包括兩個(gè)光源L1和L2以及光電二極管E2。報(bào)警器插頭5具有譬如截面為方形的棱柱體形狀，且具有拱形(凸出的)端面6和7。從圖2和4可以看出，棱柱體在中心具有一個(gè)從一側(cè)壁穿到另一側(cè)壁的空腔8，該空腔構(gòu)成了原本的測(cè)量室并被測(cè)量段M1和M2穿過(guò)。
緊接于空腔8的上下方，存在一個(gè)向外封閉的、帶有參考段R1、R2的區(qū)域。原則上，最后提及的區(qū)域可以由完整的材料構(gòu)成，且分別只有一個(gè)用于有關(guān)參考段的孔。但更為實(shí)際的是，在該區(qū)域內(nèi)插入一個(gè)大致為三角形的凹槽，然后在該凹槽內(nèi)裝入一個(gè)剛好合適的板10，該板可以被拿出來(lái)以便清掃構(gòu)成參考段的孔(參看圖2，其中上面的板10被拿出)。
在圖中左邊的端面6上布置了兩個(gè)光源L1和L2，在右邊的端面7上布置了光電二極管E1和E2，也就是說(shuō)它們分別對(duì)角地位于有關(guān)的端面上并相互交叉。除了兩個(gè)板10外，由導(dǎo)熱能力較好的材料、譬如鋁組成的報(bào)警器插頭5是整體地制造的，因此較堅(jiān)固和容易處理。如此地選擇報(bào)警器插頭5的尺寸，使得它可以插入到AlgoRex類型的光學(xué)煙感報(bào)警器的外殼中。這意味著報(bào)警器插頭的長(zhǎng)度無(wú)論如何也得小于10cm。
本發(fā)明的煙感報(bào)警器在使用時(shí)不存在因光電二極管的漂移而在如下場(chǎng)所引起誤報(bào)警的危險(xiǎn)，即在這些場(chǎng)所因嚴(yán)峻的環(huán)境條件而可能導(dǎo)致形成沾濕或嚴(yán)重的溫度波動(dòng)。這種場(chǎng)所的例子有浴室和與之相連的前室/入口，尤其是在旅館房間中和飛機(jī)的貨艙中，其中在陸地飛行過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的溫度上升和與之有關(guān)的水滴形成。
權(quán)利要求
1.按照消光原理的光學(xué)煙感報(bào)警器，具有一個(gè)光橋和一個(gè)分析處理電路(3)，所述光橋具有一個(gè)光源(L1)和一個(gè)分別帶有一個(gè)接收器(E2，E1)的測(cè)量段及參考段(M1，R1)，其特征在于設(shè)有一個(gè)第二光源(L2)，從每個(gè)光源(L1，L2)出發(fā)，有一個(gè)對(duì)外敞開(kāi)的測(cè)量段通向一個(gè)接收器，以及一個(gè)對(duì)外封閉的參考段通向另一個(gè)接收器，其中每個(gè)接收器對(duì)一個(gè)光源作用為測(cè)量接收器，而對(duì)另一個(gè)光源作用為參考接收器，以及相反。
2.權(quán)利要求1的煙感報(bào)警器，其特征在于，所述兩個(gè)光源(L1，L2)的發(fā)光被調(diào)節(jié)成在相應(yīng)參考接收器(E1，E2)內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的光電流，且所述分析處理電路(3)具有用于對(duì)所述兩個(gè)接收器的信號(hào)差進(jìn)行分析處理的裝置(2)。
3.權(quán)利要求2的煙感報(bào)警器，其特征在于所述兩個(gè)光源(L1，L2)可順序地被激活且與所屬的接收器(E1，E2)分別形成一個(gè)通道，對(duì)一個(gè)通道形成一個(gè)差信號(hào)“測(cè)量段-參考段”，以及對(duì)另一個(gè)通道形成一個(gè)差信號(hào)“參考段-測(cè)量段”。
4.權(quán)利要求3的煙感報(bào)警器，其特征在于所述的兩個(gè)差信號(hào)(Sm)被測(cè)試用于可能的變化，而且所述差信號(hào)(Sm)的反方向變化被解釋為出現(xiàn)煙霧。
5.權(quán)利要求4的煙感報(bào)警器，其特征在于所述差信號(hào)(Sm)的同方向變化被解釋為指示出因周圍環(huán)境溫度或因沾濕而引起所述接收器(E1，E2)的靈敏度產(chǎn)生不同變化。
6.權(quán)利要求5的煙感報(bào)警器，其特征在于所述接收器(E1，E2)靈敏度的所述不同變化通過(guò)調(diào)節(jié)光源(L1，L2)的發(fā)光來(lái)補(bǔ)償，而且由超過(guò)一個(gè)確定量的調(diào)節(jié)觸發(fā)一個(gè)干擾信號(hào)。
7.權(quán)利要求2-6之一的煙感報(bào)警器，其特征在于所述光源(L1，L2)和接收器(E1，E2)由一個(gè)可裝入外殼內(nèi)的共同構(gòu)件(5)承載。
8.權(quán)利要求7的煙感報(bào)警器，其特征在于所述的共同構(gòu)件(5)具有長(zhǎng)形的棱柱體形狀，在其一個(gè)端面(6)裝設(shè)所述的光源(L1，L2)以及在其另一端面(7)裝設(shè)所述的接收器(E1，E2)，并且是沿著所述端面(6或7)的兩個(gè)對(duì)角線之一分別裝設(shè)的。
9.權(quán)利要求8的煙感報(bào)警器，其特征在于所述棱柱狀的構(gòu)件(5)在其中心具有一個(gè)形成測(cè)量室的空腔(8)，所述兩個(gè)測(cè)量段(M1，M2)穿過(guò)該空腔，而且所述兩個(gè)參考段(R1，R2)穿過(guò)所述棱柱狀構(gòu)件(5)的與該空腔(8)在空間上隔離的區(qū)域。
10.權(quán)利要求1-9之一所述的煙感報(bào)警器在浴室和/或與之相連的房間內(nèi)或在飛機(jī)貨艙內(nèi)的應(yīng)用。
全文摘要
煙感報(bào)警器包含一個(gè)光橋和一個(gè)分析處理電路(3)，所述光橋具有兩個(gè)光源(L
文檔編號(hào)G08B29/18GK1448896SQ0310797
公開(kāi)日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者K·米勒, P·昆茨, M·勒普菲 申請(qǐng)人:西門子建筑技術(shù)公司