一種散射式煙霧探測器光學暗室的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種散射式煙霧探測器光學暗室，屬于消防報警【技術領域】。該暗室主要由光室、固定在外罩上內壁光滑的錐形圓筒狀迷宮和扣合在光室上的外罩構成，光室具有其光學軸線分別與光室端面呈10°-35°交角的接收管腔和第一、第二發射管腔；接收管腔與第一發射管腔的光學軸線之間所夾空間散射角為110°-150°；接收管腔與第二發射管腔的光學軸線以30°-70°角相交；第一和第二發射管腔內分別安裝波長不同的發光器件；錐形圓筒狀迷宮的大端口固定在外罩上，小端口和光室端面之間留有進煙間隔。本實用新型可以探測出粒徑小至0.15微米的微細煙霧，在較低靈敏度下平衡地響應所有4種試驗火，有效抑制水蒸氣、灰塵以及水蒸氣凝露、灰塵積累造成的誤報。
【專利說明】一種散射式煙霧探測器光學暗室
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種散射式煙霧探測器光學暗室，尤其是一種可以探測出粒徑小至0.15微米的微細煙霧、在不高于0.3dB/m的較低靈敏度下平衡地響應4種試驗火，且能有效抑制灰塵、水蒸氣、灰塵積累、水蒸氣結露造成誤報的散射式煙霧探測器光學暗室，屬于消防報警【技術領域】。
【背景技術】
[0002]火災標志物煙霧的粒子直徑分布在0.01至I微米，通常呈對數正態分布，其中0.1-1微米的粒子對散射光能貢獻最大。20世紀70年代光電煙霧探測器問世以來常用的光源波長是0.9微米左右，按照粒子光學散射的米理論，0.9微米波長的光源基本上只能測得0.3至3微米段的米散射光能，這就造成了散射式煙霧探測器對較大煙霧粒子特別敏感，對國家標準GB4715-2005規定的4種試驗火響應不平衡的缺點。后向散射式探測器可以改善對試驗火響應的平衡性，但仍然解決不了 0.3微米以下煙霧粒子的響應問題。近年來獲得廣泛應用的許多材料例如聚四氟乙烯、聚酰亞胺等火災煙霧的平均粒徑在0.1-0.3微米，對0.9微米的紅外光來說，其散射光能很微弱。
[0003]據 申請人:了解，現有煙霧探測器產品需要妥善解決的另一個難題是誤報問題——灰塵以及水蒸氣顆粒引起的誤報時有發生，給火災監控帶來諸多麻煩。
[0004]因此，如何有效探測粒徑0.3微米以下的微細煙霧和使探測器的對各種材料的火災煙霧響應更加平衡，以及如何區分火災煙霧和灰塵、水蒸氣等干擾因素以抑制誤報，成為備受關注的課題。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是，針對現有技術存在的問題，提出一種可以有效探測微細煙霧粒子、均勻響應所有4種試驗火，同時又能有效抑制灰塵、水蒸氣、灰塵積累、水蒸氣結露造成誤報的散射式煙霧探測器光學暗室。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型的散射式煙霧探測器光學暗室主要由光室、固定在外罩上內壁光滑的錐形圓筒狀迷宮和扣合在光室上的外罩構成，其特征在于:所述光室具有分別開口于所述光室端面且其光學軸線分別與所述光室端面呈10° -35°交角的接收管腔和第一、第二發射管腔；所述接收管腔與第一發射管腔的光學軸線之間所夾空間散射角為110° -150°，構成前向散射光路；所述接收管腔與第二發射管腔的光學軸線以30° -70°角相交，構成后向散射光路；所述第一和第二發射管腔內安裝波長不同的發光器件；所述錐形圓筒狀迷宮的大端口固定在外罩上，所述錐形圓筒狀迷宮的小端口和光室端面之間留有進煙間隔。
[0007]火災煙霧顆粒粒徑多在0.1-1微米范圍內，而灰塵、水蒸氣粒徑多在I微米以上。由于本實用新型將前、后向散射光路有機結合，并且采用了不同波長的發光器件，因此通過對前述特定前向和后向散射角度上散射信號的處理，可以識別不同粒子粒徑，從而分辨火災煙塵和灰塵、水蒸氣，并且錐形圓筒狀迷宮光潔的內表面光滑，促使水蒸氣在短時間內結露，從而有效抑制了水蒸氣結露引起的誤報，同時處于探測器工作位置時，錐形迷宮直徑上端小、下端大，有效減少了灰塵因重力沉降造成的在迷宮內表面的積累，抑制了灰塵積累造成的誤報。所述特定的前向和后向散射角度的根據米散射理論、計算機仿真和實驗確定的。
[0008]本實用新型進一步的完善是，所述迷宮的內壁與所述光室端面之間的錐度為60。-87。。
[0009]本實用新型再進一步的完善是，所述接收管腔與第一發射管腔的光學軸線交點和所述接收管腔與第二發射管腔的光學軸線交點之間的距離為0-5mm。
[0010]本實用新型更進一步的完善是，所述迷宮和光室端面之間的進煙間隔為2-5_。
[0011]本實用新型又進一步的完善是，所述第一和第二發射管腔內發光器件的波長分別為 280-490nm 和 830_1050nm。
[0012]此外，所述第一波長發射管管腔光學軸線、第二波長發射管管腔光學軸線、接收管管腔光學軸線與所述光室端面的角度宜為15° -25。;所述接收管腔與第二發射管腔的光學軸線的夾角宜為40° -45° ;所述錐形圓筒狀迷宮內壁與所述光室端面之間的錐度宜為80。-83。。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0014]圖1為本實用新型一個實施例的結構示意圖。
[0015]圖2為圖1實施例中光室的立體結構示意圖。
[0016]圖3為圖2的局部剖切結構示意圖。
[0017]圖4為圖1實施例中光室的剖視圖之一。
[0018]圖5為圖1實施例中光室的剖視圖之二。
[0019]圖中:I是接收管腔端口、2是第一發射管腔端口、3是第二發射管腔端口、4是光室端面、5是接收管腔、6是第一發射管腔、7是第二發射管腔、8是接收管腔與第二發射管腔光學軸線交點、9是接收管腔與第一發射管腔光學軸線交點、10是迷宮、11是防蟲網、12是外罩、13是進煙間隔、14是光室、15是進煙口。
【具體實施方式】
[0020]實施例一
[0021]本實施例為一種可以以低于0.3dB/m的靈敏度均勻響應所有4種試驗火且抑制灰塵、水蒸氣造成誤報的散射式煙霧探測器光學暗室，其基本結構參見圖1，主要由光室14、固定于外罩12上的迷宮10和與光室14圓形端面4扣合的外罩12構成。
[0022]其中光室14具有開口于光室端面4且其光學軸線分別與光室端面4呈20°交角d的接收管腔5和交角e的第一發射管腔6(參見圖5，角d和角e的范圍均可為10_35°，角d和e既可相等，也可以不等)、與該光室端面的交角b為25°的第二發射管腔7 (參見圖，b為10-35° )。接收管腔5與第一發射管腔6的光學軸線之間所夾空間散射角c為140°
(參見圖5，110° -150°范圍均可)，構成前向散射光路，。接收管腔5與第二發射管腔7的光學軸線之間的空間夾角a為40° (參見圖3，30° -70°亦可)，構成后向散射光路。
[0023]第一和第二發射管腔6、7內安裝波長不同的藍光(紫外)和紅外發光器件。外罩12的圓周具有間隔分布的進煙口 15，且其與光室端面相對的底面固定錐形圓筒狀迷宮10的大端口，迷宮10的小端口與光室端面4之間形成進煙間隔13，該間隔為3mm (在2_5mm范圍均可)。外罩12與迷宮10之間裝有防蟲網11。接收管腔5與第一發射管腔6的光學軸線交點9、接收管腔5與第二發射管腔7的光學軸線交點8重合或者不重合均可，不重合時的距離不宜大于5mm，以保證散射信號取樣的一致性。
[0024]更具體而言，如圖1和圖2所示，光室14含3個獨立的管腔，其中6、7是第一和第二發射管腔，5是接收管的管腔，它們的端口 2、3、I分布在光室的端面4上。第一發射管腔6里安裝第一波長發射管，第二發射管腔7里安裝第二波長發射管，兩個發射管的工作波長分別采用藍光(400-490nm)(或紫外光，280_400nm)和紅外光(830_1050nm)，兩個發射管的工作波長也可以分別采用紅外光和藍光(或紫外光)，原則上波長差別越大越好。
[0025]本實施例將前、后向散射光路有機結合，并且采用了不同波長的發光器件，因此通過對接收信號的處理，識別不同粒徑，可以分辨火災煙塵和灰塵、水蒸氣。
[0026]圖1中的迷宮10是一個錐面圓筒，由于錐面上端小下端大，灰塵不會因重力作用而沉降在迷宮10的內表面，從而有效地抑制灰塵積累造成的誤火警，甚至迷宮10可以在探測器壽命周期內免清洗。此外，迷宮10錐面內表面非常光滑，水蒸氣過飽和時會迅速在錐面上形成水膜，從而有效抑制由結露造成的誤火警。
[0027]該光學暗室的光室14和迷宮10等結構對從所有方向進入光學暗室的煙霧氣流具有一致的阻力，因此具有良好的方位特性(按GB 4715- 2005點型感煙火災探測器之4.3方位試驗)。
[0028]第一波長發射管的光學軸線、第二波長發射管的光學軸線分別和接收管的光學軸線相交，其交點周圍區域是光學敏感區。當有煙霧進入光學暗室到達該敏感區時，煙霧粒子在來自第一波長發射管和第二波長發射管光束照射下發生散射，散射光進入接收管，轉換成電信號。這些電信號通過處理后，即可對火災危險進行判斷、對非火災信號進行鑒別。
[0029]迷宮10內壁與光室端面4之間的錐度在60-87°之間，80-83°為宜。為了保證煙霧進入光學暗室，迷宮10小端口和光室平面4之間留有進煙間隔13，其高度為2-5mm，較好為 3mm η
[0030]總之，本實施例基于兩個散射角度、兩種波長和內表面光滑的錐形圓筒狀迷宮，能在不高于0.3dB/m的靈敏度下均勻響應所有4種試驗火，具有顯著的抑制灰塵、灰塵積累、水蒸氣、結露造成誤報的能力。
[0031 ] 除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種散射式煙霧探測器光學暗室，主要由光室、固定在外罩上內壁光滑的錐形圓筒狀迷宮和扣合在光室上的外罩構成，其特征在于:所述光室具有分別開口于所述光室端面且其光學軸線分別與所述光室端面呈10° -35°交角的接收管腔和第一、第二發射管腔；所述接收管腔與第一發射管腔的光學軸線之間所夾空間散射角為110° -150°，構成前向散射光路；所述接收管腔與第二發射管腔的光學軸線以30° -70°角相交，構成后向散射光路；所述第一和第二發射管腔內安裝波長不同的發光器件；所述錐形圓筒狀迷宮的大端口固定在外罩上，所述錐形圓筒狀迷宮的小端口和光室端面之間留有進煙間隔。
2.根據權利要求1所述的散射式煙霧探測器光學暗室，其特征在于:所述迷宮的內壁與所述光室端面之間的錐度為60° -87°。
3.根據權利要求1所述的散射式煙霧探測器光學暗室，其特征在于:所述接收管腔與第一發射管腔的光學軸線交點和所述接收管腔與第二發射管腔的光學軸線交點之間的距離為0_5mm。
4.根據權利要求1所述的散射式煙霧探測器光學暗室，其特征在于:所述迷宮和光室端面之間的進煙間隔為2-5mm。
5.根據權利要求1所述的散射式煙霧探測器光學暗室，其特征在于:所述第一和第二發射管腔內發光器件的波長分別為280-490nm和830_1050nm。
【文檔編號】G08B17/107GK204256879SQ201420770944
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】王殊, 竇征 申請人:王殊, 竇征