專利名稱：立式雙向散射型光電感煙探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電感煙探測器，尤其涉及立式雙向散射型光電感煙探測器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光電感煙探測器對灰色煙霧有很好的響應(yīng)，但對黑色煙霧不敏感。這種探測器的報警閾值經(jīng)過外部設(shè)定后不能夠按照煙霧探測區(qū)的煙霧類型進行自我調(diào)整。為了響應(yīng)黑煙，一般而言均通過提高探測器的靈敏度即降低報警閾值，使探測器能夠及時響應(yīng)黑煙。但是，當有灰塵、香煙煙霧等顏色很淺的煙霧干擾時，很小的煙霧濃度會使探測器出現(xiàn)超過報警閾值的響應(yīng)輸出。所以常常產(chǎn)生誤報。
本發(fā)明的目的在于提供一種立式雙向散射型光電感煙探測器，該探測器相對于固定的散射角度以及不同類型的煙霧產(chǎn)生不同的響應(yīng)輸出。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的光電感煙探測器，它包括光發(fā)射部分和光接受部分。光發(fā)射部分發(fā)出的光經(jīng)過透鏡折射經(jīng)發(fā)射腔射入到探測室內(nèi)，入射到光探測室的光通過接收透鏡接收并聚焦到光接收器上。本發(fā)明的立式雙向散射型光電感煙探測器設(shè)置前向和后向光接收器，分別接收來自兩個光接收透鏡的光線。本發(fā)明的立式雙向散射型光電感煙探測器，是根據(jù)光的散射原理工作的。發(fā)射光路的中心軸線與接收光路的中心軸線所構(gòu)成的夾角為散射角。90°＜散射角(α)＜180°稱為前向散射；0°＜散射角(α)＜90°稱為后向散射。對于固定的散射角度，不同類型的煙霧，構(gòu)成這個散射角度的接收部分有不同的響應(yīng)輸出。煙霧顏色淺時，接收部分的響應(yīng)輸出值較大；煙霧顏色深時，接收部分的響應(yīng)輸出值較小。對于相同濃度和相同類型的煙霧，接收部分的響應(yīng)輸出強度根據(jù)散射角度的不同存在一定的變化關(guān)系。散射角由0°增加到90°時，接收部分的響應(yīng)輸出值由大變??；散射角由90°增加到180°時，接收部分的響應(yīng)輸出由小變大；散射角由0°增加到90°時輸出值的變化量要比散射角由90°增加到180°時的輸出值的變化量要小的多。在前向和后向散射角度固定采用雙向散射的前提下，與光發(fā)射器構(gòu)成后向散射角的接收部分和與光發(fā)射器構(gòu)成前向散射角的接收部分對于不同顏色的煙霧的響應(yīng)輸出值的比值不同。煙霧的顏色由淺到深的變化時，這個比值由小變大，并且這個比值不隨煙霧的濃度變化而變化，其大小只與煙霧的顏色有關(guān)。由此可知構(gòu)成后向散射角的接收部分和構(gòu)成前向散射角的接收部分對煙霧的響應(yīng)輸出的比值的不同，可以代表煙霧的顏色的不同。
本發(fā)明是應(yīng)用后向散射角的接收部分與前向散射角的接收部分對煙霧的響應(yīng)輸出的比值的不同來分辨煙霧的顏色。根據(jù)固定散射角對不同顏色的煙霧的響應(yīng)輸出不同，參考判斷出的煙霧顏色，動態(tài)的調(diào)整報警閾值，這樣對不同顏色的煙霧就有了相接近的靈敏程度。黑煙時，根據(jù)判斷煙霧顏色，及時降低報警閾值，對黑煙能及時響應(yīng)?；覠煏r，同樣根據(jù)煙霧的顏色，及時提高報警閾值，使對灰煙的靈敏程度與黑煙時相接近。對于灰塵、香煙的煙霧這一類顏色很淺的灰煙可以從火災(zāi)燃燒產(chǎn)生的煙霧中區(qū)分出來，對他們不作響應(yīng)，這樣就解決了誤報的問題。
在雙向散射型光電感煙探測器中，構(gòu)成后向散射角的接收部分和構(gòu)成前向散射角的接收部分對于煙霧的響應(yīng)輸出值的比值是由它們各自的散射角度以及角度之間的關(guān)系決定的。黑煙時的比值與灰煙時的比值要有足夠大的差別，這樣才能更好的區(qū)分不同顏色的煙霧。另外，對于與光發(fā)射器構(gòu)成后向散射角的接收器與光發(fā)射器構(gòu)成前向散射角的接收器，要求各自對煙霧分別有足夠大的響應(yīng)輸出值。這使得設(shè)計過程中要選擇兩個合適的散射角進行組合。
立式雙向散射型光電感煙探測器設(shè)計時選擇了散射角度較小的后向散射角α145°±5°和散射角度較大前向散射角α2135°±5°。構(gòu)成兩個角度的兩個接收器分別在后向散射角和前向散射角可實現(xiàn)的范圍內(nèi)有較大的輸出值，足夠進行有無煙霧的分辨。煙霧濃度等效的情況下，在顏色最淺的灰煙時構(gòu)成兩個散射角度的兩個光接收器的比值與顏色最深的黑煙時的比值相差2.5～3倍，足夠進行煙霧顏色的分辨。這兩個角度是很理想的選擇。
在后向散射角較小時，探測區(qū)縱向剖面的一個尺寸很大，需要的探測室的空間也比較大。為了在有限的探測室的空間里實現(xiàn)較小的后向散射角，本發(fā)明立式后向散射型光電感煙探測器采用了立式結(jié)構(gòu)，即發(fā)射光路的中心軸線與接收光路的中心軸線相交，且軸線所在的平面與線路板所在平面所構(gòu)成的角度為90°±20°。這種結(jié)構(gòu)使形成后向散射角的發(fā)射光路和接收光路相交的探測區(qū)(簡稱后向探測區(qū))的縱向剖面的最長尺寸沿著探測室縱向剖面的對角線方向；同理形成前向散射角的發(fā)射光路和接收光路相交的探測區(qū)(簡稱前向)探測區(qū)也這種方式。這樣在有限的探測室空間里實現(xiàn)了較小的后向散射角，這是它的優(yōu)點之一。它的另一個優(yōu)點是方向性很好。兩個接收部分不在進煙信道上，阻擋煙霧進入的障礙減少了，改善了方向性。


圖1是按照本發(fā)明的立式雙向散射型光電感煙探測器的縱向剖面圖；圖2表示發(fā)射光路的中心軸線與接收光路的中心軸線所構(gòu)成的前向散射夾角α；圖3表示發(fā)射光路的中心軸線與接收光路的中心軸線所構(gòu)成的后向散射夾角α；圖4表示探測室與探策區(qū)之間的關(guān)系；圖5表示以插件接收器代替光接收器和光接收透鏡的示意圖；圖6表示以導(dǎo)光柱和貼片發(fā)射器代替光發(fā)射器與光發(fā)射透鏡的示意圖.
圖中1-遮光窗
2-光發(fā)射器3-底座4-光發(fā)射透鏡5-后向接收器6-后向接收透鏡7-擋板8-前向接收透鏡9-前向接收器10-線路板11-后插件接收器12-前插件接收器13-導(dǎo)光柱14-貼片發(fā)射器具體實施方式
如圖1所示，遮光窗1和底座3構(gòu)成一個暗室，稱作探測室；遮光窗上的葉片構(gòu)成光學陷阱，它既不防礙煙霧的進入，又遮擋了外部的環(huán)境光線，使內(nèi)部成為暗室，防止外界環(huán)境光的干擾；遮光窗內(nèi)部的頂部有鋸齒型設(shè)計，用來有效的吸收背景光。底座3構(gòu)成支撐發(fā)射器2和遮光窗1的一個支架，支架還起到固定線路板(10)的作用。另外，在其內(nèi)的結(jié)構(gòu)還構(gòu)成接收光線的通路，接收的光線通過該信道照射到接收器上。光發(fā)射器設(shè)置圖1中的遮光窗1的內(nèi)腔后端，它發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡4折射，然后通過遮光窗和底(3)座構(gòu)成的一個充滿鋸齒的發(fā)射腔，射入到探測室內(nèi)。光發(fā)射器2發(fā)出的光線的中心軸線與線路板所在的平面成0°±5°。為簡化工藝及安裝，發(fā)射部分也可由貼片發(fā)射器和導(dǎo)光柱代替，從導(dǎo)光柱射出光線的通路為發(fā)射光路，它的中心軸線與原軸線重合。
與發(fā)射光路構(gòu)成后向散射角的接收器(簡稱后向接收器)選擇平面表貼封裝，表貼在線路板10上，通過透鏡6接收探測區(qū)的光線，接收的光線先照射到接收透鏡6上，經(jīng)過透鏡聚焦到接收器5上。透鏡b所在平面垂直于接收光路。接收光路的光軸中心與發(fā)射光路的中心軸相交且成45°±5°且在同一平面內(nèi)，這個平面與線路板所在的平面所成的角度為90°±20°。前、后平面表貼接收器5、6也可分別由插件接收器11、12代替。它的中心軸線與原軸線重合。同樣，光發(fā)射器2和光發(fā)射透鏡4也可分別由貼片發(fā)射器14與導(dǎo)光柱13代替。
前向接收部分和后向接收部分由擋板7分隔，有效地遮擋了不希望接收的其它雜光。降低了背景光。
探測器在工作的過程中，煙霧濃度較小時，同時采集后向接收器和前向接收器的輸出值，計算他們的比值，根據(jù)比值判斷煙霧的顏色，實時調(diào)整報警閾值。煙霧顏色偏黑時，降低報警閾值；煙霧顏色偏灰時，提高報警閾值。當比值超出一定的范圍，如過大或過小的時候，認為有異物或水蒸氣等干擾。
綜上所述，立式光電感煙探測器與眾不同之處在于它結(jié)合立式結(jié)構(gòu)的散射角度的組合135°±5°和45°±5°。其優(yōu)點是突破了結(jié)構(gòu)上的限制，可以選擇更合理的角度組合。這種角度組合能區(qū)分煙霧的顏色，動態(tài)調(diào)整報警閾值，使探測器對各種煙霧的靈敏度趨于一致；能區(qū)分干擾，減少誤報。從根本上解決了影響黑煙問題和誤報問題這一對矛盾。另外，它減少了進煙信道上的障礙物，使進煙更容易，改善了探測器的方向性。
權(quán)利要求
1.一種立式雙向散射型光電感煙探測器，其主要包括一個遮光窗和底座(3)組成的探測室、發(fā)射器(2)、發(fā)射透鏡(4)、前向接收器(9)、后向接收器(5)、前向接收透鏡(9)、后向接收透鏡(6)和線路板(10)，其特征在于由發(fā)射器(2)與接收器(9)分別與接收器(5)構(gòu)成前向散射通路和后向散射通路。
2.按照權(quán)利要求1的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于前向散射通路的發(fā)射光路中心軸線與接收光路中心軸線的夾角α為135°±5°，后向散射通路的發(fā)射光路中心軸線和接收光路的中心軸線的夾角α為45°±5°。
3.按照權(quán)利要求1的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于發(fā)射光路的中心軸線與前向接收光路和后向接收光路的中心軸線在同一個平面上。
4.按照權(quán)利要求3的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于所述發(fā)射光路中心軸線與前向接收光路和后向接收光路的中心軸線所構(gòu)成的平面與線路板(10)所在平面構(gòu)成的角度為90°±20°。
5.按照權(quán)利要求3的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于所述發(fā)射光路中心軸線與線路板(10)所在平面構(gòu)成的角度為0°±5°。
6.按照權(quán)利要求1的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于插件發(fā)射器(2)和發(fā)射透鏡(4)構(gòu)成的發(fā)射部分可由貼片發(fā)射器(14)和導(dǎo)光柱(13)代替。
7.按照權(quán)利要求6的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于發(fā)射部分發(fā)出的光的軸線與線路板(10)所構(gòu)成的角度為0°±5°。
8.按照權(quán)利要求1的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于由平面接收器(9)和透鏡(8)構(gòu)成的前向接收部分以及由平面接收器(5)和透鏡(6)構(gòu)成的后向接收部分均可由插件接收器代替，并且前向接收光路的中心軸線與發(fā)射光路的中心軸線構(gòu)成的夾角為135°±5°，后向接收光路的中心軸線與發(fā)射光路的中心軸線構(gòu)成的夾角為45°±5°
9.按照權(quán)利要求1的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于通過實時判斷與光發(fā)射器(2)構(gòu)成后向散射角的接收部分和與發(fā)射器(2)構(gòu)成前向散射角的接收部分的響應(yīng)輸出值的比值來判斷煙霧顆粒的顏色，并根據(jù)煙霧顆粒的顏色實時調(diào)整報警閥值的數(shù)值。
10.按照權(quán)利要求1的立式雙向散射型光電感煙探測器，其特征在于前向、后向光接收器(5)、(9)和前向、后向接收透鏡(8)、(6)分別由前、后插片接收器(12)與(11)代替。
全文摘要
本發(fā)明涉及立式雙向散射型光電感煙探測器，主要包括由遮光窗(1)和底座(3)構(gòu)成的探測室、光發(fā)射器(2)、透鏡(4)、由后向接收透鏡(6)和后向接收器(5)構(gòu)成的后向接收光路、由前向接收透鏡(8)和前向接收器(9)構(gòu)成的前向接收光路。本發(fā)明采用雙向散射光路，合理設(shè)計兩個散射角度，運用不同散射角度對不同類型的煙霧響應(yīng)特性的不同，區(qū)分黑煙、白煙、水蒸氣及異物，提高了對各種煙霧的響應(yīng)，減少誤報。本發(fā)明采用的獨特結(jié)構(gòu)設(shè)計，使光路有效地利用探測室內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于防范火災(zāi)的建筑物內(nèi)部報警系統(tǒng)。
文檔編號G01N21/47GK1517698SQ0310062
公開日2004年8月4日 申請日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者祖明焱, 王留鎖, 王愛中, 李玉辰, 劉衛(wèi)華 申請人:海灣安全技術(shù)股份有限公司