專利名稱：反射式光束感煙火災(zāi)探測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火災(zāi)探測技術(shù)領(lǐng)域。
在火災(zāi)探測領(lǐng)域中，用于大空間早期火災(zāi)探測的技術(shù)設(shè)備主要有以下幾種1.分離式光束感煙火災(zāi)探測器，2.吸氣式煙霧火災(zāi)探測器，3.圖象式火災(zāi)探測系統(tǒng)，4.火焰探測器。其中，1、2均為對火災(zāi)燃燒產(chǎn)物煙霧的探測，3.可探測火焰及煙霧，4.對早期火災(zāi)紅外、紫外光輻射的探測。分離式光束感煙火災(zāi)探測器在這幾種火災(zāi)探測器中具有控制面積大、成本造價低、反應(yīng)靈敏的特點，一直受到用戶的信賴，在國際上被普遍采用。但是，由于它的發(fā)射部分與接收部分分別安裝于探測空間的兩端，使得該探測器在火災(zāi)探測可靠性方面存在以下缺陷①當(dāng)發(fā)射端由于器件或電路元件的原因引起發(fā)射強度發(fā)生變化時，無法在接收端對紅外發(fā)射強度的變化進行補償，容易引起誤報；當(dāng)接收端的電路參數(shù)發(fā)生變化時，也易引起誤報現(xiàn)象。
②由于發(fā)射、接收分離供電，所以電源穩(wěn)定性方面的原因?qū)缶鞣€(wěn)定性會構(gòu)成影響。
③沒有補償環(huán)境漸變的功能。當(dāng)環(huán)境的背景光由于自然因素整體發(fā)生漸變時，容易引起連續(xù)性誤報行為。
④對安裝的要求比較苛刻。由于很小的震動或位移，會引起設(shè)備連續(xù)的火災(zāi)報警。
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)射部分和接收部分位于探測空間同一端，探測報警可靠性高的反射式光束感煙火災(zāi)探測方法及其裝置。
本發(fā)明采用以下方式實現(xiàn)。
本發(fā)明方法是將光信號發(fā)射部分和光信號接收部分設(shè)置在探測空間的同一端，反射直角棱鏡設(shè)置在探測空間的另一端，利用反射直角棱鏡的光線原路反射特性，形成單源雙室探測結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明裝置由發(fā)射源、接收器和反射直角棱鏡構(gòu)成。發(fā)射源和接收器位于同一線路板上，反射直角棱鏡設(shè)置在火災(zāi)煙霧的另一端。接收器包括測量接收放大電路、判斷電路、解碼電路和光路，還可以包括補償測量接收放大電路。測量接收放大電路和補償測量接收放大電路的輸出端分別與判斷電路相連接。解碼電路的一端與判斷電路相連接，另一端與控制器的信號端相連接。解碼電路輸出的信號經(jīng)控制器識別后，送入報警器報警。在發(fā)射源前設(shè)置分光直角棱鏡，補償測量接收放大電路前設(shè)置反光直角棱鏡，發(fā)射源與分光直角棱鏡之間設(shè)置發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡，在補償測量接收放大電路與反光直角棱鏡之間設(shè)置補償聚焦棱鏡，在測量接收放大電路前設(shè)置探測聚焦棱鏡?；蛟诎l(fā)射源前設(shè)置發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡，在測量接收放大電路前設(shè)置探測聚焦棱鏡，補償測量接收放大電路設(shè)置采樣光敏接頭，采樣光敏接頭伸入發(fā)射源與發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡之間?；虬l(fā)射源和測量接收放大電路同軸，構(gòu)成發(fā)射接收放大電路，發(fā)射、接收放大電路前設(shè)置準(zhǔn)直聚焦棱鏡，補償測量接收放大電路的采樣光敏接頭伸入發(fā)射接收放大電路和棱鏡之間?；蛑辉O(shè)置發(fā)射源、測量接收放大電路、判斷電路和解碼電路，發(fā)射源和測量接收放大電路同軸，構(gòu)成發(fā)射接收放大電路，發(fā)射、接收放大電路前設(shè)置準(zhǔn)直聚焦棱鏡?；蛑辉O(shè)置發(fā)射源、測量接收放大電路、判斷電路和解碼電路，發(fā)射源前設(shè)置發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡，測量接收放大電路前設(shè)置探測聚焦棱鏡。通過利用直角棱鏡良好的原路反射特性，將發(fā)射、接收置于探測空間的同一端并一體化，構(gòu)成單源雙室的探測結(jié)構(gòu)，使探測裝置具有良好的自動補償、智能比較的探測報警功能，徹底消除由于發(fā)射、接收分離而造成的報警可靠性不高的問題。
本發(fā)明在提高光束感煙火災(zāi)探測穩(wěn)定性方面具有以下優(yōu)點與效果①由于發(fā)射與接收位于同一端并一體化，當(dāng)發(fā)射部分由于元器件或電路元件的原因引起發(fā)射強度發(fā)生變化時，通過本發(fā)明的補償電路對紅外發(fā)射強度的變化進行補償，消除誤報警。
②由于發(fā)射與接收位于同一端并一體化，分離式光束感煙火災(zāi)探測器接收端電路參數(shù)發(fā)生變化引起的誤報現(xiàn)象不復(fù)存在。
③由于發(fā)射端和接收端采用同一供電系統(tǒng)，由電源穩(wěn)定性方面的原因?qū)缶鞣€(wěn)定性構(gòu)成的影響得到了消除。
④本發(fā)明具有補償環(huán)境漸變的功能，當(dāng)環(huán)境的背景光由于自然因素整體發(fā)生漸變時，判斷電路自動進行環(huán)境補償，消除了環(huán)境漸變因素的影響。
⑤本發(fā)明對安裝要求比較寬松，因為1.由于發(fā)射與接收一體化，不存在由于時間關(guān)系而造成相對位置變化的可能；2.由于采用反射直角棱鏡，發(fā)射與接收始終保持同一光路，其精度可達到幾秒(如＜10秒)，很小的震動或位移，不會引起設(shè)備的火災(zāi)誤報警。
⑥由于發(fā)射接收一體化，設(shè)備安裝布線得到了極大的簡化，給設(shè)備維修帶來了方便。
本發(fā)明裝置適用于大型賓館、倉儲、展覽館、影劇院等大空間公共場所的火災(zāi)監(jiān)控。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
附

圖1，本發(fā)明光路結(jié)構(gòu)示意圖。a-補償光路采用分光系統(tǒng)的形式，b-補償光線直接在準(zhǔn)直棱鏡前采樣的結(jié)構(gòu)形式，c-發(fā)射、接收同軸的結(jié)構(gòu)形式，d-簡易發(fā)射、接收同軸的結(jié)構(gòu)形式，e-簡易發(fā)射、接收非同軸的結(jié)構(gòu)形式。其中，1-補償測量接收放大電路，2-發(fā)射源，3-測量接收放大電路，4-分光直角棱鏡，5-反光直角棱鏡，6-反射直角三棱鏡，7-火災(zāi)煙霧，8-發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡，9-探測聚焦棱鏡，10-補償聚焦棱鏡，11-補償采樣光敏接收頭，12-發(fā)射、接收放大電路，13-準(zhǔn)直、聚焦棱鏡，14-光源發(fā)射頭，15-光敏接收頭。
附圖2，本發(fā)明電路部分框圖。其中，16-判斷電路，17-解碼電路。
附圖3，發(fā)射原理圖。
附圖4，接收、補償和判斷電路原理圖。
附圖5，解碼電路原理圖。
參見附圖1(a)、2，補償測量接收放大電路1，發(fā)射源2和測量接收放大電路3設(shè)置在同一線路板上。補償測量接收放大電路1前設(shè)置反光直角棱鏡5，發(fā)射源2前設(shè)置分光直角棱鏡4，測量接收放大電路3前設(shè)置有探測聚焦棱鏡9，補償測量接收放大電路1和反光直角棱鏡5之間設(shè)置有補償聚焦棱鏡10，發(fā)射源2與分光棱鏡4之間設(shè)置有發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡8，反射直角三棱鏡6設(shè)置在火災(zāi)煙霧7的另一端。發(fā)射光源2發(fā)出的光在分光直角棱鏡4處分成兩路，一路送至反光直角棱鏡5，再通過補償聚焦棱鏡10將補償光線匯聚于補償測量接收放大電路1的紅外光敏管前。在這一過程中，使光路環(huán)境處于與環(huán)境基本同步，以便補償測量部分除了補償由于分離發(fā)射、接收而造成的變化的同時，還可補償由于大氣環(huán)境緩慢變化而引起的測量誤差。另一路光線通過分光直角棱鏡4穿過大氣和火災(zāi)煙霧7，經(jīng)反射直角三棱鏡6反射后再次穿過火災(zāi)煙霧7到達探測聚焦棱鏡9，由9將反向光聚焦于火災(zāi)狀況測量接收放大電路3的紅外光敏管上。測量接收放大電路3和補償測量接收放大電路1分別對經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的電信號進行放大，然后送入判斷電路16進行比較運算，得到只受外界煙霧濃度影響的電信號值X。通過對X值的分析，并引入趨勢判據(jù)、模糊識別等智能識別功能，以確定火災(zāi)探測器處于三個工作狀態(tài)(正常、火災(zāi)、故障)的哪一個工作狀態(tài)，并輸出相應(yīng)的信號(正常信號、火災(zāi)信號、故障信號)。
參見附圖1(b)，補償測量接收放大電路1，發(fā)射源2和測量接收放大電路3設(shè)置在同一線路板上。發(fā)射源2前設(shè)置發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡8，測量接收放大電路3前設(shè)置探測聚焦棱鏡9。補償測量接收放大電路1的補償采樣光敏接頭11伸入到發(fā)射源2與發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡8之間。反射直角三棱鏡6設(shè)置在火災(zāi)煙霧7的另一端。
參見附圖1(c)，發(fā)射源與測量接收放大電路同軸，構(gòu)成發(fā)射、接收放大電路12。發(fā)射、接收放大電路12、補償測量接收放大電路1設(shè)置在同一線路板上。發(fā)射、接收放大電路12前設(shè)置有準(zhǔn)直、聚焦棱鏡13，補償測量接收放大電路1的補償采樣光敏接頭11伸入到發(fā)射、接收放大電路12與準(zhǔn)直聚焦棱鏡13之間。反射直角三棱鏡6設(shè)置在火災(zāi)煙霧7的另一端。
參見附圖1(d)，發(fā)射源與測量接收放大電路同軸，構(gòu)成發(fā)射、接收放大電路12。發(fā)射、接收放大電路12前設(shè)置有準(zhǔn)直、聚焦棱鏡13。反射直角三棱鏡6設(shè)置在火災(zāi)煙霧7的另一端。
參見附圖1(e)，發(fā)射源2和測量接收放大電路3位于同一線路板上，發(fā)射源2前設(shè)置有發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡8，測量接收放大電路3前設(shè)置有探測聚焦棱鏡9。反射直角三棱鏡6設(shè)置在火災(zāi)煙霧7的另一端。
參見附圖3，電源+24V由D1、R1、C1、R2、C2、Z1、N1組成的穩(wěn)壓電路對工作電路供電。利用穩(wěn)壓電源的開關(guān)性，形成點脈沖，驅(qū)動發(fā)射管，這樣可以有效地減低三極管的功耗，延長發(fā)射管的使用壽命。
參見附圖4，運放IC2的05、06及外部電路構(gòu)成了測量接收放大電路單元，反射鏡返回的信號經(jīng)過紅外線接收管P5，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，送入05的正相輸入端，經(jīng)05、06兩級放大，，由C6輸出至除法器B531的腳7，作為除法的一個因子。
運放IC2的07、08及外部電路構(gòu)成了補償測量接收放大電路單元，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光束未經(jīng)衰減在室內(nèi)直接被接收管P6接收，獲得的電信號輸入到08的正相輸入端，經(jīng)07、08兩級放大，由C7輸出，通過電位器P10，調(diào)節(jié)輸入到除法器B531的腳4。
此兩路輸入信號在除法器B531內(nèi)進行除法運算，消除了由于發(fā)射管老化而產(chǎn)生的非線性的老化系數(shù)，得到的值只受外界煙霧濃度的影響，記此值為X。
運放IC1的01～04構(gòu)成電壓比較窗口，其輸入狀態(tài)由X的大小決定，電位器P1、P4可以調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓值，以形成合適的電壓檢測范圍。01輸出高電平為正常狀態(tài)，02、03輸出均為高電平時，是火警狀態(tài)，04高電平為故障報警。三種輸出狀態(tài)經(jīng)三極管N1、P2、P3轉(zhuǎn)換成輸出電壓(20V、10V、0V)。信號從D7負端輸出。
B531是一個14管腳采用DIP封裝形式的模擬乘/除法器(精度為±0.5％)。電路中它的腳7接接收放大電路的輸出，腳8接低電平，腳13接高電平，腳4接補償電路的輸出，腳5、6接低電平，腳3、9、11、12、14接三個調(diào)零電位器，腳2輸出V0＝接收端輸出/補償輸出，兩者中都含有的老化系數(shù)就可消除，其輸出僅是一個關(guān)于外界煙霧濃度的單一函數(shù)。
集成穩(wěn)壓塊LM317T作為主電源，提供穩(wěn)定的直流電壓。
參見附圖5，集成塊VD5027是一個解碼模塊，它的腳18是電源端，腳9是地端，腳14輸入，腳17輸出，腳1～8是地址碼，腳10～13是數(shù)據(jù)碼。
SW-DIP8是一個多路控制開關(guān)，用來控制VD5027的地址編碼。
控制器從T+輸入地址碼到集成塊VD5027的14腳，當(dāng)該集成塊響應(yīng)地址碼時，17腳輸出高電平，相當(dāng)于一個開關(guān)值，N3導(dǎo)通，使YELLOW-S的值經(jīng)N11、N9、N8、N10、P6、P7、N1、P2及附屬元件可以從T+輸出。當(dāng)T+為高時，表示YELLOW-S＝20V(火災(zāi))；當(dāng)T+為低時，表示另兩種狀態(tài)(故障、正常)。控制器得到T+的狀態(tài)，保存。
集成塊VD5027的12腳數(shù)據(jù)變?yōu)楦唠娖剑?jīng)過N4、P5及附屬元件，使得YELLOW-S端的電平值上升大約6V，從T+的輸出就可以區(qū)分正常和故障。當(dāng)T+為高時，表示YELLOW-S＝10V(故障)；當(dāng)T+仍為低時，表示YELLOW-S＝2V(正常)。
控制器通過兩次采樣值比較，可以分辨出三種狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種反射式光束感煙火災(zāi)探測方法，其特征在于將光信號發(fā)射部分和光信號接收部分設(shè)置在探測空間的同一端，反射直角棱鏡設(shè)置在探測空間的另一端，利用直角棱鏡的光線原路反射特性，形成單源雙室探測結(jié)構(gòu)。
2.一種反射式光束感煙火災(zāi)探測裝置，包括發(fā)射源[2]和接收器，接收器包括解碼電路，其特征在于該裝置還包括反射直角棱鏡[6]，發(fā)射源和接收器位于同一線路板上，反射直角棱鏡[6]設(shè)置在火災(zāi)煙霧[7]的另一端，接收器包括測量接收放大電路[3]、判斷電路[16]和光路，還可以包括補償測量接收放大電路[1]，測量接收放大電路[3]和補償測量接收放大電路[1]的輸出端分別與判斷電路[16]相連接，解碼電路[17]的一端與判斷電路[16]相連接，在發(fā)射源[2]前設(shè)置分光直角棱鏡[4]，補償測量接收放大電路[1]前設(shè)置反光直角棱鏡[5]，在發(fā)射源[2]與分光直角棱角[4]之間設(shè)置發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡[8]，在補償測量接收放大電路[1]與反光直角棱鏡[5]之間設(shè)置補償聚焦棱鏡[10]，測量接收放大電路[3]前設(shè)置探測聚焦棱鏡[9]，或在發(fā)射源[2]前設(shè)置發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡[8]，測量接收放大電路[3]前設(shè)置探測聚焦棱鏡[9]，補償測量接收放大電路[1]設(shè)置采樣光敏接頭[11]、采樣光敏接頭[11]伸入發(fā)射源[2]與發(fā)射準(zhǔn)直棱鏡[8]之間，或發(fā)射源和測量接收放大電路同軸，構(gòu)成發(fā)射、接收放大電路[12]，發(fā)射、接收放大電路[12]前設(shè)置準(zhǔn)直聚焦棱鏡[13]，補償測量接收放大電路[1]的采樣光敏接頭[11]伸入發(fā)射、接收放大電路[12]與棱鏡[13]之間，或只設(shè)置發(fā)射源、測量接收放大電路、判斷電路[16]和解碼電路[17]，發(fā)射源和測量接收放大電路同軸，構(gòu)成發(fā)射接收放大電路[12]，發(fā)射、接收放大電路[12]前設(shè)置準(zhǔn)直聚焦棱鏡[13]，或只設(shè)置發(fā)射源[2]、測量接收放大電路[3]、判斷電路[16]和解碼電路[17]，發(fā)射源前設(shè)置發(fā)射、準(zhǔn)直棱鏡[8]，測量接收放大電路前設(shè)置探測聚焦棱鏡[9]。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種反射式光束感煙火災(zāi)探測方法及其裝置。本發(fā)明方法是將光信號發(fā)射部分和光信號接收部分設(shè)置在探測空間的同一端,在探測空間的另一端設(shè)置反射直角棱鏡,利用直角棱鏡的光線原路反射特性,形成單源雙室探測結(jié)構(gòu)。本發(fā)明裝置由發(fā)射源、接收器和反射直角棱鏡構(gòu)成。發(fā)射源和接收器位于同一線路板上,反射直角棱鏡設(shè)置在火災(zāi)煙霧的另一端。本發(fā)明通過利用直角棱鏡良好的原路反射特性,將發(fā)射、接收置于同一端并一體化,使探測裝置具有良好的自動補償、智能比較的探測報警功能,徹底消除由于發(fā)射、接收分離而造成的報警可靠性不高的問題。
文檔編號G01N21/35GK1255632SQ9812293
公開日2000年6月7日 申請日期1998年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月1日
發(fā)明者袁宏永, 范維澄, 劉炳海, 蘇國鋒 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)