CN101517621A - 光路的校准和调整 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于校准或者调整线性烟雾探测器(LRM)的聚束光束的特别有效的方法或有效的装置，该线性烟雾探测器(LRM)至少具有光发射器(LS)、光接收器(LE)和分析单元(AE)。根据本发明，由分析单元(AWE)分析在光接收器(LE)处所接收到的、由光发射器(LS)发射的聚束光束的强度，并且根据分析结果由该线性烟雾探测器(LRM)的偏转单元(AE)偏转所述聚束光束，直至达到事先限定的在光接收器处探测到的强度。

Description

光路的校准和调整
本发明涉及一种用于校准或者调整(nachfuehren)线性烟雾探测器的聚束光束的方法和装置，该线性烟雾探测器具有光发射器、光接收器和分析单元。
线性烟雾探测器(也称作线路消光探测器(LinienExtinktionsmelder)的烟雾探测器)尤其是在大的或者窄的结构上有限的空间中被采用，例如在走廊、仓库和生产区域中以及在飞机库中被采用，并且在墙壁上被安装在天花板下方。在标准实施形式中，光发射器和光接收器位于彼此对面并且不需要反射器。长期以来，只有当空间小到使得另外不会达到大约10m的光束的最小长度，或者只有当在发射器对面的侧是不稳定的或者在那里不可安装接收器时，才使用线性烟雾探测器。但是由于带有反射器的实施形式更廉价并且能够基本上更简单地被安装，所以具有反射器(例如镜)的线性烟雾探测器被越来越广泛地得以实现。
在安装、投入运行、校准和调整线性烟雾探测器时，必须精确地对准光学系统，以便光接收器接收尽可能大强度的由光发射器所发射的光。光学系统对准反射器或对准光接收器是安装/投入运行中的最困难的操作并且此外花费非常大的，因为要求两个人员的合作。
一个人员操作探测器而另一个人员必须定位反射器或光接收器，使得光接收器的输出信号达到其最大值。当然，也可以首先安装反射器或光接收器并且接着使探测器或光发射器对准反射器或光接收器，但这并未改变安装的复杂性和花费。也存在具有特定的校准装置(Justierset)的线性烟雾探测器，诸如在EP 1443479B1中所公开的那样，该调节装置是一种瞄准设备，该瞄准设备在探测器上被夹紧并且被用于将其对准已经安装的反射器。
本发明的任务在于建议一种尽可能简单的和有效的用于自动校准或者调整线性烟雾探测器的可能性。
根据本发明分别通过独立权利要求的主题来解决该任务。本发明的扩展方案在从属权利要求中被说明。
本发明的核心在于，为了校准或者调整至少具有光发射器、光接收器和分析单元的线性烟雾探测器的聚束光束，由分析单元分析在光接收器处所接收到的、由光发射器所发射的聚束光束的光强度。根据分析结果，聚束光束由线性烟雾探测器的偏转单元偏转，直至达到事先限定的在光接收器处探测到的光强度。在此，偏转单元可以是光发射器的单元或者是被置于光发射器之后的分离的单元。该偏转单元例如可以包括光学透镜系统和/或反射器(诸如镜、棱镜等)。点状光源、激光器、至少一个发光二极管、激光二极管等等可以被用作光发射器。由光发射器所发射的光束被偏转，其方式是偏转单元相对于光发射器被移位或被转动。也就是说，通过改变立体角来偏转光束。但是为了对光束进行偏转，也可以改变有效透镜面与中点射束(Mittelpunktsstrahl)之间的角度。聚束光束的偏转也可以通过如下方式来实现：光发射器相对于光学轴线被移位或被转动。该转动或移位可以在每个空间方向上进行。在根据本发明的另一实施形式中，光发射器本身被用作偏转单元。在该实施形式中，光发射器是可移位的或是可转动的，并且不需要其它用于偏转光束的装置。为了移位或为了转动，通常例如可以使用电机转换器。为此使用至少一个电机转换器。这些电机转换器可以是磁转换器、压电转换器和/或类似的转换器。被用于偏转光束的镜或反射器可以通过诸如微光圈、微镜等等的微光学部件来构造，这些微光学部件的入射角(Anstellwinkel)是可调节的。根据本发明的另一实施形式可以是：光发射器具有由光点构造的光源。这样的偏转单元运转来使得仅仅光源的一定亮点发光并且因此可实现相对于光束的光学轴线的径向移位。原则上，光接收器可以被安装在光发射器的对面或者被安装在光发射器附近。在第二变形方案中，需要反射器来使光束转向(umlenken)。该反射器接着被安装在光发射器对面的空间中。分析单元基于强度值来检查或分析：由光接收器所接收的光束是所发射的光还是所发射的光的散射或不希望的反射。为了在所发射的光与所散射的或不希望反射的所发射的光之间进行区分，可以使用偏振光。在此，在光束的光程中，成为固定的、不可转动的偏振滤光镜被置于在光发射器对面的反射器之前，并且可转动的偏振滤光镜被置于光发射器和/或光接收器之前。通过光束的亮度值或强度在偏振面转动时的波动可以探测：所接收到的光束是所希望的有用光(Nutzlicht)还是不希望的、散射的或者反射的光。原则上，任何类型的镜都可以被用作反射器。现在为了能够进行线性烟雾探测器的校准或调整，可以根据系统化的搜索网格或搜索图案来偏转从光发射器所发射的光束，该系统化的搜索网格或搜索图案事先被限定。光束在不同的位置被偏转，直至光接收器可以探测事先限定强度的光束。为了使校准变得容易，光束可以通过偏转单元被展开，直至在接收器处探测到光。此后，光束又被聚束并且朝光接收器的方向被偏转，使得聚束光束被光接收器以事先限定的强度来接收。线性烟雾探测器的分析单元可以以事先限定的时间间隔分析由光接收器所接收的光束的强度，并且必要时偏转聚束光束来使得例如在光接收器处探测到最大强度的光束。
根据本发明的方法或根据本发明的装置的大的优点在于：可以极大地降低针对这样的烟雾探测器的校准花费。
另一优点是，自动对失准进行再调节。线性烟雾探测器的失准例如是在线性烟雾探测器在例如装配车间中被安装在其上的墙壁热膨胀时形成的。由此，光路在具有钢结构的车间中的安装才是可能的。
原则上，波动和偏差可以被确定并且相对应地被再调节。这样的波动可以额外地被用来例如识别建筑物的静力学上的危险。利用根据本发明的方法能测量屋顶荷载、建筑物结构的荷载并且在与一定值偏离时提前告知对其负责的部门。
参照图中所示的实施例进一步阐述了本发明。在此，
图1示出了具有用于执行本方法的电机转换器的两个根据本发明的实施形式，
图2示出了具有微镜作为用于执行本方法的微光学部件的根据本发明的另一实施形式，
图3示出了具有光圈作为用于执行本方法的微光学部件的根据本发明的另一实施形式，
图4示出了具有用于执行本方法的光点光发射器的根据本发明的另一实施形式，
图5示出了通过根据本发明的具有光点光发射器的装置对光束的改变。
图6示出了具有用于执行本方法的镜的根据本发明的另一实施形式，
图7示出了根据本发明的线性烟雾探测器的第一变形方案，
图8示出了根据本发明的线性烟雾探测器的第二变形方案。
图1示出了在使用电机转换器A(所谓的致动器)的情况下的两个根据本发明的实施形式。根据图a)，由光发射器LS所发射的聚束光束通过包括光学透镜系统L的偏转单元被偏转，其方式是透镜系统L通过电机转换器被移位。优选地，点状光源被用作聚束光束。通过使光束偏转而实现光束的立体角的改变。这通过如下方式来实现：具有光学透镜系统L和致动器A的偏转单元AE相对于光发射器LS被移位。另一可能性在于，通过如下方式来实现所发射的立体角的改变：偏转单元AE的倾斜被倾斜一定角度。磁转换器、压电转换器或者类似的转换器可以被用作电机转换器。通常，致动器的运动与光学轴线垂直地进行。原则上，也可设想的是：改变有效的透镜面与中点射束之间的角度，以便偏转光束。在图b)中，偏转单元AE与光发射器LS相连。偏转单元AE在本实施形式中包括电机转换器A，光发射器LS可以与所述电机转换器A一起在物平面被移位或被转动。
图2示出了根据本发明的另一实施形式。在该实施形式中，偏转单元AE包括带有微光学部件的镜，所述微光学部件的入射角是可调节的。在该实施形式中，微镜区域被用作微光学部件。
图3示出了根据本发明的另一实施形式。在该实施形式中，偏转单元AE包括带有微光学部件的光圈。
图4和图5示出了通过根据本发明的具有光点光发射器LS的装置对光束的改变。光发射器LS是由多个光点构成的光源。通过仅仅对于移位必需的光点发光或起动对于移位必需的光点来移位所发射的光束。这样的光发射器LS例如可以是发光二极管光源，该发光二极管光源由二维的发光二极管区域构成。光束的出射角、出射锥和形状可以通过激励针对偏转光束所必需的光点来实现。
图6示出了具有用于执行本方法的镜的根据本发明的另一实施形式。为了偏转由光发射器LS所发射的光束，使用可在两个正交的轴线上倾斜的镜。另一实施形式可以是：使用两个可以在正交轴线中的每一个上倾斜的镜的组合。对于该镜或这些镜的倾斜可以使用电机转换器A。
图7示出了根据本发明的线性烟雾探测器LRM的第一变形方案。安装在结构上有限的空间中的线性烟雾探测器LRM具有光发射器LS、偏转单元AE、安装在光发射器对面的光接收器LE和分析单元AWE。由光发射器LS所发射的聚束光束被偏转单元AE偏转来使得该光束在光接收器处被接收。所接收到的光束强度由分析单元AWE分析。根据分析结果，由偏转单元偏转该光束，直至在接收器LE处接收到事先限定的光束强度。为了简化该校准，可以使用搜索网格来探出光接收器LE。对此，光束的立体角由偏转单元AE改变，直至在光接收器处接收到光。另一种简化校准的可能性在于：光束被展开，直至光接收器LE接收到光。此后，光束被偏转单元AE朝光接收器LE的方向偏转并且又被聚束。以事先限定的时间间隔，在光接收器LE处接收到的光束的强度可以被分析并且根据该分析结果接着可以调整该光束，使得在光接收器LE处接收到一定强度的光束。
图8示出了线性烟雾探测器LRM的第二变形方案。在该变形方案中，在光发射器LS附近布置有光接收器LE。理想地，光接收器LE、光发射器LS、分析单元AWE和偏转单元AE被安置在一个壳体中。然而，偏转单元AE也可以是分离的单元。由光发射器LS所发射的光束被反射器(例如镜等等)向光接收器LE反射。通过散射效应，现在可能的是，光接收器LE尽管探测到了所发射的光束的强度，然而不能进行烟雾探测器LRM的校准。分析单元AWE的分析结果因此可以包含如下信息：根据该信息得知，所接收到的光是所发射的光(有用光)还是该光的不希望的反射或散射。当光发射器LS和光接收器LE被布置在彼此附近时，并且光束由反射器R被反射到该空间的在对面的侧上时，这是特别重要的。为了在有用光与被散射的或被反射的光之间进行区分，可以使用偏振光。为此，在光束的光程中，在反射器R之前置有通常固定的、不可转动的偏振滤光镜。与此相反，光发射器LS和光接收器具有如下偏振滤光镜：该偏振滤光镜的滤光面是可转动的。理想地，滤光面可以转动大约90度。现在为了区分该反射是否是所希望的光束，可变的、可转动的偏振滤光镜被缓慢地转动并且在此由分析单元AWE来分析在光接收器LE处所接收到的光的强度值。在此，如果出现强烈的波动，则涉及有用光。根据本发明的方法可以应用于线性烟雾探测器中，但是也可以应用于光势垒中的光路，应用于测量大气不透明度或者构造运动的设备，应用于光学传输路径中等等。

Claims (27)

1.一种用于校准或者调整线性烟雾探测器(LRM)的聚束光束的方法，该线性烟雾探测器(LRM)至少具有光发射器(LS)、光接收器(LE)和分析单元(AE)，其特征在于，由分析单元(AWE)分析在光接收器(LE)处所接收到的、由光发射器(LS)所发射的聚束光束的强度，并且根据分析结果由该线性烟雾探测器(LRM)的偏转单元(AE)偏转所述聚束光束，直至达到事先限定的在接收器处探测到的强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光发射器(LS)的单元或者分离的单元、即在光束的光程中被置于该光发射器(LS)之后的单元被用作偏转单元(AE)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，光学透镜系统和/或镜被用作偏转单元(AE)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光器、点状光源、至少一个发光二极管或者激光二极管被用作光发射器(LS)。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过偏转单元(AE)相对于光发射器(LS)被移位，由光发射器(LS)所发射的光束被偏转。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，光束通过立体角的改变被偏转。
7.根据权利要求5至6所述的方法，其特征在于，为了偏转光束，有效的透镜面与中点射束之间的角度被改变。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，聚束光束通过光发射器(LS)相对于光学轴线被移位而被偏转。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少一个电机转换器(A)被用来移位偏转单元(AE)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，磁转换器和/或压电转换器被用作电机转换器(A)。
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于偏转光束的镜通过微光学部件来构造，所述微光学部件的入射角能够被调节。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，微镜和/或微光圈被用作微光学部件。
13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由光点构成的光源被用作光发射器(LS)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，由光发射器(LS)所发射的光束通过仅光源的一定亮点发光而被偏转。
15.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，光接收器(LE)被安装在光发射器(LS)对面的空间中。
16.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，光发射器(LS)和光接收器(LE)被布置在彼此附近并且反射器(R)被安装在对面，使得由光发射器(LS)所发射的光束向光接收器(LE)反射。
17.根据权利要求15和16所述的方法，其特征在于，在结构上有限的空间内，光接收器(LE)被安装在光发射器的对面。
18.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，由分析单元(AWE)检查所接收到的光束是所发射的光还是散射的所发射的光和/或反射的所发射的光。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，偏振光被用于在所希望的有用光与不希望的、散射的或者反射的光之间进行区分。
20.根据权利要求15至19所述的方法，其特征在于，在光束的光程中，偏振滤光镜被置于在对面的反射器(R)之前，并且能被转动的偏振滤光镜被置于光发射器(LS)和光接收器(LE)中的每个之前。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，由分析单元(AWE)分析所发射的光的亮度值在偏振面转动时的波动。
22.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，反射器(R)是镜或者棱镜。
23.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了校准或者调整聚束光束，根据搜索网格来偏转所述光束，直至光接收器(LE)接收到所发射的光。
24.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了校准或者调整聚束光束，聚束光束被展开，直至光接收器(LE)接收到所发射的光。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，在通过光接收器(LE)接收到光束之后，所述光束被聚束并且朝该光接收器(LE)的方向被偏转，使得聚束光束被该光接收器(LE)接收。
26.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，分析单元(AWE)以事先限定的时间间隔分析由光接收器(LE)所接收到的光束的强度。
27.一种用于校准或者调整线性烟雾探测器(LRM)的聚束光束的装置，该线性烟雾探测器(LRM)至少具有光发射器(LS)、光接收器(LE)和分析单元(AE)，该装置
-具有用于发射聚束光束的光发射器(LS)，
-具有用于分析在光接收器(LE)处所接收到的聚束光束的强度的分析单元(AWE)，
-具有线性烟雾探测器(LRM)的偏转单元(AE)，用于根据分析结果偏转所述聚束光束，直至达到事先限定的在接收器处探测到的强度。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090826