CN103140882A - 光学危险报警器中的散射光信号的分析和被加权的烟密度信号以及被加权的粉尘/蒸汽密度信号的输出 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分析根据散射光原理工作的光学危险报警器（1）中的两个散射光信号（IR，BL）的方法。要探测的颗粒利用在第一波长范围中和在第二波长范围中的光被照射。被颗粒散射的光被转变成未被归一化的第一散射光信号和未被归一化的第二散射光信号（IR'，BL'）。这两个散射光信号（IR'，BL'）彼此被归一化为使得这两个散射光信号（IR'，BL'）的幅度变化曲线针对如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒大致相一致。此外，这两个被归一化的散射光信号（IR，BL）各被变换成作为极坐标系的极坐标的极角和距离。最后，各烟密度信号（R）和各粉尘/蒸汽密度信号（SD）由当前距离值（L）形成，其中为此相应的当前距离值（L）根据当前极角值（a）彼此对立地被加权。最后，被加权的烟密度信号（R）和被加权的粉尘/蒸汽密度信号（SD）被输出用于关于火灾特征值进行可能的进一步分析。此外，本发明还涉及一种对应的光学危险报警器。

Description

光学危险报警器中的散射光信号的分析和被加权的烟密度信号以及被加权的粉尘/蒸汽密度信号的输出

技术领域

本发明涉及一种用于分析根据散射光原理工作的光学危险报警器中的两个散射光信号的方法。要探测的颗粒利用在第一波长范围中的光和利用在第二波长范围中的光来照射。被颗粒散射的光被转变成第一散射光信号和第二散射光信号。使这两个散射光信号以如下方式彼此被归一化：所述两个散射光信号的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒而言大致相一致。这两个被归一化的散射光信号接着可以关于火灾特征值而进一步被分析。

此外，本发明还涉及一种光学危险报警器，所述光学危险报警器具有根据散射光原理工作的探测单元和具有与其连接的电子分析单元。探测单元具有至少一个用于照射要探测的颗粒的发光装置和至少一个用于探测被颗粒散射的光的光学接收器。由至少一个发光装置发射的光至少位于第一波长范围中和第二波长范围中。至少一个光学接收器对第一波长范围和/或第二波长范围敏感，以及被构造用于将接收到的被散射的光转变成第一散射光信号和第二散射光信号。分析单元具有第一装置，用于使这两个散射光信号归一化，使得这两个散射光信号的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒而言大致相一致。此外，该分析单元还被设立来关于火灾特征值分析这两个被归一化的散射光信号。

背景技术

此外，普遍公知的是，大小大于1μm的颗粒主要为粉尘，而大小小于1μm的颗粒主要为烟。

这样的方法或这样的危险报警器从国际公开文献WO 2008/064396 A1中公知。在该公开文献中，为了提高探测烟颗粒的灵敏度而建议，当幅度比对应于小于1μm的颗粒大小时，仅分析具有蓝色光波长的第二散射光信号。而如果幅度比对应于大于1μm的颗粒大小，则形成由具有蓝色光波长的第二散射光信号和具有红外光波长的第一散射光构成的差。通过形成差，抑制了粉尘的影响并且因此尽可能地抑制了对存在火灾的假警报的触发。

从美国专利7,738,098 B2中同样公知了一种用于分析两个散射光信号的方法以及光学危险报警器。待检测的在流体中存在的颗粒利用在第一波长范围中（譬如在蓝色波长范围中）的光和利用在第二波长范围中（譬如在红色或红外范围中）的光被照射。这两个散射光信号随后彼此被归一化，使得这两个散射光信号的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒大致相一致，譬如被一致到作为粉尘替代物的波特兰（Portland）水泥。

发明内容

从该现有技术出发，本发明的任务是说明了散射光信号的一种扩展的分析方法以及一种改进的光学危险报警器。本发明的任务通过独立权利要求的主题被解决。本发明的有利的方法变型方案和实施形式在从属权利要求中予以说明。

在根据本发明的方法中，此外还将这两个被归一化的散射光信号分别变换成作为极坐标系的极坐标的极角和距离。由当前距离值形成各烟密度信号和各粉尘/蒸汽密度信号，其中为此相应的当前距离值根据当前的极角值彼此对立地（gegenlaeufig）或相反地被加权。最后，被加权的烟密度信号和加权的粉尘/蒸汽密度信号被输出用于关于火灾特征值进行（可能的）进一步分析。

本发明的基本思想是，除了输出用于可能的进一步处理的烟密度信号之外还附加地输出用于可能的进一步处理的粉尘/蒸汽密度信号。该信号例如可以给出关于是否存在不允许得高的粉尘密度和/或（水）蒸汽密度的情况。过高的粉尘密度可以是高安全风险，并且例如加速火灾传播或者促进闪火或爆炸。同样，过高的蒸汽密度或者水蒸汽密度可以是对诸如在加热设备中的热水泄漏的提示。附加的粉尘/蒸汽密度信号因此可以有利地提供关于待监控的区域的其他信息，尤其是与烟密度信号结合来提供关于待监控的区域的其他信息。

通过输出两个分离的针对烟的存在和针对粉尘和/或蒸汽的存在的信号可能进行单独的进一步处理，而不必抑制这两个信号之一。另一方面，被归一化的第一散射光信号与被归一化的第二散射光信号之比可以不超过所有公差地精确地被测量。这一方面原因在于影响或改变散射光检测的在制造危险报警器时的补偿公差、器件老化以及光学部分的污染。通过输出这两个单独的针对烟和粉尘/蒸汽的信号，此外还实现非常高的烟探测灵敏度并且同时实现针对粉尘和/或蒸汽的存在的低灵敏度，其中后者不被完全抑制。

根据第一方法变型方案，当前的距离值在形成烟密度信号时针对增加的极角值而递减地被加权。当前距离值、尤其是相同当前距离值在形成粉尘/蒸汽密度信号时针对增加的极角值而递增地被加权。这适用如下情况：由被归一化的第一散射光信号与被归一化的第二散射光信号之比或之商来形成极角。

可替换地，针对由被归一化的第二散射光信号与被归一化的第一散射光信号之比或之商形成极角的相反情况，当前距离值在形成烟密度信号时针对增加的极角值而递增地被加权。当前距离值、尤其是相同当前距离值在形成粉尘/蒸汽密度信号时针对增加的极角值而递减地被加权。

根据其通过反正切函数形成极角的比值或商形成的逆转在这种情况下对应于通过反余切函数形成相同比值或商形成的极角。针对第二情况的极角值在此对应于由90°或π/2减第一极角值得到的极角值。

递减的加权尤其指的是单调减小的加权，例如指的是基于成反比的函数、具有负斜率的线性函数、具有负指数的指数函数等等的单调减小的加权。

的加权尤其指的是单调增加的加权，例如指的是基于二次函数、指数函数、具有正斜率的线性函数等等的单调增加的加权。

根据一方法变型方案，颗粒利用波长从600nm到1000nm的红外光、尤其是波长为940nm±20nm的红外光和利用波长从450nm到500nm的蓝色光、尤其是波长为470nm±20nm的蓝色光被照射。该光例如源自唯一的光源，该光源在时间上交替地发射红外光和蓝色光。该光也可以源自两个单独的光源，尤其是源自蓝色发光二极管和源自红外发光二极管。特别有利地，在此使用波长在940nm±20nm处的IR发光二极管以及具有波长470nm±20nm的蓝色发光二极管。

由此，实现了对所接收到的红色光和蓝色光的稳健分析。在环境影响和部件公差/补偿公差改变响应特性的假设下，在这种情况下不发生对这两个红色或蓝色散射光信号的完全抑制。换言之，危险报警器的灵敏度通过递减的加权随着红色分量的升高而变小，然而某一剩余灵敏度始终保持不变。危险报警器因此在气溶胶浓度高时即使在对粉尘的灵敏度减弱很多的情况下也始终“进入警报”。

优选地，可预给定的颗粒大小具有在为0.5μm到1.1μm的范围中的值、尤其是大约1μm的值。根据另一方法变型方案，幅度比较值被确定到在为0.8到0.95的范围中的值上，尤其是被确定到为0.9的值或被确定到该值的倒数。为0.9的值在此大致对应于为1μm的颗粒大小。

此外，本发明的任务还利用一种光学危险报警器来解决，该光学危险报警器的电子分析单元具有用于以通过计算算出的方式将这两个被归一化的散射光信号各变换成作为极坐标系的极坐标的极角和距离的第二装置。此外，该电子分析单元还具有用于根据当前距离值分别确定烟密度信号和粉尘/蒸汽密度信号的第三装置，其中第三装置为此对相应的当前距离值根据当前极角值彼此对立地进行加权，以及其中第三装置输出被加权的烟密度信号和被加权的粉尘/蒸汽密度信号，用于关于火灾特征值进行可能的进一步分析。

根据一实施形式，第三装置在形成烟密度信号时针对增加的极角值对当前距离值递减地进行加权，也就是说，单调减小地进行加权，譬如成反比地、以负斜率线性地等进行加权。此外，第三装置在形成粉尘/蒸汽密度信号时针对增加的极角值还对当前距离值递增地进行加权，也就是说单调增加地进行加权，譬如二次地、指数地、以正斜率线性地等进行加权。这适于如下情况：第二装置根据被归一化的第一散射光信号与被归一化的第二散射光信号之比形成极角。

根据可替换于此的实施形式，第三装置在形成烟密度信号时针对增加的极角值对当前距离值递增地进行加权，也就是说单调增加地进行加权，譬如二次地、指数地、以正斜率线性地等进行加权。此外，第三装置在形成粉尘/蒸汽密度信号时针对增加的极角值对当前距离值递减地进行加权，也就是说单调减小地进行加权，譬如成反比地、以负斜率线性地等进行加权。这适于如下其他情况：第二装置根据被归一化的第二散射光信号与被归一化的第一散射光信号之比形成极角。

该电子分析单元可以是模拟和/或数字电子电路，所述模拟和/或数字电子电路具有例如A/D转换器、放大器、比较器、用于使散射光信号归一化的运算放大器等等。在最简单的情况下，该分析单元是微控制器、即处理器辅助的电子处理单元，该微控制器其通常“反正”为了整体控制危险报警器而存在。分析单元的装置优选地通过程序步骤来模拟，所述程序步骤由微控制器来实施，必要时也在考虑例如针对比较值和信号阈值的以电子方式寄存的表值的情况下被实施。相对应的计算机程序可以被寄存在微控制器的非易失性存储器中。可替换地，该计算机程序可以由外部存储器来加载。此外，微控制器还可以具有一个或多个集成A/D转换器，用于以测量技术检测这两个散射光信号。该微控制器也可以具有例如D/A转换器，这两个光源中的至少一个的辐射强度可以通过该D/A转换器被调节，用于使这两个散射光信号归一化。

第二装置例如可以被实现为如下计算机程序：该计算机程序将笛卡尔坐标系的两个轴线、也就是被归一化的第一散射光信号和被归一化的第二散射光信号借助极坐标变换被换算成极角和距离。第二装置也可以被实现为表格或矩阵，所述表格或矩阵被寄存在电子分析单元的存储器中。在该表或矩阵中，针对每个笛卡尔坐标、也就是说针对每个第一散射光信号值和第二散射光信号值寄存所分配的距离值和所分配的极角值。

第三装置同样可以被实现为如下计算机程序：该计算机程序基于这两个极坐标值、也就是说相应的距离值和极角值将相应的距离值通过与相应的极角值有关的相对应的加权函数转换成烟密度信号值或者转换成粉尘/蒸汽密度信号值。优选地，第二装置和第三装置作为电子表或矩阵被寄存在分析单元中，该分析单元给当前的被归一化的第一和第二散射光信号值作为笛卡尔坐标分别分配被加权的烟密度信号值和分别分配被加权的粉尘/蒸汽密度信号值。在这些表中，不仅对相应距离值的对立的加权而且笛卡尔/极坐标变换已经以所分配的数值形式被实现。

根据一实施形式，探测单元具有红外发光二极管，该红外发光二极管具有在为600nm到1000nm的第一波长范围中的波长，尤其是具有为940nm±20nm的波长，以及探测单元具有蓝色发光二极管，该蓝色发光二极管具有在为450nm到500nm的第二波长范围中的波长、尤其是具有为470nm±20nm的波长。

优选地，可预给定的颗粒大小具有在为0.5μm到1.1μm的范围中的值，尤其是具有为大约1μm的值。

依据另一实施形式，电子分析单元具有用于将被加权的烟密度信号与至少一个烟信号阈值进行比较的第四装置以及用于用信号通知至少一个火灾警报等级（Brandalarmstufe）（譬如三个火灾警报等级）的信令装置。相应火灾警报等级的输出可以以光学和/或声学方式来进行。可替换地或附加地，该输出可以以有线方式和/或以无线方式被输出给火灾报警中心。

依据另一实施形式，电子分析单元具有用于将被加权的粉尘/蒸汽密度信号与至少一个粉尘蒸汽信号阈值进行比较的第五装置以及用于用信号通知至少一个粉尘/蒸汽警告等级（Staub-/Dampf-Warnstufe）（譬如三个粉尘/蒸汽警告等级）的信令装置。相应的粉尘/蒸汽警告等级的输出同样可以以光学和/或声学途径来进行。可替换地或附加地，该输出可以以有线方式和/或以无线方式被输出给火灾报警中心。

此外优选地，危险报警器是火灾或者烟报警器，或者是吸入式烟报警器，其具有可连接到其上的管道系统，用于监控来自需要监控的空间和设备的所吸入的空气。

该任务利用独立权利要求的主题来解决。本发明的有利的方法变型方案和实施形式在从属权利要求中予以说明。

附图说明

以随后的附图为例阐述了本发明以及本发明的有利实施方案。在此：

图1分别示出了示例性的红外和蓝色散射光的幅度变化曲线的相对信号电平，所述幅度变化曲线按对数方式以微米为单位并且在画出一般烟颗粒和粉尘颗粒的平均颗粒大小的情况下被绘制，

图2示出了用于阐述根据本发明的方法的按照一方法变型方案的示例性流程图，

图3示出了根据本发明的根据实施形式的危险报警器的功能原理，以及

图4示出了第一矩阵的例子，借助该第一矩阵将被归一化的红色和蓝色散射光信号值映射成被加权的烟密度信号值，以及

图5示出了第二矩阵的例子，借助该第二矩阵将被归一化的红色和蓝色散射光信号值映射成被加权的粉尘/蒸汽密度信号值。

具体实施方式

图1分别示出了示例性红外和蓝色散射光的幅度变化曲线KIR、KBL的相对信号电平BL、IR，所述幅度变化曲线KIR、KBL按对数方式以微米为单位并且在画出示例性的烟颗粒和粉尘颗粒的平均颗粒大小AE1-AE4（气溶胶）被绘制。

用AE1记入进行燃烧的棉花在大约0.28μm处的平均烟颗粒大小，用AE2记入进行燃烧的灯芯在大约0.31μm处的烟颗粒大小，用AE3记入烧尽的吐司在大约0.42μm处的烟颗粒大小，以及用AE3记入波特兰水泥在大约3.2μm处的平均粉尘颗粒大小。此外，在1μm处记入如下虚线：该虚线是针对一般要期望的颗粒的在烟与粉尘/蒸汽之间的经验边界。该经验边界（根据要监控的环境）也可以被确定在0.5μm到1μm的范围中。

用KIR标明了波长为940nm的红外散射光信号IR的幅度变化曲线，而用KBL标明了波长为470nm的蓝色散射光信号BL的幅度变化曲线。这两个散射光信号BL、IR在所示的图示中已经以如下方式彼此被归一化：这两个散射光信号BL、IR的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒而言大致相一致。在本例子中，幅度变化曲线针对大于3μm的颗粒大小大致相一致。

如图1所示，蓝色光更多地在较小的颗粒上被散射，而红外光更多地在较大的颗粒上被散射。

图2示出了用于阐述根据本发明的方法的已经按照一方法变型方案的示例性流程图。各个步骤S1-S7可以通过计算机程序的适当程序步骤被模拟并且在危险报警器的处理器辅助的处理单元上、譬如在微控制器上被实施。

用S0标明开始步骤。在初始化步骤中，例如可以预给定颗粒大小。

在步骤S1中，这两个散射光信号IR＇、BL＇以如下方式彼此被归一化：这两个散射光信号IR＇、BL＇的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒而言大致相一致。该校准过程优选地在危险报警器投入使用的范围中并且必要时稍后循环地被重复。

在危险报警器的一般正常运行时，在步骤S2中将被颗粒散射的光转变成被归一化的第一散射光信号IR和被归一化的第二散射光信号BR并且因此检测所述被颗粒散射的光。

在步骤S3中，形成在这两个散射光信号IR、BL之间的商或比。在本情况下，示例性地形成比IR:BL。可替换地，也可以形成这两个散射光信号BL、IR的倒数。

在步骤S4中，相应的极角值α作为极坐标变换的第一部分通过反正切函数根据事先确定的商Q以通过计算算出的方式被确定。

在步骤S5中，相应的距离值L作为极坐标变换的第二部分通过根据这两个散射光信号值的平方之和的根形成而以通过计算算出的方式被确定。

在步骤S6中，烟密度信号值R被确定，并且通过所确定的距离值L借助与所确定的极角值α有关的第一递减加权函数f1被加权的方式而被输出。

在步骤S7中，粉尘/蒸汽密度信号值SD被确定，并且通过所确定的距离值L借助与所确定的极角值α有关的第二递增加权函数f2被加权的方式而被输出。

接着，返回分支至步骤S2。

图3示出了根据本发明的根据第一实施形式的危险报警器1的例子。

光学危险报警器1尤其是火灾报警器或者烟报警器。该光学危险报警器1可以被构造为点式报警器。此外，该危险报警器1可以是吸入式烟报警器，该吸入式烟报警器具有可连接到其上的管道系统，用于监控来自需要监控的空间和设备的所吸入的空气。此外，危险报警器具有根据散射光原理工作的探测单元2。探测单元2例如可以被布置在具有位于其中的探测室DR的闭合的测量室。在该情况下，火灾或者烟报警器1是闭合式火灾或者烟报警器。可替换地或者附加地，火灾或者烟报警器1可以是所谓的开放式火灾或者烟报警器，所述开放式火灾或者烟报警器具有在探测单元2之外的探测室DR。

探测单元2具有至少一个未进一步示出的用于照射探测室DR中的要探测的颗粒的发光装置以及至少一个用于探测被颗粒所散射的光的光学接收器。优选地，作为发光装置，探测单元具有红外发光二极管，该红外发光二极管具有在为600nm到1000nm的第一波长范围中的波长、尤其是具有为940nm±20nm的波长，以及探测单元具有蓝色发光二极管，该蓝色发光二极管具有在为450nm到500nm的第二波长范围中的波长、尤其是具有为470nm±20nm的波长。此外，探测单元2还具有至少一个光学接收器，所述至少一个光学接收器对第一波长范围和/或第二波长范围是敏感的，并且所述至少一个光学接收器被构造为将所接收到的散射光转变成第一和第二（未被归一化的）散射光信号BL'、IR'。优选地，这种光学接收器是光电二极管或者光电晶体管。这两个散射光信号BL'、IR'也可以时间偏置地（zeitversetzt）通过对这两个波长范围都敏感的唯一光学接收器来形成。在该情况下，交替地优选利用蓝色光和红外光照射颗粒，并且与此同步地形成第一散射光信号BL'和第二散射光信号IR'。

此外，危险报警器1还具有与探测单元2以信号技术或数据技术相连接的分析单元，该分析单元具有多个电子装置。第一装置3被设置用于使这两个（未被归一化的）散射光信号IR'、BL'彼此归一化，使得这两个（未被归一化的）散射光信号IR'、BL'的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒而言大致相一致。该第一装置3例如可以具有可调节的放大器或衰减环节，以便使这两个散射光信号IR'、BL'的信号电平彼此归一化。该第一装置3也可以提供一个或两个输出信号LED，以便调节探测单元2中的两个发光装置的相应光强度，使得这两个散射光信号IR'、BL'的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒又大致相一致。用IR、BL最后标明了这两个被归一化的散射光信号。

此外，分析单元还具有用于分别将被归一化的第一和第二散射光信号值IR、BL极坐标变换为要输出的距离值L和极角值α的第二装置4。该变换例如可以基于以软件实现的数学函数来进行。

在图3的右侧部分中，借助分别与当前确定的极角值α有关的第一和第二加权函数对分别输出的距离值L进行相应的对立的加权。

优选地，在图3中所示的分析单元的所有部件通过处理器辅助的处理单元、譬如通过微控制器来实现。后者优选地具有用于检测这两个散射光信号IR'、BL'的集成A/D转换器以及D/A转换器和/或用于输出烟密度信号R和粉尘/蒸汽密度信号SD的数字输出端口。分析单元的装置优选地通过适当的程序步骤来模拟，所述程序步骤接着在微控制器上被实施。

图4示出了第一矩阵的例子，借助该第一矩阵将被归一化的红色和蓝色散射光信号值映射成被加权的烟密度信号值。所示出的矩阵例如是以电子形式被寄存在分析单元的存储器中的表。所示的值示例性地采取从0到252的数值范围。这些值因此可以通过数据字节被映射在表中。这两个被归一化的第一和第二散射光信号或这两个被归一化的红色和蓝色信号IR、BL此外还分别被归一化到为100%的最大值。此外，示例性地可看到射束状从原点出发的线，这些线将矩阵分成示例性地五个三角形，这些三角形分别被分配有烟密度等级或烟密度水平。从原点出发的线也可以被视为烟信号阈值。具有大数值的烟密度等级、譬如具有为26到246的值的右下三角形对应于一般等同于火灾警报的最高的烟密度等级“五级”。左上三角形仅具有为0的数值。这与最低的烟密度等级、即与“没有探测到小的烟颗粒”或者“OK”）相对应。在其间的烟密度等级与相对应的早期警告等级或预警等级相对应。

根据本发明，两个红色和蓝色信号IR、BL被映射到作为向量示出的极坐标L、α。在此，通常数值或烟密度信号值随着距离L的增加而增加。同时，这些值在转动方向α上随着α值的增加而减小。这对应于在此递减的加权。换言之，极角α越小或越多的“蓝色”光并且因此越多的小的烟颗粒被探测到，则在大致对应于被探测的相同数目的颗粒的相同向量长度或相同距离值L的情况下，这些值就越大。

图5示出了第二矩阵的例子，借助该第二矩阵将被归一化的红色和蓝色散射光信号值映射成被加权的粉尘/蒸汽密度信号值。

又可看到射束状从原点出发的线，这些线将该矩阵分成示例性地五个三角形，这些三角形分别被分配有粉尘/蒸汽密度等级或者粉尘/蒸汽密度水平。从原点出发的线也可以被视为粉尘/蒸汽信号阈值。具有大数值的粉尘/蒸汽密度等级、譬如具有为53到252的值的左上三角形对应于一般等同于粉尘/蒸汽警告的最高粉尘/蒸汽密度等级“五级”。而右下三角形仅具有为0的数值。这与最低的粉尘/蒸汽密度等级、即与“没有探测到大颗粒”或者“OK”相对应。在其间的粉尘/蒸汽密度等级与相对应的早期警告等级或预警等级相对应。

根据本发明，两个红色和蓝色信号IR、BL被映射到作为向量示出的极坐标L、α。在此，通常数值或粉尘/蒸汽密度信号值随着距离L的增加而增加。

同时，这些值在转动方向α上随着α值的增加而增加。这对应于此处递增的加权。换言之，极角α越大或越多的“红色”光并且因此越多的大的粉尘/蒸汽颗粒被探测到，则在大致对应于被探测的相同数目的颗粒的相同向量长度或相同的距离值L的情况下，这些值就越大。

附图标记列表

1    危险报警器、烟报警器、火灾报警器

2    探测单元

3    第一装置、用于进行归一化的装置

4    第二装置、变换器

5、6 第三装置

α   极角值

AE1-AE4  烟颗粒和粉尘颗粒、气溶胶

BL       第二散射光信号、蓝色光

BL＇     未被归一化的第二散射光信号

DR       探测室

f1、f2   加权函数

IR       第一散射光信号、红外光

IR'      未被归一化的第一散射光信号

KIR、KBL  幅度变化曲线

L        距离、长度

LED      发光装置的输出信号

Q        由第一散射光信号和第二散射光信号构成的商

R         烟密度信号

S1-S7     步骤

SD        粉尘/蒸汽密度信号

Claims (11)

1.一种用于分析根据散射光原理工作的光学危险报警器（1）中的两个散射光信号（IR，BL）的方法，

- 其中要探测的颗粒利用在第一波长范围中和在第二波长范围中的光被照射，

- 其中被颗粒散射的光被转变成未被归一化的第一散射光信号和未被归一化的第二散射光信号（IR'，BL'），

- 其中两个散射光信号（IR'，BL'）彼此被归一化为使得所述两个散射光信号（IR'，BL'）的幅度变化曲线针对如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒大致相一致，

- 其中两个被归一化的散射光信号（IR，BL）分别被变换成作为极坐标系的极坐标的极角和距离，

- 其中各烟密度信号（R）和各粉尘/蒸汽密度信号（SD）由当前距离值（L）形成，其中为此相应的当前距离值（L）根据当前极角值（α）彼此相反地被加权，以及

-  其中，被加权的烟密度信号（R）和被加权的粉尘/蒸汽密度信号（SD）被输出用于关于火灾特征值进行进一步分析。

2.根据权利要求1所述的方法，

- 其中，被加权的烟密度信号（R）与至少一个烟信号阈值进行比较，并且用信号通知至少一个火灾警报等级，和/或

- 其中，被加权的粉尘/蒸汽密度信号（SD）与至少一个粉尘蒸汽信号阈值进行比较，并且用信号通知至少一个粉尘/蒸汽警告等级。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

- 其中，当前距离值（L）在形成烟密度信号（R）时针对增加的极角值（α）递减地被加权，以及其中当前距离值（L）在形成粉尘/蒸汽密度信号（SD）时针对增加的极角值（α）递增地被加权，这针对如下一种情况：极角由被归一化的第一散射光信号与被归一化的第二散射光信号 （IR，BL）之比（Q）来形成，或者可替换地，

- 其中，当前距离值（L）在形成烟密度信号（R）时针对增加的极角值（α）递增地被加权，以及其中当前距离值（L）在形成粉尘/蒸汽密度信号（SD）时针对增加的极角值（α）递减地被加权，这针对比值形成的相反情况。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，颗粒利用波长从600nm到1000nm的红外光、尤其是波长为940nm±20nm的红外光和利用波长从450nm到500nm的蓝色光、尤其是波长为470nm±20nm的蓝色光被照射。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，可预给定的颗粒大小具有在为0.5μm到1.1μm的范围中的值、尤其是为大约1μm的值。

6.一种光学危险报警器，其具有根据散射光原理工作的探测单元（2）和具有与其连接的电子分析单元，其中

- 探测单元（2）具有至少一个用于照射要探测的颗粒的发光装置和至少一个用于探测被颗粒散射的光的光学接收器，其中由至少一个发光装置发射的光位于第一波长范围中和位于第二波长范围中，并且其中所述至少一个光学接收器对第一波长范围和/或第二波长范围敏感以及被构造用于将所接收到的散射光转变成未被归一化的第一散射光信号和未被归一化的第二散射光信号（IR'，BL'），以及其中，

- 电子分析单元，该电子分析单元具有：

        - 第一装置（3），用于使未被归一化的两个散射光信号（IR'、BL'）归一化，使得所述未被归一化的两个散射光信号（IR'、BL'）的幅度变化曲线对于如粉尘和蒸汽那样的较大颗粒而言大致相一致，

        - 第二装置（4），用于将两个被归一化的散射光信号（IR，BL）分别以通过计算算出的方式变换成作为极坐标系的极坐标的极角和距离，以及

        - 第三装置（5，6），用于根据当前距离值（L）分别确定烟密度信号（R）和粉尘/蒸汽密度信号（SD），其中第三装置（5）为此对相应的当前距离值（L）根据当前极角值（α）彼此对立地进行加权，并且其中第三装置（5，6）输出被加权的烟密度信号（R）和被加权的粉尘/蒸汽密度信号（SD），用于关于火灾特征值进行可能的进一步分析。

7.根据权利要求6所述的光学危险报警器，

-其中，当第二装置（4）根据被归一化的第一散射光信号与被归一化的第二散射光信号 （IR，BL）之比（Q）形成极角时，第三装置（5，6）在形成烟密度信号（R）时针对增加的极角值（α）而对当前距离值（L）递减地进行加权，以及在形成粉尘/蒸汽密度信号（SD）时针对增加的极角值（α）而对当前距离值（L）递增地进行加权，或者可替换地，

- 其中，当第二装置（4）根据被归一化的第二散射光信号与被归一化的第一散射光信号 （BL，IR）之比（Q）形成极角时，第三装置（5，6）在形成烟密度信号（R）时针对增加的极角值（α）而对当前距离值（L）递增地进行加权，以及在形成粉尘/蒸汽密度信号（SD）时针对增加的极角值（α）而对当前距离值（L）递减地进行加权。

8.根据权利要求6或7所述的光学危险报警器，其中，探测单元（2）具有红外发光二极管，该红外发光二极管具有在为600nm到1000nm的第一波长范围中的波长、尤其是具有为940nm±20nm的波长，以及探测单元（2）具有蓝色发光二极管，该蓝色发光二极管具有在为450nm到500nm的第二波长范围中的波长、尤其是具有为470nm±20nm的波长。

9.根据权利要求6至8之一所述的光学危险报警器， 其中，可预给定的颗粒大小具有在为0.5μm到1.1μm的范围中的值、尤其是为大约1μm的值。

10.根据权利要求6至9之一所述的光学危险报警器， 其中，电子分析单元具有用于将被加权的烟密度信号（R）与至少一个烟信号阈值进行比较的第四装置以及用于用信号通知至少一个火灾警报等级的信令装置。

11.根据权利要求6至10之一所述的光学危险报警器，其中，电子分析单元具有用于将被加权的粉尘/蒸汽密度信号（SD）与至少一个粉尘蒸汽信号阈值进行比较的第五装置以及用于用信号通知至少一个粉尘/蒸汽警告等级的信令装置。

Images