CN104903953A - 用于安全器件的带有可选校准室的报警器加强保护盖 - Google Patents

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Abstract

将来自便携式安全装置上的报警器的声音或视觉信号重定向的方法和系统。盖(10)与便携式安全装置(50)结合以限定声室(12)，该声室(12)放大声音报警信号。还设置了视觉报警器引导部(14)。校准适配器(500)提供快速的和简单的便携式安全装置的通气测试和校准。

Description

用于安全器件的带有可选校准室的报警器加强保护盖
相关申请的交叉引用
该国际专利申请要求由元等人于2012年10月2号提交的美国临时专利申请号No.61/708,839的标题为“用于安全器件的带有可选校准室的报警器加强保护盖”的优先权，其内容通过引用合并于此。
发明背景
1.技术领域
本公开的发明通常地关于用于便携式安全器件的保护盖，并且更具体地关于加强来自这样的装置上的报警器的声音和视觉输出的保护盖。
2.背景技术
极端环境下工作的人员经常使用和佩戴便携式安全装置。这样的安全装置可以监测有毒的、易燃的或者含挥发性的有机化合物(VOCs)的气体的浓度，或者监测缺氧。一旦达到了阈限，便携式装置可以激活视觉、声音或震动报警以警告人员潜在的危险。
作为实例，在油田、石油生产现场和冶炼厂的工作者经常暴露于低浓度的具有公知的类似于臭鸡蛋的臭味的无色气体：硫化氢(H2S)中。在较高浓度时，H2S迅速使嗅觉减弱(150ppm)，能够引起立即瘫倒和神志不清(750ppm)，并且甚至导致心搏停止和死亡(1000ppm)。因为缺少感觉警告(例如，当在中毒水平时缺少嗅觉)、极大毒性、并且该危险无处不在，所以要求工作者在有暴露可能性的工作现场时一直佩戴用于H2S的个人气体监测器。
然而，便携式安全装置的有效性取决于使用者对来自检测器的报警信号的识别和反应以及这样的检测器的精确度。例如，即使在极端并且经常很吵的许多工作环境下，诸如上述的石油冶炼厂，工作者必须能够听到声音信号。此外，在许多环境下，由于护目镜或通风设备，或单纯因为他们进行的工作类型妨碍了这样的能力，工作者可能难以观察视觉信号。穿戴额外的保护服的工作者也可能察觉不到震动报警。
便携式安全装置的提供精确的声音、视觉或震动报警的故障经常与不频繁的通气测验和校准有关。适当地维修和校准这样的器件对工作者的安全是至关重要的。然而，在使用中，如果需要过度的附加时间和/或困难的步骤，则工作者可能不会花时间进行这样的测试。
一种提供从便携式安全装置输出的加强信号的方法可以是增加外部扬声器或附加光以放大声音和/或视觉报警。这样的解决方案的难点在于这样的附加特征带来的便携式装置的尺寸和重量的增加，以及为了支持这样的附加特征而对器件的电池的功率要求的增加。
在现有技术中已经提出了诸如电话这样的非机动的声音传导结构，以加强定向到便携装置的声音。例如，美国专利No.1,797,891和5,778,062都介绍了碗形反射器，当用户向电话说话时，其可以定位在电话的麦克风上方以加强用户的声音的声音质量。反射器用于抑制环境音同时放大用户的声音。
已经公开了类似的想法，以加强来自移动电话内置扬声器的声音的散发。美国专利No.8,086,285描述了一种具有声音反射器的移动电话，其可以从靠近电话扬声器的外壳向外延伸以加强产生的声音的质量。然而，声音反射器被证明使移动电话的长度额外增加了50％。美国专利No.8,180,075介绍了形成了谐振管部分的移动电话壳体，该谐振管将产生自电话内置扬声器的声音增强到400-500赫兹(Hz)的范围。
声音反射器还作为安全装置公开。例如，美国专利No.5,243,152描述了用于个人报警器的声障板，其可以将来自报警器的声音重定向，使得该声音不被抑制，诸如在攻击者将手放在装置上的扬声器上方的情况。美国专利No.4,963,855介绍一组通路，其以谐振管的方式将来自火警的声音重定向并且提高。
在现有技术中还提出了非便携式非机动声音传导结构。例如，美国专利申请No.2002/0009195描述了用于移动电话的安装台，其包括声音传导喇叭组件，以放大来自电话内置扬声器的声音。美国专利No.7,778,431介绍了用于移动电话的安装台，其通过使用包括腔体和反射表面的共振器将由电话内置扬声器产生的声音增强。腔体具有100至200cm3的容积，并且提供在1500至500Hz之间可调谐的共振频率响应；内腔的尺寸越大频率越低。
虽然前述专利和申请均提供了加强便携式装置的声音质量的方法，但它们都需要尺寸相当于便携式装置自身的附加的设备。例如，在美国专利No.7,778,431中公开的共振罩包含100至200cm3的腔体。如果将这样的腔体附加到标准便携式装置，装置将需要增加1至3英寸之间的厚度。此外，美国专利No.8,086,285的声音反射器将给便携式装置增加可观的长度，并且与便携式安全装置时常的情况类似，可能不会将声音朝着佩戴装置的个人定向。
已知较小的设备，诸如美国专利No.8,180,075的谐振管，其在400-500Hz的范围内放大声音。然而，该设备针对说话声音的频率范围内的声音(例如，通常在80至1200Hz范围内)。现有技术未描述能够将通常用于报警器的共振频率(2000-4500Hz)的声音放大的设备。此外，现有技术未描述适用于附加到便携式装置的声音增幅，其必须保持为小的和轻量化的，也未描述放大来自视觉报警器的信号的方法。
现有技术公开了诸如美国专利No.5,243,152和8,086,285中介绍的声音反射器、美国专利No.4,963,855和8,180,075以及美国专利申请No.2002/0009195中介绍的声管，和美国专利No.7,778,431中介绍的声室的声音重定向元件。然而，这些专利中未描述来自声音报警器的在谐振频率范围2000至4500Hz中的声压波重定向。这些专利也未描述将声压波重定向以增强佩戴者在高水平背景噪音的环境下对声音信号的察觉。
在现有技术中还需要使改善的便携式气体监测器的功能性测试和校准简单化和快速化。已经建立了通气测试间隔与气体检测器故障之间的关联(“Why bump testing saves lives”D.Wagner，IndustrialScientific Corporation)。发现通气测试间隔的从1天到1个月的延期与装置故障可能性增加4至5倍相互关联。该故障率的增加消除了容易装接并易于使用的校准气体室的优点。
因此，在非机动设备领域内需要放大便携式安全气体监测装置的声音和视觉报警。此外，在便携式测试装置领域内还需要使得便携式安全装置的通气测试和校准更加快速和直接。
发明内容
本公开的发明提供一种用于便携式安全装置的保护盖。保护盖包括加强装置的声音报警器的声室和可选的加强光报警器的可视性的视觉报警器引导部。保护盖由保护便携式安全装置免受机械冲击和极高温的薄的耐冲击材料形成。保护盖对装置增加有限的附加尺寸。声室在特别用于安全报警的谐振频率范围内(大约3500±250Hz)放大便携式安全装置上的声音报警。此外，视觉报警器引导部将来自视觉报警器的光重定向到用户的视野，使得用户可以更容易地察觉到信号。
本公开的发明包括相对于现有技术小的声室。声室具有占容积的40％的出口开口(3cm3声室上1.2cm3的开口)。声室适宜地用在通常用于声音安全报警器的谐振频率范围内(2800至4500Hz)。虽然人类听力通常感知从20Hz到20000Hz的声音，但听力对3000Hz至4000Hz范围的声音最敏感。该频率范围外的声音必须具有更大的振幅以作为相对高声而被区分。本公开的发明的声室用于对于人耳的最优频率范围内。
报警器加强保护盖的实施例还可以包括校准气体室，其为便携式安全装置中诸如气体监测器这样的气体传感器提供容易的校准或通气测试。
从而，根据其主要方面，简而言之，本公开的发明包括用于便携式安全装置的报警器加强保护盖，该便携式安全装置包括声音报警器。便携式安全装置具有外壳，该外壳具有位于外壳的前面上的扬声器舱口。报警器加强盖可以包含具有出口开口的前面板、位于与所述出口开口相邻的位置的声音重定向表面，以及连接到前面板的周边的附加面板。附加面板可以适用于可移除地与便携式安全装置的各个侧接合。当装接到便携式安全装置时，盖与便携式安全装置结合以限定具有声室出口开口的声室。
保护盖的前面板可以位于与便携式安全装置的外壳的前面相对的位置，使得声室提供2000至4500赫兹之间的放大的谐振频率响应，优选为在3250与3750Hz之间。此外，声音重定向表面可以位于与外壳的前面的扬声器舱口相对的位置并且以相对于外壳的前面成角度地定向。以该方式，前面板将来自便携式安全装置中的扬声器的声音重定向到相对于便携式安全装置的外壳的前面平行或横向的方向上。优选的，角度可以在40°至50°之间。
声室可以具有大约2.7cm3至3.3cm3的容积，并且具有限定1.05cm2至1.35cm2的开口面积的出口开口。此外，声室可以将从便携式安全装置上的声音报警器输出的声音放大约8至12dB，或者大约10至12％。
报警器加强保护盖还可以包含至少一个用于反射可见光的表面。光反射表面位于与出口开口相邻的前面板上。反射表面可以位于与便携式安全装置的前面上的视觉报警器相对的位置。至少一个反射表面可以以相对于便携式安全装置的外壳的前面成角度倾斜，使得前面板将来自便携式安全装置的视觉报警器的光重定向在相对于对便携式安全装置的前面平行或横向的方向上。该角度可以在40°至50°之间。光反射表面可以是镜面。
报警器加强保护盖可以由高冲击模制材料形成，并且可以具有开口，其提供到位于便携式安全装置上的按钮、显示屏、传感器、灯以及访问点中的至少一个的通道。传感器可以是气体传感器，并且访问点可以是电池充电口、天线、麦克风、SIM卡槽、存储卡槽和对接口端子中的任意一个。
例如，当便携式安全装置是便携式气体监测器时，报警器加强保护盖还可以包含校准适配器，其具有侧壁和气体入口。校准适配器的侧壁可以适用于可移除地与盖的前部接合，校准适配器定位成覆盖盖的前面板上的出口开口。当盖的侧面板与便携式安全装置的各个侧接合时，校准适配器与盖和外壳结合以限定校准室。
本公开的发明还包括放大便携式安全装置上的报警器、提高便携式安全装置的效果、以及校准便携式安全装置的方法。
随着本公开的发明的实施例的描述的进行，本公开的发明的其它目的和优点对于本领域技术人员将变得明显。
附图说明
就下列说明、实例、附加权利要求和附图，将明确本公开的发明的优选实施例的方面、特征、效益和优点。在下列附图中，相同的标号代表各种视图中的相同的特征。还应注意，在这些示出本公开发明的实施例的视图的附图中的特征和构件不一定按比例制图，除非另有说明。
图1示出根据包括便携式安全装置的本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的面对外部的一侧的透视图；
图2A示出根据包括便携式安全装置的本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的面对外部的一侧的透视图；
图2B示出根据包括便携式安全装置的本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的面对外部的一侧的前视图；
图2C示出根据包括便携式安全装置的本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的面对外部的一侧的侧视图；
图3示出根据包括便携式安全装置的本公开的发明的特定方面的、在图2B中所示的报警器加强保护盖的截面图；
图4示出根据包括便携式安全装置并且示出导向使用者耳朵的声波的本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的面对外部的一侧的侧视图；
图5示出包括根据本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的校准适配器装接部的面对外部的一侧的透视图；
图6是在带有和不带有根据本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的便携式安全装置的前方处的频率响应的图解说明；并且
图7是在带有和不带有根据本公开的发明的特定方面的报警器加强保护盖的便携式安全装置的顶部处的频率响应的图解说明。
具体实施方式
现在参考附图，图1-5所示的本公开的发明的报警器加强保护盖的实施例通常由参考标号10表示。图1示出与便携式安全装置50一致的盖10在装接之前的透视图。便携式安全装置50可以是单一气体监测器、多气体监测器或者其它任何便携仪器或装置，其可以包括声音/视觉报警器，下文中统一称作“装置”。装置50可以由用户携带、佩戴在诸如挂带上或附在用户的衣物上。
装置50包括外壳70，其限定前面72以及侧面74、76、78和80。侧面74、76、78和80分别连接到前面72。前面72包括舱口82，该舱口82位于扬声器52上方，扬声器52是装置50的声音报警器的构件。
报警器加强保护盖10包括前面板100，该前面板100包括声音重定向表面302。盖10还包括侧面板104、106、108和110，这些侧面板分别在前面板的周边处连接到前面板100。侧面板104、106、108和110与前面板100集合以限定腔体112。壳体70的前面72和侧面74、76、78和80中的至少一部分能够收纳在腔体112中。
侧面板104、106、108和110包括用以分别与侧面74、76、78和80可移除地接合的结构18。当侧面板104、106、108和110与便携式安全装置50的外壳的各个侧接合的时候，盖10的包括声音反射表面302的前面板100安置成远离便携式装置50的前面，以限定盖10的前面板100与外壳70的前面72之间的声室12。侧面板104、106、108和110中的至少一个至少部分地限定了用于声室12的出口114。声音响应输入到外壳70的前面72的舱口82处的声室12的声波而通过出口114从声室12输出。
在优选实施例的实例中，具体地，侧面板104与前面板100合作限定了出口114，使得侧面板104与前面板100合作限定出口114。
优选地，装置50包括光警报器120，该光警报器120响应感知的危险情况而生成可视光信号。盖10的前面板100包括光警报器引导部14，其包括附加表面122和124，该附加表面定位成以通过光警报器120的可视光照亮。表面122和124是关于来自光警报器120的光的入射以角度倾斜的镜面表面，使得表面122和124将来自光警报的光重定向到用户的通常视野中。在用户将装置50随身携带在通常的竖直位置中的情况下，光重定向表面122和124限定关于外壳70的前面72的表面成40°至50°的角度。
盖10用以与装置50的外部一致地配合。盖10通常可以从装置50的前侧保护性地包围装置50的可以具有至少一个声音报警器52的一侧。装置50还可以具有至少一个视觉报警54。当装置感受到已经到达或者超过阈限时，可以激活这样的报警器。例如，在单气体监测器的情况下，当装置被设计成所检测的单气体已经到达或者超过阈限时，可以激活报警器。装置还可以包括显示屏幕56、各种其他控制按钮60以及可以为盖10的附接提供位置和手段的功能附件58。
盖10可以由任意的硬质塑料、硬质橡胶等成模制，如果掉落或者碰撞，则这些材料可以对装置50提供高冲击强度并且提供附加保护。此外，模制的盖材料可以提供自然装饰效果(例如，三维凸起区域，浮雕区域，变化的颜色)。可以通过例如绘画或涂布的预着色可模压材料层来施加其它装饰效果。
盖10可以局部地限定声室12，该声室12可以放大装置50上的声音报警器52的声音。当盖10装接到装置50时，声室12可以具有内腔和出口114。出口114可以定位在盖10上，使得声压波在用户的方向上从声室12发射。声室12可以与领域内已知的任何声音报警器52配合地工作，例如，诸如扬声器、蜂鸣器、汽笛、信号铃、空气喇叭等。此外，声音报警器52可以产生人耳接收的任何频率范围内的声音，代表性地在20Hz与20,000Hz之间。
盖10还可以包括至少一个视觉或光报警器引导部14，其可以将来自装置50的视觉报警器54的信号重定向。来自视觉报警器54的信号可以落入人视觉可发觉的电磁光谱的任一部分内，代表性地，在大约390至700nm波长之间，称为可视光。
可以以固定的方式或者用户控制将来自视觉报警器54的信号重定向。例如，当装置50(如所示的)竖直地佩戴在用户正常水平视野下方的任意位置(例如，在用户的腰带、衬衫或外套)时，图1的视觉报警器引导部14将来自视觉报警器54的光重定向在用户的正常水平视野的方向上。如果用户优选将装置50佩戴在其视野的上方(例如，帽子上)，则视觉报警器引导部14可以旋转(转180°)，使得来自视觉报警器54的信号(光)将被重定向到用户的正常水平视野。
在特定的实施例中，可以使用光管、光导管、棱镜导光件或光纤(未示出)将来自视觉报警器54的信号定位到用户的视野。这样将允许收集来自视觉报警器54的光，并且将其重定向到光管、光导管、导光件或光纤的末端，上述光管、光导管、导光件或光纤可以定位到用户的正常水平视野中，诸如装接到头盔或帽子，或者在护目镜或眼镜上。
盖10可以具有显示屏检修孔16，以提供无障碍检查并且通向装置50的显示屏56。显示屏检修孔16的尺寸可以接近显示屏56，可以大于显示屏或者可以小于显示屏。另外，显示屏检修孔16还可以提供到装置50的前表面的按钮或键盘的通道。
附加开口20可以设置在盖10中，以提供到装置50上的各种按钮60或舱口的通道。例如，附加开口可以设置成用于装置上的传感器，诸如气体传感器区域、蓄电池充电舱口、各种天线、存储卡插槽、用户可使用按钮以及对接舱口端子。在盖上的用于这些的开口可以与对应的装置的舱口或区域对齐或匹配。虽然开口(16、20)在盖10上以具体的布置示出，但是可以设想容纳具体装置所需要的开口的任意布置和数量。
采用盖10来配合在装置50的包括声音报警器52的表面上。对于大多数装置50，可以是前表面。此外，虽然在图中所示的盖10通常为矩形，但是可设想可以覆盖装置50的、并且设置声室12的、并且，可选择地，设置视觉报警器引导部14的任何形状。如图1所示，盖10配合在装置50的前面72和连接到前面72的四个侧面74、76、78和80上。在盖10上的至少一个匹配装接元件18可以用于固定地且可释放地接合在装置50上的至少一个装接特征58处。装接元件18可以是止动装置或螺纹紧固件。另外，装接元件18可以形成在盖10的任意面板上，诸如在图1所示的盖10的内侧上。可以使用领域内已知的任何紧固工具将匹配的装接元件18和特征58互相机械地接合，包括但不限于带扣、扣钩、挂扣、匹配的凹陷和凸起、匹配的凸起、磁扣或钩和毛圈搭扣。在优选实施例中，可以手动地将盖10装接到装置50而不使用工具。
图2A-C是装接到装置50的本公开的发明的盖10的实施例的透视图。盖10的视觉报警器引导部14示出为定位成与装置50上的视觉报警器54相邻。还示出盖10的声室12和显示屏检修孔16，以及用于将装置50装接到用户的工具，诸如扣钩200和夹具202。
图3是沿着图2B所示的线3-3截取的装接到装置50的盖10的截面图。单独的装接特征58示出为装置50的顶表面上的凸起，该凸起与装置50的面正交。装接特征58与盖10的内表面上的、与盖10的表面正交的凹痕(装接元件)匹配。还示出可以帮助将装置50装接到用户的衣物或索带的扣钩200和带夹具202。
声室12可以定位成与装置50上的诸如扬声器这样的声音报警器52的至少一部分相邻，并且可以具有声音重定向或声音反射表面302，该声音重定向或声音反射表面302是位于声音报警器52的扬声器52或前面72的舱口82的对面的倾斜表面。在盖10的特定实施例中，倾斜表面302可以以相对于与声音报警器52正交的方向成大约45°±5°的角度在声音报警器52上方对齐。可以改变倾斜表面302的角度以容纳从声音报警器52发射并且在声室12中放大的声压波的不同的出口方向。
此外，声室12可以限定内腔300和出口开口306，并且如上所述，其在盖10装接到装置50时由盖10至少部分地形成。虽然可设想声室12的各种尺寸和构造，但公开的发明的声室12的优选实施例可以配合在诸如由Industrial Scientific Corporation提供的TangoTM TX1这样的便携式安全装置上。盖10的腔300可以设计成具有大约3cm3±10％的内部容积，出口开口306具有大约1.2cm2±10％的表面积，并且从声音报警器52到出口开口306的距离为大约3cm±10％。在这样的实施例中，在2000至4500Hz的共振频率范围，声压可以在声室12中放大约10至12％，对应于大约8至12分贝(dB)。
现有技术中已知的声室比本文公开的声室300大。例如，美国专利No.7,778,431中介绍的声室具有100至200cm3的内腔容积和5至30cm2之间的出口开口，并且提供了可在500与1500Hz之间调谐的谐振频率响应。声室300加强在2000至4500Hz的范围内的谐振频率响应。
对于通常用于声音报警器的频率范围中谐振频率响应的加强(见图6和7)、以及对于将信号重定向使得其可以通过使用盖10而被人最适宜地检测，本公开的发明的重定向表面302(图3)的角度是最适宜的。
参考图4，示出声室12以将来自声音报警器的声音在方向402上朝着用户的听野重定向，该听野由耳404表示。来自报警器的声压波可以由重定向表面302重定向，并且在用户检测声音最优的方向402上集中以从声室12发出(示出为冲击在用户的耳朵404上的声波)。在盖10的特定实施例中，声室12可以设计成使得来自声音报警器的声压波在不同的方向上重定向，诸如在装置50佩戴在用户的帽子、手臂或肩膀，或者在用户将装置50以非传统方向随身携带的情况下。例如，如果装置50佩戴在用户的帽子上，声室12的出口开口306(图3)以及重定向表面302的角度可以相对于图1至5所示的角度旋转180°。
参考回图3，视觉报警器引导部14可以具有倾斜的反射表面。倾斜表面可以以相对于传播自报警器的光信号的方向呈大约45°±5°的角度与装置50上的视觉报警器54相邻地对齐。选择这样的角度以优化强用户俯视装置50的信号察觉，诸如如果装置50佩戴在用户的腰带上或在环绕颈部的带索上。如果装置50放置在另一位置，则视觉报警器引导部14的反射表面的角度可以改变以优化用户的察觉，如上所述。可以以静态方式完成这样的角度变化，或者通过使视觉报警器引导部14设置有用于旋转的工具来实现。此外，为加强来自装置50上的视觉报警器54的信号，视觉报警器引导部14的反射表面可以是镜面或由在领域内已知的其它任何高反射材料组成。
图3还示出盖10的内表面与装置50的外壳70之间的缝隙304。如果掉落或碰撞，缝隙304可以帮助进一步防止装置50损坏。另外，如果暴露于极高温下，缝隙304可以充当防止装置50损坏的热障。在优选实施例中，缝隙304可以在0.5至1mm之间。
图5描述符合本公开的发明的报警器加强保护盖10的校准适配器500。校准适配器500中的嵌入区域504至少收纳盖10的限定声室12的一部分以覆盖出口开口114。还示出盖10的声室12、视觉报警器引导部14和显示屏检修孔16用以参考。
校准适配器500的尺寸可以适合于紧密配合在报警器加强盖10的前部上，当盖10装接到装置时，该前部与便携式安全装置50上的气体传感器区域相邻。优选地，校准适配器500具有侧壁508、510、512和514以及气体入口510。侧壁508、510、512和514适合于可移除地与盖10的至少一部分接合以覆盖出口开口114。当装接时，校准适配器500、盖10与外壳70的前面72合作以限定气体传感器周围的校准室。校准适配器500包括可以用于向校准室注射气体的气体入口502，使得装置50上的气体传感器暴露于已知浓度的目标气体中。
通常地，气体从压气筒供应到校准适配器500，用于通气测试或用于校准装置。也可以使用其它用于校准气体监测器的气体源，诸如渗透烘炉和电化学气体生成器。在大多数情况下，气体经由装接到气体入口502的管传递到校准适配器500。因此，如果校准适配器500的气体入口502包含能够装接一个或以上的通用尺寸的挠性管的接口，则是有益的。该接口是倒钩配件并且设计成气体入口502的一部分是最便利的。通常管的尺寸是0.125、0.375和0.25英寸(大约3mm、5mm、6mm)外径管，但也可以设想其他尺寸。替代地，通过将管插入到接口中，细孔管能够装接到接口。
可以通过以高于阈限的浓度将装置上的气体传感器对其敏感气体通过气体入口502注射到校准适配器500内而容易地对装置进行通气测试，装置上的声音和/或视觉报警器设定为响应该阈限。如果暴露于气体而未激活报警器，则装置不适于矿场使用，并且在使用前必须被净化或复原。
校准适配器500还可以用于校准便携式安全装置。在用于气体检测装置的校准过程中，通常的初始步骤是利用不含有传感器将响应的、或者将引起传感器的不良反应的任意成分的混合气体(通常为环境空气)来将装置调零。在很多情况下，使用洁净空气执行调零过程，并且要求用户确保装置在不含有明显浓度的一个或多个传感器将响应的活性气体的环境中调零。
校准过程的第二部分是应用包含一个或多个传感器要响应的成分的测试气体。该测试气体可以通过气体入口502注射，使得校准室充满测试气体。在某些情况下，可以将测试气体作为稳定流注射，使得校准室中的浓度保持恒定。在该阶段，缩放来自装置(显示器、报警级别等)的输出，使得当暴露于该浓度的气体时，装置的响应对应于测试气体的标准值。对于具有多于一个传感器的装置，或者设计成检测多于一种气体的装置，可以对装置施加几种不同气体的混合物，或者代替地，包含多于一种活性成分的测试气体混合物可以用于校准传感器。
报警器加强保护盖10和校准适配器500能够与采用多种传感器类型(其中，例如电化学、光化电离、催化剂粉末、红外线和光学的类型)的广泛多样的气体监测装置一起使用。
图5还示出可以用于确实地将校准适配器500装接到盖10的装接夹具506。装接夹具506可以利用或不利用盖10上的匹配装接元件而与盖10接合。此外，装接夹具506可以使用诸如带扣、扣钩、挂扣、匹配的凹陷和凸起、匹配的凸起、磁扣或钩和毛圈搭扣等的各种紧固件与盖10机械地接合。
本公开的发明还涉及将便携式安全装置上的可以是气体监测器的报警器加强的方法。该方法包括，如上详细所述，将报警器加强保护盖装接到便携式安全装置的具有声音报警器和可选择的视觉报警器的一部分。一旦装接，便携式安全装置发射的声音和/或视觉信号可以被放大，并且朝着用户重定向，以提供加强的信号识别。即，盖的声室可以将从便携式安全装置上的声音报警器发出的声压波重定向和放大，使得这样的声波冲击用户的耳朵附近。此外，盖的视觉报警器可以将来自便携式安全装置的任意视觉信号重定向，使得其能够冲击用户视野内的区域。
本公开的发明还涉及提高装置的效果的方法。该方法包括，如上详述，将报警器加强保护盖装接到便携式安全装置的具有声音报警器和可选的视觉报警器的一部分，并且如上详述，将校准适配器装接到报警器加强保护盖的一部分，使得校准适配器形成围绕至少一个气体传感器的校准室。该方法还包括将气体通过气体校准适配器上的气体入口注射到校准室中，并且验证气体将适当地激活或触发装置上的听觉或视觉报警器。如果注射的气体的浓度高于预期激活或触发装置上的声音和/或视觉信号的阈值浓度，则可以对装置进行通气测试。
此外，如果以装置的检测范围内的已知浓度注射气体，则可以对装置进行校准。用户可以使用装置读数来判断装置的测量是否足够接近注射气体的已知浓度，并且可以相应地校准装置上的气体传感器。例如，可以通过调节装置的输出读数来匹配气体已知浓度的读数，以完成校准。如上所示，在特定的校准过程中，在第一步骤中可以将装置调零。当校准适配器500未装接到便携式安全装置50上的盖10时，这可以使用洁净空气实现。替代地，可以通过将校准适配器500装接到便携式安全装置50上的盖10并且注射不含有任何传感器将响应的成分的气体混合物，来将装置调零。然后缩放来自装置的输出(显示器、报警电平)，使得装置的响应对应于没有检测到气体时的读数或零。
提供以上描述以使本领域技术人员实现此处描述的各种示例性实施方式。这些变形的各种修改例对本领域技术人员是明显的，并且此处限定的一般原则可以应用到其它实施方式。所有对本领域技术人员来说已知的或即将知晓的、相当于该公开中的各种说明和实例的元件的结构和功能清楚地通过引用并入此处。
实例
几种不同的声室设计成与盖相连接，该盖与示例性便携式安全装置(由Industrial Scientific Corporation提供的TangoTM TX1)接合。使用3D打印部分检测的位置有小的、中等、大的变量。以对于各个尺寸变量，以3500Hz测量来自被覆盖的装置的前方和顶部的声压。结果如表1所示。
表1
声压(dB) 无盖 大 中 小
测试1
前(dB增加) 84.6(0) 96.6(12) 95.6(11) 90.5(5.9)
测试2
前(dB增加) 89.6(0) 100.7(11.1) 98.4(8.8) -
顶(dB增加) 80.8(0) 92.8(12) 90.2(9.4) -
基于以上测试结果和用于测试的具体装置的前表面的构造，声室缩窄以提供改善的到装置上的按钮的通道。重新使用3D打印部测试修改的声室。以3500Hz测量来自被覆盖的装置的前部的声压，并且发现增加了11.6dB。
表2
生产了并入两个视觉报警器引导部的附加特征的盖，该视觉报警器引导部将测试装置的两个视觉报警器的强度重定向并且放大。获得自几种不同产品装置(都有3cm3声室)的前方和顶部的声压(dB)的总增加量如表2所示。在谐振频率均为3500Hz的情况下，盖提供了来自便携式安全装置的前方检测到的声压的11.8dB的平均增量，并且来自侧部的8.9dB的平均增量。
在图6和7中示出了具有和不具有本发明的报警器加强保护盖的来自相同测试装置上的面向前方的扬声器的频率响应。在图6中示出在测试装置(由Industrial Scientific Corporation提供的TangoTM TX1)的前方检测的频率响应；曲线600提供无盖时测试装置的频率响应，并且曲线610提供具有包括3cm3声室的、本公开的发明的报警器加强保护盖的相同的装置的频率响应。具体地，在3500Hz谐振频率处观察到频率响应的振幅提高。图7示出从不具有(曲线700)和具有(曲线710)图6使用的相同的报警器加强保护盖的相同的便携式安全装置的顶部检测的频率响应。在谐振频率3500Hz至4000Hz的范围再次观察到频率响应的振幅提高。
虽然已经详细描述了发明的具体实施例，本领域技术人员应领会根据本公开的整体介绍可以开发各种修改例和变化例及应用。因此，公开的具体的布置、系统、设备和方法旨在阐述但不限制本发明的范围。

Claims (32)

1.一种用于便携式安全装置的报警器加强保护盖，所述安全装置具有外壳，该外壳限定前面和连接到所述前面的周边的至少两个侧面，所述前面包括用于声音报警器的扬声器的舱口，所述报警器加强保护盖包括：
前面板，该前面板具有声音重定向表面；以及
侧面板，该侧面板连接到所述前面板的周边，所述侧面板与所述前面板结合以限定腔体，所述便携式安全装置的外壳的所述前面与所述侧面的至少一部分能够收纳在所述腔体中，至少一个所述侧面板具有与所述便携式安全装置的外壳的各个侧面能够移除地接合的结构，使得当所述侧面板与所述便携式安全装置的外壳的各个侧接合时，包括所述声音重定向表面的所述盖的前面板安置成与所述便携式安全装置的盖的前面远离，以限定所述盖的前面板与所述外壳的前面之间的声室，至少一个所述侧面板至少部分地限定用于所述声室的出口开口，响应通过所述外壳的前面的舱口输入到所述声室的声音而从该出口开口输出声音。
2.根据权利要求1所述的保护盖，其中，所述前面板部分地限定所述出口开口，使得所述至少一个侧面板和所述前面板结合以限定所述出口开口，该出口开口位于与所述声音重定向表面相邻的位置处。
3.根据权利要求1所述的保护盖，其中，所述声室响应通过所述外壳的前面的舱口输入到所述声室的声音，在所述出口开口处放大2000赫兹到4500赫兹的频率范围的声音。
4.根据权利要求3所述的保护盖，其中，所述前面板的重定向表面与所述外壳的前面的扬声器舱口相对地位于所述声室中。
5.根据权利要求4所述的保护盖，其中，所述前面板的重定向表面限定以角度相对于所述外壳的前面倾斜的表面，使得所述前面板将进入到所述声室的声音朝着所述前面板的出口开口重定向。
6.根据权利要求5所述的保护盖，其中，所述重定向表面将声音重定向到相对于所述便携式安全装置的外壳的前面为横向的方向。
7.根据权利要求3所述的保护盖，其中，用于与所述便携式安全装置的盖的各个侧面能够移除地接合的所述结构包含止动部件。
8.根据权利要求3所述的保护盖，其中，用于与所述便携式安全装置的盖的各个侧面能够移除地结合的所述结构包含紧固件。
9.根据权利要求3所述的保护盖，其中，当所述盖的所述侧面板与所述便携式安全装置的外壳的各个侧接合时，所述盖的前面板安置成与所述盖的前面远离，以限定其间的至少0.5mm的缝隙。
10.根据权利要求3所述的保护盖，其中，当所述盖的所述侧面板与所述便携式安全装置的外壳的各个侧接合时，所述盖的所述侧面板安置成与所述盖的各个侧面远离，以限定其间至少0.5mm的缝隙。
11.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，其中，所述声室具有大约2.7cm3至3.3cm3的内容积。
12.根据权利要求3所述报警器加强保护盖，其中，所述声室出口开口限定1.05cm2至1.35cm2的开口面积。
13.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，其中，所述前面板的所述重定向表面限定了相对于所述安全装置的外壳的前面以40°至50°角定向的表面。
14.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，其中，所述声室将从所述便携式安全装置的声音报警器输出的声音放大大约10至12％。
15.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，其中，所述便携式安全装置还包括光报警器，所述盖还包括：
至少一个反射可见光的表面，所述光反射表面位于所述前面板上的由所述便携式安全装置上的所述视觉报警器的输出照明的位置处，所述光反射表面相对于来自所述光报警器的光的入射以角度倾斜，使得所述前面板的所述光反射表面将来自所述便携式安全装置的光报警器的光重定向。
16.根据权利要求15所述的报警器加强保护盖，其中，所述前面板的所述光反射表面限定了相对所述便携式安全装置的外壳的前面的40°至50°的角。
17.根据权利要求15所述的报警器加强保护盖，其中，所述前面板的所述光反射表面是镜面。
18.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，其中，所述保护盖由高冲击强度成型材料组成。
19.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，其中，所述盖具有至少一个开口，当所述盖的侧面板与所述便携式安全装置的外壳的各个侧接合时，该开口允许使用位于所述便携式安全装置上的按钮、显示屏、传感器、灯以及访问点中的至少一个。
20.根据权利要求19所述的报警器加强保护盖，其中，位于所述便携式安全装置上的所述传感器是气体传感器。
21.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，其中，所述便携式安全装置是便携式气体监测器。
22.根据权利要求3所述的报警器加强保护盖，还包括
校准适配器，该校准适配器具有侧壁和气体入口，所述校准适配器的侧壁适用于能够移除地与所述保护盖的前部接合，当所述校准适配器的侧壁与所述保护盖接合时，所述校准适配器覆盖所述盖中的所述出口开口，当所述侧面板与所述便携式安全装置的外壳的各个侧接合时，所述校准适配器与所述便携式安全装置的所述外壳结合，并且当所述侧壁与所述保护盖接合时，所述校准适配器与所述保护盖结合，以限定校准室。
23.根据权利要求22所述的报警器加强保护盖，其中，所述校准室与所述便携式安全装置中的气体传感器连通。
24.一种便携式安全装置上的报警器的放大方法，所述方法包括以下步骤：
将报警器加强保护盖装接到便携式安全装置，该便携式安全装置包括具有位于所述便携式安全装置的前面上的扬声器舱口的声音报警器，其中，所述保护盖包括具有声音重定向表面的前面板，以及连接到所述前面板的周边的侧面板，所述侧面板与所述前面板结合以限定腔体，所述便携式安全装置的外壳的所述前面与所述侧面的至少一部分能够收纳在所述腔体中，所述侧面板具有与所述便携式安全装置的外壳的各个侧面能够移除地接合的结构，使得当所述侧面板与所述便携式安全装置的外壳的各个侧接合时，包括所述声音重定向表面的所述盖的前面板安置成与所述便携式安全装置的盖的前面远离，以限定所述盖的前面板与所述外壳的前面之间的声室，至少一个所述侧面板至少部分地限定用于所述声室的出口开口；以及
通过所述外壳的前面中的舱口向所述声室提供声音，以在所述出口开口处生成放大的声音。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述声室提供在2000赫兹到4500赫兹之间的频率范围中的放大的声音。
26.根据权利要求24所述的方法，还包括如下步骤：从与扬声器舱口相对的位置将从所述外壳的前面的舱口提供到所述声室的声音重定向。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，声音相对于所述便携式安全装置的前面以角度被重定向，使得所述前面板将声音从所述便携式安全装置的扬声器重定向到相对于所述便携式安全装置的外壳的前面的横向上。
28.根据权利要求24所述的便携式安全装置的报警器的放大方法，其中，所述声室将从所述便携式安全装置的声音报警器输出的声音放大大约10至12％。
29.一种提高便携式安全装置的效果的方法，所述方法包括以下步骤：
将报警器加强保护盖装接到包括声音报警器的便携式安全装置，所述声音报警器具有位于所述便携式安全装置的前面的扬声器舱口，其中，所述保护盖包括具有声音重定向表面的前面板以及连接到所述前面板的周边的侧面板，所述侧面板与所述前面板结合以限定腔体，所述便携式安全装置的外壳的所述前面与所述侧面的至少一部分能够收纳在所述腔体中，所述侧面板具有与所述便携式安全装置的外壳的各个侧面能够移除地接合的结构，使得当所述侧面板与所述便携式安全装置的外壳的各个侧接合时，包括所述声音重定向表面的所述盖的前面板安置成与所述便携式安全装置的盖的前面远离，以限定所述盖的前面板与所述外壳的前面之间的声室，至少一个所述侧面板至少部分地限定用于所述声室的出口开口；
将校准适配器装接到所述报警器加强保护盖的前部，所述校准适配器具有气体入口和侧壁，该侧壁适用于能够移除地与所述保护盖的前部接合以当所述校准适配器的侧壁与所述保护盖接合时覆盖所述保护盖的出口开口，当所述侧面板与所述便携式安全装置的各个侧接合时，所述校准适配器与所述便携式安全装置的所述盖结合，并且当所述侧壁与所述保护盖接合时，所述校准适配器与所述保护盖结合以限定与所述气体入口连通的校准室；
将已知浓度的具有至少一种成分的气体通过所述气体入口注射到所述校准室；并且
相对于所述至少一种已知浓度的成分气体确定所述便携式安全装置的准确性。
30.根据权利要求29所述的提高便携式安全装置的效果的方法，还包括：
验证当所述至少一种已知浓度的成分气体大于触发所述便携式安全装置的声音报警器所需的阈值浓度时，所述便携式安全装置上的声音报警器被激活。
31.根据权利要求29所述的提高便携式安全装置的效果的方法，还包括：
判断从所述便携式安全装置读取的输出是否与所述气体的已知浓度一致；并且
校准所述便携式安全装置中的至少一个气体传感器，使得由所述便携式安全装置测量的气体浓度与所述气体的已知浓度相对应。
32.根据权利要求31所述的校准便携式安全装置的方法，其中，所述校准步骤包括调节所述至少一个气体传感器的输出以对应于所述气体的已知浓度。
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