CN107545695A - 烟感探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种消防系统中烟感探测器。该烟感探测器包括：一个探测腔(110)，一个发光元件(120)，一个光接收元件(130)，以及至少一个反射体(350)，其置于所述探测腔(110)内且与所述发光元件(120)和所述光接收元件(130)位于同一水平面内，以将由扩散进入探测腔内的颗粒(火灾烟雾)散射的光线向所述光接收元件(130)引导，和/或将所述发光元件(120)发出的光线朝向探测腔内的颗粒反射过去，以便进行再次散射。

Description

烟感探测器

技术领域

本发明总体涉及消防系统中的烟感探测器(Smoke Detector)，尤其涉及消防系统中的一种散射式光电感烟探测器。

背景技术

散射式光电感烟探测器是消防领域普遍使用的探测设备。散射式光电感烟探测器利用气体中的颗粒对探测光的散射作用探测火情。市场上还有结合了温度传感器的烟温复合式的散射式光电感烟探测器及其他类型的基于散射式光电感烟探测器的符合式探测器。

通常希望烟感探测器具有较高的灵敏度，以便能够尽早地报告火警，提示现场人员及时撤离。现有的国家标准GB4715-2005中规定，光电烟感探测器的最小响应阈值Th不小于0.05dB/m。该阈值是在测试光电烟感探测器性能时，在测试烟箱中以一定的浓度增长速率加入测试烟雾，在探测器报警时测得的当时的烟雾对一个标准光源发出光的衰减度数值。该阈值Th反应了在探测器报警时刻烟的浓度大小，报警阈值越小，说明报警时的烟的浓度越低，也就是烟感探测器的灵敏度越高。

图1示例性地示出了一个典型的光电感烟探测器的示意图。光电感烟探测器通常安装在室内的屋顶上，成倒置位置安装。图1为一个安装在屋顶的光电感烟探测器100的内部结构的仰视图。该光电感烟探测器100为一个从探测腔侧面进烟的前向散射式光电感烟探测器。如图1所示，光电感烟探测器100包括一个探测腔110、一个发光元件120、一个光接收元件130。发光元件120例如为红外线发光二极管或其他波段的发光二极管。光接收元件130例如为光敏二极管或其他感光元件。环绕围成该探测腔110的侧壁上设有开口。光电感烟探测器所在位置及其附近漂浮的颗粒10可通过该开口进入到探测腔110内。这里，在有火灾发生时，颗粒10包括燃烧产生的由多相物质组成的气溶胶(aerosol)，其通常包括可燃物热解或燃烧产生的气相燃烧产物、卷吸进去的大量空气、未完全燃烧的液、固相分解物和微小颗粒。在有火灾发生时的这种气体和颗粒也可以统称为火灾烟雾或火灾烟气，其中火灾烟雾中的颗粒对光线的散射效果明显。

在图1中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角α大于90°且小于180°。发光元件120发出的出射光20被探测腔110内的颗粒散射，其中的散射光30会入射到光接收元件130上。如图可见，散射光30与出射光20之间的夹角大体上也是α>90°，这种结构称作前向散射结构。

目前中国市场上的散射式光电感烟探测器因其灵敏度设置较高，而易于在较小的扰动下产生误报火警。为此，中国的消防领域管理机构近期提出：需要适度提高最小响应阈值，例如提高大体上一个数量级。若最小响应阈值提高到大约0.2～0.4dB/m，则如图1所示的这种单纯前向散射式光电感烟探测器就难以满足国标的所有试验要求。

为了解决上述问题，本领域中还提出了一种后向散射式光电感烟探测器，如图2所示。与图1的光电感烟探测器不同，在图2所示的光电感烟探测器200中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角β小于90°。发光元件120发出的出射光20被探测腔110内的颗粒散射，其中的散射光40会入射到光接收元件130。散射光40大体上是沿与出射光20相反的方向行进且与出射光20之间的夹角亦为β小于90°。是故，散射光40称作后向(反向)散射光。图2所示结构也称作后向散射结构。后向散射相对于前向散射对某些烟雾具有较高的灵敏度，但是总体来说后向散射光的信号强度相对较弱，对信噪比的要求更高，为此，后向散射式烟感探测器中需要配备有消光效果好的光学结构(也称作迷宫结构)，来吸收或消除杂散光并同时将气体和颗粒滞留在探测腔内。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种消防系统中的烟感探测器，其采用光电原理且对于烟雾检测具有相对较高的最小响应阈值。本发明的另一个目的在于提供一种烟感探测器，其能够以较小的成本实现该较高的最小响应阈值。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种烟感探测器，其包括：一个探测腔，其配置成能够使得所述烟感探测器附近漂浮的颗粒进入所述探测腔；一个发光元件，其置于所述探测腔内，以向所述探测腔内的颗粒投射光线；一个光接收元件，其置于所述探测腔内，以接收由所述探测腔内的所述颗粒散射的光线；至少一个反射体，其置于所述探测腔内且与所述发光元件和所述光接收元件位于同一水平面内，以将由所述颗粒散射的光线向所述光接收元件引导，和/或将所述发光元件发出的光线朝向所述发光元件的方向反射回去。

优选地，所述至少一个反射体中至少之一设置成大体上正对所述光接收元件。或者，所述至少一个反射体中至少之一设置成大体上正对所述发光元件。

优选地，所述至少一个反射体的反射表面设计成能够使得正入射光线大体上能够被反射回去。

可选地，所述发光元件和所述光接收元件之间的夹角大于90度且小于180度，从而形成前向散射结构。或者，所述发光元件和所述光接收元件之间的夹角小于90度，从而形成后向散射结构。

优选地，所述反射体具有弧形反射表面，或者所述反射体包括至少两个反射平面。更为优选地，相邻的两个所述反射平面之间成90度角。尤为优选地，所述反射体包括多个子结构，每个子结构包括两个彼此成90度角的反射平面。

优选地，所述反射体可以为一个单独部件置于探测腔内，也可以为所述探测腔的侧壁的一部分，或者所述烟感探测器还包括消光结构，其设置在所述探测腔内，用于消光和滞留所述气体或颗粒，且所述反射体为所述消光结构的一部分。

因在烟感探测器中增加了反射体，传统的单纯的后向(前向)散射结构可以转变为前、后向散射结构，其中，后向(前向)散射为主体，前向(后向)散射构成对前者的补充或增强。而且，这种前、后向散射结构仅仅用一个发光元件和一个接收元件来实现，成本低，设计简便。另外，采用这一方案，烟感探测器内光接收元件所能接收到的散射光线的总量提高，相应地提高了信噪比，进而加强了探测器的灵敏度和可靠性。

下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对切换装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1示出了一种传统的前向散射式烟感探测器的示意性结构。

图2示出了一种传统的后向散射式烟感探测器的示意性结构。

图3示出了根据本发明第一实施例的烟感探测器的示意性结构。

图4A～4D示出了根据本发明第一实施例的烟感探测器的四种变型。

图5示出了根据本发明第二实施例的烟感探测器的示意性结构。

图6A～6D示出了根据本发明第二实施例的烟感探测器的四种变型。

图7示出了根据本发明第三实施例的烟感探测器的示意性结构。

图8A～8D示出了根据本发明第三实施例的烟感探测器的四种变型。

图9示出了根据本发明第四实施例的烟感探测器的示意性结构。

图10A～10D示出了根据本发明第四实施例的烟感探测器的四种变型。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。另外，在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。

本发明的发明人提出在具有一个发光元件和一个光接收元件的烟感探测器的探测腔内设置一个反射体。该反射体可反射探测腔内的光线，以增强由探测腔内的颗粒散射且最终入射到光接收元件的散射光线的总量。例如，反射体可以设计成将探测腔内颗粒散射的光线向光接收器件引导，和/或将发光元件发出的光线反射回去以引起探测腔内颗粒的再次散射。采用这一方案，烟感探测器内光接收元件所能接收到的散射光线的总量提高，相应地提高了信噪比，并进而加强了探测器的灵敏度和可靠性。

以下将给出大体上四类实施例来详细说明本发明提出的上述思想。简便起见，在下文中所提及的“烟感探测器”是指以探测火灾烟雾对光线的散射量作为火灾探测方式，也就是至少部分基于光电方式探测火灾烟雾的探测器。

第一实施例：后向散射+前向散射→前后向散射

图3示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。如图3所示，烟感探测器300包括一个探测腔110、一个发光元件120和一个光接收元件130，以及一个反射体350。与图2类似，发光元件120和光接收元件130之间的夹角β小于90°，也就是，后向散射式结构。与图2不同之处在于，烟感探测器300还具有一个反射体350，其置于探测腔10内且与发光元件120和所述光接收元件130位于同一水平面内。在图3的例子中，反射体350正对发光元件120设置，即反射体350设置在发光元件120轴线a的延长线上且与发光元件120间隔开一预定距离。反射体350在面向发光元件120的一侧具有一个反射面352，例如为反射曲面。该反射面352设计成能够将正入射的光线反射回去，例如该反射面352能够将从发光元件120发出的出射光朝向发光元件120的方向反射回去。

图3中还具体示出了探测腔110内的光线路径。如图3所示，发光元件120发射出的光线称作出射光20，其中部分出射光20被探测腔110内的颗粒10散射。被颗粒10散射后形成的散射光中的一部分可以入射到光接收元件130，这部分散射光称作后向散射光，用标记40指示。后向散射光40与出射光20之间的夹角β小于90°，也就构成后向散射结构。优选地，后向散射光40与出射光20之间的夹角β小于90°(优选大于10°)。与此同时，一部分出射光20还可以穿过气体和颗粒10，直射到反射体350上，再由反射体350的反射面352反射形成反射光50。反射光50大体上朝向发光元件120的方向行进。反射光50部分被探测腔110内的颗粒10散射，这些散射光中的一部分可以入射到光接收元件130上，这部分散射光称作前向散射光60。如图3所示，反射光50和前向散射光60之间的夹角α大于90°，也就构成了前向散射结构。由此，图3中的光接收元件130可以收集两种类型的散射光，其一为后向散射光40，其为颗粒10对发光元件120的出射光20进行散射形成的后向散射光，其二为前向散射光60，其为颗粒10对反射体350的反射光50进行散射形成的前向散射光。反射光50相对于发光元件120的出射光20而言强度较弱，因而由反射光50引起的前向散射光60可以视作对后向散射光40的补充或增强。

如此，因反射体350的存在，图3所示的烟感探测器300从单纯的后向散射结构转变为前、后向散射结构，其中，后向散射为主体，前向散射构成对后向散射的补充或增强。这种前、后向散射结构仅仅用一个发光元件和一个接收元件来实现，成本低，设计简便。

图3仅仅示例性地示出了一种具有反射体的烟感探测器结构。基于图3给出的示意图，本领域技术人员可以根据实际需要得到多种变形。例如，反射体350本身可以是一个独立的反射镜，也可以是构成探测腔110的侧壁的一部分或者也可以是消光结构的一部分。再比如，反射体350可以由金属材料构成，也可以是由具有光滑表面的其他材质构成，例如表面光滑的塑料。另外，反射体350本身的形状也可以是非弧形的，例如其可以是具有光线引导能力的两个或多个平面反射面构成。此外，为了进一步降低杂散光(不期望的光线)所引起的干扰，本发明的发明人还提出可以在探测腔内的适当位置加入遮光板，以减小不期望的光线进入到光接收元件。

图4A～图4D分别示出了图3所示结构的4种示例性的替代结构。在图4A～4D所示结构中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角β均小于90°，故其基础结构为后向散射结构。而且，在图4A～4D所示结构中，反射体450x(x＝A、B、C、D)大体上设置在发光元件120的轴线延长线上且面向发光元件120。反射体450x的反射表面设计成能够引导发光元件120的出射光朝向发光元件的方向反射回去。故而与图3类似，图4中发光元件120的出射光经反射体450x反射后再次被探测腔内的颗粒散射，其中前向散射光进入光接收元件130。由此形成前向散射结构对后向散射结构的补偿或增强。图4A～4D的不同之处在于反射体450x本身的结构、遮光元件的位置和结构，以及消光结构(迷宫结构)彼此不同。

图4A示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。图4A所示烟感探测器400A中，环绕探测腔110设置有消光结构470A。图4A所示消光结构为示意性的，其作用在于吸收或消耗来自发光元件120的直射光和杂散光，避免例如反射光等不期望的干扰光线(非火灾烟雾颗粒的散射光)入射到光接收元件130。具体的消光结构可以有诸如光阱等多种形式。图4A中，烟感探测器400A为侧进烟式，即，探测腔110的侧壁设有开口，气体和颗粒可以通过这些开口扩散进入消光结构470A，再从消光结构470A的间隙中进一步扩散到探测腔110的中心区域。

如图4A所示，烟感探测器400A具有一个弧形的反射体450A。具体地，弧形的反射体450A设置在发光元件120轴线a的延长线上且与发光元件120间隔开一预定距离。反射体450A面向发光元件120的表面为反射面。反射体450A的位置、其反射面的朝向以及反射面的形状可以被设计成能够引导发光元件120的出射线20朝向该发光元件120方向反射回去。发光元件120的出射光可以视作发散光。在一个例子中，将发光元件120的出射光近似视作从一个虚拟点光源发出的光线，该虚拟点光源可以位于该发光元件120的发光表面上，也可以位于与该发光元件120相比更远离反射体450A的位置上。这种情况下，反射体450A的反射面可以设计成一个球形反射面的一部分，该球形反射面的圆心位置为该虚拟点光源位置。如此，从该虚拟点光源发出的光线投射到反射体450A的反射面上后，朝向发光元件120的方向反射回去。在另一个例子中，反射体450A的反射面也可以设计成抛物面，该抛物面的一个焦点可以设计成置于该虚拟点光源位置。在又一个例子中，将发光元件120的出射光可以近似视作从一个平面光源发出的平行光。这时反射体450A可以设计成凹面镜，其可以将来自发光元件120的入射光反射，并朝向发光元件120汇聚。由此可见，经反射体450A反射后的光线可以类似平行光线，也可以是汇聚光线，还可以是发散光线。反射体450A的反射面可以是任意一种圆锥曲面，其取向为面向发光元件120，且引导来自发光元件120的出射光大体上朝向该发光元件120的方向反射回去。

图4A中，光接收元件130置于一个支架内，该支架具有一个开口132，颗粒10的散射光线经该开口132到达光接收元件130的感光表面。开口132的大小影响着光接收元件130的受光量和受光角度。开口132越小，能够到达感光表面的光量越小。开口132也可有效防止不期望的杂散光到达感光表面，形成干扰。

图4A中，烟感探测器400A还具有一个遮光件460A，其设置在光接收元件130和反射体450A之间，用来防止来自反射体450A的反射光线50和来自反射体450A相邻结构(例如反射体后侧的消光结构)的反射光线直接进入到的光接收元件130中。具体地，如图4A所示，遮光件460A优选地大体设置在光接收元件130的轴线b和反射体450A的轴线(也就是发光元件轴线)a所形成夹角的区域内，优选在沿夹角的中线延伸。在图4A所示例子中，遮光件460A还可以用来限制光接收元件130的受光角度。例如，在图4A的例子中，遮光元件460A的一个边缘设置在感光表面和开口132的一个边缘之间连线的延长线上。由此，遮光件460A限制了图中光接收元件130左侧的受光角度。优选地，如图4A所示，遮光件460A可以为一个人字形遮光板，其沿着轴线a和轴线b之间夹角的中线位置延伸。

使用遮光件460A可以有效地降低因引入反射体450x和其相邻结构而带来的不期望的反射光，从而提高信噪比。光接收元件130的开口132有效限制光接收元件的受光角度，从而避免杂散光进入到光接收元件中，这也在一定程度上提高了信噪比。

图4B示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。图4B中与图4A相同的元件采用了相同的附图标记，其功能也相似，这里不再赘述。所不同的是，图4B中的烟感探测器400B为顶进烟式，即，探测腔110的侧壁是密闭的，其顶部设有开孔，气体和颗粒可以通过这些顶部的开孔扩散进入探测腔110。此外，烟感探测器400B具有一个类直角形的反射体450B。具体地，反射体450B同样设置在发光元件120的轴线a的延长线上且与发光元件120间隔开一预定距离。反射体450B面向发光元件120的表面为两个彼此大体呈直角的反射面。由此，发光元件的出射光20经反射体450B的一个反射面反射后照射(50-1)到另一个反射面，再经另一个反射面反射后朝向发光元件130的方向射回(50-2)。如图4B所示的反射体结构对加工工艺要求低，易于实现，对装配误差不敏感从而易于调试。

在图4B的例子中，除了遮光件460A之外，还设置有一个第二遮光件460B，其设置在发光元件120和光接收元件130之间，以防止来自发光元件130和其他结构的杂散光入射到光接收元件130上。具体地，在图4B的例子中，第二遮光元件460B为一个遮光板(优选，其具有尖锐端部)，其设置成沿发光元件130的轴线a和光接收元件130的轴线b之间夹角的中线延伸。与第一遮光件460A类似，第二遮光件460B限制了光接收元件130另一侧的受光开口。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件受光开口的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而大幅提高探测光的信噪比。

图4C示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。图4C中与图4A或图4B相同的元件采用了相同的附图标记，其功能也相似，这里不再赘述。图4C中的烟感探测器400C与图4B类似，同为为顶进烟式，即，探测腔110的侧壁是密闭的，其顶部设有开孔，气体和颗粒可以通过这些顶部的开孔扩散进入探测腔110。此外，烟感探测器400C中的消光结构470C仅设置在发光元件120和光接收元件130所面对的半个圆周区域内。这种方案降低了设计复杂度。另外，消光结构470C采用了对向设置的双人字结构，且人字结构的尺寸是渐变的，越靠近发光元件120的直射光可达区域，人字结构的尺寸越大，反之越小。这种消光结构消光效果明显。

与图4B不同，图4C中的反射体450C由多个子结构构成，每个子结构类似于图4B所示的反射体450B，即每个子结构包括两个彼此成直角的反射面。在图4C所示例子中，反射体450C具有3个如此的子结构。可选地，根据实际情况，子结构的数目可以增减，例如，反射体450C可以包括2个、4个或更多如此的子结构。优选地，每个子结构的两个彼此成直角的反射面的尺寸大体上相同。由此，发光元件120的出射光20可以投射到反射体450C中每个子结构的一个反射面上，经反射后再照射到子结构的另一个反射面上，再经该另一个反射面反射后朝向发光元件130的方向射回(50)。如图4C所示的反射体结构对加工工艺要求低，易于实现，对装配误差不敏感从而易于调试。

在图4C的例子中，反射体450C和光接收元件130之间设置有排列设置的两个第一遮光件460A₁和460A₂，用来提供两层防护，以进一步防止来自反射体450C和相邻结构的杂散光入射到光接收元件130上。遮光件460A₁的位置和功能大体上与图4B中遮光件460A类似。在图4C的例子中，遮光件460A₂的形状大体与第一遮光件460A₁一致，但尺寸小于第一遮光件，且其位置设置成其一个边缘和第一遮光件460A₁的一个边缘对齐，且用于限制光接收元件130的受光角度。

此外，在图4C的例子中，第二遮光元件460C为一个从光接收元件130的支架的侧壁延伸出去的遮光板，其延伸到发光元件130和光接收元件130之间，用于防止杂散光进入到光接收元件130。第二遮光件460C也限制了光接收元件130另一侧的受光开口。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件受光开口的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而大幅提高探测光的信噪比。

图4D示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。图4D中与图4A～4C相同的元件采用了相同的附图标记，其功能也相似，这里不再赘述。图4D中的烟感探测器400D与图4A类似，同为为侧进烟式，即，气体和颗粒可以通过探测腔侧壁上的开孔扩散进入探测腔110内。此外，烟感探测器400D中的消光结构470A环绕探测腔110设置。

与图4A不同，图4D中的反射体450D的反射面非弧面，而是由多个反射平面构成。相邻反射平面的法线之间的夹角小于90度。这些反射平面设计成能够使得发光元件120发出的光线朝向该发光元件120的方向反射回去。与弧形反射面相比，采用彼此成角度设置的多个反射子平面构成的反射平面构成反射体450D，对加工工艺要求低，易于实现。

在图4D的例子中，第一遮光件460D₁和第二遮光件460D₂均设置在光接收元件130的支架上，且沿支架两个侧壁向探测腔中心延伸。第一遮光件460D₁和第二遮光件460D₂设置成用于限制光接收元件130的受光角度，以防止杂散光(例如来自反射体450D的反射光或来自发光元件120的杂散光，甚或来自其相邻结构的杂散光)进入到光接收元件130内。优选地，靠近反射体450D的第一遮光元件460D₁的长度长于靠近发光元件120的第二遮光件460D₂的长度。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而大幅提高探测光的信噪比。

前向散射+后向散射→前后向散射

图5示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。如图5所示，烟感探测器500包括一个探测腔110、一个发光元件120和一个光接收元件130，以及一个反射体550。与图1类似，发光元件120和光接收元件130之间的夹角α大于90°，也就是，前向散射式结构。与图3类似，烟感探测器500还具有一个反射体550，其置于探测腔110内且与发光元件120和所述光接收元件130位于同一水平面内。在图5的例子中，反射体550正对所述发光元件130，即反射体550设置在发光元件120的轴线a的延长线上且与发光元件120间隔开一预定距离。反射体550在面向发光元件120的一侧具有一个反射面，例如为反射曲面。该反射面设计成正入射的光线可以基本上被反射回去，例如该反射面可以将从发光元件120发出的出射光朝向发光元件120的方向反射回去。

在图5中，发光元件120的出射光20部分被探测腔110内的颗粒10散射。被颗粒10散射后形成的散射光中的一部分可以入射到光接收元件130，这部分散射光称作前向散射光，用标记30指示。前向散射光30与出射光20之间的夹角α大于90°，也就构成前向散射结构。与此同时，一部分出射光20还可以穿过气体和颗粒10，直射到反射体550上，再由反射体550的反射面反射后形成反射光50。反射光50大体上朝向发光元件120的方向行进。反射光50部分被探测腔110内的颗粒10散射，这些散射光中的一部分也可以入射到光接收元件130上，这部分散射光称作后向散射光70。如图5所示，反射光50和后向散射光70之间的夹角β小于90°，也就构成了后向散射结构。由此，图5中的光接收元件130可以收集两种类型的散射光，其一为前向散射光30，其为颗粒10对发光元件130的出射光进行散射形成的前向散射光；其二为后向散射光70，其为颗粒10对来自反射体550的反射光50进行散射形成的后向散射光。反射光50相对于发光元件120的出射光20而言强度较弱，因而由反射光50引起的后向散射光70可以视作对传统前向散射光30的补充或增强。

如此，因反射体550的存在，图5所示的烟感探测器500从传统的前向散射结构转变为前、后向散射结构，其中，前向散射为主体，后向散射构成对前向散射的补充或增强。而且，这种前、后向散射结构仅仅用一个发光元件和一个接收元件来实现，成本低，设计简便。另外，反射体550的引入可以有效地提高探测腔110内散射信号的信噪比。

与图3类似，基于图5给出的示意图，本领域技术人员可以根据实际需要得到多种变形。例如，反射体550本身可以是一个独立的反射镜，也可以是构成探测腔110的侧壁的一部分，还可以是消光结构的一部分。再比如，反射体550可以由金属材料构成，也可以是由具有光滑表面的其他材质构成，例如抛光的塑料。另外，反射体550本身的形状也可以是非弧形的，例如其可以是具有光线引导能力的两个或多个平面镜构成，或者由反射曲面和反射平面的组合构成。此外，为了进一步降低杂散光(不期望的光线)所引起的干扰，本发明的发明人还提出可以在探测腔内的适当位置加入遮光板，以减小不期望的光线进入到光接收元件。

图6A～图6D分别示出了图5所示结构的4种示例性的替代结构。在图6A～6D所示结构中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角α均大于90°，故其基础结构为前向散射结构。而且，在图6A～6D所示结构中，反射体650x(x＝A、B、C、D)大体上设置在发光元件120的轴线延长线上且面向发光元件120。反射体650x的反射表面设计成能够引导发光元件120的出射光朝向发光元件的方向反射回去。故而与图5类似，图6中发光元件120的出射光经反射体650x反射后再次被探测腔内的颗粒10散射，其中后向散射光进入光接收元件130。由此形成后向散射结构对前向散射结构的补偿或增强。图6A～6D的不同之处在于反射体650x本身的结构、遮光元件的位置和结构，以及消光结构(迷宫结构)彼此不同，而这些区别又分别与图4A～4D中给出的反射体结构和遮光元件结构有类似之处。

以下将参考图6A～6D分别进行描述，其中与前图结构相同的部件用相同的标号表示，其功能也类似，将不再赘述。

图6A示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。图6A所示烟感探测器600A与图4A所示烟感探测器400A类似，同为侧进烟式、消光结构470A环绕探测腔110设置，而且其反射体为弧形。反射体的位置、形状和功能基本上与图4A中反射体450A相同，因而这里继续将其标记为“450A”。此外，依然与图4A类似，光接收元件130置于一个具有开口的支架内，烟雾颗粒的散射光线经该开口到达光接收元件130的感光表面。开口的大小影响着光接收元件130的受光量和受光角度。开口132越小，能够到达感光表面的光量越小。开口也可有效防止不期望的杂散光到达感光表面，以减低干扰。

与图4B类似，烟感探测器600A还具有第一遮光件660A₁和第二遮光件660A₂。第一遮光件660A₁设置在光接收元件130和反射体450A之间，用来防止来自反射体450A和其相邻结构的反射光线直接进入到的光接收元件130中。具体地，如图6A所示，遮光件660A₁优选地呈人字型，在反射体450A和光接收元件130之间延伸。遮光件660A₁靠近光接收元件130的边缘构成对光接收元件的受光角度的限制。使用遮光件660A₁可以有效地降低因引入反射体而带来的不期望的反射光，从而提高信噪比。第二遮光件660A₂设置在发光元件120和光接收元件130之间，用来防止来自发光元件130及其相邻结构的杂散光进入到光接收元件130中。优选地，第二遮光件660A₂为一个Y型遮光件，其主干部大体上在发光元件120和光接收元件130夹角的中线上延伸。使用Y型遮光件可以更加有效地遮蔽杂散光。可选地，第一遮光件660A₁和第二遮光件660A₂还可以分别为一个遮光板，其可以沿着轴线a和轴线b之间夹角的中线位置延伸。

图6B示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图4B中的烟感探测器400B类似，烟感探测器600B为顶进烟式且具有一个类直角形的反射体450B。反射体450B能够引导发光元件120的出射光20经反射后朝向发光元件130的方向射回。此外，图6B中，除了第一遮光件660A₁之外，还设置有一个第二遮光件660B₁。第二遮光件660B₁位置与遮光件460A₂设置相同，不同在于第二遮光件660B₁为大体T字形。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件受光角度的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而大幅提高探测光的信噪比。

图6C示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图4C类似，图6C中的烟感探测器600C亦为顶进烟式，且其反射体同为具有多个子结构的反射体450C，每个子结构具有两个彼此垂直的反射面。此外，烟感探测器600C中的消光结构670C与470C类似，但其仅设置在发光元件120和光接收元件130所面对的圆周区域内。

与图4C类似，在图6C的例子中，除了第一遮光件660A₁外，烟感探测器600C中还设有一个第二遮光件660C，其为一个从光接收元件130支架的侧壁向探测腔110中心延伸出去的遮光板，其延伸到发光元件120和光接收元件130之间，用于防止杂散光进入到光接收元件130。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件130的受光角度的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而提高探测光的信噪比。

图6D示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图4D类似，图6D中的烟感探测器600D亦为侧进烟式且具有一个由多个反射平面构成的反射体450D。此外，与图4D类似，在图6D的例子中，第一遮光件660D₁和第二遮光件660D₂均设置在光接收元件130的支架上，且从支架两个侧壁向探测腔中心延伸。第一遮光件660D₁和第二遮光件660D₂设置成用于限制光接收元件130的受光角度，以防止杂散光(例如来自反射体450D及其相邻结构的反射光或来自发光元件120及其相邻结构的杂散光)进入到光接收元件130内。优选地，靠近反射体450D的第一遮光元件660D₁的长度长于靠近发光元件120的第二遮光件660D₂的长度。这种设计可以有效地降低杂散光的影响。

后向散射+前向散射反射→前后向散射

图7示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。在图7所示的烟感探测器700中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角β小于90°，也就是，后向散射式结构。烟感探测器700还具有一个反射体750，其置于探测腔10内且与发光元件120和所述光接收元件130位于同一水平面内。在图7的例子中，反射体750正对光接收元件130设置，即反射体750设置在光接收元件130的轴线b的延长线上且与光接收元件130间隔开一预定距离。反射体750在面向光接收元件130的一侧具有一个反射面752，例如为反射曲面。该反射面752设计成将正入射的光线基本上反射回去，例如该反射面设计成能够将颗粒10散射的前向散射光线反射到光接收元件130处。

在图7中，发光元件120的出射光线20部分被探测腔110内的颗粒10散射。被颗粒10散射后形成的散射光中的一部分可以入射到光接收元件130，这部分散射光称作后向散射光，用标记40指示。后向散射光40与出射光20之间的夹角β小于90°，也就构成后向散射结构。与此同时，一部分经颗粒10散射后形成的散射光30直射到反射体750上，这部分散射光30与出射光20之间的夹角α大于90°。散射光30再由反射体750的反射面752反射形成反射光80。反射光80能够入射光接收元件130的感光表面。由此，图7中的光接收元件130可以收集两种类型的散射光，其一为后向散射光40，其为颗粒10对来自发光元件120的出射光20进行散射形成的后向散射光，其二为前向散射光30的反射光80，其为烟雾颗粒对发光元件120的出射光20进行散射形成的前向散射光30，再经反射体750反射到光接收元件130的反射光。

如此，因反射体750的存在，图7所示的烟感探测器700从单纯的后向散射结构转变为前、后向散射结构，其中，后向散射为主体，前向散射光经过反射体750反射后进入光接收元件，从而形成对后向散射的补充。这种前、后向散射结构仅仅用一个发光元件和一个接收元件来实现，成本低，设计简便。另外，反射体750的引入可以有效地提高探测腔110内散射光量。

图8A～图8D分别示出了图7所示结构的4种示例性的替代结构。在图8A～8D所示结构中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角β均小于90°，故其基础结构为后向散射结构。而且，在图8A～8D所示结构中，反射体850x(x＝A、B、C、D)大体上设置在光接收元件130轴线b的延长线上且面向光接收元件130。反射体850x的反射表面设计成能够引导前向散射光30朝向光接收元件130的方向反射。图8A～8D的不同之处在于反射体850x本身的结构、遮光元件的位置和结构，以及消光结构(迷宫结构)彼此不同，而这些区别又分别与图4A～4D中给出的反射体结构和遮光元件结构有类似之处。

以下将参考图8A～8D分别进行描述，其中与前图结构相同的部件用相同的标号表示，其功能也类似，将不再赘述。

图8A示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图4A所示烟感探测器400A类似，图8A所示烟感探测器800A亦为侧进烟式、其消光结构环绕探测腔设置、其反射体850A为弧形，以及同样具有单个遮光件。此外，依然与图4A类似，光接收元件130优选地置于一个具有开口的支架内，烟雾颗粒的散射光线经该开口到达光接收元件130的感光表面。开口的大小影响着光接收元件130的受光量，以减低杂散光的干扰。

烟感探测器800A具有一个遮光件860A，其用来防止发光元件120的直射光由消光结构反射后形成的杂散光进入到光接收元件130中。遮光件860A优选地设置在发光元件120的光轴a和光接收元件130的光轴b相交形成的区域内，且860A位于光接收元件130远离发光元件120的一侧。与图4A类似，遮光件860A优选地呈人字型。遮光件860A靠近光接收元件130的边缘构成对光接收元件的受光角度的限制。使用遮光件860A可以有效地遮挡或降低发光元件120直射光引起的杂散光，从而提高信噪比。

图8B示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图4B中的烟感探测器400B类似，烟感探测器800B为顶进烟式且具有一个类直角形的反射体850B。反射体850B能够引导前向散射光30朝向光接收元件的方向反射过去。此外，图8B中，除了第一遮光件860A之外，还设置有一个第二遮光件860B。与图4B类似，第二遮光件860B位于发光元件120和光接收元件130之间。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件130受光角度的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而提高探测光的信噪比。

图8C示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图4C类似，图8C中的烟感探测器800C亦为顶进烟式，且其反射体同为具有多个子结构的反射体850C，每个子结构具有两个彼此垂直的反射面。此外，烟感探测器600C中的消光结构470C仅设置在发光元件120和光接收元件130所面对的圆周区域内。

与图4C类似，在图8C的例子中，除了第一遮光件860A外，烟感探测器800C中还设有一个第二遮光件860C，其为一个从发光元件130支架的侧壁向探测腔110中心延伸出去的遮光板，其延伸到发光元件120和光接收元件130之间，用于防止杂散光进入到光接收元件130。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件130的受光角度的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响。

图8D示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图4D类似，图8D中的烟感探测器800D亦为侧进烟式且具有一个由多个反射平面构成的反射体850D。此外，在图8D的例子中，第一遮光件860D₁为设置在发光元件120上的遮光板，且该遮光板从其支架上靠近光接收元件130的侧壁上向探测腔110中心延伸。第二遮光件860D₂为设置在光接收元件130上的遮光板，且该遮光板从其支架上远离发光元件130的侧壁上向探测腔110中心延伸。第一遮光件860D₁用于防止来自发光元件120的直射光或杂散光进入到光接收元件130中。第二遮光件860D₂用于防止发光元件120的直射光经消光结构反射后形成的杂散光进入到光接收元件130中。第一遮光件860D₁和第二遮光件860D₂设置成用于限制光接收元件130的受光角度，以防止上述杂散光进入到光接收元件130内。优选地，第一遮光元件860D₁也可以设置在光接收元件130另一侧的侧壁上。这种设计可以有效地降低杂散光的影响。

前向散射+后向散射的反射光→前后向散射

图9示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。如图9所示，烟感探测器900中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角α大于90°，也就是，其以前向散射式结构为基础。与图5类似，烟感探测器900还具有一个反射体950，其置于探测腔10内且与发光元件120和所述光接收元件130位于同一水平面内。在图9的例子中，反射体950针对光接收元件130设置，即反射体980设置在光接收元件130的轴线b延长线上且与光接收元件130间隔开一预定距离。反射体950在面向光接收元件130的一侧具有一个反射面，例如为反射曲面。该反射面设计成将正入射的光线反射回去，例如该反射面将后向散射光线反射到光接收元件130处。

在图9中，发光元件120的出射光20部分被探测腔110内的颗粒10散射。被颗粒10散射后形成的散射光中的一部分可以入射到光接收元件130，这部分散射光称作前向散射光，用标记30指示。前向散射光30与出射光20之间的夹角α大于90°，也就构成前向散射结构。与此同时，另一部分散射光直射到反射体950上，这部分散射光称作后向散射光40，后向散射光40与出射光20之间的夹角β小于90°。后向散射光40再由反射体950的反射面反射后形成反射光90。反射光90大体上朝向光接收元件130的方向行进。由此，图9中的光接收元件130可以收集两种类型的散射光，其一为前向散射光30，其为颗粒10对发光元件120的出射光20进行散射形成的前向散射光；其二为后向散射光的反射光90，其为颗粒10对出射光20进行散射形成的后向散射光40，再经过反射体950反射后的光线。由此，反射光90可代表至少部分后向散射光40，其可以视作对传统前向散射光30的补充。

如此，因反射体950的存在，图9所示的烟感探测器900从单纯的前向散射结构转变为前、后向散射结构，其中，前向散射为主体，后向散射构成对前向散射的补充或增强。这种前、后向散射结构仅仅用一个发光元件和一个接收元件来实现，成本低，设计简便。

与图3、图5和图7类似，基于图9给出的示意图，本领域技术人员可以根据实际需要得到多种变形。例如，反射体950本身可以是一个独立的反射镜，也可以是构成探测腔110的侧壁的一部分。再比如，反射体950可以由金属材料构成，也可以是由具有光滑表面的其他材质构成，例如抛光的塑料。另外，反射体950本身的形状也可以是非弧形的，例如其可以是具有光线引导能力的两个或多个平面镜构成，或者由反射曲面和反射平面的组合构成。此外，为了进一步降低杂散光(不期望的光线)所引起的干扰，本发明的发明人还提出可以在探测腔内的适当位置加入遮光板，以减小不期望的光线进入到光接收元件。

图10A～图10D分别示出了图9所示结构的4种示例性的替代结构。在图10A～10D所示结构中，发光元件120和光接收元件130之间的夹角α均大于90°，故其基础结构为前向散射结构。而且，在图10A～10D所示结构中，反射体1050x(x＝A、B、C、D)大体上设置在光接收元件130的轴线b延长线上且面向光接收元件130。反射体1050x的反射表面设计成能够引导后向散射光朝向光接收元件的方向反射过去。图9中颗粒的后向散射光经反射体1050x反射后照射到光接收元件130处。由此形成后向散射对前向散射结构的补偿或增强。图10A～10D的不同之处在于反射体1050x本身的结构、遮光元件的位置和结构，以及消光结构(迷宫结构)彼此不同，而这些区别又分别与图6A～6D中给出的反射体结构和遮光元件结构有类似之处。

以下将参考图10A～10D分别进行描述，其中与前图结构相同的部件用相同的标号表示，其功能也类似，将不再赘述。

图10A示出了根据本发明一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图6A和图8A类似，图10A所示烟感探测器同为侧进烟式、消光结构环绕探测腔110设置，而且其反射体为弧形。反射体形状基本上与图8A相同。此外，依然与图8A类似，光接收元件130置于一个具有开口的支架内，颗粒10的散射光线经该开口到达光接收元件130的感光表面。开口的大小影响着光接收元件130的受光量和受光角度。

与图8B类似，烟感探测器1000A还具有第一遮光件1060A₁和第二遮光件1060A₂。具体地，如图10A所示，遮光件1060A₁与图8中860A相同，功能也类似，这里不再赘述。第二遮光件1060A₂设置在发光元件120和光接收元件130之间，用来防止来自发光元件120的出射光或其及其相邻结构引起的杂散光进入到光接收元件130中。优选地，第二遮光件1060A₂为一个Y型遮光件，其主干部大体上在发光元件120和光接收元件130夹角的中线上延伸。使用Y型遮光件可以更加有效地遮蔽杂散光。

图10B示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图8B中的烟感探测器800B类似，烟感探测器1000B为顶进烟式且具有一个类直角形的反射体1050B。反射体1050B能够引导后向散射光40经反射后朝向光接收元件130的方向射回。此外，图10B中，除了第一遮光件1060A₁之外，还设置有一个第二遮光件1060B₁。第二遮光件1060B₁位置与遮光件1060A₂设置相同，不同在于第二遮光件1060B₁为大体T字形。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件受光角度的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而提高探测光的信噪比。

图10C示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图8C类似，图10C中的烟感探测器1000C亦为顶进烟式，且其反射体同为具有多个子结构的反射体1050C，每个子结构具有两个彼此垂直的反射面。此外，与图6C中类似，烟感探测器1000C中的消光结构670C仅设置在发光元件120和光接收元件130所面对的圆周区域内。

与图8C类似，在图10C的例子中，除了第一遮光件1060A₁外，烟感探测器1000C中还设有一个第二遮光件1060C，其为一个从发光元件120支架的侧壁向探测腔110中心延伸出去的遮光板，其延伸到发光元件120和光接收元件130之间，用于防止杂散光进入到光接收元件130。第一和第二遮光件组合在一起构成对光接收元件130的受光角度的进一步限制。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而提高探测光的信噪比。

图10D示出了根据本发明另一个实施例的烟感探测器的示意性结构。与图8D类似，图10D中的烟感探测器1000D亦为侧进烟式且具有一个由多个反射平面构成的反射体1050D。此外，与图8D类似，在图10D的例子中，第一遮光件1060D₁为设置在发光元件120上的遮光板，且该遮光板从其支架上靠近光接收元件130的侧壁上向探测腔110中心延伸。第二遮光件1060D₂为设置在光接收元件130上的遮光板，且该遮光板从其支架上远离发光元件130的侧壁上向探测腔110中心延伸。第一遮光件1060D₁用于防止来自发光元件120的直射光或杂散光进入到光接收元件130中。第二遮光件1060D₂用于防止发光元件120的直射光经消光结构反射后形成的杂散光进入到光接收元件130中。第一遮光件1060D₁和第二遮光件1060D₂设置成用于限制光接收元件130的受光角度，以防止上述杂散光进入到光接收元件130内。优选地，第一遮光元件1060D₁也可以设置在光接收元件130另一侧的侧壁上。这种设计可以有效地降低杂散光的影响，从而提高探测光的信噪比。

以上结合附图详细描述了本发明提出的各个实施例。为了描述方便在上述实施例中每个烟感探测器中均具有一个反射体。在实际使用中，还可以根据需要再烟感探测器中设置两个或多个反射体，例如一个反射体正对发光元件，另一个反射体正对光接收元件。当然，随着探测腔内反射面的出现，相应地需要增加遮光件或消光结构，以消除因引入新元件引起的杂散光。此外，以上实施例均以单纯的光电方式烟感探测器为例。本发明提出的上述方案也可以应用在复合型探测器中，例如感光-感温复合型探测器。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟感探测器，包括：

一个探测腔(110)，其配置成能够使得所述烟感探测器附近漂浮的颗粒进入所述探测腔；

一个发光元件(120)，其置于所述探测腔(110)内，以向所述探测腔(110)内的所述颗粒投射光线；

一个光接收元件(130)，其置于所述探测腔(110)内，以接收由所述探测腔(110)内的所述颗粒散射的光线；

至少一个反射体(350、550、750、950)，其置于所述探测腔(110)内且与所述发光元件(120)和所述光接收元件(130)位于同一水平面内，以将由所述颗粒散射的光线向所述光接收元件(130)引导，和/或将所述发光元件(120)发出的光线朝向所述颗粒反射回去。

2.如权利要求1所述的烟感探测器，其中，所述至少一个反射体(750、950)中至少之一设置成大体上正对所述光接收元件(130)。

3.如权利要求1-2中任一所述的烟感探测器，其中，所述至少一个反射体(350、550)中至少之一设置成大体上正对所述发光元件(120)。

4.如权利要求2或3所述的烟感探测器，其中，所述至少一个反射体(350、550、750、950)的反射表面设计成能够使得正入射光线大体上能够被反射回去。

5.如权利要求1-4中任一所述的烟感探测器，其中，所述发光元件(120)和所述光接收元件(130)之间的夹角大于90度且小于180度。

6.如权利要求1-4中任一所述的烟感探测器，其中，所述发光元件(120)和所述光接收元件(130)之间的夹角小于90度。

7.如权利要求4所述的烟感探测器，其中，所述反射体(350、550、750、950)具有弧形反射表面，或者所述反射体包括至少两个反射平面。

8.如权利要求7所述的烟感探测器，其中，相邻的两个所述反射平面之间成90度角。

9.如权利要求4所述的烟感探测器，其中，所述反射体(450C、650C、850C、1050C)包括多个子结构，每个子结构包括两个彼此成90度角的反射平面。

10.如权利要求1-4中任一所述的烟感探测器，其中，所述反射体(350、550、750、950)为所述探测腔的侧壁的一部分，或者

所述烟感探测器还包括消光结构，其设置在所述探测腔内，用于消光和滞留所述气体和颗粒，且所述反射体(350、550、750、950)为所述消光结构的一部分。