CN111179540A

CN111179540A - 一种三波长光电式烟雾检测的方法及传感器

Info

Publication number: CN111179540A
Application number: CN202010067273.3A
Authority: CN
Inventors: 许如臣; 黄照祺; 王�锋
Original assignee: Shanghai Zhonghuan Keyi Fire Alarm Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Zhonghuan Keyi Fire Alarm Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-05-19

Abstract

本发明公开了一种三波长光电式烟雾检测的方法以及传感器，通过内置有蓝光发光管、红外发光管以及光电二级管构成的光电集成模块，在与所述光电集成模块呈45度角的侧面上方，还设置有LED红光的第三发光源，所述第三发光源的发射前端正对着所述光电集成模块。本专利通过整合三种波长的发光器件，并且合理控制各种发光器件的发光时间周期、长短以及发射功率，结合可以控制或者配置的受光器，可以构成3X3种组合方式，用于判断出当前烟雾颗粒的大小以及可能的类型，从而有效提高检测结果的准确性，减少漏报或者误报发生的机率。

Description

一种三波长光电式烟雾检测的方法及传感器

技术领域

本发明涉及消防设备技术领域，尤其涉及一种三波长光电式烟雾检测的方法及传感器。

背景技术

在商业和住宅等场合所用的烟雾传感器、探测器，现在逐渐采用光电式的替代电离式的，因为光电式的烟雾探测器相对来说，发生滋扰报警的机率低一些。

在现有技术中，有采用红外对射的光电式烟雾检测方式，也有布置LED发光结合光电二级管测量散射光能量大小的检测方式等，都还存在一些比重严重的缺陷，在部分应用场景，其误报率偏高，比如其并不能有效识别到煮饭产生的蒸气或者天气原因产生的雾气等，或者在灰尘较多的场合使用，灰尘也会影响其检测结果，产生误报。

现有技术中的光电式烟雾传感器也有采用两个波长的光源作为发光器件，再布置受光器件来接收，或者将两个发光器件和受光器件整合集成到一个部件或者芯片。可以在一定程度上提升抗干扰的能力，能识别到部分干扰源，从而减少漏报或误报发生的机率。但在烟雾以及气雾的检测过程中，对小颗粒的烟尘类型，其识别能力还是不足，环境光对检测结果影响还是客观存在的，而且较难解决。

提高烟雾检测能力的重点在于对烟雾颗粒类型的识别和分类，识别出有效的、真正的烟雾存在，并排除掉各种各样干扰源的干扰。但在现有技术中，烟雾传感器或者探测器一类无法避免的误报，干扰了日常的正常生活工作过程，是不被市场认可甚至直接移除或不用的重要原因之一，当发生火灾时，烟雾探测器没有工作或者漏报，也是造成重大损失的原因之一。

在专利号为201410613283.7的中国专利中，公开了一种双光路火灾烟雾探测烟室，包括光学测量腔，所述光学测量腔由基座和上盖相互扣合形成，所述基座包括圆形底板、用于固定上盖的卡扣以及用于分别放置两个红外光发射器和一个红外光接收器的三个光座。该发明是通过设置两个红外光发射器和一个红外光接收器来实现，其单一的波长检测方式，同样不能对烟雾颗粒类型的有效识别和分类，并不能解决怎么提高烟雾检测能力的问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种整合了三种波长发光器件的光电式烟雾检测方法以及传感器，通过控制发射蓝光、红外光以及LED红光的时间间隙以及发射功率，检测受光器件的光功率大小，分析三种波长在不同的发光组合中的光功率传输比（PTR）的大小及速率，用于判断当前烟雾颗粒的真实性、预估大小或者可能的类型，从而有效提高检测结果的准确性，减少漏报或者误报发生的机率。

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：

一种三波长光电式烟雾检测的方法，其包括以下步骤：

S11：控制并发射第一发光源，在固定的时间周期内，获取受光器的光电流大小，反馈受光器的光功率（nW）；控制并发射第二发光源，在固定的时间周期内，获取受光器的光电流大小，反馈受光器的光功率（nW）；控制并发射第三发光源，在固定的时间周期内，获取受光器的光电流大小，反馈受光器的光功率（nW）；

S12：计算步骤S11：中的功率传输比（PTR），所述功率传输比（PTR）为受光器的光功率（nW）除以所述第一发光源、所述第二发光源或者所述第三发光源的发射光功率（mW），并分别记录存储，分别为PTR1、PTR2、PTR3；

S13：分析记录PTR1、PTR2、PTR3值的上升速度，设为PTR1A、PTR2A、PTR3A，记录最终比值，设为PTR1B、PTR2B、PTR3B；

S14：分别用功率传输比（PTR）与预存的烟雾类型报警数据表比对，当超过预设的报警阈值时，且超过预设的回差范围数据时，记录为预警状态，通过数据表判断可能的烟雾颗粒大小及烟雾类型；

S15：结合PTR变化的上升速度PTR1A、PTR2A、PTR3A，以及最终比值PTR1B、PTR2B、PTR3B，判断其是否符合常见的真实烟雾状态，如果符合，将预警状态改为报警状态，启动报警。

进一步地，所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，还包括有前置校准预设步骤：

S21：针对不同类型的烟雾，实验并测试其在实验条件下的极限值及其数据范围，在平滑滤波处理后记录列入第一数据数组或者数据表；

S22：记录各种烟雾发生时的遮光比参数，以及对应的PTR 比值的上升斜率及响应时间，列入第二数据数组或者数据表；

S23：将第一以及第二数据数组或者数据表导入烟雾传感器中，存储，用于数据比对和数据分析判断。

进一步地，所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于，所述第一发光源、所述第二发光源以及所述第三发光源分别为三种波长的光源。

进一步地，所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于，所述受光器包括有两组串联的独立光感应器，所述受光器可以选择输出三种不同的光电流值，包括由所述独立光感应器各自独立输出的值以及串联后的值。

进一步地，所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于，所述第一发光源以及所述第二发光源为蓝光、红外，所述第三发光源为红外或LED红光。

本发明还包括一种三波长光电式烟雾检测的传感器，其包括有由迷宫体和迷宫盖构成的传感器本体，在所述迷宫体的底部布置有带智能控制模块的线路板，所述传感器本体中间设有烟雾检测室，

其特征在于，

所述线路板中心区域设有光电集成模块；

在所述烟雾检测室的一侧设有发光管套件，所述发光管套件用于嵌套安装发光管，所述发光管顶部的水平面处于所述光电集成模块的水平面的上方。

进一步地，所述光电集成模块内设有第一发光源、第二发光源以及受光器，所述发光管为第三发光源。

进一步地，所述发光管为LED灯，所述发光管与水平线呈45度角。

进一步地，所述发光管的发射前端正对着所述光电集成模块。

进一步地，所述烟雾检测室内设有倒斗状反光部，所述发光管套件设于所述倒斗状反光部一侧下端的斜边上。

进一步地，所述传感器本体设有导光柱套件，所述导光柱套件尾端连接着指示灯和按键。

与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：通过整合三种波长的发光器件，并且合理控制各种发光器件的发光时间周期、长短以及发射功率，记录受光器件在不同情况下的光功率大小，计算并反馈其功率传输比（PTR），结合分析三种波长在不同的发光组合方式中，其功率传输比（PTR）的变化，结合PTR变化的上升速度和最终值，结合预存的历史实验数据和经验数据，判断当前是否存在真实烟雾、颗粒的大小或者可能的类型，从而有效提高检测结果的准确性，减少漏报或者误报发生的机率。

附图说明

图1为本发明实施例的三波长光电式烟雾检测的传感器的结构分解示意图。

图2为本发明实施例的三波长光电式烟雾检测的传感器的结构解剖示意图。

图3为本发明实施例的三波长光电式烟雾检测的传感器的发光管套件的立体结构示意图。

图4为本发明实施例的三波长光电式烟雾检测的传感器的迷宫体底部的立体结构示意图。

图5为本发明实施例的三波长光电式烟雾检测的传感器的迷宫体倒立的立体结构示意图。

图6为本发明实施例的三波长光电式烟雾检测的传感器的迷宫盖的立体结构示意图。

图7为本发明实施例的三波长光电式烟雾检测的传感器的三个发光源位置布置的简单示意图。

图8为本发明实施例的一种三波长光电式烟雾检测的方法的步骤。

图1中：10-线路板、101-光电集成模块、20-迷宫体、30-发光管套件、301-发光管、40-迷宫盖、401-导光柱套件、402-喇叭套件。

图2中：10-线路板、101-光电集成模块、102-按键、20-迷宫体、201-烟雾检测室、202-迷宫部件、301-发光管、40-迷宫盖、401-导光柱套件、402-喇叭套件、403-倒斗状反光部。

图3中：30-发光管套件、301-发光管、302-发光管孔。

图4中：201-烟雾检测室、101-光电集成模块。

图5中：20-迷宫体。

图6中：40-迷宫盖、401-导光柱套件、402-喇叭套件。

图7中：30-发光管套件、101-光电集成模块、101-光电集成模块。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，附图是本发明一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本发明描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确本实施方式中限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了不同的实施方式或者实施例，用于实现本发明的不同结构或者不同实现方法。为了简化本发明的公开，下文中对特定实施例的部件和设置进行描述。

如图8所示，本发明的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其包括以下步骤：

所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，还包括有前置校准预设步骤：

在本实施例中，所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法中，所述第一发光源、所述第二发光源以及所述第三发光源分别为三种波长的光源，并且所述第一发光源以及所述第二发光源为蓝光、红外，所述第三发光源为红外或LED红光。

在本实施例中，所述受光器包括有两组串联的独立光感应器，所述受光器可以选择输出三种不同的光电流值，包括由所述独立光感应器各自独立输出的值以及串联后的值。

在本实施例中，包括有三组发光源，所述受光器中还可以通过控制或者配置所述独立光感应器，当组合不同时，可以输出三组不同的光电流大小，可以构成三种发光及三种受光的3X3种组合应用。在上述的三波长光电式烟雾检测的方法中，获取取受光器的光电流大小，以及反馈所述受光器的光功率（nW）大小，是根据所述受光器的组合来决定。

而且所述第三发光源并不局限于采用LED红光，还可以选用红外IR。优选地，在本实施例中，所述第三发光源为高亮LED红光。

图1为图6在A-A部位的解剖示意图。

如图1所示，一种三波长光电式烟雾检测的传感器，包括有由线路板10、迷宫体20、迷宫盖40构成的传感器本体，所述线路板10布置在所述迷宫体20的底部，所述线路板10中心区域设有光电集成模块101。

结合图2所示，所述传感器本体中间设有烟雾检测室201，在所述烟雾检测室201的一侧设有发光管套件30，所述发光管套件30用于嵌套安装发光管301。

在本实施例中，外界的烟雾在迷宫部件202的引导下，进入所述烟雾检测室201，并聚集在所述光电集成模块101的下方。

所述光电集成模块101内设有第一发光源、第二发光源以及受光器，所述发光管301为第三发光源。在本实施例中，所述第一发光源、所述第二发光源以及所述第三发光源是在不同的时间间隙进行光线发射，当光线经烟雾或者内设的反光板等反射、散射后，所述受光器将接收到一定程度的光线，输出光电流，其大小与光发射功率以及所述烟雾检测室201是否存在各种不同类型的烟雾所决定。

在本实施例中，所述烟雾检测室201内设有倒斗状反光部403，所述发光管套件30设于所述倒斗状反光部403一侧下端的斜边上，所述发光管301与水平线呈45度角，所述发光管301的发射前端正对着所述光电集成模块101。

优选地，所述发光管301为LED红灯。在本实施例中，所述烟雾传感器设有恒流源器件，所述恒流源器件与所述发光管301连接，通过控制所述恒流源器件输出的电流大小以及时间，来控制所述发光管301输出不同的发光强度，用于相对应地调节所述发光管301在不同应用场景所发射的光功率（mW）。

还见图1、图2，并参考图6，所述传感器本体设有导光柱套件401，所述导光柱套件401尾端连接着指示灯和按键102。所述导光柱套件401包括有透明柱，当所述指示灯点亮时，通过所述透明柱渗透光线，用于提示。在所述导光柱套件401尾端设置的所述按键102，当按压所述导光柱套件401时，经所述透明柱的压力传导，会按压到所述按键102。

在本实施例中，所述迷宫盖40中设有喇叭套件402，所述喇叭套件402用于报警提示。如图2所示，所述喇叭套件402嵌套在所述倒斗状反光部403下方的中空部位，当发生示警信号时，其产生的声频振动，会引起部分结构振荡或者共振，可以起到抖掉灰尘的作用。

在本实施例中，所述第一发光源为蓝光发光管，所述第二发光源为红外发光管，所述受光器为光电二级管，所述第三发光源为红光发光管。

在本实施例中，所述线路板10上布置有智能控制板，并至少包括有ADC器件和MCU器件。

本发明所述的一种三波长光电式烟雾检测的传感器，通过整合三种波长的发光器件，并且合理控制各种发光器件的发光时间周期、长短以及发射功率，记录受光器件在不同情况下的光功率大小，计算并反馈其功率传输比（PTR），结合分析三种波长在不同的发光组合方式中，其功率传输比（PTR）的变化幅度、上升速度，判断出是否是真实烟雾，以及当前烟雾颗粒的大小以及可能的类型，从而有效提高检测结果的准确性，减少漏报或者误报发生的机率。

以上所述仅为本发明较佳实施例，只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，但并不能以此限制本发明的保护范围。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明涵盖范围。

Claims

1.一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于，包括有前置校准预设步骤：

3.根据权利要求1所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于，所述第一发光源、所述第二发光源以及所述第三发光源分别为三种波长的光源。

4.根据权利要求1所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于，所述受光器包括有两组串联的独立光感应器，所述受光器可以选择输出三种不同的光电流值，包括由所述独立光感应器各自独立输出的值以及串联后的值。

5.根据权利要求1或3任一所述的一种三波长光电式烟雾检测的方法，其特征在于，所述第一发光源以及所述第二发光源为蓝光、红外，所述第三发光源为红外或LED红光。

6.一种三波长光电式烟雾检测的传感器，其包括有由迷宫体（20）和迷宫盖（40）构成的传感器本体，在所述迷宫体（20）的底部布置有带智能控制模块的线路板（10），所述传感器本体中间设有烟雾检测室（201），

其特征在于，

所述线路板（10）中心区域设有光电集成模块（101）；

在所述烟雾检测室（201）的一侧设有发光管套件（30），所述发光管套件（30）用于嵌套安装发光管（301），所述发光管（301）顶部的水平面处于所述光电集成模块（101）的水平面的上方；

所述光电集成模块（101）内设有第一发光源、第二发光源以及受光器，所述发光管（301）为第三发光源。

7.根据权利要求6所述的一种三波长光电式烟雾检测的传感器，其特征在于，所述发光管（301）为LED灯，所述发光管（301）与水平线呈45度角。

8.根据权利要求6所述的一种三波长光电式烟雾检测的传感器，其特征在于，所述发光管（301）的发射前端正对着所述光电集成模块（101）。

9.根据权利要求6所述的一种三波长光电式烟雾检测的传感器，其特征在于，所述烟雾检测室（201）内设有倒斗状反光部（403），所述发光管套件（30）设于所述倒斗状反光部（403）一侧下端的斜边上。

10.根据权利要求6所述的一种三波长光电式烟雾检测的传感器，其特征在于，所述传感器本体设有导光柱套件（401），所述导光柱套件（401）尾端连接着指示灯和按键（102）。