CN113324657A - 控制测试光学火检测器的装备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制测试光学火检测器的装备、系统和方法。提供了用于测试红外线OFD的测试装置。测试装置可以包括主体、固态红外线源、控制器和用户输入。红外线源可以用主体来容纳。控制器可以操作地耦合到红外线源。控制器也可以与红外线源一体。用户输入可以操作地耦合到控制器和红外线源中的至少一个。测试装置可以被配置成产生红外线发射以模拟燃烧的火。

Description

控制测试光学火检测器的装备、系统和方法

技术领域

本公开内容涉及用于测试光学火焰检测器（“OFD”）的装备、系统、和方法，并且更具体而言涉及包括微型红外线源的便携式测试器。

背景技术

在中红外线中的红外线OFD的测试和校准依靠热源，诸如加热器元件、黑体或燃烧的火。出于各种原因（例如速度、方便性、准确性、精准度、和开支），这些解决方案中没有一个在商业上特别令人满意。此外，解决方案中没有一个特别适合于红外线火焰检测系统的现场测试。

发明内容

在各种实施例中，红外线测试装置可以包括主体、固态红外线源、控制器和用户输入。红外线源可以用主体来容纳。控制器可以操作地耦合到红外线源。用户输入可以操作地耦合到控制器和红外线源中的至少一个。

在各种实施例中，工厂内测试系统可以包括测试装置、测试结构、红外线OFD、和支撑结构。测试装置可以包括红外线源。测试结构可以被配置成将测试装置保持在特定定向上。支撑结构可以耦合到红外线OFD。支撑结构可以被配置成将OFD保持在特定定向上。

前面的特征和元件可以以各种组合被组合而没有排他性，除非在本文中另外明确指出。公开的实施例的这些特征和元件以及操作鉴于下面的描述和附图将变得更加显而易见。

附图说明

本公开内容的主题内容在说明书的结论部分中被特别地指出并且清楚地要求保护。然而，本公开内容的更加完全的理解可以通过当结合附图考虑时参考详细的描述和权利要求而最佳地获得，其中相同的数字指代相同的元件。

图1图解了依据各种实施例的第一现场测试器的部分横截面透视图；

图2图解了依据各种实施例的第二现场测试器的部分横截面透视图；并且

图3图解了依据各种实施例的在环境中处于操作中的测试器。

图4图解了依据各种实施例的在环境中处于操作中的测试器。

图5图解了依据各种实施例的在环境中处于操作中的测试器。

具体实施方式

在本文中示范性实施例的详细描述对附图进行参考，附图通过图解的方式示出了示范性实施例。尽管这些示范性实施例被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本发明，但是应该理解的是可以实现其它实施例并且可以进行逻辑、化学和机械改变而没有脱离本发明的精神和范围。因而，在本文中详细的描述被给出只用于说明的目的而非限制的目的。比如，在方法或过程描述的任何一个中记载的步骤可以以任何次序来执行并且不必限制到给出的次序。此外，任何对单数的参考包含复数实施例，并且对多于一个部件或步骤的任何参考可以包含单数实施例或步骤。对附连的、固定的、连接的等等的任何参考也可以包含持久的、可去除的、暂时的、部分的、全部的和/或任何其它可能的附连选项。额外地，对没有接触（或类似短语）的任何参考也可以包含减少的接触或最小的接触。

不同的交叉影线和/或表面阴影贯穿附图可以被用来指代不同的部分但是不一定指代相同或不同的材料。

基于微机电系统（“MEMS”）的红外线源可以实现用于测试和验证火焰检测传感器和/或系统的操作的更加准确和精确的测试设备的构建。另外，该测试设备可以减少和/或消除对其它类型的热源（例如加热器元件、黑体、燃烧的火等等）的需要。在各种实施例中，MEMS系统可以是具有从近似20微米到近似1毫米的典型大小的微机械、微系统技术等等。

在各种实施例中，包括一个或多个MEMS红外线发射器的测试装置可以被用来测试红外线OFD。测试装置可以包括多个MEMS红外线发射器，其中每个MEMS红外线发射器发射特定波长的红外线。比如，测试装置可以包括发射中红外线的第一MEMS红外线发射器和发射近红外线的第二MEMS红外线发射器。相应地，测试装置可以能够测试多通道红外线OFD（例如，双通道红外线OFD）。在这点上，红外线OFD可以检测在一个波长和/或各种波长处的红外线。红外线谱典型地被看作波长700 nm到mm的电磁辐射。中红外线可以被看作在3 μm到8 μm之间。近红外线可以被看作在0.75 μm到1.4 μm之间。短波长红外线可以被看作在1.4 μm到3 μm之间。典型地通过MEMS红外线发射器发射的波长可以包含比如近似0.9 μm、近似2.8μm和/或近似4.3 μm。

在各种实施例中，MEMS红外线发射器可以是薄膜状装置（例如，薄膜电阻器）。在这点上，MEMS红外线发射器可以具有类似于在电路中的电阻器的特性。MEMS红外线发射器可以具有几乎零质量。几乎零质量可以允许MEMS红外线发射器的快速加热和冷却（例如在毫秒内加热）。在各种实施例中，MEMS红外线源可以表现得像加热器。在这点上，MEMS红外线源可以扫过多个红外线波长（例如从近似0.75 μm到8 μm的波长）。在各种实施例中，MEMS红外线发射器可以具有比用于传感器测试的典型加热源更长的寿命。

在各种实施例中并且参考图1，测试装置100可以包括主体110（例如外壳）、红外线源120、和透镜130。测试装置100也可以包括用户输入140、控制器150和/或电源160。红外线源120、控制器150、和/或电源160中的每个可以被容纳在主体110上或在主体110内。控制器150也可以整体地形成在红外线源120上和/或是红外线源120的部分。

在各种实施例中，红外线源120可以包括单个MEMS红外线发射器或多个MEMS红外线发射器和/或LED发射器的阵列。在这点上，阵列可以包括多个MEMS红外线发射器。比如，阵列可以包含64个MEMS红外线发射器。阵列也可以包括一个或多个红外线发射器和/或一个或多个LED发射器。LED发射器可以被配置成产生第一集合的波长（例如较短的波长，诸如比如0.9 μm）。一个或多个红外线发射器可以被配置成产生第二集合的波长（例如较长的波长，诸如比如2.8 μm和4.3 μm）。另外，LED发射器和红外线发射器可以被配置成按照特定测试的要求而在相同时间或在不同时间操作。发射器的阵列也可以被配置成产生足够的红外线发射以减少对控制在测试装置100和正被测试的传感器之间的对准和/或距离的需要。

在各种实施例中，用户输入140可以形成在主体110中和/或耦合到主体110。用户输入140可以操作地耦合到红外线源120、控制器150和/或电源160和/或与红外线源120、控制器150和/或电源160电子通信。在这点上，用户输入140可以能够将来自用户的输入传送到红外线源120、控制器150和/或电源160中的至少一个。用户输入140可以包括能够手动操纵的一个或多个按钮、开关、或其它接口。然而，在各种实施例中，用户输入140可以包括配置成从另一个电子装置接收输入的电子接口。比如，用户输入140可以包括通用串行总线（“USB”）接口。在这样的实施例中，用户输入140的USB接口可以从另一个电子装置（诸如手机、智能电话、平板电脑、个人数字助理、膝上型计算机、台式计算机、和其组合）接收逻辑指令。

在各种实施例中，透镜130可以可去除地耦合到主体110。透镜130可以被配置成保护和/或容纳红外线源120。另外，透镜130可以被配置成修改、过滤、和/或适配来自红外线源120的发射。透镜130可以包括适合于来自红外线源120的红外线光的至少一部分的传输的任何材料。比如，透镜130可以包括玻璃和/或聚合物材料。在各种实施例中，透镜130可以包括合成产生的蓝宝石。透镜30可以具有任何适合的几何形状，比如透镜30可以是球面或非球面的。另外，透镜130可以包括配置成聚焦、调节、或以其他方式修改红外线源120的红外线发射的一个或多个透镜。在这点上，透镜130可以包括相同或不同几何形状的一个或多个透镜以调节红外线源120的红外线发射的属性。诸如膜片的其它结构可以被配置成调节通过其可以传输红外线源120的红外线发射的孔径。

在各种实施例中，电源160可以被配置有电压调整。电压调整可以被配置成维持来自红外线源120的发射的亮度。电源160也可以是有源冷却电路的部分。在这点上，并且响应于正被激活，电源160可以创建热沉以减少红外线源120的冷却时间。

在各种实施例中并且参考图2，测试装置200可以包括多个红外线源220（在图2中示出为红外线源220A、红外线源220B、和红外线源220C）。类似于测试装置100，测试装置200也可以包括主体210、透镜230、用户输入240、控制器250和/或电源260。

在各种实施例中，多个红外线源220可以是可选择的。比如并且响应于在用户输入240处的输入，红外线源220A、红外线源220B、和红外线源220C中的至少一个可以被激活并且可以产生具有波长比如为近似0.9 μm、近似2.8 μm和/或近似4.3 μm的红外线发射。可以使得多个红外线源220同时地、个别地、和/或以预选择的模式来发射红外线。

在各种实施例中并且在操作中，主体210可以是任何适合的外壳。该配置可以允许测试装置200被配置有从红外线源220输出的显著红外线，同时需要来自电源260的相对小的功率用于操作（例如在100mA时小于近似12V）。在这点上，测试装置200可以是便携式的并且配置成近似家用手电筒的大小。

在各种实施例中并且参考图3，在环境380中对红外线OFD 370的现场测试对传统的系统可能是挑战性的。如果红外线OFD 370应当使用用于激活的闪烁效应（flickereffect）来测试并且在安装的红外线OFD 370周围的空间是有限的，则用传统的测试系统和程序来测试可能是挑战性的和/或不可能的。足够亮以激活红外线OFD 370的传统的测试系统和程序可能具有显著的大小。另外，闪烁功能可能要求机械斩波器以引入时变输出。在这点上，由在红外线OFD 370被安装于其中的环境380中有限的空间产生的约束使得便携式测试装置300更加高效和合乎期望。

在各种实施例中并且参考图4，测试装置400的对准可以改进测试装置400在现场的测试能力。比如，测试装置400可以在环境480中被定位在与红外线OFD 470的距离A处。在这点上，距离A可以是由测试装置400的供应者为红外线OFD 470合适的测试而提供的预确定的距离。另外，测试装置400可以被定向在特定定向A-A’以在环境480中测试红外线OFD470。在这点上，测试装置400可能需要被定位在特定定向A-A’以能够在环境480中对红外线OFD 470执行合适的测试。

在各种实施例中并且再次参考图2，测试装置200可以包括多个红外线源220。红外线源220可以是比如基于MEMS的高输出红外线源和/或基于LED的近红外线源220。红外线源220可以被配置在阵列中。在这点上，红外线源220可以被布置成产生模拟火的发射。红外线源220可以具有快速响应速率。另外，红外线源220可以被配置成根据需要接通和切断以（例如基于到用户输入240的输入手动地和/或基于来自控制器250的指令和/或响应于来自控制器250的指令自动地）实现火焰的闪烁效应。

在各种实施例中，测试装置200也可以被配置为工厂内测试装置。火焰的使用典型地不是用于实现红外线OFD的灵敏度的校准和验证的非常方便或可再现的方式。传统的工厂内测试设备可以使用恒定输出红外线源（加热器元件、黑体、燃烧的火等等）的机械斩波的照明。

在各种实施例中并且在工厂内应用中，红外线源220可以是具有可再现输出的基于MEMS的高输出红外线源，所述可再现输出在具有波长近似1 μm到近似20 μm的发射的红外线谱内。在测试装置200中，红外线源220可以能够在几十毫秒内产生完全输出红外线发射。测试装置200也可以能够在非常短时间内关断来自红外线源220的红外线发射。另外，测试装置200和/或红外线源220可以不要求像传统的用于红外线OFD的测试系统的冷却。在各种实施例中，多个红外线源220（例如基于MEMS的红外线源）可以被用来实现对于测试而言必要的测试输出或多个波长。

在各种实施例中并且参考图5，测试装置500可以是操作地耦合到测试结构590的工厂内测试装置592。测试装置500可以包括如在本文中讨论的红外线源。测试结构590可以被配置成将测试装置592定位在一定向上（例如如在图5中示出的水平距离A和垂直距离B）。红外线OFD 570可以以相对于测试装置592的特定定向被安置到保持结构572。

在各种实施例中，在本文中描述的测试装置可以是便携式的。另外，这些便携式测试装置可以包括如在现场中安装的能够测试红外线检测系统的低功率红外线源。另外，这些便携式测试装置提供对黑体检测器或燃烧的火测试系统的更有成本效益的替选。这些便携式测试装置可以能够实现快速发射响应时间。在这点上，测试装置可以能够模拟火焰闪烁而没有辐射的机械斩波或需要。这些测试装置也可以能够在制造中对红外线OFD进行更加精确的测试和验证。

在本文中已关于特定实施例描述了益处、其它优点、和问题的解决方案。此外，在本文中含有的各种附图中示出的连接线意图表示在各种元件之间的示范性功能关系和/或物理耦合。应该指出的是许多替选或额外的功能关系或物理连接可以出现在实际的系统中。然而，益处、优点、问题的解决方案、和可以造成任何益处、优点、或解决方案发生或变得更加明显的任何元件不应被解释为本发明的关键的、要求的、或必要的特征或元件。本发明的范围相应地只被所附权利要求限制，在其中以单数对元件的参考不意图意指“一个且只有一个”，除非明确地如此陈述，而相反地意指“一个或多个”。另外，在权利要求中使用类似于“A、B、或C中的至少一个”的短语的情况下，意图是将该短语解释为意指A单独可以出现在实施例中，B单独可以出现在实施例中，C单独可以出现在实施例中，或要素A、B和C的任何组合可以出现在单个实施例中；比如，A和B、A和C、B和C、或A和B和C。

在本文中提供了系统、方法和装备。在本文详细的描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“各种实施例”等的参考指示描述的实施例可以包含特定的特征、结构、或特性，但是每个实施例可以不必包含该特定的特征、结构、或特性。另外，这样的短语不一定指的是相同的实施例。进一步，当结合实施例描述特定的特征、结构、或特性时，主张的是，结合不论是否明确描述的其它实施例来影响这样的特征、结构、或特性是在本领域的技术人员的知识内。在阅读描述之后，如何在替选的实施例中实施本公开内容对于相关的（一个或多个）领域的技术人员将是显而易见的。

此外，在本公开内容中元件、部件、或方法步骤不意图贡献于公众，不论在权利要求中该元件、部件、或方法步骤是否被明确地记载。在本文中权利要求要素不应在35 U.S.C112(f)的规定下进行解释，除非要素使用短语“用于...的装置”被明确地记载。如在本文中使用，术语“包括（comprise）”、“包括（comprising）”、或其任何其它变体意图覆盖非排他性的包含，以使得包括要素列表的过程、方法、制品、或装备不只包含那些要素而是可以包含没有明确地列出或对于这样的过程、方法、制品、或装备固有的其它要素。

Claims (6)

1.一种红外线测试装置，包括：

主体，

电源；

第一固态红外线源，与所述电源进行电子通信并配置成产生具有第一波长的第一红外线发射，所述第一固态红外线源包括MEMS红外线源，所述MEMS红外线源扫过多个红外线波长并且按需闪烁开和关以实现火焰的闪烁效应；

第二固态红外线源，与所述电源进行电子通信并配置成产生具有第二波长的第二红外线发射；

第三固态红外线源，与所述电源进行电子通信并配置成产生具有第三波长的第三红外线发射；

透镜，耦合到所述主体并且配置成对来自所述第一固态红外线源、所述第二固态红外线源或所述第三固态红外线源中的至少一个的发射进行以下项中的至少一项：修改、过滤或适配；

有源冷却电路，配置成减少所述第一固态红外线源、所述第二固态红外线源或所述第三固态红外线源中的至少一个的冷却时间，其中所述电源是所述有源冷却电路的一部分；

控制器，可操作地耦合到所述第一固态红外线源、所述第二固态红外线源和所述第三固态红外线源；以及

用户输入，可操作地耦合到控制器和红外线源中的至少一个；

其中，所述控制器被配置为响应于所述用户输入同时地、个别地和/或以预选择的模式操作所述第一固态红外线源、所述第二固态红外线源和所述第三固态红外线源以测试多通道OFD；以及

其中第一、第二和第三固态红外线源被配置为接通和切断以实现火焰的闪烁效应；

其中所述第一固态红外线源、所述第二固态红外线源或所述第三固态红外线源中的至少一个是基于MEMS的红外线源。

2.权利要求1的所述红外线测试装置，其中所述第一红外线源、所述第二红外线源和所述第三红外线源被布置成阵列。

3.权利要求1的所述红外线测试装置，其中测试装置是便携式的。

4.权利要求1的所述红外线测试装置，其中测试装置是电池供电的。

5.一种工厂内测试系统，包括：

测试装置，具有：

透镜和红外线源，所述红外线源配置成发射波长在1μm到20μm之间的多个红外线发射，所述红外线源包括MEMS红外线源，所述MEMS红外线源扫过多个红外线波长并且按需闪烁开和关以实现火焰的闪烁效应；

其中所述红外线源被配置为接通和切断以实现火焰的闪烁效应并被配置为扫过多个红外线波长以测试多通道红外线OFD；

有源冷却电路，被配置为减少所述红外线源的冷却时间；以及

控制器，可操作地耦合到所述红外线源，

其中所述控制器被配置成基于输入来操作所述红外线源以输出波长的各种组合，

其中所述透镜被配置成对来自所述红外线源的发射进行以下项中的至少一项：修改、过滤或适配；

测试结构，所述测试结构被配置成将所述测试装置保持在特定定向上；以及

支撑结构，所述支撑结构耦合到所述多通道红外线OFD并且被配置成将OFD保持在相对于所述测试装置的预确定的定向上，其中红外线源是MEMS装置。

6.权利要求5的所述工厂内测试系统，其中红外线源是红外线源的阵列。

Images