CN114550405A - 烟雾检测器 - Google Patents

Abstract

一种包含光源、反光面、光传感器以及处理器的烟雾检测器。所述光传感器接收所述光源朝向所述反光面打光时的反射光，并当没有烟雾时产生参考检测信号。所述处理器接收来自所述光传感器的检测信号，并根据所述检测信号的轮廓自动选择一组预设条件阈值以与所述检测信号比较来决定是否发出警报。

Description

烟雾检测器

技术领域

本发明涉及一种烟雾检测器，更特别涉及一种可降低误报率并可适用于 不同规范的烟雾检测器。

背景技术

在目前光电式烟雾检测器中，当不存在烟雾时，光传感器不会接收到光 源的任何反射光，只有在烟雾进入烟雾检测器内时，光传感器才会接收到光 源的反射光或散射光。同时，烟雾检测器的内侧表面镀有吸光材质，以避免 光传感器在没有烟雾进入时产生内部反射。但是，当烟雾检测器内累积灰尘 的量足够多时，则光线会在烟雾检测器内部形成反射而被光传感器接收，而 造成假警报。

散射式烟雾检测器的作动机制为，当烟雾对光源产生的散射光强度大于 单一警报阀值时，即启动警报。

然而，由于不同类型火焰产生的烟雾和光的交互作用不同，例如闷烧的 灰烟相较于燃烧的黑烟可产生数倍的散射光，故设定单一警报阈值将使烟雾 检测器对某些类型烟雾太过敏感以致容易产生假警报(false alarm)，同时 对其他一些烟雾不够敏感以致延迟警报时机。

除此之外，环境通常存在许多干扰源，例如湿气，水蒸气，油烟，香烟， 粉尘，昆虫等，其皆可能改变反射光讯号强度而引起假警报。这些因素使得 目前市面上烟雾检测器的误报率仍偏高，且只能以消极的方式来降低假警报， 例如避免安装烟雾检测器在干扰源过多的场所(例如厨房、浴室、车库等) 来降低假警报的机率，但没有完整且有效的解决方式。

有鉴于此，本发明提供一种可有效降低假警报发生率并可适应不同规范 的烟雾检测器。

发明内容

本发明提供一种包含光传感器的烟雾检测器，其在没有烟雾进入烟雾检 测器的检测空间时仍能够检测参考光能量，以作为判断火灾发生的参考依据。

本发明还提供一种可避免光传感器检测到累积灰尘的反射光的烟雾检 测器，以降低误报率。

本发明还提供一种可根据光传感器的检测结果自动调整多个条件阈值 的烟雾检测器，以降低误报率。

本发明提供一种包含反光面、光源及光传感器的烟雾检测器。所述光源 用于朝向所述反光面打光以产生从所述反光面反射的反射光。所述光传感器 用于接收所述反射光，以在没有烟雾干扰所述反射光时产生参考检测信号。

本发明还提供一种包含光源、光传感器以及底面的烟雾检测器。所述光 传感器用于接收所述光源的发射光的反射光，以产生检测信号。所述底面具 有多个突起延伸而出，其中所述多个突起用于阻挡所述底面反射的反射光。

本发明还提供一种包含光传感器、第一光源、第二光源以及处理器的烟 雾检测器。所述光传感器用于产生检测信号。所述第一光源及第二光源发出 相同波长的光，并分别配置于所述光传感器两相对侧。所述处理器用于从所 述光传感器接收所述第一光源发光时的第一检测信号及所述第二光源发光 时的第二检测信号，并根据所述第一检测信号及所述第二检测信号的相似度 区别烟雾及悬浮粉尘。

本发明还提供一种包含光传感器以及处理器的烟雾检测器。所述光传感 器用于产生检测信号。所述处理器用于根据所述检测信号的轮廓从多组预设 条件阈值中选择一组条件阈值，其中所述一组条件阈值用于与所述检测信号 比较来决定是否发出警报。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所 附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符 号表示，于此合先述明。

附图说明

图1A是本发明第一实施例的烟雾检测器的罩体的立体图；

图1B是本发明第一实施例的烟雾检测器的剖视图；

图1C是本发明第一实施例的烟雾检测器的另一剖视图；

图2是本发明第二实施例的烟雾检测器的罩体的立体图；

图3是本发明第二实施例的烟雾检测器的剖视图，其中罩体是图2中沿 A-A’线的剖面；

图4是本发明第二实施例的烟雾检测器的变形例的侧视图；

图5A是本发明第三实施例的烟雾检测器的检测元件的示意图；

图5B是本发明第三实施例的烟雾检测器的剖视图；

图6是本发明实施例的烟雾检测器的多组预设条件阈值相对检测信号的 不同轮廓及不同烟雾种类的示意图；

图7A-7C是本发明实施例的烟雾检测器所检测的不同烟雾种类的检测 信号的示意图；

图8A-8C是本发明实施例的烟雾检测器所检测的不同检测物的检测信 号的示意图；及

图9是本发明实施例的烟雾检测器的运行示意图，其显示烟雾检测器具 有可变的检测频率。

附图标记说明

100、300、400、500 烟雾检测器

11、31、51 检测元件

111、311、511 光源

113、313、513 光传感器

12、32、52 罩体

120、320、420、520 底面

121、321、421、521 侧墙

323、423 突起

13、33、53 处理器

具体实施方式

本发明实施例的烟雾检测器具有处理器，其内建的分类器可辨识不同的 烟雾种类及粉尘种类并据以根据检测结果改变发出警报的条件阈值，以降低 假警报的发生率。此外，本发明实施例的烟雾检测器通过配置突起结构以遮 蔽累积灰尘的散射光及反射光，和/或通过配置多光源以供辨识干扰物的种类。 该干扰物例如包含烟雾、粉尘、水蒸气及累积灰尘等。

请参照图1A至图1C所示，图1A是本发明第一实施例的烟雾检测器 100的罩体12的立体图；图1B是本发明第一实施例的烟雾检测器100的剖 视图；图1C是本发明第一实施例的烟雾检测器100的另一剖视图，其显示 烟雾进入烟雾检测器100的检测空间而增加反光量。

烟雾检测器100包含检测元件11及罩体12，该罩体12覆盖于检测元件 11上，以使检测元件11位于罩体12的内部空间(作为检测空间)中。例如， 检测元件11设置于面积大于或等于罩体12的底座10上，而该底座10的一 面与罩体12结合且另一面固定于烟雾检测器100所需设置的墙面或天花板 上。底座10的材质并无特定限制，例如塑料、玻璃、木板等。

罩体12包含反光面120及侧墙121，该侧墙121从反光面120的边缘或 靠近该边缘的区域延伸而出，例如图1B及图1C显示侧墙121朝向检测元 件11的配置方向从反光面120垂直的延伸而出，但本发明并不限定侧墙121 垂直于反光面120，例如可具有倾斜角。为了让空气(若存在烟雾则还包含 烟雾)能够进入烟雾检测器100的内部空间，侧墙121具有孔隙。例如，图 1A显示侧墙121包含多个彼此分离的柱体(pillar)从反光面120的边缘延 伸而出的实施方式，柱体之间的间隔则作为所述孔隙。为了防止外部光线进 入烟雾检测器100的内部空间而影响检测能力，侧墙121的结构优选配置成 无法直接从罩体12外部看见内部空间，但柱体的形状并不限于图1A所示。 反光面120则用于反射光源111的发射光。

另一种实施方式中，侧墙121从底座10延伸而出(例如图1B及图1C 的下方)，且罩体12是不具有侧墙的平板。罩体12通过结合至底座10的 侧墙121的顶部以封闭烟雾检测器100的检测空间。

另一种实施方式中，底座10及罩体12各自具有侧墙121且彼此相对应。 罩体12通过结合底座10及罩体12的侧墙121的顶部以封闭烟雾检测器100 的检测空间。罩体12可通过黏胶或锁固件结合于底座10，并无特定限制。

检测元件11包含光源111、光传感器113及处理器13电性连接光源111 及光传感器113。光源111及光传感器113之间优选设置挡光墙。

本发明实施例的烟雾检测器配置成在没有烟雾进入其内部空间时，光传 感器仍能够接收参考光强度以产生参考检测信号Sdr。光源111优选使用非 同调(non-coherent)光源，例如发光二极管。光源111用于朝向反光面120 发射主光束(main beam)ELm以产生从反光面120反射的主反射光束(main reflected beam)RLm，其中，主光束ELm是指光源111发射角内的光。其 他实施方式中，若光源111配置有光学元件用于扩散光源111的发射角，光源111也可以使用激光二极管。

光传感器113例如是CMOS图像传感器、光二极管(photodiode)或单 光子崩溃二极管(SPAD)，其以预定频率检测从反光面120反射的反射光 (包含主反射光束RLm的至少一部分)，以产生检测信号。例如，光传感 器113配置于主反射光束RLm的光路或靠近该光路的区域上，但不限于此。

处理器13例如是微处理器(MCU)或特定应用集成电路(ASIC)。处 理器13接收没有烟雾进入或遮断主反射光束RLm时光传感器113产生的参 考检测信号Sdr(如图1B所示)并接收有烟雾进入或遮断主反射光束RLm 时光传感器113产生的当前检测信号Sdc(如图1C所示)。一种实施方式 中，参考检测信号Sdr的大小是根据光源111、光传感器113、侧墙121及反射面120之间的空间关系以及反射面120的反射系数所决定。

处理器13根据当前检测信号Sdc与参考检测信号Sdr的信号比例，例 如Sdc/Sdr或(Sdc-Sdr)/Sdr，判断是否发出警报。如图1C所示，当烟雾 80进入内部空间(介入主反射光束RLm的路径)时，光传感器113会同时 检测到反射光RLm1(由反射面120反射)和RLm2(由烟雾80反射)，而 使得Sdc>Sdr，其中Sdc主要是图1C的RLm1及RLm2的总和所产生，且 Sdr主要是图1B的RLm所产生。例如，当Sdc/Sdr或(Sdc-Sdr)/Sdr的信 号比例(或称归一化强度)超过预定值时，例如图9所示的TH2，处理器 13则控制扬声器或其所耦接的主机(未绘示)发出警示音。例如，烟雾检测 器100本身或者所述主机具有扬声器。图9的归一化强度以Sdc/Sdr计算。

更详言之，第一实施例中，当光源111及光传感器113在所述内部空间 设置于大致相同的高度时，光源111及光传感器113相对反射面120的反射 位置对称地设置在反射位置的两侧，例如图1B的左右侧。可以了解的是， 当反光面120并非平行所述相同高度的平面，光源111及光传感器113不对 称地设置在反射位置的两侧。例如，光传感器11配置在反射光最强的区域。

另一种实施方式中，光传感器113配置于接收到最强反射光的区域的附 近(但不位于)以避免参考检测信号Sdr太高而降低光传感器113的灵敏度。 如上所述，当前检测信号Sdc大于参考检测信号Sdr，且参考检测信号Sdr 的强度优选不是光传感器113的最大可检测值。

请参照图2至图4所示，图2是本发明第二实施例的烟雾检测器300的 罩体32的立体图；图3是本发明第二实施例的烟雾检测器300的剖视图， 其中罩体32是图2中沿A-A’线的剖面；图4是本发明第二实施例的烟雾 检测器300的变形例的示意图。

烟雾检测器300同样包含检测元件31及罩体32，该罩体32覆盖于检测 元件31上，以使检测元件31位于烟雾检测器300的内部空间(作为检测空 间)中。类似地，检测元件31设置于面积大于或等于罩体32的底座30上， 而该底座30可与罩体32结合并固定于烟雾检测器300所需设置的墙面或天 花板上。同样地，底座30的材质并无特定限制。

第二实施例中，检测元件31的配置与第一实施例的检测元件11相同， 仅使用不同编号进行标示。光传感器313用于接收光源311的发射光束EL 的反射光RL1，以产生检测信号Sd。第二实施例与第一实施例的差异在于 罩体32的结构。

罩体32包含底面320及侧墙321，该侧墙321与第一实施例的侧墙121 相同，是从底面320的边缘延伸而出并具有孔隙。例如，侧墙121包含多个 彼此分离的柱体从底面320的边缘延伸而出。类似第一实施例，根据不同实 施方式，侧墙321配置于底座30，或同时配置于底面320及底座30。

第二实施例中，底面320还具有多个突起323从底面320延伸而出，所 述多个突起323用于阻挡底面320(或灰尘90，若有累积)反射的反射光 RL2。如图3所示，光传感器313主要是接收多个突起323上表面的反射光 RL1以产生检测信号Sd。因此，即使底面320累积灰尘90，大部分被灰尘 90反射的反射光RL2被多个突起323阻挡而不会被光传感器313接收。因 此，底面320上是否累积灰尘90并不会影响检测信号Sd的参考值(即参考 检测信号)。

如前所述，本发明是根据检测信号Sd的当前值(即当前检测信号)与 检测信号Sdr的参考值(图1B类似当没有烟雾进入检测空间时)的信号比 例，例如Sd/Sdr或(Sd-Sdr)/Sdr，判断是否发出警报。根据第二实施例的 配置，由于检测信号Sdr的参考值不受到累积灰尘90的影响，可有效降低 假警报率。

必须说明的是，虽然图2显示多个突起323呈彼此平行的长条状，其仅 用以说明而非用以限定本发明。其他实施方式中，多个突起323可为彼此分 离的且交错配置的圆柱体、三角形柱体、矩形柱体或其组合，并无特定限制， 只要能遮蔽反射光RL2则可。此外，多个突起323的高度可根据光源311 与光传感器313的横向距离以及检测空间的纵向高度而决定，只要多个突起 323能遮蔽反射光RL2即可，并无特定限制。

此外，虽然图3显示长条状的多个突起323延伸于整个底面320，但本 发明并不以此为限。其他实施方式中，多个突起323可仅配置于光源311的 主光路的照明范围。另一种实施方式中，在光源311的主光路的照明范围设 置彼此平行的长条状突起323，底面320的其他区域设置不同延伸方向的长 条状突起323。

请再参照图3所示，一种实施方式中，光源311及光传感器313设置于 底面320的对面，多个突起323用于遮蔽底面320反射光源311的发射光束 EL的反射光RL2。如前所述，当底面320累积灰尘90时，反射光RL2是被 灰尘90所反射。当多个突起323为长条状时，该长条状的延伸方向与光源 311的发射光束EL的横向分量的方向(例如图3的左右方向)垂直，以有 效阻当反射光RL2。

请参照图4所示，其为本发明第二实施例的烟雾检测器400的变形例的 侧视图。另一种实施方式中，罩体32还包含反光面422配置于侧墙421的 内表面，光源411及光传感器413也设置于侧墙421的内表面并位于反光面 422的对面。类似于第一实施例，根据不同应用，侧墙421从罩体向上或从 底座向下延伸而出。本实施方式中，反光面422不位于罩体的底面420，反 光面422的材质并无特定限制，只要能反射光源411的发射光束EL即可。

更详言之，本实施方式中，光源411并非朝向多个突起423投射发射光 束EL。由于在运作时，光传感器413或多或少都会接收到来自底面420(不 设置突起423的情况下)的反射光，当底面420累积灰尘90时，会增加检 测信号的参考值。因此，本实施例同样通过在底面420设置多个突起423来 降低检测信号Sd的参考值被累积灰尘90的影响，以降低假警报率。多个突 起423与图3的多个突起323相同，故于此不再赘述。

更详言之，图4与图3的差异在于光源及光传感器的配置位置，图4的 配置使得发射光束EL及反射光RL1在多个突起423上方传递。可以了解的 是，图4的烟雾检测器400同样包含处理器电性连接光传感器413以处理来 自光传感器413的检测信号。

请参照图5A及图5B所示，图5A是本发明第三实施例的烟雾检测器 500的检测元件51的示意图；图5B是本发明第三实施例的烟雾检测器500 的剖视图。烟雾检测器500同样包含检测元件51及罩体52，其中，罩体52 同样可结合于底座50以形成检测空间，因其已说明于上，故于此不再赘述。

必须说明的是，虽然图5B显示罩体52相同于第一实施例的罩体12， 其他实施方式中，罩体52也可相同于第二实施例的罩体32，并无特定限制。 更详言之，第三实施例与上述第一实施例及第二实施例的差异主要在于检测 元件51的元件配置。

检测元件51包含光传感器513、处理器53及第一光源511(或512)及 第二光源511’(或512’)。类似于第一实施例，光传感器513可以是CMOS 图像传感器、光二极管或SPAD，并无特定限制。光传感器513用于检测不 同光源点亮时来自罩体52、烟雾80或悬浮粉尘90’的散射光及反射光以产 生检测信号，其例如是光强度信号。

第一光源511及第二光源511’发出相同波长的光，例如525纳米或850 纳米的光，但不限于此波长。第一光源511及第二光源511’可以是同调光源 或不同调光源，并无特定限制，并分别配置于光传感器513的两相对侧，且 优选与光传感器513具有相同距离，例如图5A显示第一光源511配置于光 传感器513的左侧而第二光源511’配置于光传感器513的右侧。优选地，挡 光墙设置于光传感器513与光源511、511’之间。

处理器53例如是微处理器或特定应用集成电路，其用于从光传感器513 接收第一光源511发光时光传感器513产生的第一检测信号Sd1及第二光源 511’发光时光传感器513产生的第二检测信号Sd2。一种实施方式中，第一 光源511及第二光源511’在不同期间发光，故第一光源511不会对第二检测 信号Sd2的强度产生贡献且第二光源511’不会对第一检测信号Sd1的强度产 生贡献。

处理器53根据第一检测信号Sd1及第二检测信号Sd2的相似度区隔烟 雾80及悬浮粉尘90’。例如，当第一检测信号Sd1及第二检测信号Sd2的差 异或标准偏差比预定阈值还小时，第一检测信号Sd1及第二检测信号Sd2则 彼此相似；否则第一检测信号Sd1及第二检测信号Sd2则彼此不相似。

例如参照图5B所示，当第一光源511及第二光源511’依序点亮时，处 理器53依序接收第一检测信号Sd1及第二检测信号Sd2。当有烟雾80进入 烟雾检测器500的内部空间(即检测空间)时，烟雾80在罩体52内的通常 是均匀分布的，因此第一反射光RL1及第二反射光RL2的强度大致相同， 导致归一化强度(Sd1-Sdr1)/Sdr1及(Sd2-Sdr2)/Sdr2(或者Sd1/Sdr1及 Sd2/Sdr2)也大致相同，其中Sdr1是当没有烟雾或粉尘进入检测空间时的第一检测信号(或称为参考检测信号)，Sdr2是当没有烟雾或粉尘进入检测空 间时的第二检测信号(或称为参考检测信号)。对检测信号进行强度归一化 是用于消除光源511及511’的发光衰减的影响。

然而，当罩体52内有粉尘90’进入时，由于风向及数量少，粉尘90’不 一定会均匀地分布在罩体52内，因此第一反射光RL1及第二反射光RL2的 强度不相同，导致第一检测信号Sd1及第二检测信号Sd2也不相同。因此， 处理器53通过在光传感器513的不同侧配置相同波长的光源，可以区别悬 浮粉尘90’所造成的干扰以降低假警报率。藉此，处理器53辨识烟雾80及 悬浮粉尘90’的强度变化。

必须说明的是，虽然图5A显示511及511’对称于光传感器513(均相 距d)，且512及512’对称于光传感器513(均相距d)，但本发明并不限 于此。其他实施方式中，511’配置于512’的位置或者511配置于512的位置， 亦即，与图5A的横向方向不平行。

此外，第三实施例中，还可在光传感器513的相同侧配置不同波长的光 源，例如另配置第三光源512与第一光源511位于光传感器513的相同侧， 或者另配置第三光源512’与第二光源511’位于光传感器513的相同侧，或者 配置两第三光源512及512’分别位于光传感器513的两相对侧。第三光源 512(或512’)发出的光的波长不同于第一光源511及第二光源511’发出的 光的波长。本实施方式中，处理器53还从光传感器513接收第三光源512 和/或512’发光(不与第一光源511及第二光源511’同时发光)时的第三检 测信号Sd3。处理器53根据归一化强度(Sd1-Sdr1)/Sdr1(或归一化强度 (Sd2-Sdr2)/Sdr2)及归一化强度(Sd3-Sdr3)/Sdr3之间的特征值关系判断 烟雾或粉尘种类，其中Sdr3是当没有烟雾或粉尘进入检测空间时的第三检 测信号(或称为参考检测信号)。

例如参照图7A至7C所示，虽然第一光源511与第三光源512的光波 长不同，当烟雾80进入烟雾检测器500的内部空间时，第一检测信号Sd1 及第三检测信号Sd3的光强度变化(或趋势)相似。因此，处理器53可根 据检测信号Sd1及Sd3的特征值来辨识干扰物是否为烟雾80，其中，所述 特征值包含第一检测信号Sd1及第三检测信号Sd3的归一化强度值、随时间 的移动平均值(moving average)、斜率、标准偏差、峰值间距及所使用的 滤波器种类等，但并不限于此。

因此，当第一检测信号Sd1与第三检测信号Sd3的光强度变化不同(或 特征值不同)时，处理器53则因为相似度低判断干扰物为悬浮粉尘90’；而 当第一检测信号Sd1与第三检测信号Sd3的光强度变化大致相同(或特征值 相同)时，处理器53则因为相似度高判断为烟雾80进入内部空间。藉此， 烟雾检测器500可排除粉尘90’所造成的干扰，以降低假警报率。

上述判断方式中，若配置第三光源512’于第二光源511’的旁边，处理器 53则比对第二检测信号Sd2与第三检测信号Sd3的特征值以区别烟雾及悬 浮粉尘。

此外，本发明各实施例的烟雾检测器(包括100、300、400及500)的 处理器(包括13、33及53)还用于根据光传感器(包括113、313、413及 513)产生的当前检测信号的轮廓(profile)或上述特征值从多组预设条件阈 值中选择一组条件阈值，以与所述当前检测信号比较来决定是否发出警报。

例如参照图6所示，其显示相对不同检测信号的轮廓(轮廓1至轮廓4) 及不同烟雾种类(种类1至种类4)，分别预设有一组条件阈值；亦即，A1 至A4(彼此不同)、B1至B4(彼此不同)及C1至C4(彼此不同)分别 表示不同特征值的阈值。本发明中，当每一组条件阈值同时满足时，烟雾检 测器则发出警报。

一种实施方式中，当本发明实施例的烟雾检测器仅包含单一波长的光源， 处理器则根据当前检测信号，例如图7A至图7C的Sd3，来设定或选择目前 所使用的一组条件阈值。例如，当处理器判断目前归一化强度(Sd3-Sdr3) /Sdr3或Sd3/Sdr3的斜率大于B1时，相对图6中轮廓1的一组预设条件阈 值被选择；因此，当目前归一化强度(Sd3-Sdr3)/Sdr3或Sd3/Sdr3的强度 大于A1时，烟雾检测器则发出警报。然而，检测过程中发出警报之前，当处理器进而判断目前归一化强度(Sd3-Sdr3)/Sdr3或Sd3/Sdr3的斜率大于 B2(例如B2>B1)时，相对图6中轮廓2的一组预设条件阈值被选择；因 此，当目前归一化强度(Sd3-Sdr3)/Sdr3或Sd3/Sdr3的强度大于A2时，烟 雾检测器则发出警报。换句话说，本发明实施例的烟雾检测器在运行过程中， 当处理器判断检测信号的轮廓随时间改变时，则主动从多组(例如图6显示 为4组，但不限于)预设条件阈值中选择另一组条件阈值。藉此，可动态地 根据实际状况改变条件阈值，以降低假警报率。

必须说明的是，虽然图6显示多组预设条件阈值，但本发明并不限于此。 其他实施方式中，烟雾检测器可内建(在内存中)多组预设条件阈值范围(即 包含上下阈值)。

一种实施方式中，当本发明实施例的烟雾检测器包含两波长(即主波长 不同)的光源时，每组预设条件阈值中另可包含相对不同波长的检测信号的 信号比(或特征比)。例如，当处理器判断目前归一化强度(Sd3-Sdr3)/Sdr3 或Sd3/Sdr3的斜率大于B1时，要在目前归一化强度(Sd3-Sdr3)/Sdr3或 Sd3/Sdr3的强度大于A1同时两波长的检测信号(例如Sd3及Sd1)或归一 化强度的信号比(或特征比)小于C1，才发出警报。

必须说明的是，一组预设条件阈值的条件阈值个数并无特定限制。

本发明中，多组预设条件阈值例如预先储存于处理器的内存中，用户还 可根据需求改变所使用的多组预设条件阈值，例如相对不同国家规范(例如 包含美国的UL268及UL217；欧洲的EN1464及EN54等，但不限于)及不 同设置环境(例如室内或室外)来选择不同的多组预设条件阈值。更详言之， 本发明实施例的烟雾检测器内建有可选择或改变的多组预设条件阈值以对 应不同操作环境。

此外，如图7A至图7C所示，因为纸火、木火及泡棉火(foam fire)所 产生的烟雾不同，也会造成检测信号不同而导致上述各特征值之间的关系也 存在差异，本发明实施例的处理器还可根据不同烟雾种类而从多组预设条件 阈值中选择不同的一组条件阈值。例如，本发明实施例的处理器内建有分类 器，其由硬件和/或固件所构成。当所述处理器接收到至少一个检测信号(例 如Sd1、Sd2、Sd3至少一者)时，则根据一个检测信号的特征值或两个检测 信号的特征值关系先分类目前烟雾的种类。接着，所述处理器选择烟雾种类 (如图6所示的种类1至种类4)相对应的一组预设条件阈值。图7A至图 7C中，纵轴是检测信号的归一化强度值。例如，所述处理器先计算运行初 始时预订期间(例如10秒)内的信号平均值作为参考值，接着在运行时的 当前检测信号的数值除以此参考值减去1(作为归一化强度值)，则可得到 图7A至图7C的Sd1至Sd3的检测信号。

图6中，期间1至期间4例如是指时间区间，表示该预定时间区间中所 有预设条件阈值均须满足才会发出警报。

必须说明的是，虽然图6显示烟雾种类与检测信号的轮廓具有相对应的 预设条件阈值组，但本发明并不以此为限。其他实施方式中，烟雾种类与检 测信号的轮廓可对应完全不同的预设条件阈值组。亦即，雾种类与检测信号 的轮廓决定不同组的条件阈值组。

除了辨识不同烟雾种类，本发明实施例的烟雾检测器还可区别是否为火 焰所产生的烟雾改变检测信号。例如图8A至8C所示，烟雾、粉尘、水蒸 气所造成的检测信号的轮廓(或称强度变化)均不同。本发明实施例的处理 器辨识出检测信号发生信号变化(例如图9所示大于TH1)时，内建的分类 器当先判断信号变化的轮廓是否是火焰所造成。例如，当分类器辨识出检测 信号的轮廓属于粉尘、水蒸气或其他非火焰所导致，处理器则不比较检测信 号的特征与任何一组预设条件阈值，以避免发出假警报。当分类器辨识出检 测信号的轮廓属于火焰所导致，处理器则进而选择适合目前状况(由当前检 测信号的特征值决定)的一组预设条件阈值，并与后续的检测值进行比对， 以决定是否发出警报。

此外，本发明实施例的烟雾检测器(包括100、300、400及500)还可 根据当前检测信号改变检测频率，以缩短反应时间。例如参照图9所示，在 初始(检测信号没有发生明显变化)时，烟雾检测器的光传感器是以第一检 测频率产生检测信号。当处理器判断检测信号的归一化强度值大于或等于第 一阈值TH1时，表示可能发生火灾，处理器则控制光传感器提高至第二检 测频率(同时提高光源的闪烁速率)。当处理器判断检测信号的归一化强度 值大于或等于第二阈值TH2时，才发出警报。

必须说明的是，虽然图9是以归一化强度值超过第二阈值TH2来说明 发出警报的条件，但本发明并不限于此。其他实施方式中，发出警报的条件 可以是如图6所示的一组预设条件阈值均满足后才成立。

同理，第一阈值TH1也可以一组预设条件阈值取代，而非单一条件。 同时，第一阈值TH1及第二阈值TH2也如上所述可根据规范、当前检测信 号及烟雾种类等动态且主动改变，而并非需要使用者自行调整或为固定值。

必须说明的是，图7A-7C、图8A-8C及图9相关的说明中所提及的检测 信号，可以是上述第一实施例至第三实施例中所提及的检测信号。换句话说， 第一实施例至第三实施例中的处理器均可根据当前检测信号选择一组预设 条件阈值、识别干扰物体和/或调整取样频率。

本发明说明中，粉尘(particle)例如是指漂浮于空气中的物质，而灰尘 (dust)是指堆积在罩体底部的物质，以方便说明。

本发明说明中，归一化强度值可如图9所示根据(目前检测值/参考检 测值)计算，或如图8A-8C及图9所示根据(目前检测值/参考检测值)-1 来计算。

本发明说明中，为了区分烟雾、灰尘及粉尘，在判断烟雾种类及决定是 否发出警示时，处理器先对目前检信号以参考检测信号进行归一化，以消除 光源衰减的影响。

综上所述，已知的烟雾检测器由于只使用单一阈值，因此无法适用于不 同环境，例如室内及室外的干扰物体的量不同，而且不同种类的烟雾也会产 生不同检测信号，而导致假警报率甚高。因此，本发明另提供一种低误报率 的烟雾检测器(参照图1B、图3至图4及图5A至图5B等)，其可相对不 同规范或目前检测结果调整所使用的多个条件阈值，可有效降低误报率。此 外，本发明的烟雾检测器在结构上另外设置挡光结构，以阻挡累积灰尘所产 生的散射光及反射光，以进一步降低误报率。

虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本 发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围 内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求 所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种烟雾检测器，该烟雾检测器包含：

反光面；

光源，该光源用于朝向所述反光面打光以产生从所述反光面反射的反射光；以及

光传感器，该光传感器用于接收所述反射光，以在没有烟雾干扰所述反射光时产生参考检测信号。

2.根据权利要求1所述的烟雾检测器，该烟雾检测器还包含：

侧墙，该侧墙从所述反光面的边缘延伸而出，并具有孔隙。

3.根据权利要求2所述的烟雾检测器，其中，所述侧墙包含多个彼此分离的柱体垂直地从所述反光面的所述边缘延伸而出。

4.根据权利要求1所述的烟雾检测器，其中，所述光源为发光二极管。

5.根据权利要求1所述的烟雾检测器，该烟雾检测器还包含：

处理器，该处理器用于从所述光传感器接收所述参考检测信号并从所述光传感器接收有烟雾干扰所述反射光时的当前检测信号，并根据所述当前检测信号与所述参考检测信号的信号比例判断是否发出警报。

6.一种烟雾检测器，该烟雾检测器包含：

光源；

光传感器，该光传感器用于接收所述光源的发射光的反射光，以产生检测信号；以及

底面，该底面具有多个突起延伸而出，其中，所述多个突起用于阻挡所述底面反射的反射光。

7.根据权利要求6所述的烟雾检测器，其中，所述多个突起呈圆柱体、三角形柱体、矩形柱体或长条状。

8.根据权利要求6所述的烟雾检测器，其中，所述光源及所述光传感器设置于所述底面的对面，所述多个突起用于遮蔽所述底面反射所述光源的发射光束的反射光。

9.根据权利要求8所述的烟雾检测器，其中，所述多个突起为长条状，该长条状的延伸方向与所述光源的所述发射光束的横向分量的方向垂直。

10.根据权利要求6所述的烟雾检测器，该烟雾检测器还包含：

侧墙，该侧墙从所述底面的边缘延伸而出，并具有孔隙；及

反光面，该反光面配置于所述侧墙的内表面，

其中，所述光源及所述光传感器设置于所述侧墙的所述内表面，并位于所述反光面的对面。

11.根据权利要求10所述的烟雾检测器，其中，所述侧墙包含多个彼此分离的柱体垂直地从所述反光面的所述边缘延伸而出。

12.一种烟雾检测器，该烟雾检测器包含：

光传感器，该光传感器用于产生检测信号；

第一光源及第二光源，该第一光源及第二光源发出相同波长的光，并分别配置于所述光传感器两相对侧；以及

处理器，该处理器用于从所述光传感器接收所述第一光源发光时的第一检测信号及所述第二光源发光时的第二检测信号，并根据所述第一检测信号及所述第二检测信号的相似度区别烟雾及悬浮粉尘。

13.根据权利要求12所述的烟雾检测器，还包含：

第三光源，该第三光源发出的光的波长不同于所述第一光源及所述第二光源的所述相同波长，且所述第三光源与所述第一光源配置于所述光传感器的相同侧，且

所述处理器还用于

从所述光传感器接收所述第三光源发光时的第三检测信号，且

根据所述第一检测信号及所述第三检测信号的特征值之间的关系判断烟雾种类。

14.根据权利要求13所述的烟雾检测器，其中，所述特征值包含所述第一检测信号及所述第三检测信号的归一化强度值、移动平均值、斜率、标准偏差及峰值间距至少其中一者。

15.根据权利要求12所述的烟雾检测器，其中，

所述第二光源对所述第一检测信号的强度不产生贡献，且

所述第一光源对所述第二检测信号的强度不产生贡献。

16.一种烟雾检测器，该烟雾检测器包含：

光传感器，该光传感器用于产生检测信号；以及

处理器，该处理器用于根据所述检测信号的轮廓从多组预设条件阈值中选择一组条件阈值，其中，所述一组条件阈值用于与所述检测信号比较来决定是否发出警报。

17.根据权利要求16所述的烟雾检测器，其中，当所述轮廓随时间改变时，所述处理器还主动从所述多组预设条件阈值中选择另一组条件阈值。

18.根据权利要求16所述的烟雾检测器，其中，所述多组预设条件阈值相对不同国家规范而不同。

19.根据权利要求16所述的烟雾检测器，其中，选择的所述一组预设条件阈值相对不同烟雾种类而不同。

20.根据权利要求16所述的烟雾检测器，其中，所述处理器还用于根据所述检测信号的特征值分辨不同烟雾种类。

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