CN114863631A - 一种烟雾报警器及烟雾检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预警器技术领域，提供了一种烟雾报警器及烟雾检测方法，该烟雾报警器至少包括：顶盖，顶盖的一面为锥形反射面；底板，底板的一面设置有第一光源与第一光电接收器；第一光源与第一光电接收器均朝向锥形反射面设置；光学偏转栅格，设置在顶盖与底板之间，适于连接顶盖与底板，光学偏转栅格沿底板的周向设置；无烟状态下，第一光源发射的光线经锥形发射面反射后从光学偏转栅格射出；有烟状态下，第一光源发射的光线至少部分经烟尘颗粒反射后被第一光电接收器接收。该烟雾报警器，无需设置复杂的迷宫结构，结构更精简，体积更小，可以适用小型化的应用场景，在较小的空间下，满足对烟雾探测快速响应，产品的适用性更高。

Description

一种烟雾报警器及烟雾检测方法

技术领域

本发明涉及烟雾报警器技术领域，具体涉及一种烟雾报警器及烟雾检测方法。

背景技术

烟雾报警器作为安防领域内非常重要的一部分，越来越受到人们的重视。烟雾报警器主要包括外部的壳体与壳体内部的光学迷宫结构。

现有的烟雾报警器往往需要设置复杂的迷宫结构来避免在无烟状态下光信号发射器发出的光被光吸收器接收，导致体积较大，不适用小型化的应用场景，在较小的空间下，无法满足对烟雾探测快速响应，产品的适用性不高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中的烟雾报警器体积较大，不适用小型化的应用场景，在较小的空间下，无法满足对烟雾探测快速响应，产品的适用性不高，从而提供一种烟雾报警器及烟雾检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种烟雾报警器，至少包括：顶盖，所述顶盖的一面为锥形反射面；底板，所述底板的一面设置有第一光源与第一光电接收器；所述第一光源与所述第一光电接收器均朝向所述锥形反射面设置；光学偏转栅格，设置在所述顶盖与所述底板之间，适于连接所述顶盖与所述底板，所述光学偏转栅格沿所述底板的周向设置；无烟状态下，所述第一光源发射的光线经所述锥形发射面反射后从所述光学偏转栅格射出；有烟状态下，所述第一光源发射的光线至少部分经烟尘颗粒反射后被所述第一光电接收器接收。

进一步地，所述底板的一面还设置有第二光源与第二光电接收器；所述第二光源与所述第二光电接收器均朝向所述锥形反射面设置；无烟状态下，所述第二光源发射的光线经所述锥形发射面反射后从所述光学偏转栅格射出；有烟状态下，所述第二光源发射的光线至少部分经烟尘颗粒反射后被所述第二光电接收器接收；其中，所述第一光源发射的光线的波长与所述第二光源发射的光线的波长不同，对应的，所述第一光电接收器与所述第二光电接收器可接收的光线的波长不同。

进一步地，所述第一光源与所述第二光源并列设置，所述第一光电接收器与所述第二光电接收器并列设置；所述锥形反射面的顶点在所述底板上的正投影与所述第一光源及所述第二光源的位置均不重合。

进一步地，所述锥形反射面的顶点在所述底板上的正投影与所述第一光源及所述第二光源的位置的距离小于5mm。

进一步地，所述锥形反射面的至少部分是圆弧形；所述锥形反射面为黑色。

进一步地，所述光学偏转栅格包括多个偏转叶片，多个所述偏转叶片沿光学偏转栅格的内壁周向间隔设置，相邻的两个所述偏转叶片之间形成单向的光通道；每个所述偏转叶片朝向所述光学偏转栅格的中心线的一面均包括吸光面与反光面，所述吸光面与所述反光面呈预设夹角设置；所述吸光面的表面涂覆有光吸收层，外部的光线照射在所述吸光面后被吸收；所述反光面的表面涂覆有光反射层，内部的光线照射在所述反光面后被反射至外界。

进一步地，所述光学偏转栅格靠近所述底板一侧的边沿的周长大于靠近所述顶盖一侧的边沿的周长。

进一步地，所述底板的侧面边缘对称设置两个连接耳板，每个所述连接耳板背对所述顶盖的一面均设置有定位销。

进一步地，该烟雾报警器还包括保护壳，至少包括：本体，包括相互扣合连接的第一盖体与第二盖体；所述第一盖体呈敞口的箱式结构，所述第二盖体呈板状结构，所述第一盖体具有敞口的一端朝向所述第二盖体设置，所述第一盖体与所述第二盖体之间的区域形成适于安装所述顶盖、所述光学偏转栅格以及所述底板的容纳腔；沿所述第一盖体的周向方向上设置有若干过烟孔，每个所述过烟孔的至少部分位于所述第一盖体的侧壁，且每个所述过烟孔的至少部分位于所述第一盖体的顶壁。

本发明还提供一种烟雾检测方法，包括上述所述的烟雾报警器，包括如下步骤：在无烟状态下，获取第一光电接收器的本底光线噪声α1，第二光电接收器的本底光线噪声α2；有烟状态下，第一光电接收器接收的光线强度为β1，第二光电接收器接收的光线强度为β2；获取第一光电接收器接收的散射光强γ1＝β1-α1，获取第二光电接收器接收的散射光强γ2＝β2-α2；分别获取γ1、γ2随时间变化的响应曲线；与标准响应曲线比对，反推得出不同的烟雾类型。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的烟雾报警器，将第一光源与第一光电接收器集成在底板上，且利用顶盖上的锥形反射面改变光路，无烟状态下使第一光源发射的光线经光学偏转栅格导出，同时又可以阻止外部光线进入，降低环境光的干扰，相较于现有技术中的烟雾报警器而言，无需设置复杂的迷宫结构，结构更精简，体积更小，可以适用小型化的应用场景，在较小的空间下，满足对烟雾探测快速响应，产品的适用性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例中的烟雾报警器顶盖、光学偏转栅格以及底板的连接的示意图；

图2为图1的内部结构示意图；

图3为本发明实施例中的烟雾报警器中偏转叶片的示意图；

图4为本发明实施例中的烟雾报警器中底板的示意图；

图5为本发明实施例中的烟雾报警器中光线照射在锥形反射面的示意图；

图6为本发明实施例中的烟雾报警器中的保护壳的示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为本发明实施例中的烟雾报警器中的第二盖体的示意图；

图9为本发明实施例中的烟雾报警器中的烟雾检测方法的流程图。

1、顶盖； 2、光学偏转栅格； 3、底板；

4、连接耳板； 5、定位销； 6、锥形反射面；

7、偏转叶片； 8、吸收面； 9、反光面；

10、第一光源； 11、第二光源； 12、第一光电接收器；

13、第二光电接收器； 14、第一盖体； 15、第二盖体；

16、过烟孔； 17、镂空孔； 18、第一孔道；

19、第二孔道； 20、翼板； 21、安装孔；

22、折边； 23、走线孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明实施例中的烟雾报警器顶盖、光学偏转栅格以及底板的连接的示意图；图2为图1的内部结构示意图；图3为本发明实施例中的烟雾报警器中偏转叶片的示意图；图4为本发明实施例中的烟雾报警器中底板的示意图；图5为本发明实施例中的烟雾报警器中光线照射在锥形反射面的示意图；如图1、图2、图3、图4以及图5所示，本实施例提供一种烟雾报警器，至少包括：顶盖1，顶盖1整体呈圆形结构，顶盖1的一面为锥形反射面6；底板3，可以为圆形板或者矩形板，位于顶盖1的下方，底板3朝向顶盖1的锥形反射面6的一面上设置有第一光源10与第一光电接收器12；第一光源10与第一光电接收器12均朝向锥形反射面6设置；光学偏转栅格2，设置在顶盖1与底板3之间，适于连接顶盖1与底板3，光学偏转栅格2沿底板3的周向设置，整体呈环状结构；无烟状态下，第一光源10发射的光线经锥形发射面反射后从光学偏转栅格2射出；有烟状态下，第一光源10发射的光线至少部分经烟尘颗粒反射后被第一光电接收器12接收。

本实施例提供的烟雾报警器，将第一光源10与第一光电接收器12集成在底板3上，且利用顶盖1上的锥形反射面6改变光路，无烟状态下使第一光源10发射的光线经光学偏转栅格2导出，同时又可以阻止外部光线进入，降低环境光的干扰，相较于现有技术中的烟雾报警器而言，无需设置复杂的迷宫结构，结构更精简，体积更小，可以适用小型化的应用场景，在较小的空间下，满足对烟雾探测快速响应，产品的适用性更高。

其中，底板3的一面还设置有第二光源11与第二光电接收器13；第二光源11与第二光电接收器13均朝向锥形反射面6设置；无烟状态下，第二光源11发射的光线经锥形发射面反射后从光学偏转栅格2射出；有烟状态下，第二光源11发射的光线至少部分经烟尘颗粒反射后被第二光电接收器13接收；其中，第一光源10发射的光线的波长与第二光源11发射的光线的波长不同，对应的，第一光电接收器12与第二光电接收器13可接收的光线的波长不同。例如第一光源10与第二光源11发射的光线的波长范围可以为400nm-1000nm。例如，第一光电接收器12上设置有滤波结构，使其只可以接收第一光源10发出的光，而无法接收第二光源11发出的光；同理，第二光电接收器13上设置有滤波结构，使其只可以接收第二光源11发出的光，而无法接收第一光源10发出的光。如此设置，防止两者发生互相干扰，影响测量精度。

其中，第一光源10与第二光源11可以一上一下并列设置，第一光电接收器12与第二光电接收器13可以一左一右并列设置；锥形反射面6的顶点在底板3上的正投影与第一光源10及第二光源11的位置均不重合。例如，第一光源10与第二光源11可以位于该顶点的投影的左侧，第一光电接收器12与第二光电接收器13可以位于该顶点的投影的右侧。

优选的，锥形反射面6的顶点在底板3上的正投影与第一光源10及第二光源11的位置的距离小于5mm。

其中，对于顶盖1而言，其上的锥形反射面6的至少部分是圆弧形，可以提高反射效果；例如，锥形反射面6可以涂覆黑色的吸光材料，锥形反射面6的表面尽可能平滑光整，以降低产生的光线散射。

其中，光学偏转栅格2包括多个偏转叶片7，多个偏转叶片7沿光学偏转栅格2的内壁周向间隔设置，例如，每个偏转叶片7相对于底板3的径向均倾斜设置，相邻的两个偏转叶片7之间形成单向的光通道。每个偏转叶片7朝向光学偏转栅格2的中心线的一面均包括吸光面8与反光面9，吸光面8与反光面9呈预设夹角设置，该预设夹角为钝角，实际角度可以根据需要调整，以提高使用效果。其中，吸光面8的表面涂覆有光吸收层，外部的光线照射在吸光面8后被吸收；反光面9的表面涂覆有光反射层，内部的光线照射在反光面9后被反射至外界。如此设置，有利于降低环境光的干扰。

其中，光学偏转栅格2靠近底板3一侧的边沿的周长大于靠近顶盖1一侧的边沿的周长。也就是说，整个光学偏转栅格2的直径沿靠近盖体的方向逐渐减小。第一光源10与第二光源11发射的光线是以一定角度散射出去的，基本上可以覆盖整个锥形反射面6，如此设置，有利于在无烟状态下，锥形反射面6将光反射至反光面9上。

其中，底板3的侧面边缘对称设置两个连接耳板4，连接耳板4上设置有通孔，用于穿插连接固定用的螺栓。每个连接耳板4背对顶盖1的一面均设置有定位销5，以便精确安装。

图6为本发明实施例中的烟雾报警器中的保护壳的示意图；图7为图6的俯视图；图8为本发明实施例中的烟雾报警器中的第二盖体的示意图，如图6、图7以及图8所示，本实施例提供的保护壳，至少包括：本体，包括相互扣合连接的第一盖体14与第二盖体15；第一盖体14呈敞口的箱式结构，第二盖体15呈板状结构，第一盖体14具有敞口的一端朝向第二盖体15设置，第一盖体14与第二盖体15之间的区域形成适于安装顶盖1、光学偏转栅格2以及底板3的容纳腔。例如，第一盖体14可以为圆柱形结构，对应的，第二盖体15为圆形板。例如，第一盖体14也可以为长方体状结构，对应的，第二盖体15为矩形板。

沿第一盖体14的周向方向上设置有若干过烟孔16，例如，当第一盖体14为圆柱形结构时，可以按照一定的间隔沿第一盖体14的周向设置若干过烟孔16。例如，当第一盖体14为长方体状结构，可以在第一盖体14的四个侧面均设置过烟孔16。其中，每个过烟孔16的至少部分位于第一盖体14的侧壁，且每个过烟孔16的至少部分位于第一盖体14的顶壁。例如，过烟孔16可以包括第一孔道18与第二孔道19，第一孔道18与第二孔道19相互垂直呈L型结构，第一孔道18位于第一盖体14的侧壁上，第二孔道19位于第一盖体14的顶壁上。

该保护壳，过烟孔16的至少部分位于第一盖体14的侧壁，且至少部分位于第一盖体14的顶壁，当烟气从过烟孔16位于第一盖体14侧壁的部分进入壳体后，不仅可以从自身位于顶壁上的部分的孔体流出，还可以从其他的过烟孔16流出，增加了烟气流通路径，使空气循环更快，使得容纳腔中的部件对烟气浓度变化的响应时间更短，灵敏度更高，有利于针对环境变化而形成快速监测。

其中，当第一盖体14呈长方体状的箱式结构时，第一盖体14的四面均设置有过烟孔16，且位于第一盖体14上相互面对的两个过烟孔16相对齐设置。如此设置，有利于形成对流，加速烟气流动。

其中，第二孔道19远离第一孔道18的一端为弧形。例如，第一孔道18与第二孔道19均为长条形的孔，其中第一孔道18远离第二孔道19的一端可以为直线形。例如，第二孔道19远离第一孔道18的一端可以为半圆形。

其中，第一盖体14的顶壁上第二孔道19未占据的区域可以阵列设置有若干镂空孔17。例如，镂空孔17可以为圆形孔。镂空孔17不仅可以用来出烟，还可以减轻整个第一盖体14的重量。其中，还可以在第二盖体15上设置镂空孔17，例如，第二盖体15上的镂空孔17可以成环形布置一整圈。

其中，第一盖体14的其中一个侧壁上设置有走线孔23，安装在容纳腔中的电子器件的电线可以从该走线孔23引出。

其中，第二盖体15为矩形板，第二盖体15的左右边缘可以设置有翼板20，翼板20包括两个，两个翼板20对称设置在第二盖体15的左右两侧，每个翼板20的板面上可以均设置有两个安装孔21，通过螺钉将第二盖体15固定在目标位置。

其中，第二盖体15的前侧面与后侧面可以设置有折边22，折边22与翼板20位于第二盖体15上相邻的两个不同的侧边上，折边22包括两个，两个折边22相面对设置；每个折边22远离第二盖体15的中心的一侧面上均设置凸部，例如，凸部可以为半球形，第一盖体14上的对应位置设置有凸部卡合的凹部，例如，凹部可以为半球形的凹槽，凸部可以卡入凹部中，以将第一盖体14固定在第二盖体15上。其中，凸部与凹部还可以采用其他的卡接件替代，或者可以采用螺钉固定第一盖体14与第二盖体15。

其中，第二盖体15上设置有通孔，可以利用螺栓将底板3安装在第二盖体15上，例如，电路板安装在第二盖体15上。

优选的，本体由不锈钢材质制成。

如图所示，使用时，当气流由A方向进入后，可通过B,C,D三个方向自由扩散，实际上气流从任一方向进入，均可通过其他三个方向自由扩散。

该保护壳通过第一盖体14上的过烟孔16与镂空孔17的设计，有助于空气对流循环，加快内部烟雾、气体、温度等传感器的响应时间，使得预警器对环境变化快速监测；而且，有助于均衡来自各个方位的气流，使得预警器保证各个方位响应的一致性；而且，第一盖体14与第二盖体15上镂空孔17的设计，在保证强度的前提下，使得产品整体重量降低。

图9为本发明实施例中的烟雾报警器中的烟雾检测方法的流程图，如图9所示，另一个实施例中提供一种烟雾检测方法，包括上述的烟雾报警器，包括如下步骤：在无烟状态下，获取第一光电接收器12的本底光线噪声α1，第二光电接收器13的本底光线噪声α2；有烟状态下，第一光电接收器12接收的光线强度为β1，第二光电接收器13接收的光线强度为β2；获取第一光电接收器12接收的散射光强γ1＝β1-α1，获取第二光电接收器13接收的散射光强γ2＝β2-α2；分别获取γ1、γ2随时间变化的响应曲线；与标准响应曲线比对，反推得出不同的烟雾类型。其中，烟雾探测器通过检测扩散过来的烟雾颗粒形成的散射光来检测烟雾，散射光强γ1、γ2越强，代表烟雾浓度越大。

由于烟雾颗粒的直径分布与灰尘的直径分布区间并不一样，不同种材料、不同燃烧类型(阴燃，明火)产生的烟雾颗粒也不同，利用特定波长λ1,λ2的光线对不同直径的颗粒物产生的散射光强γ1、γ2随时间变化的响应曲线也不一样，即可以通过不同波长光线的响应曲线，判定检测到的颗粒物是烟雾颗粒还是粉尘颗粒。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种烟雾报警器，其特征在于，至少包括：

顶盖，所述顶盖的一面为锥形反射面；

底板，所述底板的一面设置有第一光源与第一光电接收器；所述第一光源与所述第一光电接收器均朝向所述锥形反射面设置；

光学偏转栅格，设置在所述顶盖与所述底板之间，适于连接所述顶盖与所述底板，所述光学偏转栅格沿所述底板的周向设置；

无烟状态下，所述第一光源发射的光线经所述锥形发射面反射后从所述光学偏转栅格射出；

有烟状态下，所述第一光源发射的光线至少部分经烟尘颗粒反射后被所述第一光电接收器接收。

2.根据权利要求1所述的烟雾报警器，其特征在于，

所述底板的一面还设置有第二光源与第二光电接收器；所述第二光源与所述第二光电接收器均朝向所述锥形反射面设置；

无烟状态下，所述第二光源发射的光线经所述锥形发射面反射后从所述光学偏转栅格射出；

有烟状态下，所述第二光源发射的光线至少部分经烟尘颗粒反射后被所述第二光电接收器接收；

其中，所述第一光源发射的光线的波长与所述第二光源发射的光线的波长不同，对应的，所述第一光电接收器与所述第二光电接收器可接收的光线的波长不同。

3.根据权利要求2所述的烟雾报警器，其特征在于，

所述第一光源与所述第二光源并列设置，所述第一光电接收器与所述第二光电接收器并列设置；

所述锥形反射面的顶点在所述底板上的正投影与所述第一光源及所述第二光源的位置均不重合。

4.根据权利要求3所述的烟雾报警器，其特征在于，

所述锥形反射面的顶点在所述底板上的正投影与所述第一光源及所述第二光源的位置的距离小于5mm。

5.根据权利要求1所述的烟雾报警器，其特征在于，

所述锥形反射面的至少部分是圆弧形；

所述锥形反射面为黑色。

6.根据权利要求1所述的烟雾报警器，其特征在于，

所述光学偏转栅格包括多个偏转叶片，多个所述偏转叶片沿光学偏转栅格的内壁周向间隔设置，相邻的两个所述偏转叶片之间形成单向的光通道；

每个所述偏转叶片朝向所述光学偏转栅格的中心线的一面均包括吸光面与反光面，所述吸光面与所述反光面呈预设夹角设置；

所述吸光面的表面涂覆有光吸收层，外部的光线照射在所述吸光面后被吸收；

所述反光面的表面涂覆有光反射层，内部的光线照射在所述反光面后被反射至外界。

7.根据权利要求1所述的烟雾报警器，其特征在于，

所述光学偏转栅格靠近所述底板一侧的边沿的周长大于靠近所述顶盖一侧的边沿的周长。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的烟雾报警器，其特征在于，

所述底板的侧面边缘对称设置两个连接耳板，每个所述连接耳板背对所述顶盖的一面均设置有定位销。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的烟雾报警器，其特征在于，

还包括保护壳，至少包括：本体，包括相互扣合连接的第一盖体与第二盖体；

所述第一盖体呈敞口的箱式结构，所述第二盖体呈板状结构，所述第一盖体具有敞口的一端朝向所述第二盖体设置，所述第一盖体与所述第二盖体之间的区域形成适于安装所述顶盖、所述光学偏转栅格以及所述底板的容纳腔；

沿所述第一盖体的周向方向上设置有若干过烟孔，每个所述过烟孔的至少部分位于所述第一盖体的侧壁，且每个所述过烟孔的至少部分位于所述第一盖体的顶壁。

10.一种烟雾检测方法，其特征在于，包括权利要求2-9中任一项所述的烟雾报警器，包括如下步骤：

在无烟状态下，获取第一光电接收器的本底光线噪声α1，第二光电接收器的本底光线噪声α2；

有烟状态下，第一光电接收器接收的光线强度为β1，第二光电接收器接收的光线强度为β2

获取第一光电接收器接收的散射光强γ1＝β1-α1，获取第二光电接收器接收的散射光强γ2＝β2-α2；

分别获取γ1、γ2随时间变化的响应曲线；

与标准响应曲线比对，反推得出不同的烟雾类型。

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