CN1448896A - 按照消光原理的光学烟感报警器及其应用 - Google Patents
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Abstract
烟感报警器包含一个光桥和一个分析处理电路(3)，所述光桥具有两个光源(L1，L2)和两个接收器(E2，E1)。从每个光源(L1，L2)出发，有一个对外敞开的测量段(M1或M2)通向一个接收器，以及一个对外封闭的参考段(R1或R2)通向另一个接收器(E2，E1)，其中每个接收器对一个光源作用为测量接收器，而对另一个光源作用为参考接收器，以及相反。本发明还涉及烟感报警器在浴室和/或与之相连的房间内或在飞机货舱内的应用。
Description
术领域
本发明涉及一种按照消光原理的光学烟感报警器，其具有一个光桥和一个分析处理电路，所述光桥具有一个光源和分别带有一个接收器的一个测量段及一个参考段。
背景技术
已经知道，在消光测量方法中，光束被发射通过一个能接触周围环境气体并由此接触可能的烟雾的测量段，而且还被发射通过一个不能接触该烟雾的参考段，然后将两种接收信号相互进行比较。由于烟雾颗粒的光散射和烟雾颗粒的光吸收都会导致消光，而且光大部分地被明亮的颗粒散射和大部分地被暗颗粒吸收，所以消光方法对不同的烟雾颗粒具有较均匀的灵敏度，因而非常好地适合于检测无焰火灾(明亮的颗粒)和明显火灾(暗颗粒)。当在点式报警器情况下使用消光方法时，完全布置在单个空间内的烟雾报警器只能通过非常短的测量段来确定空气中烟雾剂的消光，因而相应地提高了对透射测量灵敏度的要求。
在EP-A-1017034中讲述过一种点式消光报警器，它具有一个简单的光桥，该光桥除了光源和两个接收器作为单个的光元件外还具有两个位于光源之前的孔眼光阑。相对于具有抛物面镜和透镜的其它已知消光报警器(EP-A-0740146，EP-A-0578189)而言，该消光报警器具有以下优点，即取消了镜面和透镜，从而大大降低了光桥的温度依赖性并由此改善了消光报警的稳定性。而这种稳定性恰好是非常重要的，因为譬如在长度为10cm的测量段情况下，每米4％的报警阈值是在于透射参考透射的99.6％。如果需要触发处于该报警阈值之下的透射值，则必须能识别譬如99.96％的透射值，这对报警器的电子装置、光电装置和机械装置的稳定性提出了极高的要求。
其它潜在的故障来源是接收器的温度漂移及其沾湿灵敏度，后者还适合所有的光学烟感报警器。需理解的是，在某些环境下，例如在旅馆房间内淋浴或洗澡时，所形成的水蒸汽会导致沾湿测量段内的接收器，而位于参考段内的接收器则不会被沾湿，因为它相对于周围环境是封闭的。粘湿测量接收器会导致其光电流的下降，报警器将把其解释为烟雾，并从而可能导致触发故障报警。
发明内容
通过本发明在此给出一种点式消光报警器，它可以实现对接收器的沾湿和温度漂移的检测和补偿。
该任务通过本发明是以如下方式来解决的，即设立一个第二光源，从每个光源出发，有一个对外敞开的测量段通向一个接收器，以及一个对外封闭的参考段通向另一个接收器，其中每个接收器对一个光源作用为测量接收器，而对另一个光源作用为参考接收器，以及相反。
也就是说，本发明的烟感报警器采用了具有两个光源和两个接收器的双重光桥。具有两个光源和两个接收器的点式消光报警器的原理可以从EP-A-0578189得知。但在该报警器中只设有一个测量段，从而不能对沾湿进行补偿。
本发明烟感报警器的第一优选方案的特征在于：所述两个光源的发光被调节成在相应参考接收器内产生稳定的光电流，且所述分析处理电路(3)具有用于对所述两个接收器的信号差进行分析处理的装置。
本发明烟感报警器的第二优选方案的特征在于，所述两个光源可顺序地被激活且与所属的接收器分别形成一个通道，对一个通道形成一个差信号“测量段-参考段”，以及对另一个通道形成一个差信号“参考段-测量段”。
本发明烟感报警器的第三优选方案的特征在于，所述的两个差信号被测试用于可能的变化，而且所述差信号的反方向变化被解释为出现烟雾。所述差信号的同方向变化被解释为指示出：因周围环境温度或因沾湿而引起所述接收器的灵敏度产生不同变化。
本发明烟感报警器的另一优选方案的特征在于，所述接收器灵敏度的所述不同变化通过调节光源的发光来补偿，而且由超过一个确定量的调节触发一个干扰信号。
在没有烟雾或沾湿的双重桥的平衡状态下，两个接收器的输出电压以及由此还有两个通道的差信号是平衡的。若一个光源被激活，则该光源在参考接收器内的光电流是稳定的，若另一个光源被激活，则该另一光源在参考接收器内的光电流也是稳定的。如果此时在测量段内出现烟雾，测量接收器内的光电流会下降，而一个通道内的差信号将下降，另一个通道内的差信号则上升。相反，若接收器被沾湿，或因周围环境温度的变化而影响其灵敏度，则两个信号差会在相同的方向变化。
接收器的这种灵敏度变化可以通过相应参考接收器内光电流的自动再调节而被识别。若接收器的漂移如此之大，以致于通过自动再调节再也不能充分地补偿，则出现了严重的沾湿，并发出一个干扰信号。
本发明烟感报警器的另一优选方案的特征在于，所述光源和接收器由一个可装入外壳内的共同构件承载。优选地，所述的共同构件具有长形的棱柱体形状，在其一个端面装设所述的光源以及在其另一端面装设所述的接收器，并且是沿着所述端面的两个对角线之一分别装设的。
本发明烟感报警器的另一种优选方案的特征在于，所述棱柱状的构件在其中心具有一个形成测量室的空腔，所述两个测量段穿过该空腔，而且所述两个参考段穿过所述棱柱状构件的与该空腔在空间上隔离的区域。
本发明另外还涉及本发明的烟感报警器在浴室和/或与该浴室相连的房内或在飞机的货舱内的应用。
附图说明
下面借助实施例和附图来讲述本发明，其中：
图1示出了本发明烟感报警器的框图，
图2示出了图1的报警器被部分剖视的透视图，
图3示出了沿图2的箭头III方向的视图，以及
图4示出了沿图3的箭头IV方向的视图。
具体实施方式
图1简略示出的烟感报警器为一种所谓的点式消光报警器或透光报警器，它由一个底座、一个具有测量模块和分析处理电子装置的报警器插头、和一个罩组成。图1涉及所述的测量模块和分析处理电子装置，而没有示出底座和罩。所述的报警器插头以公知的方式被设置用来固定到所述的底座中，而该底座被优选地安装在需监视的房间的顶板上。覆盖所述报警器插头和必要时也覆盖了底座的报警器罩被盖在所述报警器插头的上方，并与所述的底座锁住。这种报警器结构是已知的，因此不再赘述；在此还可参见西门子建筑技术股份公司Mnnedorf(早期的Cerberus股份公司)的火灾报警器系列AlgoRex(AlgoRex-西门子建筑技术股份公司或Cerberus股份公司的注册商标)。
用参考符号1表示的测量模块包含一个双重的光桥，该光桥具有两个由发光二极管(LED)或红外LED(IRED)构成的光源L1和L2以及两个由光电二极管构成的接收器E1和E2。从每个光源L1，L2开始，分别有一个相对于周围环境为敞开的且由此允许烟雾剂进入的测量段和一个同外界屏蔽开的参考段M1，R1或M2，R2通向两个接收器，其中每个接收器E1，E2对于一个光源构成为测量接收器，而对于另一个光源构成为参考接收器。根据图中所示，接收器E1对于光源L1为参考接收器，对于光源L2为测量接收器，而接收器E2对于光源L2为参考接收器，对于光源L1为测量接收器。
所述两个光源L1，L2顺序地按照约1s的节奏被驱动，并且在被激活的模式下分别发出一个脉冲序列，它为8个时延为50μs的单脉冲，且其中具有同样的空隙。在图1的右侧所示出的电路部分2构成了分析处理电子装置3的部分，由它测量通过接收器En的光电流in的差。因参考符号Sm表示的电路部分2的输出信号是一个与光电流in的差成比例的电压。在测量段中无烟雾，且没有沾湿和温度变化的平衡状态下，输出信号Sm是平衡的。
如果在一个LED的通道中求出差值“测量段-参考段”，并在另一个LED的通道中求出差值“参考段-测量段”，那么电路级2的两个输出信号Sm应该是大小相等的：
L1：S1＝i2(L1)-i1(L1) (测量段-参考段)
L2：S2＝i2(L2)-i1(L2) (参考段-测量段)
如此地调节L1的发光，使得其位于光电二极管E1上的参考射束的光电流、即i1(L1)为非常稳定的5μA。这同样适用于LED L2及其位于光电二极管E2上的参考射束，也即i2(L2)。于是，i1(L1)＝5μA和i2(L2)＝5μA。若烟雾渗入测量段M1和M2，则相应地光电流i2(L1)或i1(L2)下降，这意味着，S1下降和S2上升，也即变化量为
Δ_S1＝-|Δ_i2(L1)|＜0，Δ_i1(L1)＝0
Δ_S2＝+|Δ_i1(L2)|＞0，Δ_i2(L2)＝0
通过在一个同样构成了分析处理电子装置3一部分的微处理器4中求差得出：S2-S1＝Δ_S2-Δ_S1＝+|Δ_i1(L2)|+|Δ_i2(L1)|＞0。
该求差的结果是得到因单个通道内的烟雾而引起的信号变化的双倍。
若环境温度变化，并因而不同地改变两个光电二极管E1和E2的灵敏度，或者若光电二极管产生不同的沾湿，则S1和S2会在相同的方向产生变化，从而在微处理器4中求差时得到值零：
S2-S1＝Δ_S2-Δ_S1＝0
不管是因温度变化还是因沾湿而引起光电二极管E1和E2的灵敏度变化，这种灵敏度变化都可以借助参考通道中的光电流的自动执行的再调节而被指示出来。
如果出现情况：沾湿如此地严重或发生得如此陡然，以致于光电二极管的漂移以所述的方式不再能被充分地消除一这譬如表现为所述的漂移不能在预定的时间内被消除，那么就通过微处理器4来阻塞报警输出，并代之以一个干扰信号。
图2-4示出了承载有双重光桥的报警插头的具体构成。图2给出的是用参考符号5表示的且被部分地剖视的报警器插头，其中用阴影线标示的剖面双对角地伸展穿过所述的报警器插头，并且包括两个光源L1和L2以及光电二极管E2。报警器插头5具有譬如截面为方形的棱柱体形状，且具有拱形(凸出的)端面6和7。从图2和4可以看出，棱柱体在中心具有一个从一侧壁穿到另一侧壁的空腔8，该空腔构成了原本的测量室并被测量段M1和M2穿过。
紧接于空腔8的上下方，存在一个向外封闭的、带有参考段R1、R2的区域。原则上，最后提及的区域可以由完整的材料构成，且分别只有一个用于有关参考段的孔。但更为实际的是，在该区域内插入一个大致为三角形的凹槽，然后在该凹槽内装入一个刚好合适的板10，该板可以被拿出来以便清扫构成参考段的孔(参看图2，其中上面的板10被拿出)。
在图中左边的端面6上布置了两个光源L1和L2，在右边的端面7上布置了光电二极管E1和E2，也就是说它们分别对角地位于有关的端面上并相互交叉。除了两个板10外，由导热能力较好的材料、譬如铝组成的报警器插头5是整体地制造的，因此较坚固和容易处理。如此地选择报警器插头5的尺寸，使得它可以插入到AlgoRex类型的光学烟感报警器的外壳中。这意味着报警器插头的长度无论如何也得小于10cm。
本发明的烟感报警器在使用时不存在因光电二极管的漂移而在如下场所引起误报警的危险，即在这些场所因严峻的环境条件而可能导致形成沾湿或严重的温度波动。这种场所的例子有：浴室和与之相连的前室/入口，尤其是在旅馆房间中和飞机的货舱中，其中在陆地飞行过程中会导致强烈的温度上升和与之有关的水滴形成。
Claims (10)
1.按照消光原理的光学烟感报警器，具有一个光桥和一个分析处理电路(3)，所述光桥具有一个光源(L1)和一个分别带有一个接收器(E2，E1)的测量段及参考段(M1，R1)，其特征在于：设有一个第二光源(L2)，从每个光源(L1，L2)出发，有一个对外敞开的测量段通向一个接收器，以及一个对外封闭的参考段通向另一个接收器，其中每个接收器对一个光源作用为测量接收器，而对另一个光源作用为参考接收器，以及相反。
2.权利要求1的烟感报警器，其特征在于，所述两个光源(L1，L2)的发光被调节成在相应参考接收器(E1，E2)内产生稳定的光电流，且所述分析处理电路(3)具有用于对所述两个接收器的信号差进行分析处理的装置(2)。
3.权利要求2的烟感报警器，其特征在于：所述两个光源(L1，L2)可顺序地被激活且与所属的接收器(E1，E2)分别形成一个通道，对一个通道形成一个差信号“测量段-参考段”，以及对另一个通道形成一个差信号“参考段-测量段”。
4.权利要求3的烟感报警器，其特征在于：所述的两个差信号(Sm)被测试用于可能的变化，而且所述差信号(Sm)的反方向变化被解释为出现烟雾。
5.权利要求4的烟感报警器，其特征在于：所述差信号(Sm)的同方向变化被解释为指示出：因周围环境温度或因沾湿而引起所述接收器(E1，E2)的灵敏度产生不同变化。
6.权利要求5的烟感报警器，其特征在于：所述接收器(E1，E2)灵敏度的所述不同变化通过调节光源(L1，L2)的发光来补偿，而且由超过一个确定量的调节触发一个干扰信号。
7.权利要求2-6之一的烟感报警器，其特征在于：所述光源(L1，L2)和接收器(E1，E2)由一个可装入外壳内的共同构件(5)承载。
8.权利要求7的烟感报警器，其特征在于：所述的共同构件(5)具有长形的棱柱体形状，在其一个端面(6)装设所述的光源(L1，L2)以及在其另一端面(7)装设所述的接收器(E1，E2)，并且是沿着所述端面(6或7)的两个对角线之一分别装设的。
9.权利要求8的烟感报警器，其特征在于：所述棱柱状的构件(5)在其中心具有一个形成测量室的空腔(8)，所述两个测量段(M1，M2)穿过该空腔，而且所述两个参考段(R1，R2)穿过所述棱柱状构件(5)的与该空腔(8)在空间上隔离的区域。
10.权利要求1-9之一所述的烟感报警器在浴室和/或与之相连的房间内或在飞机货舱内的应用。
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