CN1517698A - 立式双向散射型光电感烟探测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及立式双向散射型光电感烟探测器，主要包括：由遮光窗(1)和底座(3)构成的探测室、光发射器(2)、透镜(4)、由后向接收透镜(6)和后向接收器(5)构成的后向接收光路、由前向接收透镜(8)和前向接收器(9)构成的前向接收光路。本发明采用双向散射光路，合理设计两个散射角度，运用不同散射角度对不同类型的烟雾响应特性的不同，区分黑烟、白烟、水蒸气及异物，提高了对各种烟雾的响应，减少误报。本发明采用的独特结构设计，使光路有效地利用探测室内部结构。本发明广泛应用于防范火灾的建筑物内部报警系统。

Description

立式双向散射型光电感烟探测器

技术领域

本发明涉及光电感烟探测器，尤其涉及立式双向散射型光电感烟探测器。

背景技术

现有的光电感烟探测器对灰色烟雾有很好的响应，但对黑色烟雾不敏感。这种探测器的报警阈值经过外部设定后不能够按照烟雾探测区的烟雾类型进行自我调整。为了响应黑烟，一般而言均通过提高探测器的灵敏度即降低报警阈值，使探测器能够及时响应黑烟。但是，当有灰尘、香烟烟雾等颜色很浅的烟雾干扰时，很小的烟雾浓度会使探测器出现超过报警阈值的响应输出。所以常常产生误报。

本发明的目的在于：提供一种立式双向散射型光电感烟探测器，该探测器相对于固定的散射角度以及不同类型的烟雾产生不同的响应输出。

发明内容

为实现上述发明目的，本发明所提供的光电感烟探测器，它包括光发射部分和光接受部分。光发射部分发出的光经过透镜折射经发射腔射入到探测室内，入射到光探测室的光通过接收透镜接收并聚焦到光接收器上。本发明的立式双向散射型光电感烟探测器设置前向和后向光接收器，分别接收来自两个光接收透镜的光线。本发明的立式双向散射型光电感烟探测器，是根据光的散射原理工作的。发射光路的中心轴线与接收光路的中心轴线所构成的夹角为散射角。90°＜散射角(α)＜180°称为前向散射；0°＜散射角(α)＜90°称为后向散射。对于固定的散射角度，不同类型的烟雾，构成这个散射角度的接收部分有不同的响应输出。烟雾颜色浅时，接收部分的响应输出值较大；烟雾颜色深时，接收部分的响应输出值较小。对于相同浓度和相同类型的烟雾，接收部分的响应输出强度根据散射角度的不同存在一定的变化关系。散射角由0°增加到90°时，接收部分的响应输出值由大变小；散射角由90°增加到180°时，接收部分的响应输出由小变大；散射角由0°增加到90°时输出值的变化量要比散射角由90°增加到180°时的输出值的变化量要小的多。在前向和后向散射角度固定采用双向散射的前提下，与光发射器构成后向散射角的接收部分和与光发射器构成前向散射角的接收部分对于不同颜色的烟雾的响应输出值的比值不同。烟雾的颜色由浅到深的变化时，这个比值由小变大，并且这个比值不随烟雾的浓度变化而变化，其大小只与烟雾的颜色有关。由此可知构成后向散射角的接收部分和构成前向散射角的接收部分对烟雾的响应输出的比值的不同，可以代表烟雾的颜色的不同。

本发明是应用后向散射角的接收部分与前向散射角的接收部分对烟雾的响应输出的比值的不同来分辨烟雾的颜色。根据固定散射角对不同颜色的烟雾的响应输出不同，参考判断出的烟雾颜色，动态的调整报警阈值，这样对不同颜色的烟雾就有了相接近的灵敏程度。黑烟时，根据判断烟雾颜色，及时降低报警阈值，对黑烟能及时响应。灰烟时，同样根据烟雾的颜色，及时提高报警阈值，使对灰烟的灵敏程度与黑烟时相接近。对于灰尘、香烟的烟雾这一类颜色很浅的灰烟可以从火灾燃烧产生的烟雾中区分出来，对他们不作响应，这样就解决了误报的问题。

在双向散射型光电感烟探测器中，构成后向散射角的接收部分和构成前向散射角的接收部分对于烟雾的响应输出值的比值是由它们各自的散射角度以及角度之间的关系决定的。黑烟时的比值与灰烟时的比值要有足够大的差别，这样才能更好的区分不同颜色的烟雾。另外，对于与光发射器构成后向散射角的接收器与光发射器构成前向散射角的接收器，要求各自对烟雾分别有足够大的响应输出值。这使得设计过程中要选择两个合适的散射角进行组合。

立式双向散射型光电感烟探测器设计时选择了散射角度较小的后向散射角α₁：45°±5°和散射角度较大前向散射角α₂：135°±5°。构成两个角度的两个接收器分别在后向散射角和前向散射角可实现的范围内有较大的输出值，足够进行有无烟雾的分辨。烟雾浓度等效的情况下，在颜色最浅的灰烟时构成两个散射角度的两个光接收器的比值与颜色最深的黑烟时的比值相差2.5～3倍，足够进行烟雾颜色的分辨。这两个角度是很理想的选择。

在后向散射角较小时，探测区纵向剖面的一个尺寸很大，需要的探测室的空间也比较大。为了在有限的探测室的空间里实现较小的后向散射角，本发明立式后向散射型光电感烟探测器采用了立式结构，即发射光路的中心轴线与接收光路的中心轴线相交，且轴线所在的平面与线路板所在平面所构成的角度为90°±20°。这种结构使形成后向散射角的发射光路和接收光路相交的探测区(简称后向探测区)的纵向剖面的最长尺寸沿着探测室纵向剖面的对角线方向；同理形成前向散射角的发射光路和接收光路相交的探测区(简称前向)探测区也这种方式。这样在有限的探测室空间里实现了较小的后向散射角，这是它的优点之一。它的另一个优点是方向性很好。两个接收部分不在进烟信道上，阻挡烟雾进入的障碍减少了，改善了方向性。

附图说明

图1是按照本发明的立式双向散射型光电感烟探测器的纵向剖面图；

图2表示发射光路的中心轴线与接收光路的中心轴线所构成的前向散射夹角α；

图3表示发射光路的中心轴线与接收光路的中心轴线所构成的后向散射夹角α；

图4表示探测室与探策区之间的关系；

图5表示以插件接收器代替光接收器和光接收透镜的示意图；

图6表示以导光柱和贴片发射器代替光发射器与光发射透镜的示意图.

图中：

1-遮光窗

2-光发射器

3-底座

4-光发射透镜

5-后向接收器

6-后向接收透镜

7-挡板

8-前向接收透镜

9-前向接收器

10-线路板

11-后插件接收器

12-前插件接收器

13-导光柱

14-贴片发射器

具体实施方式

如图1所示，遮光窗1和底座3构成一个暗室，称作探测室；遮光窗上的叶片构成光学陷阱，它既不防碍烟雾的进入，又遮挡了外部的环境光线，使内部成为暗室，防止外界环境光的干扰；遮光窗内部的顶部有锯齿型设计，用来有效的吸收背景光。底座3构成支撑发射器2和遮光窗1的一个支架，支架还起到固定线路板(10)的作用。另外，在其内的结构还构成接收光线的通路，接收的光线通过该信道照射到接收器上。光发射器设置图1中的遮光窗1的内腔后端，它发出的光线经过透镜4折射，然后通过遮光窗和底(3)座构成的一个充满锯齿的发射腔，射入到探测室内。光发射器2发出的光线的中心轴线与线路板所在的平面成0°±5°。为简化工艺及安装，发射部分也可由贴片发射器和导光柱代替，从导光柱射出光线的通路为发射光路，它的中心轴线与原轴线重合。

与发射光路构成后向散射角的接收器(简称后向接收器)选择平面表贴封装，表贴在线路板10上，通过透镜6接收探测区的光线，接收的光线先照射到接收透镜6上，经过透镜聚焦到接收器5上。透镜b所在平面垂直于接收光路。接收光路的光轴中心与发射光路的中心轴相交且成45°±5°且在同一平面内，这个平面与线路板所在的平面所成的角度为90°±20°。前、后平面表贴接收器5、6也可分别由插件接收器11、12代替。它的中心轴线与原轴线重合。同样，光发射器2和光发射透镜4也可分别由贴片发射器14与导光柱13代替。

前向接收部分和后向接收部分由挡板7分隔，有效地遮挡了不希望接收的其它杂光。降低了背景光。

探测器在工作的过程中，烟雾浓度较小时，同时采集后向接收器和前向接收器的输出值，计算他们的比值，根据比值判断烟雾的颜色，实时调整报警阈值。烟雾颜色偏黑时，降低报警阈值；烟雾颜色偏灰时，提高报警阈值。当比值超出一定的范围，如过大或过小的时候，认为有异物或水蒸气等干扰。

综上所述，立式光电感烟探测器与众不同之处在于它结合立式结构的散射角度的组合：135°±5°和45°±5°。其优点是突破了结构上的限制，可以选择更合理的角度组合。这种角度组合能区分烟雾的颜色，动态调整报警阈值，使探测器对各种烟雾的灵敏度趋于一致；能区分干扰，减少误报。从根本上解决了影响黑烟问题和误报问题这一对矛盾。另外，它减少了进烟信道上的障碍物，使进烟更容易，改善了探测器的方向性。

Claims (10)

1.一种立式双向散射型光电感烟探测器，其主要包括：一个遮光窗和底座(3)组成的探测室、发射器(2)、发射透镜(4)、前向接收器(9)、后向接收器(5)、前向接收透镜(9)、后向接收透镜(6)和线路板(10)，其特征在于：由发射器(2)与接收器(9)分别与接收器(5)构成前向散射通路和后向散射通路。

2.按照权利要求1的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：前向散射通路的发射光路中心轴线与接收光路中心轴线的夹角α为135°±5°，后向散射通路的发射光路中心轴线和接收光路的中心轴线的夹角α为45°±5°。

3.按照权利要求1的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：发射光路的中心轴线与前向接收光路和后向接收光路的中心轴线在同一个平面上。

4.按照权利要求3的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：所述发射光路中心轴线与前向接收光路和后向接收光路的中心轴线所构成的平面与线路板(10)所在平面构成的角度为90°±20°。

5.按照权利要求3的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：所述发射光路中心轴线与线路板(10)所在平面构成的角度为0°±5°。

6.按照权利要求1的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：插件发射器(2)和发射透镜(4)构成的发射部分可由贴片发射器(14)和导光柱(13)代替。

7.按照权利要求6的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：发射部分发出的光的轴线与线路板(10)所构成的角度为0°±5°。

8.按照权利要求1的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：由平面接收器(9)和透镜(8)构成的前向接收部分以及由平面接收器(5)和透镜(6)构成的后向接收部分均可由插件接收器代替，并且前向接收光路的中心轴线与发射光路的中心轴线构成的夹角为135°±5°，后向接收光路的中心轴线与发射光路的中心轴线构成的夹角为45°±5°

9.按照权利要求1的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：通过实时判断与光发射器(2)构成后向散射角的接收部分和与发射器(2)构成前向散射角的接收部分的响应输出值的比值来判断烟雾颗粒的颜色，并根据烟雾颗粒的颜色实时调整报警阀值的数值。

10.按照权利要求1的立式双向散射型光电感烟探测器，其特征在于：前向、后向光接收器(5)、(9)和前向、后向接收透镜(8)、(6)分别由前、后插片接收器(12)与(11)代替。

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