CN215833209U - 一种双波长气溶胶粒子散射光传感结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及双波长气溶胶粒子散射光传感结构，属于消防报警技术领域。该传感结构包括具有气流引导结构的光学暗室，光学暗室中装有光电接收管及光学轴线分别与光电接收管成95‑170°和10‑90°夹角的短波长和长波长激光发生器；短、长波长激光器的波长范围分别为280‑690nm和750‑1500nm；短、长波长激光器的光学路径旁侧设有若干间隔分布的遮光挡板；短、长波长激光器的光学路径对应的光学暗室内壁分别设有反射板。在激光器的出口采用光阑以减小发散角和约束激光光束。本实用新型能量密度大、定向发光、聚光效果好，设置光阑、遮光和反射结构可有效降低背景光，达到及时检测热解粒子和火灾烟雾气溶胶的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种散射光传感结构，尤其是一种双波长气溶胶粒子散射光传感结构，属于消防报警技术领域。
背景技术
研究表明，火灾发生是由于可燃物受热或发热产生热解进而失控所致，而在热解初期都会产生热解粒子，如能及时检测到热解粒子，则可以比烟雾探测更早发现火灾隐患，但仅检测粒子浓度有可能受环境粒子干扰影响而产生误报警。
采用双波长散射光原理的烟雾探测方法不仅可以测量粒子质量（体积）浓度，而且可以获得平均粒径以区分火灾与干扰气溶胶。专利号为ZL201410748629.4的中国专利公开了采用双波长散射光信号获得粒子平均粒径的具体技术方案，而专利号为ZL201420770944.2的中国专利则给出了测量烟雾双波长散射光的光学暗室结构。由于火灾早期热解粒子浓度比烟雾浓度低得多，为检测出热解粒子的散射光信号需要增加入射光功率，但两个不同波长的光源受空间角度约束，且光学暗室空间有限，入射光很容易被暗室内壁反射回到测量区形成背景光，结果造成光电接收器件在背景光作用下动态范围受限，严重时甚至信号饱和而无法工作。
发明内容
本实用新型的目的是：针对现有烟雾探测难以检测到火灾早期热解粒子的问题，提出使用激光光源的双波长气溶胶粒子散射光传感结构，从而通过合理的结构设置，降低背景光影响，实现热解粒子气溶胶的有效检测。
为达到上述目的，本实用新型双波长气溶胶粒子散射光传感结构的基本技术方案是：包括具有气流引导结构的光学暗室，所述光学暗室中装有光电接收管以及光学轴线分别与光电接收管成95-170°和10-90°夹角的短波长激光发生器和长波长激光发生器；所述短波长激光发生器的波长范围为280-690nm，长波长激光发生器的波长范围为750-1500nm；
所述短波长激光发生器和长波长激光发生器的光学路径旁侧设有若干间隔分布的遮光挡板；所述短波长激光发生器和长波长激光发生器的光学路径对应的光学暗室内壁分别设有反射板。
所述气流引导结构既可以是光学暗室一侧设置进气口、另一侧设置排气口；也可以是光学暗室底面通过通孔与之连通的迷宫腔。
这样建立的双波长气溶胶光学传感结构，不仅可以实现气溶胶粒子散射光信号的采集，且短波长和长波长的激光器作为发光源亮度高、能量密度大，可以满足气溶胶粒子传感对光功率的要求；并且由于激光定向发光、聚光效果好，只要适当设置遮光、反射等具有消光作用的内部结构，即可有效降低背景光，从而可以增强双波长入射光功率，达到有效检测热解粒子气溶胶的目的。
本实用新型进一步的完善是：所述迷宫腔的底面延伸出圆锥凸起，所述圆锥凸起的外围设有辐射状均布呈“J”字形的叶片，相邻叶片相互嵌套，形成径向迂回的迷宫通道。这样可以引导外部气流进入迷宫后经圆锥面进入测量区。
本实用新型更进一步的完善是：所述长波长激光发生器出口安装至少二层光阑。必要时，所述短波长激光发生器出口和/或光电接收管输入口也安装光阑。这样可以适当约束激光发生器的光线、减小发散角，进一步降低背景光影响。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型实施例一的立体结构示意图。
图2是图1的横向剖视结构示意图。
图3是本实用新型实施例二的结构示意图。
图4 是图3结构的A-A剖视旋转结构示意图。
图5是图3的迷宫结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的双波长气溶胶粒子散射光传感结构如图1、图2所示，其矩形盒体状的光学暗室1一侧设有进气口2、另一侧设有排气口3。光学暗室1内的中部一侧装有光电接收管9以及光学轴线与光电接收管9成120°的短波长激光发生器4和成60°夹角的长波长激光发生器5，三者呈“个”字形分布。短波长激光器4的波长采用650nm的红光，长波长激光器5的波长采用960nm的红外光。
短波长激光发生器4和长波长激光发生器5的光学路径旁侧设有若干间隔分布的遮光挡板7，其作用不仅可以遮挡背景光，还兼有引导气流的作用。短波长激光发生器4的光学路径对应的光学暗室1内壁设有拐角反射板8；长波长激光发生器5的光学路径对应的光学暗室1内壁设有侧壁反射板6。拐角反射板8与短波长入射激光光线成60°夹角，侧壁反射板6与长波长入射激光光线成45°夹角。
为了进一步降低背景光的影响，本实施例在长波长激光发生器的出口设置了光阑11。该光阑为三层结构，用以约束激光器的光线和减小发散角。短波长激光器出口酌情安装光阑。
含有热解粒子气溶胶进入光学暗室后，在长、短波长激光发生器发出的激光入射作用下，产生散射光，被光电接收管接收。由于本实施例利用激光亮度高、能量密度大、定向发光、聚光效果好的特性，并合理设置了光阑、遮光和反射板等内部结构，因此有效降低背景光，可以满足气溶胶粒子传感对光功率的要求，实时检测到热解粒子与烟雾，为火灾的早期报警创造了条件。
实施例二
本实施例的双波长气溶胶粒子散射光传感结构如图3、图4和图5所示，其内部结构与实施例一类同。不同的是，为减小带迷宫腔光学暗室的结构尺寸，将激光发生器斜置于暗室内，反射板由内壁直接代替；此外，光学暗室1的底面装有通过通孔1-1与之连通的迷宫腔10。该迷宫腔10代替实施例一的进气口2和排气口3引导气流进入光学暗室。
迷宫腔10的具体结构如图5所示，其底面朝通孔1-1方向延伸出圆锥凸起10-1，圆锥凸起10-1的外围设有辐射状均布呈“J”字形的叶片10-2，相邻叶片10-2相互嵌套，从而形成径向迂回的迷宫通道10-3，其作用是保证不影响热解粒子随气流进入光学暗室的同时阻挡环境光。
本实施例的作用效果与实施例一基本相同，不另赘述。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。例如，必要时，可以在光电接收管输入口安装结构尺寸优化的光阑。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种双波长气溶胶粒子散射光传感结构，包括具有气流引导结构的光学暗室，其特征在于：所述光学暗室中装有光电接收管以及光学轴线分别与光电接收管成95-170°和10-90°夹角的短波长激光发生器和长波长激光发生器；所述短波长激光发生器的波长范围为280-690nm，长波长激光发生器的波长范围为750-1500nm；
所述短波长激光发生器和长波长激光发生器的光学路径旁侧设有若干间隔分布的遮光挡板；所述短波长激光发生器和长波长激光发生器的光学路径对应的光学暗室内壁分别设有反射板。
2.根据权利要求1所述的双波长气溶胶粒子散射光传感结构，其特征在于：所述气流引导结构为光学暗室一侧设置进气口、另一侧设置排气口。
3.根据权利要求1所述的双波长气溶胶粒子散射光传感结构，其特征在于：所述气流引导结构为光学暗室底面通过通孔与之连通的迷宫腔。
4.根据权利要求3所述的双波长气溶胶粒子散射光传感结构，其特征在于：所述迷宫腔的底面延伸出圆锥凸起，所述圆锥凸起的外围设有辐射状均布呈“J”字形的叶片，相邻叶片相互嵌套，形成径向迂回的迷宫通道。
5.根据权利要求2、3或4所述的双波长气溶胶粒子散射光传感结构，其特征在于：所述长波长激光发生器出口安装至少二层光阑。
6.根据权利要求5所述的双波长气溶胶粒子散射光传感结构，其特征在于：所述短波长激光发生器出口和/或光电接收管输入口安装光阑。
7.根据权利要求6所述的双波长气溶胶粒子散射光传感结构，其特征在于：所述光电接收管、长波长激光发生器、短波长激光发生器呈“个”字形分布。
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| CN113686738A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-23 | 王殊 | 一种探测气溶胶特征的锂电池泄漏监测方法 |
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