DE4231088A1

DE4231088A1 - Feueralarmsystem

Info

Publication number: DE4231088A1
Application number: DE4231088A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Nagashima; Masato Aizawa
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1992-09-12
Publication date: 1993-03-25
Also published as: GB2259763B; GB9219247D0; US5280272A; GB2259763A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Feueralarmsysteme zum Erkennen des Vorhandenseins eines Feuers und des Rauchtyps aus dem durch den Rauch zur Zeit des Feuers bewirkten gestreuten Licht. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Feueralarmsystem, das im Hinblick auf die Tatsache, dar der Streuwinkel und der Polarisations grad je nach Rauchtyp unterschiedlich sind, so kon struiert ist, daß es ein Feuer durch Variieren der Schwelle zur Bewertung eines Feuers aufgrund des Un terschieds bei den Rauchtypen genauer bewerten kann.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein mit gestreutem Licht arbeitender Rauchdetektor ist als ein System zur Bewertung eines Feuers aus dem durch das Feuer bewirkten Rauch vorbekannt. Bei einem derartigen System, wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein lichtemittierendes Element 2, wie z. B. eine Leuchtdi ode, zum Ausstrahlen eines gebündelten Lichts zum zen tralen Teil X einer Raucherfassungskammer (Raum zum Erkennen von Rauch) gegenüber dem zentralen Teil X vorgesehen. Zusätzlich sind eine das Licht empfangende Linse 4 und ein Lichtempfängerelement 6 so positio niert, daß ihre optische Achsen unter einem vorgegebe nen Winkel R (im folgenden als Streuwinkel bezeichnet) bezuglich der optischen Achse des licht-emittierenden Elements 2 zusammenfallen. Weiterhin strahlt das licht-emittierende Element 2 ein Licht aus, das eine Bündelung entlang seiner optischen Achse hat, und das Lichtempfängerelement 4 sammelt und konzentriert das gestreute Licht über die auf der Lichtempfangsebene vorgesehene Linse 4. Weiterhin ist ein Vergleicher 8 vorgesehen, der ein Erfassungssignal ausgibt, wodurch der Beginn eines Feuers angezeigt wird, wenn das Aus gangssignal des Lichtempfängerelements 6 eine vorgege bene Schwelle überschreitet.

Somit wird die Bewertung eines Feuers nach dem Prinzip durchgeführt, daß eine Korrelation zwischen dem ge streuten, auf das Lichtempfängerelement 6 fallenden Licht und der Rauchdichte im Raum zum Erkennen von Rauch besteht. Das heißt, im Normalzustand, wenn kein Feuer vorhanden ist, ist die Intensität des das Licht empfängerelement 6 erreichenden Lichts niedrig, da kein Rauch 10 in die Raucherfassungskammer eintritt. Auf der anderen Seite wird die Intensität des das Lichtempfängerelement 6 erreichenden Lichts erhöht, wenn durch ein Feuer erzeugter Rauch 10 eintritt. Eine Schwelle des Vergleichers 8 wird auf Grundlage dieses Prinzips eingestellt, und das Vorhandensein von Feuer wird erkannt, indem geschlossen wird, daß ein Feuer begonnen hat, wenn das Ausgangssignal des Lichtempfän gerelements 6 die vorgegebene Schwelle überschreitet.

Ein derartiger konventioneller, mit gestreutem Licht arbeitender Rauchdetektor ist jedoch nicht mit einer Funktion zum Bestimmen des Rauchtyps ausgestattet. In anderen Worten, ein konventionelles System schließt lediglich auf die Anwesenheit von Feuer durch einfa chen Vergleich der Dichte des in den Raucherfassungs raum eintretenden Rauchs mit einer gemeinsam bestimm ten Schwelle.

In der Praxis bestehen jedoch Unterschiede, die ent sprechend dem verbrannten Material auftreten, bezüglich Farbe und Teilchendurchmesser zwischen dem bei spielsweise durch Benzinverbrennung erzeugten Rauch und dem beispielsweise durch schwelendes Holz erzeug ten Rauch. Ein aus kleineren Teilchen bestehender Rauch ist von relativ dunkler Farbe, während ein aus größeren Teilchen bestehender Rauch weiß wird. In die sem Fall ist die von dem schwarzen Rauch reflektierte Lichtmenge relativ geringer und entsprechend tritt das Phänomen auf, dar das am Lichtempfängerelement erfaßte Licht variiert, obwohl die Rauchdichte innerhalb des Raucherfassungsraums identisch ist. Aus diesem Grund ist der Schlag auf ein Feuer auf Basis einer gemeinsam bestimmten Schwelle unabhängig vom Rauchtyp die Ursa che für solche Probleme wie Fehlalarme oder Verzöge rungen bei der Feuermeldung gewesen.

Empirisch sind auch solche Tatsachen bekannt, daß ein mit gestreutem Licht arbeitender Rauchdetektor in ei nem beispielsweise mit Zigarettenrauch gefüllten Raum durch den Zigarettenrauch irrtümlich anspricht, obwohl kein Feuer vorhanden ist. Weiterhin ist es ein Pro blem, dar durch den dunklen Rauch beim Verbrennen von Öl oder Benzin eine Verzögerung beim Melden des Feuers auftritt, da die Intensität des davon gestreuten Lichts relativ gering ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die be schriebenen Probleme des konventionellen Systems ge macht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Feueralarmsystem zur Durchführung einer korrekten Feuererkennung gemäß den Rauchtypen zu lie fern, die erkannt werden sollen.

Die vorliegende Erfindung löst die oben beschriebene Aufgabe dadurch, daß bei einem Feueralarmsystem mit einem licht-emittierenden Mittel zum Strahlen von Licht zu einem Raucherfassungsraum hin und einem Lichtempfängermittel zum Empfangen des vom Rauch im Raucherfassungsraum gestreuten Lichts, wobei auf das Vorhandensein von Rauch durch den Lichtempfangsausgang des Lichtempfängermittels und auf das Vorhandensein eines Feuers durch Vergleichen dieses Ausgangs mit ei ner voreingestellten Schwelle geschlossen wird, der Rauchtyp bestimmt wird und auf Grundlage des bestimm ten Typs die oben erwähnte Schwelle auf eine voreinge stellte Schwelle geändert wird, die vorher entspre chend jedem Rauchtyp bestimmt worden ist.

Weiterhin weist die vorliegende Erfindung vorzugsweise Speichermittel zum Abspeichern, als einer Vielzahl von für jeden Rauchtyp charakteristischen Daten, der Lichtempfangsausgänge, vorher durch Experimente be stimmt, des besagten Lichtempfängermittels zur Zeit der Variation des Streuwinkels zwischen der optischen Achse des besagten licht-emittierenden Mittels und der optischen Achse des besagten Lichtempfängermittels; sowie Auswertemittel zum Bewerten des Rauchtyps durch Vergleichen des für jeden Streuwinkel zwischen der op tischen Achse des besagten licht-emittierenden Mittels und der optischen Achse des besagten Lichtempfänger mittels erhaltenen Lichtempfangsausgangs des Lichtemp fängermittels mit den charakteristischen Daten im be sagten Speichermittel auf.

Weiterhin wird Licht zum Raucherfassungsraum hin ge strahlt; die Lichtintensität jedes in seiner Polarisa tionsrichtung unterschiedlichen Lichts wird aus dem gestreuten Licht erhalten, das durch den im Raucher fassungsraum vorhandenen Rauch bewirkt wird; der Pola risationsgrad wird aus diesen Lichtintensitäten be rechnet; der Rauchtyp wird auf Grundlage des Polarisa tionsgrads berechnet; und auf das Vorhandensein eines Feuers wird weiterhin durch Vergleichen der entspre chend auf den so bestimmten Rauchtyp eingestellten Schwelle und dieser Lichtintensitäten geschlossen.

Entsprechend dem wie beschrieben konstruierten Feuer alarmsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Eigenschaft des Rauchs auf Grundlage des betreffenden Lichtempfangsausgangs für jeden Streuwinkel erkannt werden, da für jeden Rauchtyp eine eindeutige Korrela tion zwischen dem Streuwinkel zwischen den jeweiligen optischen Achsen des Lichtempfängermittels und des licht-emittierenden Mittels und dem Lichtempfangsaus gang des Lichtempfängermittels besteht. Durch Verglei chen mit den charakteristischen Daten für jeden Rauch typ, die vorher in den Speichermitteln abgespeichert worden sind, kann der Rauchtyp bei Beginn eines Feuers bestimmt werden.

Eine eindeutige Korrelation besteht auch zwischen dem Polarisationsgrad, der auf Grundlage des in seinem Po larisationsgrad unterschiedlichen gestreuten Lichts erhalten wird, und dem Rauchtyp. Dadurch kann der Rauchtyp bestimmt werden.

Die Schwelle zur Bestimmung des Vorhandenseins eines Feuers wird entsprechend dem bestimmten Rauchtyp ein gestellt. Die endgültige Bewertung des Vorhandenseins eines Feuers wird durch Vergleichen der relativen Größe der Schwelle und der Lichtintensität des ge streuten Lichts durchgeführt. Somit ist die Genauig keit bei der Bewertung im Vergleich zu einem konven tionellen System verbessert, bei dem durch eine ge meinsame Schwelle unabhängig von den Rauchtypen auf das Vorhandensein eines Feuers geschlossen wird, wo durch ein Fehlalarm verhindert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer er sten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 2 ist ein Diagramm zur Erklärung des Prinzips der Rauchunterscheidung gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 ist ein weiteres Diagramm zur Erklärung des Prinzips der Rauchunterscheidung gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Erklärung des Prinzips der Rauchunterscheidung gemäß der vierten Ausführungsform;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 10 ist ein Diagramm zur Erklärung des Aufbaus eines konventionellen, mit gestreutem Licht arbeitenden Rauchdetektors.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung. Zunächst wird der Aufbau der ersten Ausführungs form anhand von Fig. 1 beschrieben. Die Bezugsziffer 108 bezeichnet ein licht-emittierendes Element wie z. B. eine Leuchtdiode mit einer Bündelung, das Licht aussendet, das mit seiner optischen Achse Q zum zen tralen Teil X der Raucherfassungskammer gerichtet ist.

Die Bezugsziffern 110, 112, 114, 116 bezeichnen je weils Lichtempfangerelemente wie z. B. Fotodioden. Hier sind die Winkel so eingestellt, daß der Winkel R zwi schen der optischen Achse des ersten Lichtempfänger elements 110 und ,der optischen Achse Q des licht-emit tierenden Elements 108 30° ist; daß der Winkel R₂ zwi schen der optischen Achse des zweiten Lichtempfänger elements 112 und der optischen Achse Q des licht-emit tierenden Elements 108 60° ist; daß der Winkel R₃ zwischen der optischen Achse des dritten Lichtempfän gerelements 114 und der optischen Achse Q des licht emittierenden Elements 108 90° ist; und daß der Winkel R₄ zwischen der optischen Achse des vierten Lichtemp fängerelements 116 und der optischen Achse Q des licht-emittierenden Elements 108 120° ist.

Die Bezugsziffer 118 bezeichnet eine Auswerteeinheit zum Empfangen der Ausgangssignale S1, S2, S3 und S4 von den jeweiligen Lichtempfängerelementen 110, 112, 114 und 116. Diese Auswerteeinheit 118 vergleicht wei terhin diese Signale S1-S4 mit Daten α in einer Be zugsdatenspeichereinheit 120 zum Bewerten des Vorhan denseins eines Feuers und des Rauchtyps. Zusätzlich gibt es bei Auftreten eines Feuers Informationsdaten β aus, die das Vorhandensein eines Feuers und dessen Rauchtyp angeben. Es sollte angemerkt werden, daß bei spielsweise ein Mikroprozessor mit eingebauter Spei cherfunktion vorzugsweise als Auswerteeinheit 118 und als Bezugsdatenspeichereinheit 120 verwendet wird.

Als nächstes wird das Prinzip zur Rauchtyperkennung dieser Ausführungsform beschrieben. Auf Grundlage vieler Experimente und Untersuchungen hat der vorlie gende Erfinder die Tatsache bestätigt, daß, selbst wenn die Rauchdichte innerhalb einer Raucherfassungs kammer konstant gehalten wird, die vom Lichtempfänger element empfangene Lichtintensität unterschiedlich ist, wenn der Winkel R zwischen dem licht-emittieren den Element und dem Lichtempfängerelement unterschied lich ist. Weiterhin ist gefunden worden, daß die Kor relation zwischen dem Streuwinkel R und der empfange nen Lichtintensität ein eindeutiges Merkmal für jeden Rauchtyp ist.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel des Ergebnisses derartiger Experimente, wobei die horizontale Achse den Streuwin kel R und die vertikale Achse eine vom Lichtempfänger element gelieferte Ausgangsspannung (im folgenden als Lichtempfangsausgang bezeichnet), wenn die Raucherfas sungskammer mit einer vorgegebenen Dichte (1%/m) Rauch gefüllt ist, darstellen. A bis D in der Figur stellen jeweils dar: das Meßergebnis A für den er zeugten Rauch, wenn Filterpapier schwelt; das Meßer gebnis B für den Rauch von Baumwolldocht; das Meßer gebnis C für den Rauch eines Weihrauchstabes; und das Meßergebnis D für den Rauch von Kerosin.

Der Kammerausgang für jeden Streuwinkel R bezüglich Kerosin und Baumwolldocht kann in einer Tabelle gemäß Fig. 3 dargestellt werden. Es sollte angemerkt werden, daß die in Klammern angegebenen Werte die Werte sind, die durch Setzen des Kammerausgangs zur Zeit des Streuwinkels R=30° auf 1,0 und durch Normieren der anderen Ausgänge hierauf erhalten wurden.

Wie sich aus Fig. 2 und 3 ergibt, besteht ein eindeu tiges Merkmal für jeden Rauchtyp.

Auf der anderen Seite wurden normierte Daten für jeden Streuwinkel R bezüglich der diversen Rauchtypen vorher in der Bezugsdatenspeichereinheit 120 abgespeichert. Somit erhält die Auswerteeinheit 118 mittels eines passenden Musters die Korrelation zwischen dem wech selnden Muster von Erfassungssignalen S1-S4 von den Lichtempfängerelementen 110-116 und den Daten in der Bezugsdatenspeichereinheit 120, und sie entscheidet über den Rauchtyp, der am nächsten korreliert ist. Da durch wird der Rauchtyp 122, der in die Raucherfas sungskammer eingetreten ist, bestimmt.

Weiterhin wurde vorher in der Auswerteeinheit 118 eine Schwelle für jeden Rauchtyp ermittelt. Beispielsweise wird auf das Vorhandensein eines Feuers geschlossen, wenn der Kammerausgang zur Zeit des Streuwinkels R= 30° die auf einem Rauchtyp basierende Schwelle über schreitet. Das heißt, das Vorhandensein eines Feuers wird auf Grundlage eine Kriteriums bestimmt, das für jeden Rauchtyp unabhängig eingestellt wird.

Auf diese Weise kann, falls ein Feuer auf Grundlage der Bestimmung des Rauchtyps und der für jeden Rauch typ eingestellten Schwelle bestimmt wird, genau auf das Vorhandensein eines Feuers geschlossen werden, ohne daß ein Differenz in der gestreuten Lichtmenge entsprechend dem Rauchtyp einen Einfluß hat.

Beispielsweise besteht eine bestimmte Differenz, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen dem Kammerausgang für einen weißen, von Filterpapier oder Baumwolldocht er zeugten Rauch und dem Kammerausgang für einen schwar zen, von Kerosin erzeugten Rauch.

Entsprechend kann, indem man die Schwelle zum Schlie ßen auf ein Feuer, das weißen Rauch erzeugt, auf einen höheren Wert als die Schwelle zum Schließen auf ein Feuer, das schwarzen Rauch erzeugt, die Genauigkeit der Bewertung im Vergleich zum konventionellen Fall erhöht werden, bei dem eine gemeinsame Schwelle als Kriterium eingestellt wird. Insbesondere können Fehl alarme aufgrund von Tabakrauch oder weißem Dampf redu ziert werden, und das Erkennen eines Feuers kann schneller erfolgen als dies konventionell im Hinblick auf schwarzen Rauch durch Verbrennen von Öl oder der gleichen möglich gewesen ist.

Eine zweite Ausführungsform wird nun unter Bezug auf Fig. 4 beschrieben.

Es sollte angemerkt werden, daß in Fig. 4 die zu Fig. 1 identischen oder entsprechenden Bauteile durch die selben Bezugsziffern bezeichnet sind.

In dieser Ausführungsform ist, anstatt einer Vielzahl von Lichtempfängerelementen jeweils an Streuwinkeln R, ein einziges Lichtempfängerelement 124 vorgesehen, das durch einen Transportmechanismus 126 auf Streuwinkel von 30°, 60°, 90° und 120° gegenüber der Raucherfas sungskammer bewegt wird.

In diesem Fall wird die Zeitabfolge zum Hin- und Her bewegen der Lichtempfängerelemente 124 über die Streu winkel R und die Zeitabfolge für das Eingeben des Er fassungsausgangs S der Lichtempfängerelemente 125 an die Auswerteeinheit 118 mit einem Taktsignal CK eines Zeitgeberkreises 128 synchronisiert. Zu diesem Zeit punkt bestimmt die Auswerteeinheit 118 den Rauchtyp durch Vergleichen des Erfassungsausgangs S für alle Streuwinkel R und der vorher in der Bezugsdatenspei chereinheit 120 mittels passender Muster gespeicherten Rauchdaten. Auf das Vorhandensein eines Feuers wird dann durch Vergleichen mit einer vorher für jeden Rauchtyp eingestellten Schwelle geschlossen. Entspre chend dieser Ausführungsform kann die Anzahl der Lichtempfängerelemente reduziert werden.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung, die dadurch ge kennzeichnet ist, daß eine Vielzahl von licht-emittie renden Elementen 108a-108d vorgesehen ist. In einer derartigen Ausführungsform werden die licht-emittie renden Elemente 108a-108d nacheinander aktiviert, und das Licht wird synchron durch das Lichtempfänger element 110a empfangen. Auf den Rauchtyp wird dann durch Vergleichen der Daten des empfangenen Lichts und der vorher gespeicherten Rauchdaten geschlossen.

Es sollte angemerkt werden, daß es auch möglich ist, Messungen an feiner eingeteilten Winkeln durchzuführen als den vier Streuwinkeln R bei 30°, 60°, 90° und 120° bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 und Fig. 5.

Da es möglich ist, das Merkmal eines Rauchs zur Be stimmung des Rauchtyps durch Verwendung wenigstens zweier Streuwinkel zu erkennen, können weiterhin auch nur zwei Streuwinkel R verwendet werden, falls die bei Beginn eines Feuers erzeugten Rauchtypen auf eine kleine Anzahl beschränkt sind. Durch Begrenzen der An zahl von Streuwinkeln R auf solch eine kleine Anzahl ist es möglich, eine Verbesserung der Signalverarbei tungsgeschwindigkeit zu erzielen.

Während diese Ausführungsformen unter Bezug auf einen Fall beschrieben worden sind, wo ein Mittel zum Be stimmen des Rauchtyps als ein bekannter, mit gestreu tem Licht arbeitender Rauchdetektor verwendet wird, indem dieser mit einem optischen System mit einem lichtemittierenden Element und einem Lichtempfänger element versehen ist, kann er auch so aufgebaut sein, dar der Signalverarbeitungsteil, wie z. B. Auswerteein heit und Bezugsdatenspeichereinheit, getrennt auf ei nem Empfänger oder einem Zwischenverstärker vorgesehen wird. Auf diese Weise kann der Sensorteil zum Erkennen des Rauchs in Größe und Gewicht reduziert werden, und das System kann leicht auf ein Feueralarmsystem wie z.B einen konventionellen Abruftyp angewandt werden.

Eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Er findung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen be schrieben.

In Fig. 6 bezeichnet die Ziffer 212 ein licht-emittie rendes Element, von dem gebündeltes Licht zum zentra len Bereich X einer Raucherfassungskammer gestrahlt wird. Hierfür wird beispielsweise eine Halogenlampe, die ein Licht mit einer Vielzahl von Frequenzkomponen ten aussendet, in geeigneter Weise benutzt.

Die Ziffer 214 bezeichnet ein erstes Lichtempfänger element wie beispielsweise eine Fotodiode. Seine opti sche Achse ist so vorgesehen, daß ein vorbestimmter Streuwinkel R₁ bezüglich der Richtung der optischen Achse des licht-emittierenden Elements 212 gebildet wird.

Die Ziffer 216 bezeichnet ein erstes Polarisationsfil ter. Hierbei wird das erste Polarisationsfilter 216 in seiner Polarisationsebene so eingestellt, daß der Lichtempfangsausgang des Lichtempfängerelements 214, das das durch den Rauch gestreute Licht empfängt, ma ximiert wird, und es ist auf der Vorderseite der Lichtempfängerfläche des ersten Lichtempfängerelements 214 vorgesehen.

Die Ziffer 218 bezeichnet ein zweites Lichtempfänger element wie beispielsweise eine Fotodiode. Seine opti sche Achse ist so vorgesehen, dar ein vorbestimmter Streuwinkel R₂ bezüglich der Richtung der optischen Achse des lichtemittierenden Elements 212 gebildet wird. Es wird angemerkt, daß in dieser Ausführungsform beide Streuwinkel R₁ und R₂ auf 30° eingestellt sind.

Die Ziffer 220 bezeichnet ein zweites Polarisations filter, deren Polarisationsebene von 90° verschieden von der des ersten Polarisationsfilters ist. Diese ist so eingestellt, daß der Lichtempfangsausgang des Lichtempfängerelements 218 minimiert wird, wenn ge streutes Licht existiert, und es ist auf der Vorder seite der Lichtempfängerfläche des zweiten Lichtemp fängerelements 218 vorgesehen.

Die Ziffer 222 bezeichnet eine Betriebseinheit, an die die Ausgangssignale S10 bzw. S20 des ersten und zwei ten Lichtempfängerelements 214, 218 geführt werden, und der Polarisationsgrad C des durch die Polarisati onsfilter 16, 20 laufenden Lichts wird durch Ausführen einer Berechnung gemäß der unten gezeigten Formel auf Grundlage der Ausgangsniveaus dieser Signale berech net.

C = (S1 - S2)/(S1 + S2) (1)

Die Ziffer 224 bezeichnet eine Auswerteeinheit, die den Polarisationsgrad C und eine Schwelle Tth zum Schließen auf den Rauchtyp vergleicht und auf den Rauchtyp auf Grundlage der relativen Größe zwischen Polarisationsgrad C und dem Schwellenwert Tth schließt. Zusätzlich wird eine Schwelle Tv zum Erken nen eines Feuers für jeden Rauchtyp eingestellt. Somit wird geschlossen, wenn das Ausgangsniveau der Aus gangssignale S10, S20 des ersten und des zweiten Lichtempfängerelements 214, 218 als größer als der Schwellenwert Tv erkannt wird, dar ein Feuer einge setzt hat, und ein Feueralarmsignal So wird geliefert.

In anderen Worten ist, da die Schwelle Tth zum Schlie ßen auf ein Feuer in ähnlicher Weise wie in den vor hergehenden Ausführungsformen eingestellt wird und die Schwelle Tv eine eindeutige Schwelle entsprechend dem Rauchtyp ist, auf den auf Grundlage der Schwelle Tth geschlossen wird, eine Feuererkennung in Übereinstim mung mit dem Rauchtyp möglich.

Die Ziffer 226 bezeichnet eine Bezugsdatenspeicherein heit zum vorherigen Abspeichern der Daten, welche von der Auswerteeinheit als Kriterium für die Bedingung eines begonnenen Feuers benutzt werden. Die Bezugsda tenspeichereinheit 226 speichert die auf den Brenn stofftyp bezogenen Daten im überwachten Bereich ab, für den der mit gestreutem Licht arbeitende Rauchde tektor gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen ist, und speichert ebenso eine Vielzahl von Schwellen Tth entsprechend dem eingestellten StreuwinkelR₁ und R₂ des ersten bzw. zweiten Lichtempfängerelement 214, 218 sowie Daten der Schwellen Tv ab.

Obwohl in der Figur nicht angegeben, werden die ein deutigen Schwellen Tth und Tv für die jeweiligen Da ten, wenn Daten für die Brennstofftypen und die Streu winkel R₁ und R₂ des ersten bzw. zweiten Lichtempfän gerelements 214, 218 anfänglich mittels beispielsweise eines Initialisierungsschalters eingestellt worden sind, der Auswerteeinheit 224 zugeführt. Die Auswerte einheit 224 schließt dann auf den Rauchtyp und das Vorhandensein eines Feuers auf Grundlage dieser Schwellen Tth und Tv.

Auf diese Weise ist es durch Bezug auf die Bezugsda tenspeichereinheit 226 möglich, verschiedene Feuerty pen zu behandeln, die vorher in Übereinstimmung mit den Bedingungen im überwachten Bereich angenommen wor den sind.

Als nächstes wird die Betriebsweise der Ausführungs form, die auf obige Weise aufgebaut ist, zusammen mit ihrem Feuererkennungsprinzip beschrieben.

Zunächst wird eine Beschreibung des in dieser Ausfüh rungsform angewandten Feuererkennungsprinzips gegeben. Der vorliegende Erfinder hat durch eine Anzahl von Ex perimenten und Untersuchungen festgestellt, daß selbst wenn die Rauchdichte in der Raucherfassungskammer ei nes mit gestreutem Licht arbeitenden Rauchdetektors identisch ist, jeder Rauchtyp ein eindeutiges Merkmal entsprechend dem Unterschied im Streuwinkel R zwischen den optischen Achsen des licht-emittierenden Elements und des Lichtempfängerelements und dem Polarisations grad C aufweist. Während die vorhergehenden Ausfüh rungsformen auf den eindeutigen Merkmalen zwischen dem Streuwinkel R und der Intensität des empfangenen Lichts beruhen, basiert die vorliegende Ausführungs form auf der eindeutigen Beziehung zwischen dem Streu winkel R und dem Polarisationsgrad C.

Fig. 7 zeigt ein Merkmal der Ergebnisse derartiger Ex perimente, wobei die horizontale Achse den Streuwinkel R und die vertikale Achse den Polarisationsgrad dar stellen, wenn eine vorgegebene Dichte (1,0 %/m) von Rauch im Raucherfassungsraum eingefüllt ist, wobei die vertikale Achse in logarithmischem Maßstab dargestellt ist. Natürlich ändert sich der Polarisationsgrad nicht, obwohl die Rauchdichte sich ändert.

Hierbei stellt die charakteristische Kurve "a" das ge messene Ergebnis für den von Kerosin erzeugten Rauch (Feuer bei Verbrennung einer Flüssigkeit) dar, während die charakteristische Kurve "b" das gemessene Ergebnis für den von einem Baumwolldocht erzeugten Rauch (Schwelfeuer) darstellt.

Wie es aus Fig. 7 deutlich wird, besteht eine eindeu tige Korrelation für jeden Rauchtyp zwischen dem Pola risationsgrad und dem Streuwinkel R.

Entsprechend hat sich der vorliegende Erfinder ent schieden, vom Wert des Polarisationsgrads bei bestimm ten Streuwinkeln auf den Feuertyp zu schließen.

Beispielsweise wird auf den Rauchtyp derart geschlos sen, daß nach Einstellung der Streuwinkel R₁=R₂= 60° und Einstellung der Schwelle Tth auf 0,05 die re lative Größe zwischen dem Polarisationsgrad C und der Schwelle Tth erfaßt wird.

Die Betriebsweise wird im folgenden beschrieben. Zu erst werden zum Zeitpunkt der Installation des Sensors die Rauchtypen bezeichnet, die vermutlich bei einem Feuer entstehen, indem die im überwachten Bereich und am Streuwinkel R erzeugten Brennstoffe initialisiert werden.

Licht wird vom licht-emittierenden Element 212 abge strahlt, und die Betriebseinheit 222 erhält den Pola risationsgrad C durch Ausführen einer Berechnung zum Zeitpunkt τ nach der obigen Formel (1) bezüglich den fotoelektrischen Umwandlungssignalen S10 und S20, wel che vom ersten Lichtempfängerelement 214 und dem zwei ten Lichtempfängerelement 218 geliefert werden.

Die Auswerteeinheit 224 vergleicht den obigen Polari sationsgrad C mit der Schwelle Tth in Synchronisation mit der Periode T. Falls der Polarisationsgrad die Schwelle Tth überschreitet, wird dann automatisch eine erste Schwelle Tv1 zum Erkennen eines vom Verbrennen einer Flüssigkeit herrührenden Rauchs aus der Bezugs datenspeichereinheit 226 eingelesen. Umgekehrt, wenn der Polarisationsgard C einen kleineren Wert hat als die Schwelle Tth, wird dann automatisch eine zweite Schwelle Tv2 zum Erkennen eines von einem Schwelfeuer herrührenden Rauchs aus der Bezugsdatenspeichereinheit 226 eingelesen, wodurch die Schwelle Tv entsprechend einem Feuer beim Verbrennen einer Flüssigkeit oder ei nem Schwelfeuer eingestellt wird.

Falls beim Einstellen der Schwelle Tv1 das Ausgangsni veau der fotoelektrischen Umwandlungsausgänge S10, S20 des ersten bzw. zweiten Lichtempfängerelements 214, 218 die Schwelle Tv1 überschreitet, wird dies als Feuer beim Verbrennen einer Flüssigkeit gewertet und das Feueralarmsignal So wird gegeben. Auf der anderen Seite wird auf kein Feuer geschlossen, falls die Schwelle Tv1 nicht überschritten wird, und der Betrieb läuft weiter, ohne daß ein Feueralarmsignal So gegeben wird. Falls ferner beim Einstellen der Schwelle Tv2 das Ausgangsniveau der fotoelektrischen Umwandlungs ausgänge S10, S20 des ersten bzw. zweiten Lichtempfän gerelements 214, 218 die Schwelle Tv2 überschreitet, wird dies als Schwelfeuer gewertet und das Feueralarmsignal So wird gegeben. Es wird auf kein Feuer ge schlossen, falls die Schwelle Tv2 nicht überschritten wird, und der Betrieb läuft weiter, ohne daß ein Feu eralarmsignal So gegeben wird.

Auf diese Weise ist entsprechend dieser Ausführungs form ein genauer Feueralarm möglich wie im Fall der vorhergehenden Ausführungsformen, da der Rauchtyp be wertet wird und weiterhin auf das Vorhandensein eines Feuers auf Grundlage einer bestimmten, für jeden Rauchtyp eingestellten Schwelle Tv geschlossen wird.

Während in dieser Ausführungsform ein Fall beschrieben worden ist, bei dem die Betriebseinheit 222, die Aus werteeinheit 224 und die Bezugsdatenspeicherelement 226 in einem mit Streulicht arbeitenden Rauchdetektor enthalten sind, ist es auch möglich, in ähnlicher Weise wie oben, daß nur das optische System des licht emittierenden Elements 212, des ersten und zweiten Lichtempfängerelements 214, 218 und der optischen Fil ter 216, 220 in einem mit Streulicht arbeitenden Rauchdetektor enthalten ist, und die Betriebseinheit 222, die Auswerteeinheit 224 und die Bezugsdatenspei chereinheit 226 zum Durchführen des Betriebs und der Auswertung auf Basis der fotoelektrischen Umwandlungs ausgänge S10, S20 in einem sogenannten Empfänger oder Zwischenverstärker vorhanden sind. Weiterhin kann der Streuwinkel R in geeigneter Weise bestimmt werden.

Während weiterhin in dieser Ausführungsform der Rauch typ durch Berechnen des Polarisationsgrads C auf Grundlage der obengenannten Formel (1) bestimmt wird, kann ein berechnetes Ergebnis C′ der folgenden Formel (2) als Annäherung für den Polarisationsgrad in einem vereinfachten Rechnungsverfahren benutzt werden.

C′ = S1/S2 (2)

Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform unter Bezug auf Fig. 8 beschrieben. Es ist anzumerken, daß identische Bauteile wie in Fig. 6 die gleichen Bezugs ziffern aufweisen.

Nach Fig. 8 ist ein Lichtempfängerelement 228 derart vorgesehen, daß dessen Streuwinkel bezüglich der opti schen Achse des Lichtempfängerelements 212 auf R ein gestellt ist, und ein mit einer vorbestimmten Drehge schwindigkeit um die optische Achse des Lichtempfän gerelements 228 drehbares Polarisationsfilter 230 ist auf der Vorderseite der Lichtempfangsfläche des Licht empfängerelement 228 vorgesehen.

Die Bezugsziffer 232 bezeichnet eine Treibereinheit, wie beispielsweise einen Motor zum Drehen des Polari sationsfilters 230 unter einer konstanten Geschwindig keit, und es dreht unter konstanter Geschwindigkeit in Synchronität mit einem Synchronisiersignal von einer Zeitsteuereinheit 234.

Wenn der Drehwinkel des Polarisationsfilters 230 sich ändert, wird daher der Polarisationsgrad ebenfalls ge ändert, und das Lichtempfängerelement 228 empfängt ein gestreutes Licht entsprechend der Änderung im Polari sationsgrad.

Weiterhin werden der fotoelektrische Umwandlungsaus gang S10 des Lichtempfängerelements 214, wenn die Po larisationsebene des Polarisationsfilters 230 sich bei 0° befindet, und der fotoelektrische Umwandlungsaus gang S20 des Lichtempfängerelements 214, wenn die Po larisationsebene des Polarisationsfilters 230 sich bei 90° befindet, der Betriebseinheit 222 synchron mit ei nem Synchronisiersignal von der Zeitsteuereinheit 234 eingegeben. Der Polarisationsgrad C wird durch Ausfüh ren der Berechnung der obigen Formel (1) oder (2) zu jedem Zeitpunkt erhalten, wenn das Polarisationsfilter 230 um 360° gedreht worden ist.

Die Auswerteeinheit 224 führt in ähnlicher Weise wie bei der vierten Ausführungsform die Einstellung der Schwellenwerte Tv1 und Tv2 auf Grundlage des Polarisa tionsgrads C aus und schließt unter den jeweiligen Einstellbedingungen auf das Vorhandensein eines Feu ers.

Entsprechend dieser Ausführungsform kann die Zahl der Polarisationsfilter reduziert werden.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer sech sten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.

In der vorliegenden Ausführungsform ist eine elektro nische Polarisierplatte 240 mit einem Flüssigkristall anstatt des drehenden Polarisationsfilters 230 der fünften Ausführungsform vorgesehen. Die elektronische Polarisierplatte 240 wird bei Durchleiten eines elek trischen Stroms in ihrer Polarisationsebene um einen Winkel von 90° gedreht. Dadurch empfängt das Lichtemp fängerelement das gestreute Licht in Übereinstimmung mit der Änderung im Polarisationsgrad. Der restliche Teil der Betriebsweise ist ähnlich zu der der fünften Ausführungsform.

Hierbei ist die elektronische Polarisierplatte 240 so aufgebaut, dar Glasschichten, auf denen transparente Elektroden positioniert sind, in Intervallen von etwa 10 µm angeordnet sind, und ein flüssiges Material, ge nannt Flüssigkristall, eingespritzt und dort abgedich tet wird. Die Anordnung der Moleküle eines Flüssigkri stalls in diesem Zustand ist in Spiralform ausgebildet und hat die Eigenschaft einer Rotationspolarisation (dreht die Polarisationsebene). Weiterhin wird, wenn eine Spannung über die beiden Elektroden angelegt wird, die Anordnung der Flüssigkristallmoleküle zu ei ner geraden Linie ausgerichtet, und die Rotationspola risation geht verloren. Indem somit die Spannung ein und ausgeschaltet wird, kann der Winkel der Polarisa tionsebene des einfallenden Lichts auf dem Lichtemp fängerelement 228 geändert werden.

Während bei diesen Ausführungsformen der Rauchtyp auf Grundlage des Polarisationsgrads bestimmt wird, wenn der Unterschied im Winkel der Polarisationsebene auf 90° eingestellt ist, ist dies nicht ausdrücklich auf 90° beschränkt, und der Rauchtyp kann auf Grundlage des Polarisationsgrads auch an anderen geeigneten Win keln erfaßt werden.

Claims

1. Feueralarmsystem mit einem licht-emittierenden Mittel zum Strahlen von Licht zu einem Raucherfas sungsraum hin und einem Lichtempfängermittel zum Emp fangen des vom Rauch im Raucherfassungsraum gestreuten Lichts, wobei auf das Vorhandensein von Rauch durch den Lichtempfangsausgang des Lichtempfängermittels und auf das Vorhandensein von Feuer durch Vergleichen die ses Ausgangs mit einer voreingestellten Schwelle ge schlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dar der Rauchtyp bestimmt wird und auf Grundlage des besagten Typs die Schwelle auf eine voreingestellte Schwelle geändert wird, die vorher entsprechend jedem Rauchtyp bestimmt worden ist.

2. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, weiterhin ent haltend;
Speichermittel zum Abspeichern, als einer Viel zahl von für jeden Rauchtyp charakteristischen Daten, der Lichtempfangsausgänge, vorher durch Experimente bestimmt, des besagten Lichtempfängermittels zur Zeit der Variation des Streuwinkels zwischen der optischen Achse des besagten licht-emittierenden Mittels und der optischen Achse des besagten Lichtempfängermittels; und
Bewertungsmittel zum Bewerten des Rauchtyps durch Vergleichen des für jeden Streuwinkel zwischen der op tischen Achse des besagten licht-emittierenden Mittels und der optischen Achse des besagten Lichtempfänger mittels erhaltenen Lichtempfangsausgangs des Lichtemp fängermittels mit den charakteristischen Daten im be sagten Speichermittel.

3. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, weiterhin ein Transportmittel zum Variieren des besagten Streuwin kels durch relative bewegliche Gestaltung des besagten licht-emittierenden Mittels bzw. des Lichtempfänger mittels enthaltend.

4. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Lichtempfängermitteln entsprechend einer Vielzahl von vorbestimmten Streuwinkeln vorgesehen ist und besagtes Auswertemittel auf den Rauchtyp auf Grundlage der Lichtempfangsausgänge des jeweiligen Lichtempfängermittels schließt.

5. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Lichtempfängermitteln entsprechend einer Vielzahl von vorbestimmten Streuwinkeln vorgesehen ist und besagtes Auswertemittel auf den Rauchtyp auf Grundlage der Lichtempfangsausgänge zum Zeitpunkt der Emission des jeweiligen lichtemittierenden Mittels schließt.

6. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, weiterhin ent haltend:
ein erstes Polarisationsfilter mit einer derarti gen Polarisationsebene, daß nur Licht in einer vorge gebenen Polarisationsebene des vom in einem Raucher fassungsraum vorhandenen Rauch bewirkten Streulichts durchgelassen wird;
ein zweites Polarisationsfilter mit einer derar tigen Polarisationsebene, daß nur Licht in der von der vom ersten Polarisationsfilter eingestellten Richtung unterschiedlichen Polarisationsebene des vom in einem Raucherfassungsraum vorhandenen Rauch bewirkten Streu lichts durchgelassen wird;
ein erstes Lichtempfängermittel zum Empfangen des durch das erste Polarisationsfilter durchgelassenen Lichts;
ein zweites Lichtempfängermittel zum Empfangen des durch das zweite Polarisationsfilter durchgelasse nen Lichts;
ein Betriebsmittel zum Berechnen des Polarisati onsgrads auf Grundlage des Ausgangs des ersten Licht empfängermittels und des Ausgangs des zweiten Licht empfängermittels; und
ein Auswertemittel zum Schließen auf den Rauchtyp aus dem Vergleich des von besagtem Betriebsmittel be rechneten Polarisationsgrads mit vorher eingestellten charakteristischen Daten für das Erfassen von Rauch und für das Schließen auf die Anwesenheit eines Feuers auf Grundlage der relativen Größe einer Schwelle zum Erfassen eines Feuers entsprechend dem ausgewerteten Rauchtyp und dem Ausgang des ersten oder zweiten Lichtempfängermittels.

7. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, weiterhin ent haltend:
ein Polarisationsfilter, das das vom in einem Raucherfassungsraum vorhandenen Rauch bewirkte Streu licht durchläßt und das im Winkel seiner Polarisati onsebene geändert werden kann;
ein Lichtempfängermittel zum Empfangen des durch das besagte Polarisationsfilter durchgelassenen Lichts;
ein Betriebsmittel zum Berechnen des Polarisati onsgrads auf Grundlage eines ersten Ausgangs des Lichtempfängermittels, wenn die Polarisationsebene des besagten Polarisationsfilters sich an einem ersten Winkel befindet, und eines zweiten Ausgangs des Licht empfängermittels, wenn die Polarisationsebene des be sagten Polarisationsfilters sich an einem zweiten Win kel befindet; und
ein Auswertemittel zum Schließen auf den Rauchtyp aus dem Vergleich des von besagtem Betriebsmittel be rechneten Polarisationsgrads mit vorher eingestellten charakteristischen Daten für das Erfassen von Rauch und für das Schließen auf die Anwesenheit eines Feuers auf Grundlage der relativen Größe einer Schwelle zum Erfassen eines Feuers entsprechend dem ausgewerteten Rauchtyp und dem Ausgang des ersten oder zweiten Lichtempfängermittels.

8. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, weiterhin ent haltend:
eine elektronische Polarisierplatte, die das vom in einem Raucherfassungsraum vorhandenen Rauch be wirkte Streulicht durchläßt und im Winkel ihrer Pola risationsebene beim Durchleiten eines elektrischen Stroms um 90° geändert werden kann;
ein Lichtempfängermittel zum Empfangen des durch besagte Polarisierplatte durchgelassenen Lichts;
ein Betriebsmittel zum Berechnen des Polarisati onsgrads auf Grundlage eines ersten Ausgangs des Lichtempfängermittels, wenn die Polarisationsebene der besagten elektronischen Polarisierplatte sich an einem ersten Winkel befindet, und eines zweiten Ausgangs des Lichtempfängermittels, wenn die Polarisationsebene der besagten Polarisierplatte sich an einem zweiten Winkel befindet; und
ein Auswertemittel zum Schließen auf den Rauchtyp aus dem Vergleich des von besagtem Betriebsmittel be rechneten Polarisationsgrads mit vorher eingestellten charakteristischen Daten für das Erfassen von Rauch und für das Schließen auf die Anwesenheit eines Feuers auf Grundlage der relativen Größe einer Schwelle zum Erfassen eines Feuers entsprechend dem ausgewerteten Rauchtyp und dem Ausgang des ersten oder zweiten Lichtempfängermittels.

9. Feueralarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zu bewertenden Rauchtypen ein weißer und ein schwarzer Rauch sind.