EP0032169A1 - Mit elektromagnetischer Strahlung arbeitende Meldeanlage - Google Patents

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EP0032169A1
EP0032169A1 EP80106917A EP80106917A EP0032169A1 EP 0032169 A1 EP0032169 A1 EP 0032169A1 EP 80106917 A EP80106917 A EP 80106917A EP 80106917 A EP80106917 A EP 80106917A EP 0032169 A1 EP0032169 A1 EP 0032169A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
signaling
signaling system
optical
evaluation unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP80106917A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürg Muggli
Gustav Pfister
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cerberus AG
Original Assignee
Cerberus AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0032169A1 publication Critical patent/EP0032169A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the invention relates to a signaling system with at least one signaling unit and an evaluation unit, an electromagnetic radiation source and a radiation receiver being provided, the radiation change of which is evaluated when a condition to be reported occurs with a signal circuit for signaling.
  • Such alarm systems are used to report the most varied of undesirable conditions, for example to report a fire, to report dangerous gases or vapors, to undesirable temperature increases in rooms or on monitored devices, to monitor pressure or to protect against burglary or theft, etc., or for signal generation and processing , e.g. by means of EDP, to initiate protective or countermeasures in the event of an undesirable condition.
  • the reporting units used are equipped with sensors that react to the relevant condition to be detected and are designed, for example, as fire, smoke, gas, radiation, temperature, pressure or intrusion detectors.
  • the voltage supply from an evaluation unit to the individual signaling units arranged away therefrom and the signal return from these signaling units to the signaling center is generally carried out by means of electrical lines, possibly also by wireless transmission.
  • electrical lines possibly also by wireless transmission.
  • electrical interference often occurs during line transmission, for example mains impulses or in the lines in -induced electric voltages that lead ignalübush to a faulty response of the monitoring units and a faulty S.
  • the supply voltage fluctuates due to the voltage drop in the lines, so that complex stabilization devices are required.
  • the components of the signaling units are also exposed to environmental influences, for example temperature-dependent, so that complex compensation measures must be taken.
  • the invention is based on the object of avoiding the disadvantages of known signaling systems described and, in particular, of creating a signaling system without electrical connections between the evaluation unit and the signaling units, which operates in a sensitive and stable manner and reliably over a long period of time and which has an extended area of use.
  • the invention is characterized in that the radiation source, radiation receiver and signal circuit are combined to form the evaluation unit, the signaling units and the evaluation unit are connected to one another by means of radiation-conducting elements, so that electromagnetic radiation is supplied to the radiation source via at least one radiation-conducting element of the signaling unit or units, and that the reporting unit ten are designed to return radiation of changed intensity to the radiation receiver in the evaluation unit via at least one radiation-guiding element when a condition to be reported occurs.
  • a central evaluation unit E which has a radiation source Q and a radiation receiver R.
  • the radiation source Q is fed by a signal circuit S, while the output signal of the radiation receiver R is fed back to the signal circuit S.
  • the signal circuit S emits an alarm signal to an alarm unit A or causes, e.g. via EDP, the initiation of protective or countermeasures.
  • Corresponding signal circuits are e.g. in large numbers from the technology of optical status detectors, e.g. Smoke detector, known.
  • the radiation from the radiation source Q is emitted by a first radiation- terminating element L I , hereinafter referred to as light guide for brevity, as is customary in fiber optics, to a plurality of signaling units M 1 , M 2 ' M arranged away from the evaluation unit E. 3 ... distributed, which have sensors for the condition to be detected.
  • the coupling and decoupling of the radiation for the individual signaling units takes place in the manner known in light guide technology with branching elements V 1 , V 2 ... Or W 1 , W 2 Connection to the individual signaling units via suitable known connections.
  • the radiation is taken from the individual signaling units M 1 , M 2 , M 3 ... and returned to the receiver R in the evaluation unit E via a second light guide L 2 .
  • the individual signaling units M 1 , M 2 , M 3 ... are therefore connected in parallel to the evaluation unit E in a group via the light guides L1 and L 2 .
  • the entire group can be terminated behind the last signaling unit by an end element T, which is used to monitor the functioning of the light guides.
  • the light guides used can either consist of a single fiber or of several, ie can be designed as a light guide bundle.
  • Supply line L 1 and return line L 2 can also be combined into a single bundle.
  • the type of light guide can be selected as required and in coordination with the signaling units of various types. For example, classic light guide from the multimode type can be used or, if expedient, from sogenan n - th single-mode type, such as described in: "Proceedings of the IEEE" 66 (1978), No. 7, p. 744 ff. Or: “Electronic Design” 23 (1979), p. 49 ff.
  • any suitable lamp, a light or infrared-emitting diode or a LASER can be used as the radiation source Q, and the spectral distribution can be broadband, monochromatic, multimonochromatic or with a periodically variable wavelength.
  • the spectrum To select this radiation source Q so that it is adapted to the transmission properties of the light guides, in particular when using single-mode light guides, and to the properties of the radiation receiver R. It may be expedient to operate the radiation source intermittently or in pulse form at a frequency of 1-10 12 Hz, for example 30 Hz, or to design the branching elements in a known manner so that the individual signaling units sequentially emit radiation in the manner of an optical one at different times Get multiplex.
  • the radiation receiver R is expediently matched to the radiation source Q and can be designed, for example, as a photoconductor (Si, GaAs, PbSe, InSb), as a pyroelectric element (LiTaO 3 , TGS, PVF 2 ) or as a bolometer, or when the spectral composition of the radiation is used included a spectrometer.
  • a photoconductor Si, GaAs, PbSe, InSb
  • a pyroelectric element LiTaO 3 , TGS, PVF 2
  • a bolometer or when the spectral composition of the radiation is used included a spectrometer.
  • the individual sensors F, F 2 forming the signaling units are connected in series by the light guide system L 1 , L 2 , the individual sensors being connected by branches L 1 ", L2 to branching elements V 1 , W 1 , V 2 , W 2. If the individual sensors F 1 , F 2 and branches L 1 ", L 2 " have different spectral transmissions ⁇ 1 , ⁇ 2 , the location of the report can be identified in a simple manner.
  • the system shown in Figure 3 works only with a single light guide L 1 , which is used both for radiation transmission and for signal return.
  • This light guide L 1 is connected in series to branching elements V 0 , V 1 , which are designed, for example, as semi-transparent mirrors.
  • the first element V o conducts both radiation further, as well as radiation returning to the receiver R via a branch; the second and the further elements V 1, V 2 ... directing radiation to a respective sensor is arranged in the branch F 1, F ..., as well as to the following ele- m ent and in the same way back.
  • Each sensor F 1 , F 2 is terminated by an end member T 1 , T 2 ... and designed so that it sends the incoming radiation back in a changed form in the event of notification.
  • the light guide L 1 is closed after the last branching element by an end member T 3 , which is used to monitor the function of the light guide.
  • the signaling units M 1 , M 2 ... are designed such that they change their optical transmission properties when an environmental condition to be reported occurs. They consist of a suitable sensor and, if necessary, adapted additional elements. It is particularly expedient to design the signaling units in such a way that they do not return a signal in the normal state, so that many signaling units can be connected in parallel without their output signals interfering with one another.
  • FIG. 4 shows a sensor F which is suitable for pressure, sound or vibration monitoring and is in the form of an acoustic-optical transducer and which can be operated using classic multimode light guides.
  • a housing B is provided with an interior sealed by a membrane D, for example a Mylar film.
  • the membrane D is reflective on the outside, for example aluminized, so that the radiation supplied via the light guide L 1 is reflected on the surface and can be absorbed by the light guide L 2 .
  • the membrane D is deformed due to the action of sound vibrations, it changes the amount of radiation absorbed by the light guide L 2 , so that any action of sound vibrations or pressure pulses causes a change in the optical signal.
  • FIG. 5 shows an acoustic-optical converter which is particularly suitable for operation with a single-mode light guide. It in turn has a housing B, which is closed off by an oscillatable membrane D, so that a certain reference pressure prevails inside.
  • the evaluation unit must be adapted to the processing of positive or negative radiation pulses. It should be pointed out that instead of a single light guide, two light guides can also be provided, some of which are light guides. Exposed cores for a coupling section run parallel to one another, the pressure deforming the membrane and thus changing the optical coupling between the conductors.
  • FIG. 6 shows an acoustic-piezoelectric transducer which contains a piezoelectric element P which is deformable under the action of sound and which emits an electrical charge or voltage in the event of any deformation.
  • the piezoelectric element P has an element with electrically controllable transparency or reflection, for example a liquid crystal tall LC D , connected so that the permeability of this element is influenced by the voltage emitted by the piezoelectric element.
  • the piezoelectric element can also be replaced by a pyroelectric element. Instead of sound, such a sensor reacts to changes in temperature. If an electrical bias on the liquid crystal LCD proves to be necessary, it can be generated on the solar cell 7 by means of the optical-electrical conversion shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a sensor element F of a signaling unit, in which the incoming light guide L and the outgoing light guide L 2 are connected in a loop.
  • This loop consists of a radiation-conducting core C with a suitable known cover layer (cladding) 5.
  • this cover layer is replaced by a state-sensitive layer 6, which changes its properties when exposed to gas, smoke, temperature or radiation, so that this Also change the transmission properties of the fiber loop. If an undesirable state of the ambient conditions occurs, for example dangerous gases occur, or the temperature rises above a dangerous value, the radiation transmitted in the light guide changes at the location of the state-sensitive layer 6, and a radiation change is determined in the evaluation unit that can be evaluated for alarm.
  • the pressure or temperature sensitive light guide core can also by a thin film Waveguide intermediate piece made of a suitable elastomer, for example polydimethylsiloxane, between two light guides, which changes its transmission properties when exposed to pressure or temperature.
  • FIG. 8 shows a smoke-sensitive alarm unit M which works on the scattered light principle and can serve, for example, as a fire alarm.
  • a measuring chamber 1 is provided to which the air to be monitored has access.
  • the measuring chamber 1 is closed on both sides by a cover 2 and 3, into which the light guide L 1 supplying the radiation and the light guide L 2 which removes the radiation are inserted centrally.
  • the radiation end X of the first light guide L I is shielded from the receiving end Y of the second light guide L2 by a system of diaphragms 4, so that the light guide L 2 normally does not receive any radiation from the measuring chamber 1.
  • the radiation-scattering particles such as smoke
  • the radiated from the light guide L 1 radiation is at this Parti - scattered angles and the input Y of the optical waveguide L 2 is scattered radiation, which returned to the receiver R in the evaluation unit becomes.
  • FIG. 9 shows a signaling unit M with a high-resistance sensor element F, which operates a voltage supply supply of a few volts, but only has a very low power consumption.
  • the sensor element F can, for example, have an air-accessible toning chamber 8 in series connection with a less air-accessible or smoke-insensitive ionization chamber 9, which contain radioactive sources for ionizing the air.
  • an ionization smoke detector the potential U at the junction of the two ionization chambers changes in accordance with the smoke density in the air-accessible ionization chamber 8.
  • Solar cells for example a few silicon diodes, which come from a branch L 3 of the light guide, are used to supply power to the two series-connected ionization chambers 8 and 9 L received radiation. If the resistance of the sensor element F is large enough and the power consumption is correspondingly low, the voltage generated by these solar cells or silicon diodes 7 is sufficient to operate the sensor element F.
  • the output potential U of the sensor element F controls a likewise very high-resistance electrical-optical converter T.
  • This can consist, for example, of an element LCD with electrically controllable radiation transmission, for example a suitable liquid crystal, which is attached to a reflecting surface R 0 . Radiation is fed to this converter T via a branch L 4 of the light guide L 1 and removed again from the light guide L 2 . Normally, as long as the liquid crystal LCD is opaque to radiation, no signal is returned via this light guide L 2 .
  • the output voltage U of the sensor element F and thus the control voltage of the converter T exceed a certain threshold, where will the flux sig crystal transparent, so that the radiation supplied via the light guide L 4 is reflected by the reflector R 0 and the evaluation unit receives radiation via the light guide L 2 .
  • condition sensors can also be used, which react to other condition parameters to be detected, for example to certain gases or vapors, to changes in humidity, temperature or pressure, etc.
  • a semiconductor element for example a MOSFET, a MOS capacitance or a Schottky diode with a gas, temperature, moisture smoke or pressure sensitive active layer AI.
  • a semiconductor element for example a MOSFET, a MOS capacitance or a Schottky diode with a gas, temperature, moisture smoke or pressure sensitive active layer AI.
  • POSFET a pressure and temperature sensitive MOSFET structure is known in which the active layer AI consists of polarized polyvinylidene fluoride.
  • CFT Charge Flow
  • the active layer consists of poly (p-aminophenylacetylene), whose characteristic changes as a function of moisture, and which is attached to a silicon dioxide layer.
  • the hydrogen-sensitive MOSFET structure in which the active layer AI consists of palladium metal ("Vacuum” 27 (1976), p. 245).
  • Sensors of the type described thus represent high-resistance controllable semiconductors in which the insulator layer AI is sensitive to gas, temperature, moisture, pressure and / or smoke has electrical properties according to the above examples.
  • the bias voltage at the gate electrode EG is set approximately to the threshold value for the conductivity between the source electrode ES and the drain electrode ED. This conductivity changes when exposed to ambient conditions.
  • the MOS capacitance properties can also be used.
  • a signaling unit can be created in which both the transmission of the power required for operating the sensor elements and the signal transmission back to the evaluation unit are carried out in a purely optical way.
  • the selection of the sensor elements is by no means limited to the components mentioned, but any high-resistance sensors for any state variables can be used, e.g. thin layers, semiconductors, in particular high-resistance transistors of the MOS type, or thin-film transistors (TFT), or piezoelectric elements that change their electrical properties under the influence of the ambient conditions or react to fire phenomena.
  • FIG. 1a shows an electrical-optical converter with electrically controllable radiation deflection, for example of the LiNb0 3 type.
  • a converter T has a chip EO, which has the property that when an electrical voltage U is applied, the light irradiated via an optical fiber L 4 is deflected in different directions depending on the voltage.
  • the light guide L 2 which absorbs the radiation is now arranged at a point which has an output voltage of the sensor element F. and thus corresponds to an input voltage U of the converter at which an alarm message is to be issued.
  • FIG. 11 b shows an electro-optical converter, in which the beam path in the air space between the two light guides Z 4 , L 2 through a piezo-electric element PB, for example through a multilayer polyvinyl difluoride (PVF 2 ) - Structure is changed, which is arranged in a gap between the light guides L 4 and L 2 covered with a cladding CL and is provided on both outer sides with electrodes EL.
  • PB piezo-electric element
  • PV 2 multilayer polyvinyl difluoride
  • FIG. 11 c shows, as a further example, an electro-optical converter in which the beam path in the air space between the two light guides L 4 , L 2 is changed by an electrostatic semiconductor switch SI.
  • a silicon oxide layer SIO is moved into the beam path by an applied voltage between the electrodes EL.
  • This element also proved to be a very sensitive temperature sensor, since the two-layer system (electrode, SIO) acts like a very fine bimetal.
  • a fire detector provided with such a transducer is therefore sensitive to both smoke and temperature.
  • this electrical-optical converter can also be used to implement a branching element which acts as an optical multiplex.
  • FIG. 11 d shows a branching element known as a "four-way liquid crystal switch" which, in the case of a signaling unit, analogous to that shown in FIG. 9, can simultaneously serve to branch off radiation for voltage generation and as an electrical-optical converter.
  • the radiation supplied via the light guide L 1 enters a transparent body TR, then passes through a liquid crystal layer, and is removed from the light guide L 3 and supplied by this to the solar cells.
  • the liquid crystal LCD receives a certain voltage U, the radiation is partially reflected on the surface of the layer and the reflected radiation is taken from the light guide L 2 and fed to the evaluation unit.
  • the radiation picked up by the light guide L 3 drops somewhat, and consequently also the supply voltage of the sensor element, as a result of which the output voltage and the control voltage U of the liquid crystal are shifted further, so that the signaling unit becomes latched, ie the output signal on the light guide L 2 remains even after the alarm causes have ceased until the radiation supply to light guide L 1 is interrupted.
  • FIG. 11 e shows a converter of the so-called "twisted nematic" type, which is also used for the radiation branching.
  • a liquid crystal layer LCD is operated in transmission.
  • the layer LCD is normally opaque, so that the radiation from the light guide L 1 is blocked. However, if the control voltage U reaches a predetermined value (approx. 1-1.5 V), the layer LCD becomes transparent and the radiation is absorbed by the other light guide L 2.
  • a substrate SS is provided on the layer LCD, which has an opening at the location of the light guide, but carries solar cells 7 directly adjacent, which serve to supply the sensor element with voltage. Since the radiation emerges from the light guide L 1 in the form of a radiation cone, the solar cells 7 also receive sufficient radiation intensity to ensure the voltage supply.
  • the "transphaser” also proves to be expedient, in which the permeability as a function of the incident light intensity shows a hysteresis.
  • Fig. 11f Another purely optical branching element is indicated in Fig. 11f.
  • the coupling of light from the conductor L 4 into the conductor L 2 is thermally modulated, this modulation being controlled by light from the conductor L 7 , which strikes the substance TE with large coefficients of thermal expansion.
  • a purely optical oscillator can be built on this principle, which is very sensitive to temperature and pressure.
  • a particularly expedient development of the signaling unit M shown in FIG. 8 is obtained if, in addition to the inlet Y of the light guide L 2 , an acoustic-optical converter is additionally provided in the measuring chamber 1. If the radiation is generated in a pulsed manner, the fact can be exploited that, due to the absorption of the radiation pulses from particles in the radiation area, momentary heating produces air pressure pulses which can be picked up and summed up by the acoustic-optical converter.
  • Such a reporting unit is particularly suitable for use as a fire detector, since it reacts both to scattered radiation and to radiation absorption and is therefore able to emit strongly scattering or white smoke; as well as strongly absorbing or black smoke.
  • FIG. 12 shows such a fire detection unit M, together with a suitable evaluation unit E.
  • the measuring chamber 1 of the fire detector and the evaluation unit E are connected to one another by a number of radiation-conducting elements L 1 , L 2 .. L 6 or light guides.
  • These light guides can in turn be selected as required and in coordination with other components of the fire detector of various types, for example as classic light guides of the multimode type or also of the single-mode or single-mode type, the individual light guides L 1 , L 2 also being used here "L 6 can either consist of a single radiation-guiding element or can comprise several elements in the form of light guide bundles.
  • the individual light guides L 1 , L 2 .. L 6 shown separately can be combined into one in the transmission path between the measuring chamber 1 and the evaluation device S. single fiber optic bundle.
  • the measuring chamber 1 consists of a cylindrical or slightly conical wall H, an upper cover 2 and a lower cover 3.
  • the wall H is constructed from mutually offset elements, so that the outside air can penetrate into the interior, but light is kept away from the measuring chamber . Instead, the air to be examined can also be supplied via inlet and outlet openings.
  • one of the light guides L 1 is inserted, via the end X of which electromagnetic radiation, ie visible light, infrared or ultraviolet radiation is radiated into the chamber.
  • Another light guide L 2 is inserted into the other cover 3, with its end Y radiation is removed from the measuring chamber 1 and returned to the evaluation unit E.
  • the exit X of the light guide L 1 and the input Y of the light guide L 2 are shielded from one another by a system of shutters 4, so that the input Y of the light guide L 2 only receives scattered radiation which originates from smoke particles in the measuring chamber 1.
  • an acoustic-optical converter AO is arranged, which is connected to the evaluation unit E with further light guides L 5 and L 6 .
  • This acoustic-optical transducer AO has the property of converting sound vibrations into an optical signal, ie an optical signal fed to the transducer AO via the light guide L 5 is returned in a modified form by the light vibrations received via the light guide L 6 .
  • the acoustic-optical converter AO can, for example, correspond to the sensors shown in FIGS. 4, 5 or 6.
  • the radiation from a radiation source Q in the evaluation unit E is fed to the measuring chamber 1 via the light guide L 1 .
  • the radiation source Q is operated in pulses by an oscillator 16 and therefore emits radiation pulses to the light guide L 1 with a specific pulse frequency, for example in the range between 1 and 20 kHz.
  • the radiation pulses supplied are now absorbed by the smoke and aerosol particles in the measuring chamber 1. These particles heat up briefly and an air pressure wave arises with each radiation pulse.
  • the pressure impulses of the individual particles add up and can be interpreted by the AO as unmistakable and out extremely sensitive sign of the presence of radiation-absorbing particles.
  • the converter AO receives radiation from the radiation source Q via the light guide L 1 on the one hand in the same rhythm as the radiation radiated into the measuring chamber 1.
  • the outgoing light guide L 6 of the converter AO is connected in the evaluation unit E to a radiation sensor R, the output signal of which is fed to a phase comparator 18, which is also driven by the oscillator 16 in coincidence with the radiation source Q. This ensures that the optical signal emitted by the converter AO is evaluated and passed on only during the pulse duration of the radiation pulses.
  • the output signal of the phase comparator 18 is fed to a threshold value detector 19. As soon as the intensity of the output pulses of the radiation sensor R exceeds a certain threshold, this threshold value detector 19 supplies an alarm signal to the signal generator 10 which it controls.
  • the scattered radiation is removed from the measuring chamber via the input Y of the light guide L 2 and fed to a further radiation sensor R.
  • a further phase comparator 12 likewise controlled by the oscillator 16, which likewise amplifies the incoming signal in coincidence with the radiation pulses and passes it on to a second threshold value detector 13.
  • the threshold value detector 13 controls a signal transmitter. It can be are the same signal generator 10 as that controlled by the converter 17, the threshold value detectors of both channels 19 and 13 each being connected to the inputs of a logic gate 14, to the output of which the common alarm signal generator 10 is connected.
  • separate signal transmitters or auxiliary devices 15, 16 can also be controlled in each of the two channels.
  • FIG. 13 shows such an arrangement, in which the radiation arriving via the light guide L 1 is guided on the one hand into the measuring chamber 1 by a branching element V 1 and on the other hand via the branch L 3 to the transphaser TP, which is built up, for example, on the basis of InSb or GaAs is fed.
  • the scattered radiation picked up from the measuring chamber 1 is fed to the control input IN of the transphaser TP, so that an amplified scattered radiation signal occurs at its output OUT and is returned via the light guide L 2 .
  • Figure 14 shows one Temperature detection arrangement with a space between two light guides L1 and L 2 into which a bimetallic element BM or an element made of a shape memory alloy swings in at a predetermined temperature and thereby interrupts the radiation transmission.
  • FIG. 15 a shows a sensor element which has a so-called gradient lens G, for example of the SSWL type of the Nippon Sheet Glass KK, the length of which is selected such that the radiation arriving via the light guide L 1 after reflection on a reflection layer RF onto the light guide L 2 or is mapped to itself.
  • a state-sensitive layer CS can now be provided between gradient lenses G and reflection layer RF, the optical or geometric properties of which change, for example, as a function of temperature, pressure, gas concentration or moisture. The radiation intensity reflected back into the light guide L 2 then also changes.
  • the layer can be designed, for example, as a pressure-sensitive elastomer or as a moisture-sensitive polymer, for example the swelling substance marketed by Dupont under the name "Nafion", or "Montmorillonite”.
  • the layer CS can also consist of air, the reflection layer RF being designed as an oscillatable membrane spanning a reference volume. This arrangement can serve as a sensitive pressure and sound sensor.
  • the reflective layer may also be applied directly to the G and G radientenlinse formed as a liquid crystal LCD.
  • a liquid crystal LCD Is a cholesteric liquid crystal LCD with color change at a critical temperature dependent on the material, for example between 20 ° and 100 0 (J. Microwave Power 9 (1974), p. 242 ...), an optical temperature sensor can be created.
  • the sensor is suitable as an electrical-optical converter for a signaling unit according to FIG. 9.
  • the interface between the electrical and optical system can also be selected differently, e.g. Several radiation sources and receivers can be arranged spatially separated from the signal circuit and connected to it via electrical lines. The energy and signal transmission to the signaling units or sensors then takes place from the radiation source and receiver via optical fibers. In this case the entire electrical system, i.e. Signal circuit and all connected radiation transmitters and receivers can be seen as an evaluation unit.
  • the signaling systems described above are characterized in that the energy transmission from the central evaluation unit to the signaling units and the signal return are carried out exclusively by optical means. Interferences of an electrical nature are therefore excluded from the outset and such systems can therefore be used with advantage in an environment in which systems with electrical transmission are susceptible to faults and unreliable. In particular, use under unfavorable or dangerous environmental conditions, for example in a potentially explosive environment, is possible without any particular effort.

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Abstract

Bei einer Meldeanlage mit einer zentralen Auswerteeinheit (E) und entfernt davon angeordneten Meldeeinheiten (M) erfolgt die Energieübertragung von einer Strahlungsquelle (Q) und die Signalrückgabe ausschliesslich auf optischem Wege mittels strahlungsleitender Elemente, sogenannter Lichtleiter (L1, L2), über die die Meldeeinheiten an die Auswerteeinheit (E) angeschlossen sind. Die Meldeeinheiten (M) können so aufgebaut sein, dass im Normalfall kein optisches Signal an die Auswerteeinheit (E) zurückgeleitet wird, sondern nur im Alarmfall. Bei einer zweckmässigen Weiterbildung ist ein hochohmiges Sensorelement (F), z.B. mit Ionisationskammern (8,9), vorgesehen, dessen Betriebsspannung von einer über einen Lichtleiter bestrahlten Solarzelle (7) geliefert wird, und dessen Ausgangssignal über einen hochohmigen elektrischoptischen Wandler (T) und über Lichtleiter (L2) zur Auswerteeinheit (E) zurückgeleitet wird. Bei einer anderen Ausführungsform mit impulsförmig betriebener Strahlungsquelle (Q) werden die durch Strahlungsabsorption von PartikeIn erzeugten Druckimpulse von einem akustisch-optischen Wandler (A0) aufgenommen. Eine derartige Meldeanlage kann zur Zustandsmeldung, z.B. zur Gas-, Rauch-, Druck-, Feuchte- oder Temperatur-Detektion, oder zum Einbruchschutz verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Meldeanlage mit wenigstens einer Meldeeinheit und einer Auswerteeinheit, wobei eine elektromagnetische Strahlungsquelle sowie ein Strahlungsempfänger vorgesehen ist, dessen Bestrahlungsänderung bei Eintritt eines zu meldenden Zustandes mit einer Signalschaltung zur Signalgabe ausgewertet wird.
  • Solche Meldeanlagen dienen zur Meldung der verschiedenartigsten unerwünschten Zustände, beispielsweise zur Brandmeldung, zur Meldung gefährlicher Gase oder Dämpfe,von unerwünschten Temperatursteigerungen in Räumen oder an überwachten Geräten, zur Drucküberwachung oder zum Einbruch-oder Diebstahlschutz usw.,oder zur Signal-Erzeugung und -Verarbeitung, z.B. mittels EDV, zur Einleitung von Schutz- oder Gegenmassnahmen bei Eintritt eines unerwünschten Zustandes.
  • Dabei sind die verwendeten Meldeeinheiten mit Sensoren ausgerüstet, die auf den betreffenden nachzuweisenden Zustand reagieren und beispielsweise als Brand-, Rauch-, Gas-, Strahlungs-, Temperatur-, Druck- oder Einbruchdetektoren ausgebildet sind.
  • Bei vorbekannten Meldeanlagen erfolgt die Spannungsversorgung von einer Auswerteeinheit zu den entfernt von dieser angeordneten einzelnen Meldeeinheiten und die Signalrückleitung von diesen Meldeeinheiten zur Signalzentrale in der Regel mittels elektrischer Leitungen, gegebenenfalls auch durch drahtlose Uebertragung. Eine derartige Uebertragung ist jedoch sehr störanfällig und unzuverlässig. Bei einer Leitungsübertragung treten häufig elektrische Störungen auf, z.B. Netzimpulse oder in den Leitungen induzierte elektrische Spannungen, die zu einem fehlerhaften Ansprechen der Meldeeinheiten und zu einer fehlerhaften Signalübermittlung führen. Durch den Spannungsabfall in den Leitungen schwankt die Versorgungsspannung, so dass aufwendige Stabilisierungseinrichtungen erforderlich sind. Die Komponenten der Meldeeinheiten sind darüber hinaus Umwelteinflüssen ausgesetzt, z.B. temperaturabhängig, so dass aufwendige Kompensationsmassnahmen getroffen werden müssen. Bei speziellen Verwendungen, insbesondere in explosionsgefährdeter Umgebung sind bei Spannungszufuhr über elektrische Leitungen noch besondere Schutzmassnahmen notwendig. Durch Verwendung einer drahtlosen Uebertragung und einer speziellen explosionsgeschützten Ausführung der Meldeeinheiten lässt sich der letztgenannte Nachteil zwar überwinden, jedoch ist eine drahtlose Uebertragung bekanntermassen wegen der vielfältigen Störungen noch wesentlich störanfälliger und unzuverlässiger.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile vorbekannter Meldeanlagen zu vermeiden und insbesondere eine Meldeanlage ohne elektrische Verbindungen zwischen Auswerteeinheit und Meldeeinheiten zu schaffen, die empfindlich, störunanfällig und zuverlässig über längere Zeiten stabil und genau arbeitet und die einen erweiterten Verwendungsbereich aufweist.
  • Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Strahlungsquelle, Strahlungsempfänger und Signalschaltung zu der Auswerteeinheit vereint sind, dass die Meldeeinheiten und die Auswerteheinheit mittels strahlungsleitender Elemente miteinander verbunden sind, so dass elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle über mindestens ein strahlungsleitendes Element der oder den Meldeeinheiten zugeführt wird, und dass die Meldeeinheiten ausgebildet sind,bei Eintreten eines zu meldenden Zustandes über wenigstens ein strahlungsleitendes Element Strahlung veränderter Intensität an den Strahlungsempfänger in der Auswerteeinheit zurückzuleiten.
  • Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.
    • Figur 1 zeigt ein Beispiel einer Meldeanlage mit parallelen Meldeeinheiten.
    • Figur 2 zeigt ein weiteres Beispiel mit in Serie angeordneten Meldeeinheiten.
    • Figur 3 zeigt ein Beispiel mit nur einem Lichtleiter.
    • Figur 4 zeigt einen Druckfühler mit Multimode-Lichtleiter.
    • Figur 5 zeigt einen Druckfühler mit Monomode-Lichtleiter.
    • Figur 6 zeigt einen Druckfühler mit Flüssigkristall.
    • Figur 7 zeigt einen gasempfindlichen Fühler.
    • Figur 8 zeigt eine Meldeeinheit, die nach dem Streulichtprinzip arbeitet.
    • Figur 9 zeigt eine Meldeeinheit mit optischer Energieübertragung.
    • Figur 10 zeigt ein POSFET-Fühlerelement.
    • Figuren lla - e zeigen elektrisch-optische Wandler.
    • Figur llf zeigt ein temperaturempfindliches optisches Verzweigungselement.
    • Figur 12 zeigt eine Meldeanlage mit akustisch-optischem Wandler.
    • Figur 13 zeigt eine Meldeeinheit mit optischer Verstärkung.
    • Figur 14 zeigt ein Temperaturfühler.
    • Figuren 15 a - b zeigen Sensoren und Wandler mit Gradientenlinse.
  • Bei der in Figur 1 dargestellten Meldeanlage ist eine zentrale Auswerteeinheit E vorgesehen, welche eine Strahlungsquelle Q und ein Strahlungsempfänger R aufweisen. Die Strahlungsquelle Q wird von einer Signalschaltung S angespiesen, während das Ausgangssignal des Strahlungsempfängers R an die Signalschaltung S zurückgeleitet wird. Sobald ein vorgegebener Unterschied zwischen ausgesandter und empfangener Strahlung festgestellt wird, so gibt die Signalschaltung S ein Alarmsignal an eine Alarmeinheit A ab oder veranlasst, z.B. über EDV, die Einleitung von Schutz-oder Gegenmassnahmen. Entsprechende Signalschaltungen sind z.B. in grosser Zahl aus der Technik optischer Zustandsmelder, z.B. Rauchmelder, bekannt.
  • Die Strahlung der Strahlungsquelle Q wird von einem ersten strahlungsleitenden Element LI, im folgenden der Kürze halber, wie in der Fiberoptik gebräuchlich, als Lichtleiter bezeichnet, an mehrere entfernt von der Auswerteeinheit E angeordnete Meldeeinheiten M1, M2' M3 ... verteilt, die Fühler für den zu detektierenden Zustand aufweisen. Die Aus- und Einkoppelung der Strahlung für die einzelnen Meldeeinheiten erfolgt dabei in der in der Lichtleitertechnik bekannten Art mit Verzweigungselementen V1, V2... bzw. W1, W2 ... geeigneter Ausbildung, ebenfalls der Anschluss an die einzelnen Meldeeinheiten über geeignete bekannte Verbindungen. Von den einzelnen Meldeeinheiten M1, M2, M3 ... wird die Strahlung abgenommen und über einen zweiten Lichtleiter L2 zum Empfänger R in der Auswerteeinheit E zurückgeleitet. Die einzelnen Meldeeinheiten M1, M2, M3 ... sind also über die Lichtleiter L1und L2 parallel mit der Auswerteeinheit E in einer Gruppe verbunden. Die gesamte Gruppe kann hinter der letzten Meldeeinheit durch ein Endglied T abgeschlossen sein, das zur Ueberwachung des Funktionierens der Lichtleiter dient.
  • Es wird bemerkt, dass an die Strahlungsquelle Q und den Strahlungsempfänger R weitere solcher Gruppen von parallel geschalteten Meldeeinheiten über weitere Lichtleiter angeschlossen sein können (L1', L').
  • Die verwendeten Lichtleiter können entweder aus jeweils einer einzigen Faser bestehen oder aus mehreren, d.h. als Lichtleiterbündel ausgeführt sein. Auch können Zuleitung L1 und Rückleitung L2 zu einem einzigen Bündel vereinigt sein. Die Art der Lichtleiter kann je nach Bedarf und in Abstimmung mit den Meldeeinheiten von verschiedener Art gewählt werden. Beispielsweise können klassische Lichtleiter vom sogenannten Multimode-Typ verwendet werden, oder auch, falls zweckmässig, vom sogenann- ten Monomode-Typ , wie z.B. beschrieben in :"Proceedings of the IEEE "66 (1978), No. 7, S. 744 ff. oder:"Electronic Design"23 (1979), S. 49 ff.
  • Als Strahlungsquelle Q lässt sich im Prinzip eine beliebige geeignete Lampe, eine Licht oder Infrarot emittierende Diode oder ein LASER verwenden, wobei die Spektralverteilung breitbandig, monochromatisch, multimonochromatisch oder mit periodisch veränderlicher Wellenlänge gewählt sein kann. Es ist jedoch zweckmässig, das Spektrum dieser Strahlungsquelle Q so zu wählen, dass dieses auf Uebertragungseigenschaften der Lichtleiter, insbesondere bei Verwendung von Monomode-Lichtleitern, sowie an die Eigenschaften des Strahlungsempfängers R angepasst ist. Es kann zweckmässig sein, die Strahlungsquelle intermittierend oder impulsförmig mit einer Frequenz von 1 - 1012 Hz, z.B. 30 Hz, zu betreiben oder die Verzweigungselemente in bekannter Weise so steuerbar auszubilden, dass die einzelnen Meldeeinheiten sequentiell zu unterschiedlichen Zeiten Strahlung in der Art eines optischen Multiplex erhalten.
  • Der Strahlungsempfänger R ist zweckmässigerweise auf die Strahlungsquelle Q abgestimmt und kann z.B. als Photoleiter (Si, GaAs, PbSe, InSb), als pyroelektrisches Element (LiTaO3, TGS, PVF2) oder als Bolometer ausgeführt sein, oder bei Ausnützung der Spektralzusammensetzung der Strahlung ein Spektrometer enthalten.
  • In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen, die Meldeeinheiten bildenden Fühler F , F2 in Serie durch das Lichtleiter-System L1, L2 verbunden, wobei die einzelnen Fühler durch Abzweigungen L1", L2 an Verzweigungselementen V1, Wl; V2, W2 überbrückt werden. Falls die einzelnen Fühler F1, F2 und Abzweigungen L1", L2" verschiedene spektrale Durchlässigkeiten λ1, λ2 aufweisen, kann auf einfache Weise eine Identifikation des Meldeortes erreicht werden.
  • Das in Figur 3 dargestellte System arbeitet nur mit einem einzigen Lichtleiter L1, der sowohl zur Strahlungsübertragung als auch zur Signalrückleitung dient. Mit diesem Lichtleiter L1 sind in Serie Verzweigungselemente V0, V1, verbunden, die z.B. als halbdurchlässige Spiegel ausgebildet sind. Das erste Element Vo leitet sowohl Strahlung weiter, als auch über einen Abzweig rückkehrende Strahlung auf den Empfänger R; das zweite und die weiteren Elemente V1, V2 ... leiten Strahlung zu je einem im Abzweig angeordneten Fühler F1, F ...,als auch an das folgende Ele- ment und auf gleichem Wege zurück. Jeder Fühler F1, F2 ist durch je ein Endglied Tl, T2 ... abgeschlossen und so ausgebildet, dass er im Meldefalle die eingehende Strahlung in veränderter Form zurücksendet. Der Lichtleiter L1 ist nach dem letzten Verzweigungselement durch ein Endglied T3 abgeschlossen, das der Funktionsüberwachung des Lichtleiters dient.
  • Die Meldeeinheiten M1, M2 ... sind so ausgebildet, dass sie ihre optischen Uebertragungseigenschaften bei Eintritt eines zu meldenden Umgebungszustandes ändern. Sie bestehen aus einem geeigneten Fühler und nötigenfalls daran angepassten Zusatzelementen. Besonders zweckmässig ist es, die Meldeeinheiten so auszubilden, dass sie im Normalzustand kein Signal zurückleiten, so dass sich viele Meldeeinheiten parallel anschliessen lassen,ohne dass sich deren Ausgangssignale gegenseitig stören.
  • Figur 4 zeigt einen zur Druck-, Schall- oder Vibrationsüberwachung geeigneten, als akustisch-optischer Wandler ausgebildeten Fühler F, welcher mit klassischen Multimode-Lichtleitern betrieben werden kann. Dabei ist ein Gehäuse B mit einem durch eine Membran D, z.B. eine Mylar-Folie abgeschlossenen Innenraum vorgesehen. Die Membran D ist an der Aussenseite reflektierend ausgebildet, z.B. aluminisiert, so dass die über den Lichtleiter L1 zugeführte Strahlung an der Oberfläche reflektiert wird und vom Lichtleiter L2 aufgenommen werden kann. Bei einer Deformation der Membran D infolge von Einwirkung von Schallschwingungen ändert sich der Betrag der vom Lichtleiter L2 aufgenommenen Strahlung, so dass jede Einwirkung von Schallschwingungen oder Druckimpulsen eine Aenderung des optischen Signales bewirkt.
  • Figur 5 zeigt einen akustisch-optischen Wandler, welcher speziell zum Betrieb mit einem Monomode-Lichtleiter geeignet ist. Er weist wiederum ein Gehäuse B auf, das durch eine schwingungsfähige Membran D abgeschlossen ist, so dass im Innern ein bestimmter Referenzdruck herrscht. Auf der Membran ist der z.T. freiliegende Kern C eines durchgehenden Lichtleiters L befestigt, z.B. aufgekittet. Bei geringfügigen Deformationen dieser Membran D durch Einwirkung von Schallschwingungen verbiegt sich ebenfalls der Lichtleiter oder ändert sich die Ankoppelung, wobei dessen optische Uebertragungseigenschaften sich ändern. Diese Aenderung ist besonders markant, wenn ein Lichtleiter vom Monomode-Typ verwendet wird, und das Spektrum der über den Lichtleiter L zugeführten Strahlung auf dessen Durchlässigkeitsmaximum abgestimmt ist. Je nach Einstellung lässt sich erreichen, dass sich die Durchlässigkeit und Reflexion der Strahlen bei jedem Schallimpuls entweder verbessert oder verschlechtert. Entsprechend ist die Auswerteeinheit auf die Verarbeitung positiver oder negativer Strahlungsimpulse abzustimmen. Es sei darauf hingewiesen, dass statt eines einzigen Lichtleiters hierbei auch zwei Lichtleiter vorgesehen sein können, deren z.T. freiliegende Kerne für eine Kopplungsstrecke parallel sich berührend verlaufen, wobei der Druck die Membran deformiert und damit die optische Kopplung zwischen den Leitern ändert.
  • Figur 6 zeigt einen akustisch-piezoelektrischen Wandler, der ein unter Schalleinwirkung deformierbares piezoelektrisches Element P enthält, das bei jeder Deformation eine elektrische Ladung oder Spannung abgibt. Das piezoelektrische Element P ist mit einem Element mit elektrisch steuerbarer Transparenz oder Reflexion, z.B. einem Flüssigkristall LCD, so verbunden, dass die Durchlässigkeit dieses Elementes durch die vom piezoelektrischen Element abgegebene Spannung beeinflusst wird. Bei Schalleinwirkung auf den Wandler ändert sich daher die Reflexion der über den Lichtleiter L zugeführten Strahlung und somit auch die Intensität der vom Lichtleiter abgenommenen Strahlung. Das piezoelektrische Element kann bei dieser Ausführung auch durch ein pyroelektrisches Element ersetzt werden. Anstatt auf Schall reagiert ein solcher Fühler dann auf Temperaturänderungen. Falls sich eine elektrische Vorspannung am Flüssigkristall LCD als nötig erweist, kann diese mittels der in Figur 9 gezeigten optisch-elektrischen Umwandlung an der Solarzelle 7 erzeugt werden.
  • Figur 7 zeigt ein Sensorelement F einer Meldeeinheit, bei welchem der eingehende Lichtleiter L und der ausgehende Lichtleiter L2 zu einer Schleife verbunden sind. Diese Schleife besteht aus einem strahlungsleitenden Kern C mit einer geeigneten bekannten Deckschicht (cladding) 5. Im mittleren Teil ist diese Deckschicht durch eine zustandsempfindliche Schicht 6 ersetzt, welche ihre Eigenschaften bei Einwirkung von Gas, Rauch, Temperatur oder Strahlung ändert, so dass an dieser Stelle ebenfalls die Uebertragungseigenschaften der Lichtleiterschleife geändert werden. Falls also ein unerwünschter zu meldender Zustand der Umgebungsbedingungen eintritt, z.B. gefährliche Gase auftreten, oder sich die Temperatur über einen gefährlichen Wert erhöht, so ändert sich die im Lichtleiter übertragene Strahlung an der Stelle der zustandsempfindlichen Schicht 6,und in der Auswerteeinheit wird eine Strahlungsänderung festgestellt, die zur Alarmgabe ausgewertet werden kann. Der druck- oder temperaturempfindliche Lichtleiter-Kern kann im übrigen auch durch ein Dünnfilmwellenleiter-Zwischenstück aus einem geeigneten Elastomer, z.B. Polydimethylsiloxan zwischen zwei Lichtleitern ersetzt werden, das seine.Uebertragungseigenschaften bei Druck- oder Temperatureinwirkung ändert.
  • Zu erwähnen ist, dass sehr empfindliche Druck- und Temperaturfühler gebaut werden können, welche auf dem Prinzip der optischen Interferometer mit Monomode-Fibern beruhen können. Diese Interferometer können zweiarmig ausgelegt sein, bestehend aus Messfaser und Vergleichsfaser, oder aber nach dem Sagnac'schen Prinzip bei welchem die Mess- und Vergleichsfaser identisch sind. Diese Interferometer machen davon Gebrauch, dass in Monomode-Wellenleitern die Polarisation und Phase eindeutig entlang der Fiber bestimmt sind.
  • Figur 8 zeigt eine rauchempfindliche Meldeeinheit M, die nach dem Streulichtprinzip arbeitet und beispielsweise als Brandmelder dienen kann. Dabei ist eine Messkammer 1 vorgesehen, zu der die zu überwachende Luft Zutritt hat. Die Messkammer 1 ist an beiden Seiten durch je einen Deckel 2 und 3 abgeschlossen, in welche zentral der die Strahlung zuführende Lichtleiter L1 und der die Strahlung abnehmende Lichtleiter L2 eingeführt ist. Das Einstrahlungsende X des ersten Lichtleiters LI ist vom Aufnahmeende Y des zweiten Lichtleiters L2 durch ein System von Blenden 4 abgeschirmt, so dass der Lichtleiter L2 normalerweise keine Strahlung aus der Messkammer 1 abnimmt. Sobald jedoch strahlungstreuende Partikel, z.B. Rauch, in der Messkammer 1 vorhanden sind, so wird die vom Lichtleiter L1 eingestrahlte Strahlung an diesem Parti- keln gestreut und der Eingang Y des Lichtleiters L2 erhält Streustrahlung, die an den Empfänger R in der Auswerteeinheit zurückgeleitet wird.
  • Figur 9 zeigt eine Meldeeinheit M mit einem hochohmigen Sensorelement F, welche zum Betrieb eine Spannungsversorgung von einigen Volt benötigt, jedoch nur einen sehr geringen Stromverbrauch aufweist. Das Sensorelement F kann beispielsweise eine luftzugängliche Tonisationskammer 8 in Serieschaltung mit einer weniger luftzugänglichen oder rauchunempfindlichen Ionisationskammer 9 aufweisen, die radioaktive Quellen zur Ionisation der Luft enthalten. Bei einer solchen als Ionisationsrauchmelder bekannten Anordnung ändert sich das Potential U am Verbindungspunkt beider Ionisationskammern entsprechend der Rauchdichte in der luftzugänglichen Ionisationskammer 8. Zur Spannungsversorgung der beiden seriegeschalteten Ionisationskammern 8 und 9 dienten Solarzellen, z.B. einige Siliziumdioden, welche von einer Abzweigung L3,des Lichtleiters L Strahlung erhalten. Sofern der Widerstand des Sensorelementes F gross genug ist und der Stromverbrauch entsprechend gering, genügt die von diesen Solarzellen, oder Siliziumdioden 7 erzeugte Spannung vollauf zum Betrieb des Sensorelementes F.
  • Das Ausgangspotential U des Sensorelementes F steuert einen ebenfalls sehr hochohmigen elektrisch-optischen Wandler T. Dieser kann beispielsweise aus einem Element LCD mit elektrisch steuerbarer Strahlungsdurchlässigkeit, z.B. einem geeigneten Flüssigkristall, bestehen, der auf einer reflektierenden Fläche R0 angebracht ist. Auf diesen Wandler T wird Strahlung über einen Abzweig L4 des Lichtleiters L1 zugeleitet und vom Lichtleiter L2 wieder abgenommen. Normalerweise, solange der Flüssigkristall LCD strahlungsundurchlässig ist, wird über diesen Lichtleiter L2 kein Signal zurückgeleitet. Uebersteigt jedoch bei einer bestimmten Rauchkonzentration die Ausgangsspannung U des Sensorelementes F und somit die Steuerspannung des Wandlers T eine bestimmte Schwelle, wo wird der Flüssigkristall transparent, so dass die über den Lichtleiter L4 zugeführte Strahlung vom Reflektor R0 reflektiert wird und die Auswerteeinheit über den Lichtleiter L2 Strahlung erhält.
  • Es wird bemerkt, dass statt der Ionisationskammern 8 und 9 auch andere hochohmige Zustandsfühler verwendet werden können, die auf andere nachzuweisende Zustandsparameter reagieren, beispielsweise auf bestimmte Gase oder Dämpfe, auf Feuchte-, Temperatur- oder Druckänderungen, etc.
  • Fig. 10 zeigt als hochohmigen Fühler F ein Halbleiterelement, beispielsweise einen MOSFET, eine MOS-Kapazität oder eine Schottky-Diode mit einer gas-, temperatur-, feuchtigkeitsrauch- oder druckempfindlichen aktiven Schicht AI. Beispielsweise ist als "POSFET" ("Science" 200 (1978), S.1371) eine druck- und temperaturempfindliche MOSFET-Struktur bekannt, bei welcher die aktive Schicht AI aus polarisiertem Polyvinyliden-Fluorid besteht. Ein anderes Beispiel ist der "Charge Flow" Transistor (CFT, "IEEE of Solid-State Circuits, "vol, SC-14 (1979), p. 753) bei welchem die aktive Schicht aus-Poly (p-aminophenylacetylen) besteht, dessen Charakteristik sich als Funktion der Feuchtigkeit ändert, und die auf einer Siliziumdioxid-Schicht angebracht ist. Ein weiteres Beispiel ist die wasserstoffempfindliche MOSFET-Struktur, bei welcher die aktive Schicht AI aus Palladium-Metall besteht ("Vacuum" 27 (1976), p. 245). Fühler der beschriebenen Art stellen also hochohmige steuerbare Halbleiter dar, bei denen die Isolatorschicht AI gas-, temperatur-, feuchtigkeits-, druck- und/oder rauchempfindliche elektrische Eigenschaften gemäss obigen Beispielen aufweist. Dabei wird die Vorspannung an der Gate-Elektrode EG etwa auf den Schwellenwert für die Leitfähigkeit zwischen Source-Elektrode ES und Drain-Elektrode ED eingestellt. Bei Einwirkung von Umgebungsbedingungen ändert sich diese Leitfähigkeit. Statt der MOS-Transistor-Eigenschaften können auch die MOS-Kapazitäts-Eigenschaften benützt werden.
  • Auf die beschriebene Weise lässt sich eine Meldeeinheit schaffen, bei der sowohl die Uebertragung der zum Betrieb der Sensorelemente erforderliche Leistung als auch die Signalübermittlung zurück zur Auswerteeinheit auf rein optischem Wege erfolgt. Dabei ist die Auswahl der Sensorelemente keineswegs auf die erwähnten Bauteile beschränkt, sondern es können beliebige hochohmige Fühler für beliebige Zustandsgrössen benützt werden, z.B. dünne Schichten, Halbleiter, insbesondere hochohmige Transistoren vom MOS-Typ, oder Dünnfilmtransistoren (TFT), oder piezoelektrische Elemente, die ihre elektrischen Eigenschaften unter dem Einfluss der Umgebungsbedingungen ändern, bzw. auf Brandphänomene reagieren.
  • Weiterhin sind die verwendeten elektrisch-optischen Wandler nicht auf das dargestellte Beispiel mit einem Flüssigkristall beschränkt, sondern es können auch andere solcher Elemente benützt werden. Beispielsweise zeigt Figur llaeinen elektrisch-optischen Wandler mit elektrisch steuerbarer Strahlungsablenkung,.beispielsweise vom LiNb03-Typ. Ein solcher Wandler T weist einen Chip EO auf, der die Eigenschaft hat, dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung U das über einen Lichtleiter L4 eingestrahlte Licht in Abhängigkeit von der Spannung in verschiedener Richtung abgelenkt wird. Der die Strahlung abnehmende Lichtleiter L2 ist nun an einer Stelle angeordnet, die eine Ausgangsspannung des Sensorelementes F und somit einer Eingangsspannung U des Wandlers entspricht, bei welcher eine Alarmmeldung erfolgen soll.
  • Figur 11 b zeigt einen elektro-optischen Wandler, in welchem der Strahlengang im Luftraum zwischen den beiden Lichtleitern Z4, L2 durch ein piezo-elektrisches Element PB, beispielsweise durch eine mehrschichtige, als "Bimorph-Struktur" bekannt gewordene, Polyvinyldifluorid (PVF2)- Struktur verändert wird, die in einer Lücke zwischen den mit einem Mantel CL bedeckten Lichtleitern L4 und L2 angeordnet ist und auf beiden Aussenseiten mit Elektroden EL versehen ist.
  • Figur 11 c zeigt als weiteres Beispiel einen elektro-optischen Wandler in welchem der Strahlengang im Luftraum zwischen den beiden Lichtleitern L4, L2 durch einen elektrostatischen Halbleiter-Schalter SI verändert wird. In diesem wird beispielsweise eine Silizium-Oxidschicht SIO durch eine angelegte Spannung zwischen den Elektroden EL in den Strahlengang bewegt. Dieses Element erwies sich auch als sehr empfindlicher Temperaturfühler, indem das zweischichtige System (Elektrode, SIO) wie ein sehr feines Bimetall wirkt. Ein mit einem solchen Wandler versehener Brandmelder ist also sowohl rauch- als auch temperaturempfindlich. Im übrigen kann dieser elektrisch-optische Wandler auch zur Realisierung eines als optisches Multiplex wirkenden Verzweigungselementes dienen.
  • Figur 11 d zeigt ein als "Flüssigkristall-Vierwegschalter" bekanntes Verzweigungselement, das bei einer Meldeeinheit, analog zu der in Figur 9 dargestellten, gleichzeitig zur Abzweigung von Strahlung für die Spannungserzeugung und als elektrisch-optischer Wandler dienen kann. Die über den Lichtleiter L1 zugeführte Strahlung tritt in einen Transparentkörper TR ein, durchsetzt dann eine Flüssigkristallschicht, und wird vom Lichtleiter L3 abgenommen und von diesem den Solarzellen zugeführt. Wenn der Flüssigkristall LCD eine bestimmte Spannung U erhält, wird die Strahlung teilweise an der Oberfläche der Schicht reflektiert und die reflektierte Strahlung von Lichtleiter L2 abgenommen und der Auswerteeinheit zugeführt. Die vom Lichtleiter L3 abgenommene Strahlung sinkt dabei etwas ab, und in der Folge auch die Versorgungsspannung des Sensorelementes, dadurch verschiebt sich die Ausgangsspannung und die Steuerspannung U des Flüssigkristalls weiter, so dass die Meldeeinheit in Selbsthaltung gerät, d.h. das Ausgangssignal auf Lichtleiter L2 bleibt auch nach Aufhören der Alarmursachen bestehen, bis die Strahlungszufuhr auf Lichtleiter L1 unterbrochen wird.
  • Figur 11 e zeigt einen Wandler vom sogenannten "Twisted nematic"-Typ, der ebenfalls der Strahlungsverzweigung dient. Eine Flüssigkristallschicht LCD wird dabei in Transmission betrieben. Die Schicht LCD ist normalerweise undurchsichtig, so dass die Strahlung des Lichtleiters L1 blockiert wird. Erreicht die Steuerspannung U jedoch einen vorgegebenen Wert (ca. l - 1.5 V), so wird die Schicht LCD transparent und die Strahlung wird vom anderen Lichtleiter L 2 aufgenommen. Auf der Schicht LCD ist ein Substrat SS vorgesehen, das am Ort der Lichtleiter eine Oeffnung aufweist, unmittelbar benachbart jedoch Solarzellen 7 trägt, die der Spannungsversorgung des Sensorelementes dienen. Da die Strahlung aus dem Lichtleiter L1 in Form eines Strahlungskegels austritt, erhalten auch die Solarzellen 7 eine genügende Strahlungsintensität, um die Spannungsversorgung sicherzustellen.
  • Als rein optisches Verzweigungselement erweist sich auch der "Transphaser" als zweckmässig, bei welchem die Durchlässigkeit als Funktion der einfallenden Lichtintensität eine Hyterese zeigt. ("Electronics", Oct. "79, S. 69).
  • Ein anderes rein optisches Verzweigungselement ist in Fig. llf angegeben. In diesem Element wird die Kopplung von Licht aus dem Leiter L4 in den Leiter L2 thermisch moduliert, wobei diese Modulation durch Licht aus dem Leiter L7 gesteuert wird, welches auf die Substanz TE mit grossen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auffällt. Es ist erwähnenswert, dass auf diesem Prinzip ein rein optischer Oszillator gebaut werden kann, welcher sehr empfindlich auf Temperatur und Druck reagiert.
  • Eine besonders zweckmässige Weiterbildung der in Figur 8 dargestellten Meldeeinheit M ergibt sich, wenn in der Messkammer 1 ausser dem Eintritt Y des Lichtleiters L2 zusätzlich ein akustisch-optischer Wandler vorgesehen ist. Wenn die Strahlung impulsförmig erzeugt wird, so kann damit die Tatsache ausgenützt werden, dass durch die Absorption der Strahlungsimpulse von Partikeln im Strahlungsbereich durch die momentane Erhitzung Luftdruckimpulse entstehen, die vom akustisch-optischen Wandler aufgenommen und summiert werden können. Eine solche Meldeeinheit ist besonders zur Verwendung als Brandmelder geeignet, da sie sowohl auf Streustrahlung als auch auf Strahlungsabsorption reagiert und daher in der Lage ist, sowohl stark streuenden oder weissen Rauch; als auch stark absorbierenden oder schwarzen Rauch nachzuweisen.
  • Figur 12 zeigt eine derartige, als Brandmelder ausgebildete Meldeeinheit M zusammen mit einer geeigneten Auswerteeinheit E. Die Messkammer 1 des Brandmelders und die Auswerteeinheit E sind miteinander durch eine Anzahl von strahlungsleitenden Elementen L1, L2.. L6 oder Lichtleiter verbunden. Diese Lichtleiter können wiederum je nach Bedarf und in Abstimmung mit anderen Bauteilen des Brandmelders von verschiedener Art gewählt werden, z.B. als klassische Lichtleiter vom Multimode-Typ oder auch vom Monomode- oder Singlemode-Typ, wobei auch hier die einzelnen Lichtleiter Ll, L2 "L6 entweder aus einem einzigen strahlungsleitenden Element bestehen können oder mehrere Elemente in Form von Lichtleiterbündeln umfassen können. Ausserdem können die einzelnen getrennt dargestellten Lichtleiter Ll, L2.. L6 in der Uebertragungsstrecke zwischen der Messkammer 1 und der Auswerteeinrichtung S zu einem einzigen Lichtleiterbündel zusammengefasst sein.
  • Die Messkammer 1 besteht aus einer zylindrischen oder leicht konischen Wand H, einem oberen Deckel 2 und einem unteren Deckel 3. Die Wand H ist aus gegeneinander versetzten Elementen aufgebaut, so dass die Aussenluft in das Innere eindringen kann, jedoch Licht von der Messkammer ferngehalten wird. Stattdessen kann die zu untersuchende Luft jedoch auch über Eintritts- und Austrittsöffnungen zugeführt werden.
  • In den oberen Deckel 2 ist einer der Lichtleiter L1 eingeführt, über dessen Ende X elektromagnetische Strahlung, d.h. sichtbares Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung in die Kammer hineingestrahlt wird. In den anderen Deckel 3 ist ein weiterer Lichtleiter L2 hineingeführt, mit dessen Ende Y Strahlung aus der Messkammer 1 entnommen und zur Auswerteeinheit E zurückgeleitet wird. Der Austritt X des Lichtleiters L1 und der Eingang Y des Lichtleiters L2 sind durch ein System von Blenden 4 voneinander abgeschirmt, so dass der Eingang Y des Lichtleiters L2 nur Streustrahlung erhält, die von Rauchpartikeln in der Messkammer 1 herrührt.
  • An einer anderen Stelle der Messkammer 1 ist ein akustisch-optischer Wandler AO angeordnet, der mit weiteren Lichtleitern L5 und L6 mit der Auswerteeinheit E verbunden ist. Dieser akustisch-optische Wandler AO hat die Eigenschaft, Schallschwingungen in ein optisches Signal umzuwandeln, d.h. ein über den Lichtleiter L5 dem Wandler AO zugeführtes optisches Signal wird durch die aufgenommenden Schallschwingungen in veränderter Form über den Lichtleiter L6 zurückgegeben. Der-akustisch-optische Wandler AO kann beispielsweise den in den Figuren 4, 5 oder 6 dargestellten Fühlern entsprechen.
  • Zum Nachweis von Rauch- und Aerosolpartikeln in der Messkammer 1 wird die Strahlung einer Strahlungsquelle Q in der Auswerteeinheit E über den Lichtleiter L1 der Messkammer 1 zugeführt. Die Strahlungsquelle Q wird von einem Oszillator 16 impulsweise betrieben und gibt an den Lichtleiter L1 daher Strahlungsimpulse mit einer bestimmten Impulsfrequenz, beispielsweise im Bereich zwischen 1 und 20 kHz ab. In der Messkammer 1 werden die zugeführten Strahlungsimpulse nun von den Rauch- und Aerosolpartikeln absorbiert. Dabei erwärmen sich diese Partikel kurzzeitig und es entsteht bei jedem Strahlungsimpuls eine Luftdruckwelle. Die Druckimpulse der einzelnen Partikel summieren sich und können vom Wandler AO als untrügliches und ausserordentlich empfindliches Zeichen für das Vorhandensein strahlungsabsorbierender Partikel wahrgenommen werden.
  • Zur Auswertung dieser Luftschwingungen erhält der Wandler AO einerseits von der Strahlungsquelle Q über den Lichtleiter L1 Strahlung im gleichen Rhythmus wie die in die Messkammer 1 eingestrahlte Strahlung. Der ausgehende Lichtleiter L6 des Wandlers AO ist in der Auswerteeinheit E mit einem Strahlungsaufnehmer R verbunden, dessen Ausgangssignal einem Phasenkomparator 18 zugeführt wird, welcher in Koinzidenz mit der Strahlungsquelle Q ebenfalls vom Oszillator 16 angesteuert wird. Damit wird erreicht, dass nur während der Impulsdauer der Strahlungsimpulse das vom Wandler AO abgegebene optische Signal ausgewertet und weitergegeben wird.
  • Das Ausgangssignal des Phasenkomparators 18 wird einem Schwellenwertdetektor 19 zugeführt. Sobald die Intensität der Ausgangsimpulse des Strählungsaufnehmers R eine bestimmte Schwelle überschreitet, liefert dieser Schwellenwertdetektor 19 an den von ihm angesteuerten Signalgeber 10 ein Alarmsignal.
  • Zusätzlich wird die Streustrahlung aus der Messkammer über den Eingang Y des Lichtleiters L2 abgenommen und einem weiteren Strahlungsaufnehmer R zugeführt. Dieser ist an einen weiteren, ebenfalls vom Oszillator 16 angesteuerten Phasenkomparator 12 angeschlossen, welcher ebenfalls das eintreffende Signal in Koinzidenz mit den Strahlungsimpulsen verstärkt und an einen zweiten Schwellenwertdetektor 13 weitergibt. Sobald die Intensität der aufgenommenen Streustrahlung während der Dauer der Strahlungsimpulse nun eine weitere Schwelle überschreitet, steuert der Schwellenwertdetektor 13 einen Signalgeber an. Dabei kann es sich um den gleichen Signalgeber 10 handeln, wie der vom Wandler 17 angesteuerte, wobei die Schwellenwertdetektoren beider Kanäle 19 und 13 jeweils mit den Eingängen eines logischen Tores 14 verbunden sind, an dessen Ausgang der gemeinsame Alarmsignalgeber 10 angeschlossen ist. In jedem der beiden Kanäle können jedoch auch separate Signalgeber oder Hilfsgeräte 15, 16 angesteuert werden.
  • Als besonders zweckmässig hat es sich erwiesen, die Impulsfrequenz der Strahlungsimpulse oder des Oszillators 16 und die Abmessungen der Messkammer 1 derart aufeinander abzustimmen, dass in der Messkammer 1 stehende akustische Wellen entstehen, so dass eine wesentliche Verstärkung des Ausgangssignales .des akustisch-optischen Wandlers AO erreicht werden kann.
  • Es sei noch darauf hingewiesen, dass zur Verstärkung des meist relativ schwachen Streustrahlungssignals eine optische Verstärkung mittels eines z.B. in'"Electronics", October 1979, S. 69.., beschriebenen "Transphasers" vorgesehen sein kann. Figur 13 zeigt eine solche Anordnung, bei der die über den Lichtleiter L1 eintreffende Strahlung von einem Verzweigungselement V1 einerseits in die Messkammer 1 geleitet wird und andererseits über die Verzweigung L3 dem Transphaser TP, der z.B. auf der Basis von InSb oder GaAs aufgebaut ist, zugeführt wird. Dem Steuereingang IN des Transphasers TP wird die aus der Messkammer 1 aufgenommene Streustrahlung zugeführt, so dass an dessen Ausgang OUT ein verstärktes Streustrahlungssignal auftritt, das über den Lichtleiter L2 zurückgeführt wird.
  • Auch für andere zu überwachende Zustandsgrössen lassen. sich geeignete Fühler schaffen. So zeigt Figur 14 eine Temperaturmelde-Anordnung mit einem Zwischenraum zwischen zwei Lichtleitern L1und L2, in den ein Bimetallelement BM oder ein Element aus einer Formgedächtnislegierung (shape memory alloy) bei einer vorgegebenen Temperatur einschwenkt und dabei die Strahlungsweiterleitung unterbricht.
  • Figur 15 a zeigt ein Sensorelement, das eine sogenannte Gradientenlinse G aufweist, z.B. vom Typ SSWL der Nippon Sheet Glass K.K. Deren Länge ist so gewählt, dass die über den Lichtleiter L1 ankommende Strahlung nach Reflexion an einer Reflexionsschicht RF auf den Lichtleiter L2 oder sich selbst abgebildet wird. Zwischen Gradientenlinsen G und Reflexionsschicht RF kann nun eine zustandsempfindliche Schicht CS vorgesehen sein, deren optische oder geometrische Eigenschaften sich z.B. als Funktion von Temperatur, Druck, Gaskonzentration oder Feuchtigkeit ändern. Dabei ändert sich dann auch die in den Lichtleiter L2 zurückreflektierte Strahlungsintensität. Die Schicht kann z.B. als druckempfindliches Elastomer oder als feuchteempfindliches Polymer, z.B. der unter der Bezeichnung "Nafion" von Dupont vertriebene Quellstoff, oder "Montmorillonite" ausgebildet sein. Die Schicht CS kann auch aus Luft bestehen, wobei die Reflexionsschicht RF als schwingungsfähige, ein Referenzvolumen überspannende Membran ausgebildet ist. Diese Anordnung kann als empfindlicher Druck- und Schallsensor dienen.
  • Wie in Figur 15 b dargestellt, kann die Reflexionsschicht auch direkt auf die Gradientenlinse G aufgebracht und als Flüssigkristall LCD ausgebildet sein. Wird ein cholesterischer Flüssigkristall LCD mit Farbumschlag bei einer vom Material abhängigen kritischen Temperatur, z.B. zwischen 20° und 1000 verwendet (J. Microwave Power 9 (1974), p. 242 ...), lässt sich damit ein optischer Temperatursensor schaffen. Bei Verwendung eines elektrisch steuerbaren Flüssigkristalles LCD ist der Sensor als elektrisch-optischer Wandler für eine Meldeeinheit gemäss Figur 9 geeignet.
  • Es sei noch erwähnt, dass die Schnittstelle zwischen elektrischem und optischem System auch anders gewählt werden kann, z.B. können mehrere Strahlungsquellen und -Empfänger räumlich getrennt von der Signalschaltung angeordnet und mit dieser über elektrische Leitungen verbunden sein. Von Strahlungsquelle und -Empfänger aus erfolgt die Energie-und Signalübertragung zu den Meldeeinheiten oder Fühlern dann über Lichtleiter. In diesem Fall ist das gesamte elektrische System, d.h. Signalschaltung und alle angeschlossenen Strahlungssender und -Empfänger als Auswerteeinheit anzusehen.
  • Die vorstehend beschriebenen Meldeanlagen zeichnen sich dadurch aus, dass die Energieübertragung von der zentralen Auswerteeinheit zu den Meldeeinheiten und die Signalrückleitung ausschliesslich auf optischem Wege erfolgt. Störungen elektrischer Art sind daher von vornherein ausgeschlossen und solche Anlagen können daher mit Vorteil in einer Umgebung verwendet werden, in welcher Anlagen mit elektrischer Uebertragung störanfällig und unzuverlässig arbeiten. Insbesondere ist die Verwendung unter ungünstigen oder gefährlichen Umgebungsbedingungen, beispielsweise in explosionsgefährdeter Umgebung, ohne besonderen Aufwand möglich.

Claims (24)

1. Meldeanlage mit wenigstens einer Meldeeinheit und einer Auswerteeinheit, wobei eine elektromagnetische Strahlungsquelle sowie ein Strahlungsempfänger vorgesehen ist, dessen Bestrahlungsänderung bei Eintritt eines zu meldenden Zustandes mit einer Signalschaltung zur Signalgabe ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlungsquelle (Q), Strahlungsempfänger (R) und Signalschaltung (S)zu der Auswerteeinheit (E) vereint sind, dass die Meldeeinheiten (M , M2' M ) und die Auswerteeinheit (E) mittels strahlungsleitender Elemente (L1, L2) miteinander verbunden sind, so dass elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle (Q) über mindestens ein strahlungsleitendes Element (L1) der oder den Meldeeinheiten (M1, M2, M3) zugeführt wird, und dass die Meldeeinheiten (M1, M2, M3) ausgebildet sind, bei Eintritt eines zu meldenden Zustandes über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L1, L21 L6) Strahlung veränderter Intensität an den Strahlungsempfänger (R) in der Auswerteeinheit (E) zurückzuleiten.
2. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsrückleitung über wenigstens ein weiteres strahlungsleitendes Element (L2) erfolgt.
3. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsrückleitung über das gleiche strahlungsleitende Element (L ) erfolgt.
4. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeeinheit (M) ausgebildet ist, bei Abwesenheit eines zu meldenden Zustandes keine Strahlung, bei Eintritt eines solchen Zustandes jedoch Strahlung bestimmter Intensität zurückzuleiten.
5. Meldeanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeeinheit (M) eine Messkammer (1) aufweist, in die Strahlung der Strahlungsquelle über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L ) hineingeleitet wird, und aus welcher die an Partikeln in der Messkammer (1) gestreute Strahlung mittels wenigstens eines weiteren strahlungsleitenden Elementes (L2), dessen Eingang ausserhalb des Einstrahlungsbereiches des ersten strahlungsleitenden Elementes (L1) angeordnet ist, abgenommen und dem Strahlungsempfänger (R) in der Auswerteeinheit (E) zugeleitet wird.
6. Meldeanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die-Meldeeinhe-it (M) einen optisch-elektrischen Wandler (7) aufweist, der über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L3) Strahlung erhält und dabei eine elektrische Spannungabgibt, ein von diesem optisch-elektrischen Wandler (7) mit Spannung versorgtes Sensorelement (F), das bei Eintritt eines zu meldenden Zustandes seine Ausgangsspannung ändert, sowie einen elektrisch-optischen Wandler (T), der bei dieser Aenderung der Ausgangsspannung ein optisches Signal erzeugt, welches über wenigstens ein weiteres strahlungsleitendes Element (L2) an den Strahlungsempfänger (R) zurückgeleitet wird.
7. Meldeanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement ein für ein Brandphänomen empfindliches Element aufweist.
8. Meldeanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das für ein Brandphänomen empfindliche Element als luftzugängliche Ionisationskammer (8) ausgebildet ist.
9. Meldeanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (F) ein hochohmiges Halbleiterelement mit gas-, feuchte-, druck-, rauch- oder temperaturempfindlicher aktiver Isolatorschicht aufweist.
10. Meldeanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch-optische Wandler (T) ein Element (LCD) mit elektrisch steuerbarer optischer Durchlässigkeit aufweist.
11. Meldeanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch-optische Wandler (T) ein Element (EO) mit elektrisch steuerbarer Strahlungsablenkung aufweist, wobei das die Strahlung zurückleitende Element (L2) mit seiner Aufnahmefläche so angebracht ist, dass es Strahlung bei vorbestimmter Eingangsspannung des Wandlers (T) erhält.
12. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeeinheit (M) ein Fühlerelement (F) aufweist, bei welchem eine gas-, rauch-, temperatur- oder strahlungsabhängige Schicht das als durchgehende Schleife ausgebildete strahlungsleitende Element (L , L2) bedeckt und bei Einwirkung eines nachzuweisenden Zustandes, dessen.optische Uebertragungseigenschaften ändert.
13. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle impulsförmige elektromagnetische Strahlung über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L ) in eine Messkammer (1) aussendet, zu welcher die auf das Auftreten von Rauch- oder Aerosolpartikeln zu überwachende Luft Zutritt hat, und dass ein akustisch-optischer Wandler (AO) vorgesehen ist, welcher die durch die Absorption der Strahlungsimpulse von Partikeln in der Messkammer erzeugten Luftschwingungen aufnimmt, dabei ein von der Strahlungsquelle (Q) über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L5) zugeführtes optisches Signal verändert und über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L6) an einen weiteren Strahlungsempfänger (R0) in der Auswerteeinheit (E) zurückleitet, und die eine Signalschaltung (S) aufweist, welche ein Alarmsignal auslöst, sobald die Intensität der aufgenommenen Luftschwingungen eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
14. Meldeanlage nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet., dass die strahlungsleitenden Elemente (L1, L2, L6) vom Monomode-Typ ausgebildet sind.
15. Meldeanlage nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein akustisch-optischer Wandler (AO) vorgesehen ist, der ein durch Schallschwingungen deformiertes Element (D) aufweist, auf dem wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L5, L6) so befestigt ist, dass sich dessen optische Uebertragungseigenschaften bei Deformation des Elementes (D) infolge gleichzeitiger Verformung ändern, wobei das strahlungsleitende Element (L5, L6) eine durchgehende Schleife bildet, deren eines Ende mit der Strahlungsquelle (Q) und das andere Ende mit der Auswerteeinheit (E) verbunden ist.
16. Meldeanlage nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein akustisch-optischer Wandler (AO) vorgesehen ist, der ein durch Schallschwingungen in Vibration gebrachtes Element (D) aufweist, dass die Strahlung über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L5) auf das vibrierende Element gerichtet und die vom vibrierenden Element (D) reflektierte und gestreute Strahlung von wenigstens einem weiteren strahlungsleitenden Element (L6) abgenommen und der Auswerteeinheit (E) zugeleitet wird. ,
17. Meldeanlage nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein akustisch-optischer Wandler (AO) vorgesehen ist, der ein piezoelektrisches Element (P) aufweist, das sich bei der Schalleinwirkung verformt und eine elektrische Spannung abgibt, sowie ein Element (LCD) mit elektrischsteuerbarerTransparenz, dem diese Spannung zugeführt wird, und das bei Vibration des piezoelektrischen Elementes (P) das über das oder die strahlungsleitenden Elemente (L5) zugeführte optische Signal verändert.
18. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 13 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Streustrahlungsaufnehmer (R) vorgesehen ist, welcher die an Rauchpartikeln in der Messkammer (1) im Strahlungsbereich der Strahlungsquelle (Q) gestreute Strahlung aufnimmt, jedoch keine direkte Strahlung von der Strahlungsquelle (Q) erhält und welcher über wenigstens ein strahlungsleitendes Element (L2) ein optisches Signal abgibt, sobald die Intensität der aufgenommenen Streustrahlung eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
19. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Oszillator (16) vorgesehen ist, welcher die Strahlungsquelle (Q) impulsweise mit einerbestimmten Impulsfrequenz steuert und gleichzeitig die Signalschaltung (S) in Koinzidenz mit den Strahlungsimpulsen betreibt.
20. Meldeanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalschaltung (S) einen vom Oszillator (16) angesteuerten Phasenkomparator (18) aufweist, welcher im wesentlichen nur während der Dauer der Strahlungsimpulse das Eingangssignal der Signalschaltung auswertet, sowie einen Schwellenwertdetektor (19) welcher ein Signal an einen Signalgeber (10) abgibt, sobald die Intensität des Eingangssignales eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
21. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Meldeeinheiten (M1, M2, M ) über strahlungsleitende Elemente (L1, L2) parallel in wenigstens einer Gruppe an die Auswerteeinheit (E) angeschlossen sind.
22. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Meldeeinheiten (F1, F2..) über strahlungsleitende Elemente (L1, L2) in Serie an die Auswerteeinheit (E) angeschlossen sind.
23. Meldeanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeeinheiten (F1, F2) durch Abzweigungen (L1" L2) überbrückt sind, wobei Meldeeinheiten und zugehörige Abzweigungen eine verschiedene spektrale Durchlässigkeit aufweisen.
24. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 1 - 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeeinheiten (M) eine Gradientenlinse (G) aufweisen, die die Strahlung eines strahlungsleitenden Elementes (L1) vermittels einer Reflexionsschicht (RF, LCD) mit elektrisch steuerbarer oder zustandsabhängiger Reflexion auf ein weiteres strahlungsleitendes Element (L2) oder sich selbst abbildet.
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