EP0578189A1 - Optischer Rauchmelder - Google Patents

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Publication number
EP0578189A1
EP0578189A1 EP93110757A EP93110757A EP0578189A1 EP 0578189 A1 EP0578189 A1 EP 0578189A1 EP 93110757 A EP93110757 A EP 93110757A EP 93110757 A EP93110757 A EP 93110757A EP 0578189 A1 EP0578189 A1 EP 0578189A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
optical
switching
light
measuring section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP93110757A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Ryser
Jürg Werner
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cerberus AG filed Critical Cerberus AG
Publication of EP0578189A1 publication Critical patent/EP0578189A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/20—Calibration, including self-calibrating arrangements
    • G08B29/24—Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components
    • 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
    • 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 an optical smoke detector according to the preamble of claim 1.
  • Smoke detectors of this type are generally known. They are used in particular as automatic fire detectors for the early detection of fires.
  • Smoke detectors occupy a special position among the multitude of types of automatic fire detectors on the market, since they are best suited to detect fires at such an early stage that countermeasures can still be successfully initiated.
  • ionization smoke detectors There are two main types of smoke detectors: ionization smoke detectors and optical smoke detectors.
  • ionization smoke detectors the accumulation of smoke particles in air ions is used. Since a radioactive source is required to adequately ionize the air molecules, the handling of which during production and disposal is problematic, optical smoke detectors are increasingly being used.
  • These optical detectors use the optical properties of aerosols to detect smoke.
  • either the weakening of a light beam by smoke (“extinction smoke detector '') or the scattering of light on smoke particles is used.
  • the electromagnetic radiation scattered on smoke particles is measured by a scattered radiation receiver arranged outside the direct beam path.
  • a scattered radiation receiver can be set up very sensitively, since no scattered radiation occurs in the absence of aerosol particles in the measuring section, the signal is practically zero and, in the presence of aerosol in the measuring room, a signal occurs that is very large compared to the zero value and therefore easy to determine is.
  • a disadvantage of scattered-light smoke detectors is that they only respond to types of smoke that strongly scatter light. White smoke that contains a lot of water vapor, for example, scatters light very strongly, whereas black smoke, which contains a lot of soot, probably absorbs light, but scatters it only to a small extent.
  • the measuring distance for extinction smoke detectors must be quite long in order to enable clear and reliable detection of smoke.
  • line detectors e.g. Light source and receiver are arranged separated from each other by a longer measuring section and the light beam passes through the measuring section once.
  • the light source and receiver are located in the same housing and the light beam passes through the measurement section twice by being reflected back to the housing by a reflector. This already enables the length of the measuring section to be halved; nevertheless, a reflector to be installed outside the smoke detector is required, the alignment and mechanical stabilization of which can be problematic. With both types of detectors there is a risk of false alarms due to accidental interruption of the measuring section, mechanical displacement of the components or similar faults.
  • the extinction module m in [dB / m] and the light opacity module D in [% / m] can easily be calculated from the transmission T:
  • the extinction calculated from the measured value Q is thus a function of the sub-ratios K1, K2 and the amplification factors Ri (fj) of the signal amplification, which are generally dependent on the modulation frequency.
  • Ri (fj) the amplification factors of the signal amplification
  • the object of the invention is to create an extinction smoke detector which avoids the disadvantages of the known smoke detectors and in particular has increased stability and can detect the same extinction values over a considerably shorter measuring distance.
  • FIGS. 2 and 3 show a practical application example for a punctiform extinction smoke detector according to the invention.
  • the smoke detector has a measuring section T1 accessible to the outside atmosphere and comparison sections U which are not accessible to the outside atmosphere and which are arranged in an integrated optical chip in the form of a glass plate G.
  • This integrated optical component is shown in FIG. It contains all the optical and optoelectronic elements necessary for the sensor.
  • the most important component is a 60 mm x 30 mm x 1.5 mm glass substrate, in which the waveguides U are contained, which serve to guide light in the direction of the arrow.
  • the light is generated by two radiation sources S1 and S2, the light of which is modulated with different frequencies f1 and f2.
  • the light is coupled into the waveguide U, which is contained within the glass chip, on the principle of "end-fire coupling".
  • AlGaAs LEDs are expediently used as light sources S1 and S2.
  • the light from one radiation source S1 is guided through a Y-shaped division of the waveguide (bifurcation) into two waveguides, the division of the light beam at this bifurcation being given by the division ratio K1.
  • a radiation receiver D2 e.g. a photodiode
  • the second waveguide in a 90 ° arc to the measuring section T1, which is sawn into the side of the glass plate G as a 34 mm long space.
  • the light is emitted at the beginning of the measuring section T1 through a collimation lens L1, e.g. a gradient-index lens, coupled out of the waveguide U and, after passing through the measurement section T1, coupled through a second collimation lens L2 of the same type as the lens L1 into the second waveguide U, through which it is guided to the other radiation receiver D1.
  • a collimation lens L1 e.g. a gradient-index lens
  • the light from the second radiation source S2 is likewise guided through a Y-shaped bifurcation into two waveguides, the division being given by the division ratio K2, and in 180 ° arcs with a radius of curvature of 10 mm each to the radiation receivers D1 and D2.
  • the four light signals from S1 and S2 detected by the radiation receivers D1 and D2 are amplified in a first amplifier stage R1 and R2 and synchronously rectified in a second stage, a synchronous rectifier SG with a low-pass filter on the output side; this distinguishes the signals by their different modulation frequencies f1, f2.
  • the waveguides U are gradient-index multimode strip waveguides which are introduced into the substrate glass by an ion exchange process and are buried under the substrate surface by approximately 10 ⁇ m by ion exchange with an applied electric field. This protects the waveguides from surface influences.
  • a second substrate of the same glass type and size is applied to the first glass substrate using an adhesive which has the same refractive index as the glass.
  • the glass is a sodium glass, the sodium ions of which are locally replaced by silver ions and increase the refractive index at these local points. Since the waveguides must have a strip geometry, the ion exchange is only carried out locally according to the desired geometry of the strips.
  • a mask made of evaporated aluminum is applied to the substrate by means of a photolithographic process before the ion exchange process.
  • the aluminum mask just releases the strips where the waveguides are to be formed. After the ion exchange, the mask is removed again and the second protective glass plate is stuck on.
  • FIG. 3 shows an optical bridge circuit according to the present invention with an upstream electronic time-division multiplex bridge. In operation, there is an alternation between switch positions b and c.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a bridge circuit according to the invention with a combination of the extensions a) to c) as were implemented in a bridge circuit according to the invention. It is the overall circuit of an optical bridge with two extinction paths, an upstream electronic time-multiplex bridge and active offset and crosstalk compensation.

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Abstract

Zur Erhöhung der Fehlalarmsicherheit von optischen Rauchmeldern nach dem Extinktionsprinzip mit zwei Strahlungsquellen (S1, S2) und zwei Strahlungsempfängern (D1, D2) werden eine Messstrecke (T1) und eine Vergleichsstrecke (U) in einem integrierten optischen Chip angeordnet, wobei die Vergleichsstrecke (U) in Form von Wellenleitern (U) in einer Glasplatte (G) angeordnet sind und das Licht von der Strahlungsquelle (S1) zu der Messstrecke (T1) und von der Messstrecke (T1) zu dem Strahlungsempfänger (D1) durch in der Glasplatte (G) ausgebildete Wellenleiter (U) geleitet wird. Zur Verbesserung der Empfindlichkeit bei mindestens gleichem Auflösungsvermögen senden die beiden Strahlungsquellen (S1, S2) Licht unterschiedlicher Modulation aus, und der optischen Brückenschaltung ist eine elektrische Zeitmultiplex-Brücke vorgeschaltet, welche die Modulationssignale abwechselnd gerade (Zustand b) und dann überkreuzt (Zustand c) durchlässt, und die Auswerteschaltung enthält spezielle Schaltelemente, welche die Frequenzgänge Ri(fj) aus dem Endresultat eliminieren. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optischen Rauchmelder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Rauchmelder dieser Art sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere als automatische Brandmelder zur Früherkennung von Branden eingesetzt.
  • Unter der Vielzahl der auf dem Markt befindlichen Typen von automatischen Brandmeldern nehmen die Rauchmelder eine besondere Stellung ein, da sie am besten geeignet sind, Brände in einem derart frühen Zeitpunkt zu erkennen, daß Gegenmaßnahmen noch erfolgreich eingeleitet werden können.
  • Man unterscheidet im wesentlichen zwei Arten von Rauchmeldern: Ionisationsrauchmelder und optische Rauchmelder. Bei den Ionisationsrauchmeldern wird die Anlagerung von Rauchpartikeln an Luftionen ausgenutzt. Da für eine ausreichende Ionisation der Luftmoleküle eine radioaktive Quelle erforderlich ist, deren Handhabung bei der Produktion und bei der Entsorgung problematisch ist, werden in zunehmendem Maße optische Rauchmelder verwendet Bei diesen Rauchmeldern werden die optischen Eigenschaften von Aerosolen zur Detektion von Rauch herangezogen. Hierbei nutzt man entweder die Schwächung eines Lichtstrahls durch Rauch ("Extinktionsrauchmelder'') oder die Streuung von Licht an Rauchpartikeln aus.
  • Bei den letztgenannten ''Streulichtrauchmeldern'' wird die an Rauchpartikeln gestreute elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung, von einem außerhalb des direkten Strahlengangs angeordneten Streustrahlungsempfänger gemessen. Ein solcher Strahlungsempfänger kann sehr empfindlich eingerichtet werden, da bei Abwesenheit von Aerosolteilchen in der Meßstrecke keine Streustrahlung auftritt, das Signal also praktisch gleich Null ist und bei Anwesenheit von Aerosol im Meßraum ein Signal auftritt, das gegenüber dem Nullwert sehr groß ist und daher leicht festzustellen ist. Nachteilig bei Streulichtrauchmeldern ist, daß sie nur auf Rauchtypen ansprechen, welche Licht stark streuen. Weisser, stark wasserdampfhaltiger Rauch z.B. streut Licht sehr stark, wogegen schwarzer Rauch, welcher stark rußhaltig ist, wohl Licht absorbiert, es jedoch nur in geringem Mass streut.
  • Da die Abschwächung, oder Extinktion, von Licht durch Rauch verhältnismäßig gering ist, muß die Meßstrecke bei Extinktionsrauchmeldern ziemlich lang sein, um eine klare und sichere Detektion von Rauch zu ermöglichen. Sie wurden daher in der Vergangenheit meist als "Linienmelder" ausgebildet, bei denen z.B. Lichtquelle und -empfänger durch eine längere Messstrecke voneinander getrennt angeordnet sind und der Lichtstrahl die Messstrecke einmal durchläuft. In einem ähnlichen Beispiel befinden sich Lichtquelle und -empfänger in demselben Gehäuse und der Lichtstrahl durchläuft die Messstrecke zweimal, indem er durch einen Reflektor zum Gehäuse zurückreflektiert wird. Dies ermöglicht bereits eine Halbierung der Länge der Meßstrecke; trotzdem ist ein außerhalb des Rauchmelders anzubringender Reflektor erforderlich, dessen Ausrichtung und mechanische Stabilisierung problematisch sein kann. Bei beiden Typen von Meldern besteht die Gefahr von Fehlalarmen durch zufälligen Unterbruch der Meßstrecke, mechanischer Versetzung der Komponenten oder ähnlichen Störungen.
  • Es ist deshalb seit langem das Bestreben gewesen, auch die Extinktionsmelder als sogenannte ''Punktmelder" auszubilden, d.h. als Melder, bei denen Lichtquelle und -empfänger in demselben Gehäuse angeordnet sind und ausserhalb dieses Gehäuses keine weiteren Bestandteile erforderlich sind. Dies ist auch im Hinblick auf eine einfach durchzuführende Wartung von Vorteil. Das Hauptproblem bei punktförmigen Extinktionsrauchmeldem besteht darin, daß es verhältnismäßig schwierig ist, die über eine kürzere Messtrecke sich ereignende geringfügige Abschwächung eines Lichtstrahls durch ein Brandaerosol sicher festzustellen. Das für die Alarmgebung ausgewertete Signal wird durch Differenzbildung zweier verhältnismäßig großer Signale erhalten. Die Anforderungen an die Stabilisierung der Lichtquelle und des Lichtstrahls sowie an die Empfindlichkeit des Lichtempfängers sind dementsprechend sehr hoch.
  • Man kann davon ausgehen, daß bei den üblichen Linienextinktionsmeldern, bei denen eine Meßstrecke von vielen Metern vorhanden ist, die Empfindlichkeit so groß sein muß, daß eine Abschwächung des Signals von 4% pro Meter sicher erkannt werden kann. In Punktextinktionsmeldern beträgt die Länge der Meßstrecke jedoch nur etwa 5 bis 20 cm. Beträgt die Messstrecke z.B. 10 cm, so liegt das Alarmiveau bei einer Abschwächung von 0,4 %. Damit dieser Wert sicher gemessen werden kann, wird eine Auflösung, bzw. Drift über den gewünschten Temperaturbereich des Detektionssystems von weniger als 0,04 % gefordert. Wegen des Temperaturgangs der einzelnen Elemente des Systems kann dieses Problem nur mit speziellem Referenzmessverfahren gelöst werden.
  • Eine mögliche Lösung besteht in der optischen Brückenschaltung (vgl. Figur 1):
    Werden die Ausgangssignale der optischen Brücke A1(f1), A1(f2), A2(f1) und A2(f2) durch Produkte aus den Sendeleistungen der Strahlungsquellen S1 und S2, den Strahlteilverhältnissen K1 und K2 sowie der Empfindlichkeiten der Strahlungsempfänger D1 und D2 ausgedrückt und wird der Quotient Q aus diesen vier Brückensignalen gebildet, so fallen die Sendeleistungen der Strahlungsquellen sowie die Empfindlichkeiten der Strahlungsempfänger heraus:
    Figure imgb0001
    Es bedeuten:
    • T =
    Transmission der Luftstrecke T1 = 10 -m·d/10 , wobei m = Extinktionsmodul (ISO ''optical density'') in [dB/m] und d = Länge der optischen Strecke
    f1, f2 =
    Modulationsfrequenz der Strahlungsquellen S1 bzw. S2
    K1, K2 =
    die optischen Teilverhältnisse bei den Strahlungsteilern
    R1(f), R2(f) =
    Signalverstärkung folgend den Strahlungsempfängern D1 bzw. D2 als Funktion der Modulationsfrequenz f
    SG =
    Synchrongleichrichter mit ausgangsseitiger Tiefpaßfilterung
    Ai(fj) =
    resultierendes Ausgangssignal vom Strahlungsempfänger i entsprechend dem Signalanteil bei der Modulationsfrequenz fj,
       wobei i=1,2 und j=1,2.
  • Aus der Transmission T können das Extinktionsmodul m in [dB/m], und das Lichttrübungsmodul D in [%/m] leicht berechnet werden:
    Figure imgb0002
  • Die aus dem Messwert Q berechnete Extinktion ist somit eine Funktion der Teilverhältnisse K1, K2, sowie der im allgemeinen von der Modulationsfrequenz abhängigen Verstärkungsfaktoren Ri(fj) der Signalverstärkung. In der Praxis zeigt es sich, daß letztere über einen größeren Temperaturbereich kaum in der geforderten Präzision von 0,04 % konstant gehalten werden können. Probleme bereiten auch Elektronik-Offsets, Kanalübersprechen und die Teilverhältnisse K1 und K2, insbesondere das Driften all dieser Grössen über die Zeit und den Temperaturbereich.
  • Eine Lösung zur Realisierung von einem ähnlichen Referenzmessverfahren zur Bestimmung der Transmission einer von Rauch oder anderem Fluid gefüllten Strecke sind zum Beispiel in US-4'018'513 und CH-A-643'061 dargelegt. Diese Systeme ermöglichen durch Referenzmessungen die Veränderungen der Eigenschaften der Lichtquellen und der Empfänger auszukompensieren. Sie sind jedoch so aufgebaut, dass nur eine begrenzte Auflösung in der Messung möglich ist, und sie sind demzufolge für Zwecke bestimmt, welche eine grössere Messstrecke erlauben oder eine grössere Auflösung erfordern.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Extinktionsrauchmelder zu schaffen, welcher die Nachteile der bekannten Rauchmelder vermeidet und insbesondere über eine erhöhte Stabilität verfügt und über eine wesentlich kürzere Messstrecke gleiche Extinktionswerte detektieren kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einem optischen Rauchmelder der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 eine optische Brückenschaltung gemäss dem Stand der Technik,
    • Figur 2 ein praktisches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, punktförmigen Extinktionsrauchmelders,
    • Figur 3 eine optische Brückenschaltung gemäß vorliegender Erfindung mit vorgeschalteter elektronischer Zeit-Multiplexbrücke,
    • Figur 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brückenschaltung mit verdoppelter Sensitivität,
    • Figur 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brückenschalltung mit aktiver Offset- und Übersprechkompensation,
    • Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brückenschaltung mit einer Kombination der Erweiterungen.
  • In den Figuren 2 und 3 ist ein praktisches Anwendungsbeispiel für einen erfindungsgemässen, punktförmigen Extinktionsrauchmelder dargestellt. Der Rauchmelder weist eine der Aussenatmosphäre zugängliche Messstrecke T1 und der Aussenatmosphäre nicht zugängliche Vergleichsstrecken U auf, die in einem integrierten optischen Chip in Form einer Glasplatte G angeordnet sind. In der Figur 2 ist dieses integrierte optische Bauteil dargestellt. Es enthält sämtliche für den Sensor notwendigen optischen und optoelektronischen Elemente. Wichtigster Bestandteil ist ein 60 mm x 30 mm x 1,5 mm grosses Glassubstrat, in welchem die Wellenleiter U enthalten sind, welche zur Leitung von Licht in Pfeilrichtung dienen.
  • Das Licht wird von zwei Strahlungsquellen S1 und S2 erzeugt, deren Licht mit unterschiedlichen Frequenzen f1 bzw. f2 moduliert wird. Das Licht wird nach dem Prinzip des "end-fire-coupling" in die Wellenleiter U, die innerhalb des Glas-Chips enthalten sind, eingekoppelt. Als Lichtquellen S1 und S2 dienen zweckmässigerweise AlGaAs-LEDs. Das Licht der einen Strahlungsquelle S1 wird durch eine Y-förmige Teilung des Wellenleiters (Bifurkation) in zwei Wellenleiter geführt, wobei die Aufteilung des Lichtstrahls an dieser Bifurkation durch das Teilungsverhältnis K1 gegeben ist. Durch den einen Wellenleiter wird es in einem 180°-Bogen mit einem Radius von 10 mm zu einem Strahlungsempfänger D2 geführt, z.B. einer Photodiode, und durch den zweiten Wellenleiter wird es in einem 90°-Bogen zu der Messstrecke T1, die als 34 mm langer Zwischenraum in die Seite der Glasplatte G gesägt ist, geführt.
  • Das Licht wird am Beginn der Messstrecke T1 durch eine Kollimationslinse L1, z.B. einer gradient-index Linse, aus dem Wellenleiter U ausgekoppelt und nach Durchlaufen der Messstrecke T1 durch eine zweite Kollimationslinse L2 von der gleichen Art wie die Linse L1 in den zweiten Wellenleiter U eingekoppelt, durch den es zu dem anderen Strahlungsempfänger D1 geleitet wird.
  • Das Licht der zweiten Strahlungsquelle S2 wird nach Einkoppelung in den Wellenleiter U ebenfalls durch eine Y-förmige Bifurkation in zwei Wellenleiter geführt, wobei die Aufteilung durch das Teilungsverhältnis K2 gegeben ist, und in 180°-Bögen mit einem Krümmungsradius von je 10 mm zu den Strahlungsempfängern D1 und D2 geleitet. Die durch die Strahlungsempfänger D1 und D2 detektierten vier Lichtsignale von S1 und S2 werden in einer ersten Verstärkerstufe R1 bzw. R2 verstärkt und in einer zweiten Stufe, einem Synchrongleichrichter SG mit ausgangsseitigem Tiefpassfilter, synchron gleichgerichtet; dadurch werden die Signale durch ihre verschiedenen Modulationsfrequenzen f1, f2 unterschieden.
  • Bei den Wellenleitern U handelt es sich um gradient-index Multimoden-Streifenwellenleiter, welche durch einen lonenaustauschprozess in das Substratglas eingebracht und durch lonenaustausch mit angelegtem elektrischem Feld um ca. 10 µm unter die Substratoberfläche vergraben werden. Die Wellenleiter sind so vor Oberflächeneinflüssen geschützt. Zwecks zusätzlichem Schutz und auch erhöhter mechanischer Stabilität wird ein zweites Substrat von gleichem Glastyp und Grösse mit einem Klebstoff, der den gleichen Brechungsindex wie das Glas aufweist, auf das erste Glassubstrat aufgebracht. Das Glas ist ein Natriumglas, dessen Natriumionen durch Silberionen lokal ausgetauscht werden und an diesen lokalen Stellen den Brechungsindex erhöhen. Da die Wellenleiter eine Streifengeometrie besitzen müssen, wird der lonenaustausch nur lokal gemäss der gewünschten Geometrie der Streifen vollzogen. Hierzu wird vor dem lonenaustauschprozess eine Maske aus aufgedampftem Aluminium mittels eines photolithographischen Prozesses auf das Substrat gebracht. Die Aluminiummaske gibt gerade nur die Streifen frei, wo die Wellenleiter zu bilden sind. Nach dem lonenaustausch wird die Maske wieder entfernt, und die zweite zum Schutz dienende Glasplatte wird aufgeklebt.
  • Die Figur 3 zeigt eine optische Brückenschaltung gemäss vorliegender Erfindung mit vorgeschalteter elektronischer Zeit-Multiplexbrücke. Im Betrieb wird abwechselnd zwischen den Schalterstellungen b und c hin- und hergeschaltet.
  • Durch Vorschalten einer elektrischen Zeitmultiplex-Brücke, welche die Modulationssignale abwechselnd gerade durchlässt (Zustand b) und dann überkreuzt (Zustand c) können die Frequenzgänge Ri(fj) aus dem Endresultat eliminiert werden. Entsprechend diesen zwei Zuständen werden zwei Quotienten Ob und Qc gebildet. Aib(fj) und Aic(fj) bezeichnen die Ausgangssignale Ai(fj), gemessen im Zustand b, bzw. c:
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    T = √ Qb · Qc ¯ · K 1· K 2
    Figure imgb0005

    Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Brückenschaltung mit verdoppelter Sensitivität in der symmetrischen Brücke. Hier wird das Licht von beiden Strahlungsquellen S1 und S2 durch Messstrecken T1 bzw. T2 geführt, welche beide der Atmosphäre zugänglich sind und eine Transmission T haben. Die Empfindlichkeit der Brücke wird so verdoppelt wie aus folgender Gleichung ersichtlich ist.
    Figure imgb0006
    Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Brückenschaltung mit aktiver Kompensation von elektronischen Offsets und Kanalübersprechen und deren Drift. Die dadurch hinzugefügten Schalter, die durch die logischen Signale SE-f1, SE-f2 (send enables) gesteuert werden, erlauben es, die jeweilige Sende-Quelle fi ein- und auszuschalten. Im folgenden Ablaufdiagramm bezeichnet Ai(fj) den jeweiligen aktuellen Messwert am entsprechenden Ausgang. Die Variablen aij, bij (i = 1, 2; j = 1, 2) dienen der Zwischenspeicherung, Oij ist der aktuelle Kompensationswert. Das korrigierte Messignal erhält man später durch Subtraktion von Oij:
    Ai(fj) (korrigiert): = Ai(fj) (gemessen) - Oij.
    • 1. SE-f1 = off
      SE-f2 = off
         aij: = Ai(fj); i =1, 2; j = 1,2;
    • 2. SE-f1 = on
      SE-f2 = on
         bij: = Ai(fj); i = 1, 2; j = 1, 2;
    • 3. SE-f1 = off
      SE-f2 = on
         Oi2: = bi2 - Ai(f2) + ai2; i = 1, 2;
    • 4. SE-f1 = on
      SE-f2 = off
         Oi1: = bi1 - Ai(f1) + ai1; i = 1, 2.
  • Für die Bestimmung der Kompensationsparameter Oij sind somit vier Messungen erforderlich. Weniger leistungsfähige, vereinfachte Verfahren sind auch möglich. Beispielsweise können mit den beiden folgenden zwei Messungen Offset und Uebersprechen ebenfalls bestimmt werden. Allerdings sind die Korrekturen wegen Verzerrungen und Intermodulationen nicht exakt.
    • 1. SE-f1 = off
      SE-f2 = on
         Oi1: = Ai(f1); i = 1, 2,
    • 2. SE-f1 = on
      SE-f2 = off
         Oi2: = Ai(f2); i = 1, 2.
  • Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Brückenschaltung mit einer Kombination der Erweiterungen a) bis c) wie sie in einer erfindungsgemässen Brückenschaltung realisiert wurden. Es ist die Gesamtschaltung einer optischen Brücke mit zwei Extinktionsstrecken, vorgeschalteter elektronischer Zeit-Multiplex-Brücke und aktiver Offset- und Uebersprechkompensation.
  • Abwandlungen der vorbeschriebenen Schaltungen für optische Rauchmelder sind im Rahmen der Erfindung gemäss den Ansprüchen möglich und dem Fachmann geläufig.

Claims (3)

  1. Optischer Rauchmelder nach dem Extinktionsprinzip, der Mittel enthält, Licht über eine der Aussenatmosphäre zugängliche Messstrecke (T1) und eine der Aussenatmosphäre nicht zugängliche Vergleichsstrecke (U) zu leiten, der ferner zwei Strahlungsquellen (S1, S2) und zwei Strahlungsempfänger (D1, D2) und diesen nachgeschaltete Eingangsverstärker (R1, R2), welche der empfangenen Strahlungsintensität proportionale Empfangsimpulse erzeugt, und eine Auswerteschaltung, welche Schaltelemente enthält, die so eingerichtet sind, dass sie den Quotienten der Empfangsimpulse zu bilden vermögen, und weitere Schaltelemente enthält, die so eingerichtet sind, dass sie ein Alarmsignal abzugeben vermögen, wenn die Empfangsimpulse anzeigen, dass in der Messstrecke (T1) eine vobestimmte Rauchmenge überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (T1) und die Vergleichsstrecke (U) in einem integrierten optischen Chip angeordnet sind, wobei die Vergleichsstrecke (U) in Form von Wellenleitern in einer Glasplatte (G) angeordnet sind und das Licht von der Strahlungsquelle (S1) zu der Messstrecke (T1) und von der Messstrecke (T1) zu dem Strahlungsempfänger (D1) durch in der Glasplatte (G) ausgebildete Wellenleiter geleitet wird.
  2. Optischer Rauchmelder gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strahlungsquellen (S1, S2) Licht unterschiedlicher Modulation aussenden, dass der optischen Brückenschaltung eine elektrische Zeitmultiplex-Brücke vorgeschaltet ist, welche die Modulationssignale abwechselnd gerade durchlässt (Zustand b) und dann überkreuzt (Zustand c) durchlässt, und dass die Auswerteschaltung Schaltelemente enthält, welche die Frequenzgänge Ri(fj) aus dem Endresultat eliminiert, indem diesen zwei Zuständen entsprechend zwei Quotienten Qb und Qc gebildet werden, wobei Aib(fj) und Aic(fj) die Ausgangssignale Ai(fj) bezeichnen, gemessen im Zustand b, bzw. c.
    Figure imgb0007
     T =√ Qb · Qc ¯ · K 1· K 2
    Figure imgb0008
  3. Optischer Rauchmelder gemäss dem Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strahlungsquellen (S1, S2) durch logische Signale ein- und ausgeschaltet werden können und ein Offsetwert bestimmt werden kann, indem beide Strahlungsquellen (S1, S2) ausgeschaltet werden und Uebersprechkompensations-werte bestimmt werden können, indem zuerst die erste Strahlungsquelle ausgeschaltet und die zweite eingeschaltet wird und dann die erste Strahlungsquelle eingeschaltet und die zweite ausgeschaltet wird.
EP93110757A 1992-07-08 1993-07-06 Optischer Rauchmelder Withdrawn EP0578189A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2157/92A CH684135A5 (de) 1992-07-08 1992-07-08 Optischer Rauchmelder.
CH2157/92 1992-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0578189A1 true EP0578189A1 (de) 1994-01-12

Family

ID=4227220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP93110757A Withdrawn EP0578189A1 (de) 1992-07-08 1993-07-06 Optischer Rauchmelder

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6456379B1 (en) 1998-09-14 2002-09-24 Siemens Building Technologies Ag Optical smoke detector operating in accordance with the extinction principle and method for compensating its temperature drift
EP1349127A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-01 Siemens Building Technologies AG Optischer Rauchmelder nach dem Extinktionsprinzip und dessen Verwendung
WO2009100804A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co. Kg Radiation guide, detector, manufacturing method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4018513A (en) * 1974-03-28 1977-04-19 Jan Boeke Optical window used in device for monitoring clarity of a fluid
JPS57119240A (en) * 1981-01-19 1982-07-24 Toshiba Corp Turbidity measuring device
CH643061A5 (en) * 1980-01-18 1984-05-15 Zellweger Uster Ag Method for measuring objects, device for carrying out the method, and application of the method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4018513A (en) * 1974-03-28 1977-04-19 Jan Boeke Optical window used in device for monitoring clarity of a fluid
CH643061A5 (en) * 1980-01-18 1984-05-15 Zellweger Uster Ag Method for measuring objects, device for carrying out the method, and application of the method
JPS57119240A (en) * 1981-01-19 1982-07-24 Toshiba Corp Turbidity measuring device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 6, no. 212 (P - 151)<1090> 26 October 1982 (1982-10-26) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6456379B1 (en) 1998-09-14 2002-09-24 Siemens Building Technologies Ag Optical smoke detector operating in accordance with the extinction principle and method for compensating its temperature drift
EP1349127A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-01 Siemens Building Technologies AG Optischer Rauchmelder nach dem Extinktionsprinzip und dessen Verwendung
WO2009100804A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co. Kg Radiation guide, detector, manufacturing method

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