感煙探測器的製作方法

2023-10-22 09:18:47

專利名稱：感煙探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種吸氣型感煙探測器(smoke detector)。特別地，本發明涉及一種包括了聲波源的探測器，所述聲波源可用於將空氣中的微粒物質聚結成大的粒子，然後流 入感煙傳感器。
背景技術：
可用於感煙探測器的光學感測技術，可分為透射和光散射技術。早期火災探測中 的透射測量需要不切實際的長的光路。散射信號的強度除了依賴於每單位體積中的粒子數 和入射光的強度之外還依賴於很多因素。可通過優化波長，散射角，探測器靈敏度，入射光 的強度和入射光的偏振狀態來適度增強低煙塵密度下的光散射信號。氣溶膠和膠體的聲波聚結是一種在製藥，環境以及其它工業應用中用於處理極小 的微粒物質的廣為人知的技術。其基本概念基於在聲波共振器中形成駐波。聲(通常為超 聲)壓迫使小的和大的粒子與空氣分子一起發生抖動。然而，較大的粒子具有較大的滑動 係數，不能隨空氣運動(在超聲頻率下尤其是這樣)，較小的粒子則能。結果，相比於僅由於 熱運動產生的碰撞，氣溶膠粒子經歷了增大的碰撞頻率。每一次碰撞可能會造成粒子的凝聚，其中較小的粒子消失，較大的粒子出現。隨著 較大的粒子形成，它們傾向於朝著聲場中的一個或者多個節點位置移動，在那裡它們開始 聚結(稱為絮凝的現象)。如果場的能量足夠，它們傾向於漂浮在空中。總而言之，如果在 含有小濃度氣溶膠的空間中建立駐波共振聲場，那麼在幾秒鐘內，那些粒子將會在聲場的 節點處凝結為更大的粒子。光感煙探測器具有這樣的優點，其可對悶燃型的火災作出響應，因此可潛在地提 供對其的早期警報。通常這樣的技術也已經在世界範圍內得到廣泛的認可。因此對光學類型的感煙探測器的性能的提高存在著持續的需求。優選地，在不會 提高錯誤警報的發生率的同時能夠提高靈敏度。


圖1是包含該發明的裝置的框圖。
具體實施例方式雖然本發明的實施例可以採用很多不同的形式，但是附圖中示出了具體的實施例 並將在此做詳細描述。應當理解，這裡的公開被認為是本發明的原理的示例，同時也是實施 其的最佳方式，不能將本發明限於所示的具體實施例。根據本發明，煙塵的大小分布函數可通過利用高強度的共振聲場來改變。聲場迫 使粒子隨著場運動，但是大的粒子不能像小的粒子那樣容易地隨著場運動。粒子增大的碰 撞頻率最終形成懸浮在聲場節點處的大的粒子，大的粒子可使用傳統的光散射技術更容易 地探測。
有利地，在本發明的實施例中，如果在很低的密度下，所有的粒子塌陷(collapse) 成一個單獨的粒子，則光散射信號可被放大數百倍。這種技術可應用於所有類型的光電探 測器。然而，優選的實施例可對吸氣型探測器的流動路徑施加聲場。本發明的一方面，氣流通過吸氣系統控制而非通過環境條件控制，並且聲俘獲可 更好地加以控制。在這種情況下有可能改變懸浮周期的持續時間以及監測所形成的可與火 災情況有關的所生成粒子的生長。吸氣系統的另一個優點是功耗通常不像點型光電探測器 那樣苛刻。而另一個優點是系統的空間限制不嚴格，並且可能將聲場限制在探測器外殼內。最後，可組合使用附加的感測技術以提高系統的抗幹擾性。這可包括使用多色散 射信號、附加的氣體傳感器或者監測在由高強度的光源，光熱射束偏轉或者其它所有不限 的合適的技術照射時的粒子的發熱。根據本發明的探測器10圖示在圖1中。探測器10包括與外罩16帶有的流管14 耦合的流入埠 12。管道14為帶有大氣的外界(ambient)微粒提供有限的、內部的流動路徑。本發明的一方面，由管道14形成的流動路徑中可包括濾塵器18。本領域技術人員 應當理解過濾元件18是可選的。探測器10中包括超聲壓電換能器20，其可以生成高強度的聲場，其可耦合到由管 道14形成的流動路徑中的區域24。區域24可為一個有限的區域，如本領域人員所理解的 那樣，其中可生成聲場。換能器20可在40KHz速率下，以選擇的甚至若干個波長共振。本領域技術人員應 當理解，換能器，例如換能器20，可在區域24內生成大約140dB的超聲駐波。所述場能夠懸 浮選擇的空氣中微粒物質，例如煙塵粒子。根據本發明，當換能器20在區域24內生成聲場，在聲場的節點處就會發生粒子聚 結。本發明的一方面，在區域24內生成的場起到非常小的粒子的聲陷阱的作用。可替代地， 其可以視為在接著從場移動到光學型的感煙傳感器或者感煙探測器的外罩28中時產生多 個較大粒子的積分效應。本領域技術人員應該理解，光感煙傳感器28的各種配置可與換能器20組合使用。 本發明的一方面，在區域24內生成的場可延伸到傳感器28的外罩28-1的內部區域。在這 個實施例中，可去除外罩28-1，從而將傳感器28的元件露出。擴大的外罩28-2可如圖中虛 線框所顯示的那樣同時包括區域24內的場和傳感器28。在這個實施例中，仍處於聲場中的 聚結的粒子可被傳感器28探測。傳感器28的外罩28-1或28_2可包含光源，例如發光二極體，和偏置傳感器 (off-set sensor)，例如光電二極體，來探測由聲場在區域24內形成的聚結粒子造成的光 的散射。控制單元30可耦合到換能器和傳感器28。本領域技術人員將理解，控制單元可包 括可編程處理器和相關的控制軟體以及恰當地驅動換能器20並生成信號給光傳感器28以 激勵其中的光源的接口電路。來自光感煙傳感器28的信號可耦合到控制單元30以就一個或者多個預先確定的 煙塵相關的條件的存在做出分析和判斷。如本領域的技術人員應當理解的，預先確定的條 件可包括預警報條件，或者所有的無限制的火災報警條件。
單元10還可包括可選的吸氣設備，例如風扇34，其也耦合到控制單元30。可以理 解，各種風扇，送風機或者其它機械的可行動裝置都可以使用而沒有任何的限制。電子的吸 氣設備也進入本發明的精神和範圍內。 控制單元30可以改變由設備34引發的流動速率，從而調節粒子的「生長時間」。 單元30還可可變地控制換能器20來改變場24，如本領域技術人員所理解的那樣。另外，麥克風28-3可位於感煙傳感器28的感測區域的附近。控制單元30可以調 節傳感器28中的光源的照射。對其做出響應的信號可從麥克風28-3饋送給控制單元30 以提供對其關於吸收光的粒子的存在的可聽指示器。傳感器28還可包括離子化類型的感 煙傳感器，氣體傳感器和熱傳感器，所有的都耦合到控制單元30以提供多標準的感測。穿過由管道14形成的流動路徑的外界大氣經由流出埠 40排出探測器10。光感煙探測器的一種形式，例如探測器28，公開在名稱為「Fire Alarm Systemffith Smoke Particle Discrimination」 的美國專利 No. 5，764，142 中，該專利受讓 給受讓人，並且通過參考合併於此。 從上文中，可以看到在不偏離本發明精神和範圍的情況下可以實現多種變化和修 改。應該理解，無意於或不應推斷就本文中所示的特定的裝置做出限制。當然，意圖於由所 附權利要求書覆蓋落入權利要求書範圍內的所有這樣的修改。
權利要求
一種感煙探測器，包括外罩；外罩帶有的外界大氣的流動路徑；外罩帶有的超聲信號源，所述源在流動路徑的至少一部分中生成預定強度的聲場；耦合到該路徑的感煙傳感器，在流動路徑中的外界大氣帶有的微粒物質暴露在該聲場之後該傳感器接收該微粒物質。
2.如權利要求1所述的探測器，其包括吸氣元件，所述吸氣元件引發外界大氣沿著流 動路徑運動。
3.如權利要求1所述的探測器，其中所述源包括超聲換能器。
4.如權利要求3所述的探測器，其包括吸氣元件，所述吸氣元件引發外界大氣沿著流 動路徑運動。
5.如權利要求4所述的探測器，其中所述傳感器包括光學型傳感器、離子化型傳感器、 氣體傳感器和熱傳感器中的至少一個。
6.如權利要求4所述的探測器，其中吸氣元件使微粒物質朝著傳感器的感測區域移動。
7.如權利要求4所述的探測器，其中在微粒物質進入傳感器的感測區域之前，聲場凝 聚外界大氣帶有的微粒物質。
8.如權利要求7所述的探測器，其中傳感器包括光學型或者離子化型傳感器微粒傳感 器中的一個。
9.如權利要求8所述的探測器，其中傳感器包括光電型的感煙傳感器。
10.如權利要求8所述的探測器，其中聲場部分地延伸到感測區域。
11.如權利要求9所述的探測器，其包括耦合到換能器和傳感器的控制電路。
12.如權利要求11所述的探測器，其中吸氣元件包括可電致動的流動引發構件。
13.如權利要求12所述的探測器，其中控制電路耦合到吸氣元件。
14.如權利要求13所述的探測器，其在流動路徑中包括過濾器。
15.一種煙塵感測方法，包括產生將被感測的帶有外界大氣的微粒流； 生成所選強度的聲場；引導所述流通過該場，由此產生凝聚粒子流；和 感測該凝聚粒子。
16.如權利要求15所述的方法，其包括將所感測的凝聚感測粒子與預定水平進行比 較，並且生成指示其的輸出信號。
17.如權利要求15所述的方法，其包括將所述聲場限制在預定的區域。
18.如權利要求17所述的方法，其包括激勵所選換能器以產生聲場。
19.如權利要求18所述的方法，其中激勵包括在該區域中產生駐波共振聲場。
20.一種感煙探測器，包括 外罩；外罩帶有的超聲信號源所帶有的外界大氣的流動路徑，所述源在流動路徑的至少一部 分中生成預定強度的共振聲場；耦合到該路徑的感煙傳感器，在流動路徑中的外界大氣帶有的微粒物質暴露在該聲場之後該傳感器接收該微粒物質。
全文摘要
本發明涉及一種感煙探測器。吸氣型感煙探測器包括流動路徑和流動路徑中的聲波發生器。流動路徑中的空氣中微粒物質通過粒子聚結來對聲場做出響應；所產生的較大的粒子流入光電型的感煙探測器內。感測的粒子水平可被處理或與一個或多個預定閾值比較來確定一個或者多個預定條件的存在。
文檔編號G01N7/00GK101809426SQ200880109123
公開日2010年8月18日 申請日期2008年8月28日 優先權日2007年9月28日
發明者D·P·佩特洛維克, L·盧特羅蒂 申請人:霍尼韋爾國際公司