反射式光束感煙火災探測方法及其裝置的製作方法
2023-05-19 16:16:16 3
專利名稱：反射式光束感煙火災探測方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及火災探測技術領域。
在火災探測領域中，用於大空間早期火災探測的技術設備主要有以下幾種1.分離式光束感煙火災探測器，2.吸氣式煙霧火災探測器，3.圖象式火災探測系統，4.火焰探測器。其中，1、2均為對火災燃燒產物煙霧的探測，3.可探測火焰及煙霧，4.對早期火災紅外、紫外光輻射的探測。分離式光束感煙火災探測器在這幾種火災探測器中具有控制面積大、成本造價低、反應靈敏的特點，一直受到用戶的信賴，在國際上被普遍採用。但是，由於它的發射部分與接收部分分別安裝於探測空間的兩端，使得該探測器在火災探測可靠性方面存在以下缺陷①當發射端由於器件或電路元件的原因引起發射強度發生變化時，無法在接收端對紅外發射強度的變化進行補償，容易引起誤報；當接收端的電路參數發生變化時，也易引起誤報現象。
②由於發射、接收分離供電，所以電源穩定性方面的原因對報警器穩定性會構成影響。
③沒有補償環境漸變的功能。當環境的背景光由於自然因素整體發生漸變時，容易引起連續性誤報行為。
④對安裝的要求比較苛刻。由於很小的震動或位移，會引起設備連續的火災報警。
本發明的目的在於提供一種發射部分和接收部分位於探測空間同一端，探測報警可靠性高的反射式光束感煙火災探測方法及其裝置。
本發明採用以下方式實現。
本發明方法是將光信號發射部分和光信號接收部分設置在探測空間的同一端，反射直角稜鏡設置在探測空間的另一端，利用反射直角稜鏡的光線原路反射特性，形成單源雙室探測結構。
本發明裝置由發射源、接收器和反射直角稜鏡構成。發射源和接收器位於同一線路板上，反射直角稜鏡設置在火災煙霧的另一端。接收器包括測量接收放大電路、判斷電路、解碼電路和光路，還可以包括補償測量接收放大電路。測量接收放大電路和補償測量接收放大電路的輸出端分別與判斷電路相連接。解碼電路的一端與判斷電路相連接，另一端與控制器的信號端相連接。解碼電路輸出的信號經控制器識別後，送入報警器報警。在發射源前設置分光直角稜鏡，補償測量接收放大電路前設置反光直角稜鏡，發射源與分光直角稜鏡之間設置發射準直稜鏡，在補償測量接收放大電路與反光直角稜鏡之間設置補償聚焦稜鏡，在測量接收放大電路前設置探測聚焦稜鏡。或在發射源前設置發射準直稜鏡，在測量接收放大電路前設置探測聚焦稜鏡，補償測量接收放大電路設置採樣光敏接頭，採樣光敏接頭伸入發射源與發射準直稜鏡之間。或發射源和測量接收放大電路同軸，構成發射接收放大電路，發射、接收放大電路前設置準直聚焦稜鏡，補償測量接收放大電路的採樣光敏接頭伸入發射接收放大電路和稜鏡之間。或只設置發射源、測量接收放大電路、判斷電路和解碼電路，發射源和測量接收放大電路同軸，構成發射接收放大電路，發射、接收放大電路前設置準直聚焦稜鏡。或只設置發射源、測量接收放大電路、判斷電路和解碼電路，發射源前設置發射準直稜鏡，測量接收放大電路前設置探測聚焦稜鏡。通過利用直角稜鏡良好的原路反射特性，將發射、接收置於探測空間的同一端並一體化，構成單源雙室的探測結構，使探測裝置具有良好的自動補償、智能比較的探測報警功能，徹底消除由於發射、接收分離而造成的報警可靠性不高的問題。
本發明在提高光束感煙火災探測穩定性方面具有以下優點與效果①由於發射與接收位於同一端並一體化，當發射部分由於元器件或電路元件的原因引起發射強度發生變化時，通過本發明的補償電路對紅外發射強度的變化進行補償，消除誤報警。
②由於發射與接收位於同一端並一體化，分離式光束感煙火災探測器接收端電路參數發生變化引起的誤報現象不復存在。
③由於發射端和接收端採用同一供電系統，由電源穩定性方面的原因對報警器穩定性構成的影響得到了消除。
④本發明具有補償環境漸變的功能，當環境的背景光由於自然因素整體發生漸變時，判斷電路自動進行環境補償，消除了環境漸變因素的影響。
⑤本發明對安裝要求比較寬鬆，因為1.由於發射與接收一體化，不存在由於時間關係而造成相對位置變化的可能；2.由於採用反射直角稜鏡，發射與接收始終保持同一光路，其精度可達到幾秒(如＜10秒)，很小的震動或位移，不會引起設備的火災誤報警。
⑥由於發射接收一體化，設備安裝布線得到了極大的簡化，給設備維修帶來了方便。
本發明裝置適用於大型賓館、倉儲、展覽館、影劇院等大空間公共場所的火災監控。
下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
附
圖1，本發明光路結構示意圖。a-補償光路採用分光系統的形式，b-補償光線直接在準直稜鏡前採樣的結構形式，c-發射、接收同軸的結構形式，d-簡易發射、接收同軸的結構形式，e-簡易發射、接收非同軸的結構形式。其中，1-補償測量接收放大電路，2-發射源，3-測量接收放大電路，4-分光直角稜鏡，5-反光直角稜鏡，6-反射直角三稜鏡，7-火災煙霧，8-發射準直稜鏡，9-探測聚焦稜鏡，10-補償聚焦稜鏡，11-補償採樣光敏接收頭，12-發射、接收放大電路，13-準直、聚焦稜鏡，14-光源發射頭，15-光敏接收頭。
附圖2，本發明電路部分框圖。其中，16-判斷電路，17-解碼電路。
附圖3，發射原理圖。
附圖4，接收、補償和判斷電路原理圖。
附圖5，解碼電路原理圖。
參見附圖1(a)、2，補償測量接收放大電路1，發射源2和測量接收放大電路3設置在同一線路板上。補償測量接收放大電路1前設置反光直角稜鏡5，發射源2前設置分光直角稜鏡4，測量接收放大電路3前設置有探測聚焦稜鏡9，補償測量接收放大電路1和反光直角稜鏡5之間設置有補償聚焦稜鏡10，發射源2與分光稜鏡4之間設置有發射準直稜鏡8，反射直角三稜鏡6設置在火災煙霧7的另一端。發射光源2發出的光在分光直角稜鏡4處分成兩路，一路送至反光直角稜鏡5，再通過補償聚焦稜鏡10將補償光線匯聚於補償測量接收放大電路1的紅外光敏管前。在這一過程中，使光路環境處於與環境基本同步，以便補償測量部分除了補償由於分離發射、接收而造成的變化的同時，還可補償由於大氣環境緩慢變化而引起的測量誤差。另一路光線通過分光直角稜鏡4穿過大氣和火災煙霧7，經反射直角三稜鏡6反射後再次穿過火災煙霧7到達探測聚焦稜鏡9，由9將反向光聚焦於火災狀況測量接收放大電路3的紅外光敏管上。測量接收放大電路3和補償測量接收放大電路1分別對經過光電轉換的電信號進行放大，然後送入判斷電路16進行比較運算，得到只受外界煙霧濃度影響的電信號值X。通過對X值的分析，並引入趨勢判據、模糊識別等智能識別功能，以確定火災探測器處於三個工作狀態(正常、火災、故障)的哪一個工作狀態，並輸出相應的信號(正常信號、火災信號、故障信號)。
參見附圖1(b)，補償測量接收放大電路1，發射源2和測量接收放大電路3設置在同一線路板上。發射源2前設置發射準直稜鏡8，測量接收放大電路3前設置探測聚焦稜鏡9。補償測量接收放大電路1的補償採樣光敏接頭11伸入到發射源2與發射準直稜鏡8之間。反射直角三稜鏡6設置在火災煙霧7的另一端。
參見附圖1(c)，發射源與測量接收放大電路同軸，構成發射、接收放大電路12。發射、接收放大電路12、補償測量接收放大電路1設置在同一線路板上。發射、接收放大電路12前設置有準直、聚焦稜鏡13，補償測量接收放大電路1的補償採樣光敏接頭11伸入到發射、接收放大電路12與準直聚焦稜鏡13之間。反射直角三稜鏡6設置在火災煙霧7的另一端。
參見附圖1(d)，發射源與測量接收放大電路同軸，構成發射、接收放大電路12。發射、接收放大電路12前設置有準直、聚焦稜鏡13。反射直角三稜鏡6設置在火災煙霧7的另一端。
參見附圖1(e)，發射源2和測量接收放大電路3位於同一線路板上，發射源2前設置有發射準直稜鏡8，測量接收放大電路3前設置有探測聚焦稜鏡9。反射直角三稜鏡6設置在火災煙霧7的另一端。
參見附圖3，電源+24V由D1、R1、C1、R2、C2、Z1、N1組成的穩壓電路對工作電路供電。利用穩壓電源的開關性，形成點脈衝，驅動發射管，這樣可以有效地減低三極體的功耗，延長發射管的使用壽命。
參見附圖4，運放IC2的05、06及外部電路構成了測量接收放大電路單元，反射鏡返回的信號經過紅外線接收管P5，將光信號轉換為電信號，送入05的正相輸入端，經05、06兩級放大，，由C6輸出至除法器B531的腳7，作為除法的一個因子。
運放IC2的07、08及外部電路構成了補償測量接收放大電路單元，紅外發射管發射的紅外光束未經衰減在室內直接被接收管P6接收，獲得的電信號輸入到08的正相輸入端，經07、08兩級放大，由C7輸出，通過電位器P10，調節輸入到除法器B531的腳4。
此兩路輸入信號在除法器B531內進行除法運算，消除了由於發射管老化而產生的非線性的老化係數，得到的值只受外界煙霧濃度的影響，記此值為X。
運放IC1的01～04構成電壓比較窗口，其輸入狀態由X的大小決定，電位器P1、P4可以調節基準電壓值，以形成合適的電壓檢測範圍。01輸出高電平為正常狀態，02、03輸出均為高電平時，是火警狀態，04高電平為故障報警。三種輸出狀態經三極體N1、P2、P3轉換成輸出電壓(20V、10V、0V)。信號從D7負端輸出。
B531是一個14管腳採用DIP封裝形式的模擬乘/除法器(精度為±0.5％)。電路中它的腳7接接收放大電路的輸出，腳8接低電平，腳13接高電平，腳4接補償電路的輸出，腳5、6接低電平，腳3、9、11、12、14接三個調零電位器，腳2輸出V0＝接收端輸出/補償輸出，兩者中都含有的老化係數就可消除，其輸出僅是一個關於外界煙霧濃度的單一函數。
集成穩壓塊LM317T作為主電源，提供穩定的直流電壓。
參見附圖5，集成塊VD5027是一個解碼模塊，它的腳18是電源端，腳9是地端，腳14輸入，腳17輸出，腳1～8是地址碼，腳10～13是數據碼。
SW-DIP8是一個多路控制開關，用來控制VD5027的地址編碼。
控制器從T+輸入地址碼到集成塊VD5027的14腳，當該集成塊響應地址碼時，17腳輸出高電平，相當於一個開關值，N3導通，使YELLOW-S的值經N11、N9、N8、N10、P6、P7、N1、P2及附屬元件可以從T+輸出。當T+為高時，表示YELLOW-S＝20V(火災)；當T+為低時，表示另兩種狀態(故障、正常)。控制器得到T+的狀態，保存。
集成塊VD5027的12腳數據變為高電平，經過N4、P5及附屬元件，使得YELLOW-S端的電平值上升大約6V，從T+的輸出就可以區分正常和故障。當T+為高時，表示YELLOW-S＝10V(故障)；當T+仍為低時，表示YELLOW-S＝2V(正常)。
控制器通過兩次採樣值比較，可以分辨出三種狀態。
權利要求
1.一種反射式光束感煙火災探測方法，其特徵在於將光信號發射部分和光信號接收部分設置在探測空間的同一端，反射直角稜鏡設置在探測空間的另一端，利用直角稜鏡的光線原路反射特性，形成單源雙室探測結構。
2.一種反射式光束感煙火災探測裝置，包括發射源[2]和接收器，接收器包括解碼電路，其特徵在於該裝置還包括反射直角稜鏡[6]，發射源和接收器位於同一線路板上，反射直角稜鏡[6]設置在火災煙霧[7]的另一端，接收器包括測量接收放大電路[3]、判斷電路[16]和光路，還可以包括補償測量接收放大電路[1]，測量接收放大電路[3]和補償測量接收放大電路[1]的輸出端分別與判斷電路[16]相連接，解碼電路[17]的一端與判斷電路[16]相連接，在發射源[2]前設置分光直角稜鏡[4]，補償測量接收放大電路[1]前設置反光直角稜鏡[5]，在發射源[2]與分光直角稜角[4]之間設置發射準直稜鏡[8]，在補償測量接收放大電路[1]與反光直角稜鏡[5]之間設置補償聚焦稜鏡[10]，測量接收放大電路[3]前設置探測聚焦稜鏡[9]，或在發射源[2]前設置發射準直稜鏡[8]，測量接收放大電路[3]前設置探測聚焦稜鏡[9]，補償測量接收放大電路[1]設置採樣光敏接頭[11]、採樣光敏接頭[11]伸入發射源[2]與發射準直稜鏡[8]之間，或發射源和測量接收放大電路同軸，構成發射、接收放大電路[12]，發射、接收放大電路[12]前設置準直聚焦稜鏡[13]，補償測量接收放大電路[1]的採樣光敏接頭[11]伸入發射、接收放大電路[12]與稜鏡[13]之間，或只設置發射源、測量接收放大電路、判斷電路[16]和解碼電路[17]，發射源和測量接收放大電路同軸，構成發射接收放大電路[12]，發射、接收放大電路[12]前設置準直聚焦稜鏡[13]，或只設置發射源[2]、測量接收放大電路[3]、判斷電路[16]和解碼電路[17]，發射源前設置發射、準直稜鏡[8]，測量接收放大電路前設置探測聚焦稜鏡[9]。
全文摘要
本發明提供了一種反射式光束感煙火災探測方法及其裝置。本發明方法是將光信號發射部分和光信號接收部分設置在探測空間的同一端,在探測空間的另一端設置反射直角稜鏡,利用直角稜鏡的光線原路反射特性,形成單源雙室探測結構。本發明裝置由發射源、接收器和反射直角稜鏡構成。發射源和接收器位於同一線路板上,反射直角稜鏡設置在火災煙霧的另一端。本發明通過利用直角稜鏡良好的原路反射特性,將發射、接收置於同一端並一體化,使探測裝置具有良好的自動補償、智能比較的探測報警功能,徹底消除由於發射、接收分離而造成的報警可靠性不高的問題。
文檔編號G01N21/35GK1255632SQ9812293
公開日2000年6月7日 申請日期1998年12月1日 優先權日1998年12月1日
發明者袁宏永, 範維澄, 劉炳海, 蘇國鋒 申請人:中國科學技術大學