CN100557418C - 一种后向光电感烟探测器的实现方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后向光电感烟探测器的实现方法及其装置，它是在由遮光罩和底座构成的暗室内，设置有由光发射器的发射光路和光接收器的接收光路交叉所组成的探测区域，在所述光发射器和光接收器外面分别套有发射导光管和接收导光管，所述发射导光管让光发射器的发射光路呈现以光发射器为锥点的锥体形发射光路，所述接收导光管让光接收器所接收的光路呈现以光接收器为锥点的锥体形接收光路。本发明具有尽可能大的探测区域和尽可能少的背景光，同时还具有结构简单、成本低廉和安装方便的优点。

Description

一种后向光电感烟探测器的实现方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种让后向光电感烟探测器具有尽可能大的探测区域和尽可能少的背景光的方法，及一种通过散射(反射)光工作原理检测烟雾浓度的光电感烟探测器。

背景技术

光电感烟探测器是利用红外光在烟雾颗粒中发生散射(反射)原理实现烟雾探测，一般由暗室、光发射器、光接收器及其相关结构和电路组成。

现有的光电感烟探测器，从光发射器与光接收器布置的角度，可分为前向光电感烟探测器和后向光电感烟探测器，所谓后向光电感烟探测器是指光发射器所发出的光的光中心轴线与光接收器的接收光的光中心轴线的相交夹角的角度为锐角；从光发射器、光接收器与安装面的空间布置来分，光电感烟探测器又可分为卧式光电感烟探测器和立式光电感烟探测器，所谓卧式光电感烟探测器是指光发射器所发出的光的光中心轴线与光接收器的接收光的光中心轴线的所构成的平面与安装底座平面之间的夹角通常为0°±20°；所谓立式光电感烟探测器是指光平面与安装底座平面之间的夹角通常为90°±20°。

长期以来，由于后向光电感烟探测器的光发射器发出的光的光中心轴线和光接收器接收的光的光中心轴线的夹角为锐角，并且，现有后向光电感烟探测器的光平面与暗室内侧壁面的夹角一般为90°左右，所谓光平面是指平行于光发射器发出的光的中心轴线与平行于光接收器接收的光的光中心轴线且与上述两根中心轴线上下距离相等的平面。这样，通过对面暗室内侧壁的反射或漫反射的背景光很强，使探测器的信噪比低，降低了探测的灵敏度和稳定性，同时增加了信号处理的难度。为了解决上述问题，人们一般是在光发射器和光接收器的前端分别装有透镜，以使光发射器和光接收器的光路形成柱状，使探测区域限制在一定范围内，以达到减少背景光的目的。

如德国专利DE19721065公开了一种光电感烟探测器，属于卧式后向光电感烟探测器，它包括遮光罩、底座、发射管、接收管，以及分别安装于发射管前端和接收管前端的透镜，其发射管与接收管所发出的光的光中心轴线与接收管的接收光的光中心轴线的相交夹角的角度为锐角；所述发射管与接收管安装在由遮光罩和底座所构成的暗室内。

如中国专利CN1237339C公开了一种立式后向光电感烟探测器，主要包括：由遮光窗和底座组成的探测室，光发射器和光发射透镜组成的发射光路，光接收透镜和光接收器组成的接收光路，光发射器发射的光的轴线和光接收透镜与光接收器接收光的中心轴线相交确定的平面与线路板所在平面构成的角度为70°～110°范围。

这种在发射管前端和接收管前端分别装有透镜的结构，由于透镜作用，使用发射光路与接收光路均为柱状，两者的交叉处，即探测区域的沿光中心轴线的剖面为平行四边形，这样就大大地限制了探测区域的大小，较小的探测区域使方位一致性难于保证，当要获得较大的探测区域，就需要加大光发射器与光接收器之间的夹角或者加大探测器本身的尺寸，加大夹角又会导致对黑烟不敏感，加大探测器尺寸会带来成本的大幅度增加；此外，在光发射器前端和光接收器前端分别装有透镜，还容易出现透镜变形，安装难度高，成本高等问题，同时透镜表面的积灰或因环境温湿度的剧烈变化引起的积雾对信号影响巨大，一方面短时间的积雾容易导致信号大幅度减弱，无法报警，另一方面，积灰需要定期清洁，且透镜的安装和清洁极为困难，严重限制了探测器的实用化和长期使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种后向光电感烟探测器的实现方法，该方法让后向光电感烟探测器具有尽可能大的探测区域、尽可能少的背景光，有效提高后向光电探测的信噪比。

本发明还提供实现上述方法的光电感烟探测器，它具有尽可能大的探测区域和尽可能少的背景光，同时具有良好的抗灰尘能力。

本发明的技术方案是：一种后向光电感烟探测器的实现方法，在由遮光罩和底座构成的暗室内，设置有由光发射器的发射光路和光接收器的接收光路交叉所构成的探测区域，在所述光发射器和光接收器外面分别套有发射导光管和接收导光管，所述发射导光管让光发射器的发射光路呈现以光发射器为锥点的锥体形发射光路，所述接收导光管让光接收器所的接收光路呈现以光接收器为锥点的锥体形接收光路；所述后向光电感烟探测器的光平面与暗室内侧壁面的夹角α为10°至80°或者100°至170°。

当所述光平面与暗室内侧壁面的夹角α为10°至80°时，其较佳范围为33°至73°，最佳范围为38°至68°；当所述光平面与暗室内侧壁面的夹角α为100°至170°时，其较佳范围为107°至147°，最佳范围为112°至142°。

所述发射光路或/和接收光路的锥角β为10°至45°，其较佳范围为12°至35°，最佳范围为15°至25°。

所述光发射器的发射光的中心轴线和光接收器的接收光的中心轴线的所构成的角度δ为0°至90°，其较佳范围为30°至80°，最佳范围为50°至70°。

实现上述方法的一种后向光电感烟探测器，包括带进烟孔的上盖、防虫网、遮光罩、底座、带光发射器和光接收器的电路板，还包括发射导光管、接收导光管，所述发射导光管、接收导光管和遮光罩设在底座上，所述光发射器置在所述发射导光管内，所述光接收器置在接收导光管内；所述上盖固定在所述底座内。

所述光发射器的发射光的中心轴线和光接收器的接收光的中心轴线的所构成的角度δ为0°至90°，其较佳范围为30°至80°，最佳范围为50°至70°。

所述光发射器的发射光路或/和光接收器的接收光路的锥角β为10°至45°，其较佳范围为12°至35°，最佳范围为15°至25°。

所述遮光罩内壁为圆台形，所述圆台形的与底座卡接的底面大于另一底面。

所述探测器还包括有导烟支架，所述防虫网固定在导烟支架上。

所述遮光罩内壁上有数条向内伸出的内筋，所述数条内筋在遮光罩内构成圆台形，圆台形与底座卡接的底面大于另一底面。

在所述内筋上设有槽，所述防虫网嵌在所述槽内。

本文中所用的“或/和”是指前者与后者之间的关系既为并列关系，又为联合关系。如本文中的“发射光路或/和接收光路”是指，“发射光路或接收光路”或者“发射光路和接收光路”的意思。凡是本文中所用的“或/和”，均为上述含义。

本发明方法及其装置由于取消了现有感烟探测器中的透镜，取而代之是在光发射器和光接收器外面分别套上一个发射导光管和一个接收导光管，使光发射器的发射光路呈以光发射器为锥点的锥体形的发射光路，同样使光接收器的接收光路也呈以光接收器为锥点的锥体形的接收光路，使得发射光路与接收光路的相交体积大大增加，这样，在不改变探测器尺寸的情况下，其探测区域最大化；不设透镜还具有另外的优点，就是结构简单、安装方便，成本低廉，不存在透镜上积灰或积雾的问题；此外，本发明还采用光平面与暗室内侧壁面的夹角α为10°至80°或者100°至170°，使光发射器发出的光线尽可能向下或向上反射，经过侧壁面、底座面和遮光罩顶面的反射、漫反射或多次反射，尽可能使光线不回到光接收器，有效地减少了背景光，即使在暗室内壁不光滑或者内壁严重积灰的情况下，也有较高的信噪比；在暗室内壁的积灰和内壁不光滑时，背景光信号有所增加，但信号值等于有效光信号和背景光信号的简单叠加，通过简单的减法处理，能够有效获取有效光信号，可保证在积灰情况下保持探测灵敏度稳定；由于探测灵敏度仅与结构和其他参数有关，与暗室各内壁的光滑度和是否积灰无关，取下遮光罩除灰尘后再装上后不影响探测的灵敏度，不需重新标定，降低了使用和维护成本；由于采用了发射导光管和光接收导光管，不仅有效地控制探测区域，还可使来自光发射导光管和光接收导光管方向的气流能够顺畅地通过探测区域，有效解决了探测器的方位一致性问题。

附图说明

图1：本发明结构原理示意图；

图2：图1的A-A剖视结构示意图；

图3：图2中采用不同遮光罩的结构示意图；

图4：本发明一种实施例的分解结构示意图；

图5：本发明另一种实施例的分解结构示意图；

图6：图5组合后的中剖结构示意图；

图7：图5组合后的俯视结构示意图；

图8：图5中遮光罩立体结构示意图；

图9：图8从下往上看的立体结构示意图；

图10：图8的仰视结构示意图。

图11：图10的另一视角的结构示意图。

具体实施方式

图例说明：

1、底座；2、发射导光管；21、光发射器；22、光发射器发出的光的中心轴线；23、发射光路；24、光平面；3、接收导光管；31、光接收器；32、光接收器接收的光的光中心轴线；33接收光路；4、探测区域；5、防虫网；51、导烟支架；6、遮光罩；61、遮光罩进烟孔；62、筋；63、内筋；64、槽；65、遮光罩顶面；7、上盖；71、上盖进烟孔；8、导光柱；9、后盖；10、螺丝钉；11、接线端子；12、安装座；13、电路板。

下面结合图1至图3，来说明本发明后向光电感烟探测器的实现方法。

请参见图1、图2和图3，从图可知，在由遮光罩6和底座1构成的暗室内，设置有由光发射器21(可以选用红外LED发射管)的发射光路23和光接收器31(可以选用光敏接收管)的接收光路33交叉所组成的探测区域4(阴影部分)，在所述光发射器21和光接收器31外面分别套有发射导光管2和接收导光管3，所述发射导光管2让光发射器21的发射光路23呈现以光发射器21为锥点的锥体形发射光路23，所述接收导光管3让光接收器31所接收的光路33呈现以光接收器31为锥点的锥体形接收光路33；所述探测器的光平面24与暗室内侧壁面的夹角α为锐角时为54°，为钝角时为126°。所述光发射器21发出的光的中心轴线22和光接收器31接收的光的中心轴线32所构成的角度δ为60°，当然，所述光发射器的发射光的中心轴线和光接收器的接收光的中心轴线的所构成的角度δ为0°至90°，其较佳范围为30°至80°，最佳范围为50°至70°；所述发射光路和接收光路的锥角β为20°；显然，所述锥角β也可以为10°至45°，其较佳范围为12°至35°，最佳范围为15°至25°。

当遮光罩6的内侧壁面与所述探测器的光平面24之间的夹角α为10°至80°时，其较佳范围为33°至73°，最佳范围为38°至68°；当夹角α为100°至170°时，其较佳范围为107°至147°，最佳范围为112°至142°。

前述遮光罩6的内侧壁面可为平面，也可为曲面，如锯齿面、波浪面等。

前述光发射器21发出的光的光中心轴线22和光接收器31接收光的中心轴线32所构成的角度δ以及与光平面和底座可以组合为卧式后向光电探测器或立式后向光电探测器。

请参见图4，图4为本发明一种实施例的分解结构示意图。它是一种后向光电感烟探测器，包括带有进烟孔71的圆形上盖7、底座1、发射导光管2、接收导光管3、遮光罩6、固定在导烟支架51上的防虫网5、带光发射器21和光接收器31的电路板13。其中发射导光管2、接收导光管3和遮光罩6卡接在底座1上，所述光发射器21套在所述发射导光管2内，所述光接收器31套在接收导光管3内；所述遮光罩6为圆台形，且上圆截面直径小于下圆截面直径，所述电路板13、后盖9与底座1通过螺丝钉10连为一体；电路板13所采用的电路，为现有探测器所采用的探测电路，这里不再重复叙述；所述上盖7扣合在所述底座1上；在所述后盖9下侧还有安装座12，在所述安装座12内设有接线端子11；所述安装座12与底座1可装合在一起，导光柱8用于将电路板13的发光灯(未画出)导到上盖7外，以便显示工作状态。

请参见图5、图6和图7，图5至图7为另外一种实施例，与图4所示实施例相比，其大体结构相同，所不同的是：所述遮光罩6、上盖7和防虫网5的结构不同，图4所示实施例为上盖顶进烟，而图5所示实施例为上盖侧进烟，其探测器的总尺寸小于图4所示的实施例。在所述遮光罩6侧壁上设有与所述上盖进烟孔71数量相等，并与上盖进烟孔71相对应布置构成进烟弯曲通道的遮光罩进烟孔61，所述防虫网5置于遮光罩6内。

请参见图8至图10，图8为图5中遮光罩立体结构示意图；图9为图8从下往上看的立体结构示意图；图10为图8的仰视结构示意图。从图可知，所述遮光罩6和防虫网5从整体上看为圆筒形。在所述遮光罩6圆周外侧有数条向外延伸的筋62，在相邻两条向外延伸的筋62之间设有所述遮光罩进烟孔61。所述遮光罩6圆周内侧有数条向内伸出的内筋63，所述数条内筋63在遮光罩内构成圆台形，圆台形的上底截面小于下底截面。在所述内筋上设有槽64，所述防虫网5嵌在所述槽64内。

Claims (7)

1、一种后向光电感烟探测器的实现方法，在由遮光罩和底座构成的暗室内，设置有由光发射器的发射光路和光接收器的接收光路交叉所构成的探测区域，其特征在于：在所述光发射器和光接收器外面分别套有发射导光管和接收导光管，在所述光发射器和光接收器前端不设透镜；所述发射导光管让光发射器的发射光路呈现以光发射器为锥点的锥体形发射光路，所述接收导光管让光接收器的接收光路呈现以光接收器为锥点的锥体形接收光路；所述后向光电感烟探测器的光平面与暗室内侧壁面的夹角(α)为33°至73°或112°至142°；所述发射光路或/和接收光路的锥角(β)为12°至35°；所述光发射器的发射光的中心轴线和光接收器的接收光的中心轴线的所构成的角度(δ)为30°至80°。

2、根据权利要求1所述的后向光电感烟探测器的实现方法，其特征在于：所述光平面与暗室内侧壁面的夹角(α)为38°至68°或112°至142°；所述发射光路或/和接收光路的锥角(β)为15°至25°；所述光发射器的发射光的中心轴线和光接收器的接收光的中心轴线的所构成的角度(δ)为50°至70°。

3、一种后向光电感烟探测器，包括带进烟孔的上盖、防虫网、遮光罩、底座、带光发射器和光接收器的电路板，其特征在于：还包括发射导光管、接收导光管，所述发射导光管、接收导光管和遮光罩卡接在底座上，所述光发射器置在所述发射导光管内，所述光接收器置在接收导光管内；在所述光发射器和光接收器前端不设透镜；所述上盖固定在所述底座内；所述后向光电感烟探测器的光平面与暗室内侧壁面的夹角(α)为33°至73°或112°至142°；所述发射光路或/和接收光路的锥角(β)为12°至35°；所述光发射器的发射光的中心轴线和光接收器的接收光的中心轴线的所构成的角度(δ)为30°至80°。

4、根据权利要求3所述的后向光电感烟探测器，其特征在于：所述光平面与暗室内侧壁面的夹角(α)为38°至68°或112°至142°；所述发射光路或/和接收光路的锥角(β)为15°至25°；所述光发射器的发射光的中心轴线和光接收器的接收光的中心轴线的所构成的角度(δ)为50°至70°。

5、根据权利要求3或4所述的后向光电感烟探测器，其特征在于：所述遮光罩内壁为圆台形，所述圆台形的与底座卡接的底面大于另一底面。

6、根据权利要求5所述的后向光电感烟探测器，其特征在于：所述探测器还包括有导烟支架，所述防虫网固定在导烟支架上。

7、根据权利要求6所述的后向光电感烟探测器，其特征在于：所述遮光罩内壁上有数条向内伸出的内筋，所述数条内筋在遮光罩内构成圆台形，圆台形与底座卡接的底面大于另一底面。

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