DE2504300C3 - Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von Rauch - Google Patents
Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von RauchInfo
- Publication number
- DE2504300C3 DE2504300C3 DE2504300A DE2504300A DE2504300C3 DE 2504300 C3 DE2504300 C3 DE 2504300C3 DE 2504300 A DE2504300 A DE 2504300A DE 2504300 A DE2504300 A DE 2504300A DE 2504300 C3 DE2504300 C3 DE 2504300C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- polygon
- partial beams
- reflectors
- partial
- radiation source
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Detektoren eignen sich prinzipiell für den Nachweis beliebiger lichtstreuender oder absorbierender Komponenten in Gas- oder Schwebeteilchen-Form
in einem gasförmigen oder flüssigen Medium unter Benützung der Schwächung von sichtbarem Licht,
Infrarot- oder Ultraviolett-Strahlung, welche das Verunreinigungen enthallende Medium durchsetzen.
Eine geeignete Anwendung ist die Benutzung als Rauchdetektor in der Brandmeldetechnik, wobei bei
Nachweis einer bestimmten Konzentration von Rauchpartikeln oder Brand-Aerosol in der Luft ein Brandalarmsignal gegen wird. Zweckmäßig ist die Kombination eines solchen Rauchdetektors mit einer Ventilations- und Beleuchtungsanlage.
Bekannte Schwebeteilchen-Detektoren benützen zur Signalgabe entweder die Lichtstreuung (z. B. Streulicht-Rauchmelder), wobei der photoelektrische Empfänger
vom Strahlungssender nicht direkt bestrahlt wird, sondern nur von Schwebeteilchen gestreutes Licht
erhält, oder die Strahlungsschwächung (Transmissions- oder Extinktions-Detektoren), wobei das Photoelement
direkt von der Lichtquelle bestrahlt wird und die Bestrahlung bei Anwesenheit von Partikeln im Strahlengang infolge Lichtstreuung und Absorption abnimmt.
Streulicht-Detektoren haben jedoch den Nachteil, daß sie stark von den optischen Eigenschaften der
Partikeln abhängen und dadurch z. B. stark absorbierende Partikeln nicht oder nur mit geringer Empfindlichkeit
nachweisen können. Rauchmelder dieser Art sprechen daher vorzugsweise nur auf helien Rauch .an, jedoch
nicht auf dunklen Rauch, welcher bei stark rußenden Bränden entsteht. Außerdem ist die Streuung stark von
der Partikelgröße abhängig, so daß die im Anl'angsstadium eines Brandess'.ntstehenden.sehr kleinen submikroskopischen Partikel (Brandaerosol) überhaupt nicht oder
wenn nur mit großem Aufwand, z. B. durch !Benützung von sehr kurzwelliger Ultraviolett-Strahlung, nachgewiesen werden können.
Transmissions-Rauchmeld^r weisen diesen Nachteil
zwar nicht auf, erfordern zur Erzielung einer genügenden Empfindlichkeit jedoch relativ große Strahlungsweglängen, z. B. von mehreren Metern. Es ist daher
bereits versucht worden, eine genügend lange Meßstrecke durch Umlenkung der Strahlung über mehrere
Reflektoren oder durch Mehrfachreflexion an zwei gegenüberliegenden Spiegeln zu erhalten. Nachteilig ist
hierbei, daß nicht nur die Strahllingsschwächung durch Schwebeteilchen, sondern ebenfalls die Lichtabnahme
der Strahlungsquelle oder jede Abnahme des Reflcxionsgrades der Spiegel infolge Verschmutzung oder
Alterung ebenfalls zur Signalgabe führt. Der f-ünfluß der
Slrahltingsiimlerntig der Lichtquelle infolge Alterung
(ider Spaimiingssehwankiingeii konnte bereits dadurch
eliminiert WCi(IiM dall ein /weiter S
vorgesehen wird, welcher von der Strahlungsquelle
direkt auf kürzestem Wege zu einem photoelektrischen Element vorgesehen wird, 50 daß die durch die
Lichtquelle verursachten Strahlungsschwankungen im Meßstrahlengang und im Referenzstrahlengang in
gleichem Sinne verlaufen und gegeneinander kompensiert werden können. Da bei bekannten Geräten die
Weglänge des Referenzstrahles jedoch erheblich kürzer ist als die des Meßstrahles, war es bisher nicht möglich,
auch den Referenzstrahl über die Reflektoren zu leiten und somit auch eine Änderung des Reflexionsvermögens
der Spiegelflächen infolge Alterung oder Verstaubung in ähnlicher Weise zu kompensieren. Dies machte
bei bekannten Schwebeteilchen-Detektoren eine häufige Reinigung und Nachjustierung nötig. Für viele
Anwendungen, z. B. in der Brandmeldetechnik, führt dies jedoch zu hohen Unterhaltskosten, abgesehen von
der häufigen Auslösung fehlerhafter Signale und der mangelnden Betriebssicherheit
Aus der DE-OS 20 07 307 ist ein Gasanalyse-Apparat unter Verwendung von Infrarotstrahlungs-Absorption
bekannt, bei welchem von einer Strahlungsquelle zwei getrennte Infrarotstrahlungsbündel mit unterschiedlicher
spektraler Zusammensetzung gebildet werden, welche auf verschiedene Reflexionsstellen der Apparateinnenwand
auft.-effen und nach mehreren Reflexionen einen Strahlungsempfänger treffen. Bei diesem Gerät
wird das unterschiedliche Absorptionsvermögen gasförmiger Bestandteile der Luft in verschiedenen Spektralbereichen
ausgenützt, weshalb sich dieses Gerät insbesondere zum Nachweis von gasförmigem Alkoho!
in Luft eignet Zum Nachweis von Rauch ist ein solches Gerät jedoch nicht geeignet, da die Absorption von
Rauchpartikeln weitgehend Spektra! unabhängig ist und somit eine unterschiedliche Schwächung des Meß- und
Referenzstrahles nur durch unterschiedliche Strahlungswcglängen erreichbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine über längere Zeiträume ohne Unterhalt betriebssicher und
zuverlässig arbeitende Vorrichtung der eingangs genannten Art mit hoher Nachweisempfindlichkeit für
Partikel jeder Art, speziell unter Ausnützung der Strahlungsschwächung durch die Schwebeteilchen oder
Gaskomponenten im Medium, zu schaffen, welche eine Änderung des Reflexionsvermögen ι der Spiegelflächen
infolge Alterung oder Verstaubung kompensiert und eine häufige Reinigung und Nachjustierung nicht
erfordert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen
gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren durgestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Die
Fig. I bis 3 zeigen Beispiele von Rauchdetektoren in Polygonform mit unterschiedlicher Seitenzahl, wobei
die Ausführungsbcispiclc nach Fig. I und 2 mit Ventilations- und Beleuchtungsanlagen kombiniert sind.
I" 1 g. 4 zeigt einen Rauchdetektor in Rechteck-Form.
Der in Fig. I im Schnitt und in perspektivischer Ansicht dargestellte Detektor weist ein Gehäuse I auf.
welches an seinem Umfang mehrere Öffnungen 2 /um l.intritl des zu untersuchenden Mediums. /. B. von
rauchhaltigcr Luft, in die Meßkammer ' besitzt. Im
Innern des Gehiitises · sind sieben Spiegel 4 mn ihrer
Keflexionsfliiche nach innen an den Seilen tines
gleichförmigen aihlseiligen l'nlygons angebracht An
der verbleibenden, nicht von einem Spiegel eingenommenen Seite des Polygons, zweckmäßigerweise in einer
Ecke 5 des Gehäuses, sind Strahlungssender 6 und zwei photoelektrische Empfänger 7 und 8 sowie eine
Betriebs- und Auswerteschaltung 9 untergebracht. Die Strahlungsquelle 6 ist so eingerichtet, daß sie Parallel·
strahlung mit geeigneter spektraler Zusammensetzung, z. B. sichtbares Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung,
in Richtung auf einen Strahlungsteiler 10 aussendet Beispielsweise kann die Strahlungsquelle als
LASER ausgebildet sein oder als gewöhnliche Strahlungsquelle mit entsprechender Bündelungsoptik. Der
Strahlungsteiler 10 kann beispielsweise als halb durchlässiger Spiegel (30 in Fig.3) oder als Dachkantenprisma
(Fi g. 1) ausgebildet sein und teilt die von der Strahlungsquelle 6 ausgehende Strahlung in zwei einen
Winkel miteinander bildende Strahlen 11 und 12. Während der eine Strahl 12 auf das Zentrum des
benachbarten Spiegels gerichtet ist und von diesem zum übernächsten Spiegel reflektiert v»i, d und so weiter, bis
er nach siebenmaliger Reflexion zunv Ausgangspunkt zurückkehrt, wird der andere Strahl 11 auf den
drittnächsten Spiegel gerichtet, dort wiederuir auf den
dritten folgenden Spiegel reflektiert und so weiter, bis er ebenfalls nach siebenmaliger Reflexion zum Ursprung
zurückkehrt In der Gehäuseecke 5 sind in Empfangsrichtung die beiden photoelektrischen Einrichtungen 7
und 8 angebracht, die stark richtungsempfindlich ausgebildet und angeordnet sind und Jäher nur den
eintreffenden Strahl 11 bzw. 12 ohne gegenseitige Störung empfangen und in ein elektrisches Signal
umwandeln. Die Auswertung der Signale kann beispielsweise mittels Quotientenbildung ausgewertet werden,
etwa durch Serienschaliung der Ausgänge beider Photoelemente, so daß eine Ä.iderung der in beiden
Strahlengängen empfangenen Strahlung um den gleichen Faktor eliminiert wird.
Durch die Anordnung der beiden Strahlengänge wird einerseits erreicht, daß sowohl der Meßstrahl 11 als
auch der Referenzstrahl 12 über die gleichen Reflexionsflächen
4 geleitet wird, wobei jeder der beiden Strahlen die gleiche Anzahl von Reflexionen durchmacht,
jedoch in verschiedener Aufeinanderfolge. Bei der beschriebenen Anordnung weist der Meßstrahl 11
eine Weglänge auf, welche dem 7,39fachen des Abstandes gegenüberliegender Spiegelflächen entspricht,
der Referenzstrahl 12 jedoch nur eine Weglänge entsprechend dem 3,06fachen der Basisstrecke. Bei
einer Basislänge von 1 m wäre der Unterschied der Weglängen beider Strahlen also 433 m. Befindet sich
Rauch in der Kammer 3, so würde die Kombination der Photoelemente 7 und 8 also eine Lichtschwächung
entsprechend dieser Differenzweglänge von 4,33 m zeigen, was in der Praxis im Normalfall ausreicht, um
beispielsweise eine Rauchbildung infolge Eiirandausbruches rechlzeigig genug nachzuweisen. Da Meß- und
Referenzstrahl von der gleichen Strahlenquelle ausgehen, über die gleichen Reflexionsflächen geleitet und die
gleiche Anzahl von Reflexionen erleiden, werden alle Variationen der Strahlungsintensität sowie der Reflexionseigenschaften
der Reflektoren au'on/atisch kompensiert,
so daß eine Fehlalarmauslösiing oder eine
Verminderung der Empfindlichkeit vermieden werden kann.
Zur Vermeidung von Störungen durch Uingcbungslichi
oiler die Raumbeleuchtung ist es empfehlenswert,
die Lichtquelle impulsweise /u betreiben und die l'mpfiinper in kun/idin/silialuing mil der Lichtquelle
zu schalten.
Bei dem in Fig.2 dargestellten Detektor wird anstelle eines achtseitigen Polygons ein fünfseitiges
verwendet, bei welchem der Referenzstrahl jeweils die nächste Spiegelfläche trifft, der MeQstrahl jedoch die
übernächste Fläche. Beide Strahlen kehren nach viermaliger Reflexion an den Ausgangsort zurück. Die
Weglängen betragen hier das 2,94- bzw. 4,72fache der Basisstrecke, so daß bei einer Basislänge von 1 m eine
für die Messung wirksame Wegdifferenz von 1,78 m ausgenützt werden kann. In diesem Beispiel sind anstelle
eines einzigen Strahlungssenders und eines Strahlungsteilers zwei synchronbetriebene Strahlungssender 18
und 19 vorgesehen, welche so ausgerichtet sind, daß ihre Strahlung auf die benachbarte bzw. auf die übernächste
Spiegelfläche trifft.
Die Seitenzahl des für die Reflexionsflächen benutzsolchen Schwebeteilchen-Detektor mit einer ohnehin an
der Raumdecke vorgesehenen Beleuchtungseinrichtung zu kombinieren. Häufig werden in klimatisierten
Räumen Leuchten verwendet, welche an eine Ventilationseinrichtung angeschlossen sind, die fortwährend
Raumluft ansaugt. In dem in F i g. I dargestellten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar unter der Raumdekke
13 die Meßkammer 3 angeordnet und unterhalb dieser Meßkammer befindet sich der Leuchtenteil 14, in
welchem beispielsweise mehrere stabförmige Fluoreszenzlampen 15 angeordnet sind. An der Raumdecke im
Zentrum der Meßkammer 3 befindet sich eine Ansaugöffnung 16 einer Ventilationsleitung 17. Durch
die öffnungen 2 wird fortlaufend Raumluft aus dem überwachten Bereich in die Meßkammer 3 hineingesaugt
und durch die zentrale Öffnung 16 über die Ventilationsleitung 17 abgeführt. Dadurch wird erreicht,
lf»n ΡηΙυσηηι: ic! ipHrtr»h nir-ht auf rli<» hf»iH*»n RAicrwplp flail h*»r*»itc c*»hr friihwitia nach RranHoiichrur^h
beschränkt. Die Zahl der Polygonflächen ρ und die Zahl der vom Meßstrahl übersprungenen Ecken m muß
lediglich die Bedingung erfüllen, daß zu einer gegebenen ganzen Zahl ρ wenigstens eine ganze Zahl m zwischen 1
und p/2 existieren muß, welche keinen gemeinsamen Teiler mit ρ hat. In diesem Fall ist gewährleistet, daß der
Meßstrahl erst nach p— I Reflexionen zum Ausgangspunkt zurückkehrt.
Fig. 3 zeigt als Beispiel die Strahlengänge in einem
siebenseitigen Polygon. In diesem Fall sind drei verschiedene Strahlengänge 24, 25 und 26 möglich, bei
welchen jeweils 1, 2 oder 3 Ecken übersprungen werden. Die Weglängen betragen hier das 6.82-, das 5,48- bzw.
das 3,04fache der Basislänge. Weitere mögliche Kombinationen von Seitenzahl und Zahl der übersprungenen
Ecken sind außer den bereits erwähnten: 5-2, 7-2. 7-3. 8-3, z.B.: 9-2. 9-4. 10-3. 11-2, 11-3,
11 -4, 11 -5,CtC.
Die Anordnung der Strahlengänge nach F i g. 4 zeigt, daß die Anordnung der Reflektoren nicht auf ein
Polygon beschränkt sind, sondern auch kompliziertere Anordnungen möglich sind, so daß die Form des
Rauchdetektors an eine gewünschte Form angepaßt werden kann. In dem dargestellten Beispiel sind 13
Reflektoren vorgesehen, welche auf den Seitenflächen zweier aneinanderstoßender Achtecke 27, 28 liegen. Es
entsteht somit ein Detektor in Rechteckform mit einem Seitenverhältnis von etwa 1 : 2. Es ist selbstverständlich
möglich, eine beliebige Zahl weiterer möglicher Strahlengänge zu finden, welche lediglich die erwähnte
Bedingung erfüllen müssen, daß Referenz- und Meßstrahlengang über die gleichen Spiegel mit der gleichen
Zahl von Reflexionen geführt werden müssen, wobei die Aufeinanderfolge der Spiegel und die Weglängen für
beide Strahlengänge verschieden sind. Es sei bemerkt, daß Strahlungssender und -empfänger auch an verschiedenen
Orten angebracht sein können.
Detektoren der beschriebenen Art können an den geänderten Verwendungszweck beliebig angepaßt
werden. Die Zuführung der nachzuweisenden Schwebeteilchen in die Meßkammer kann entweder durch
natürliche Konvektion oder durch erzwungene Strömung erfolgen. Bei Verwendung als Rauchdetektor in
der Brandalarmtechnik kann es z. B. zweckmäßig sein,
solche Detektoren vor den Ansaugöffnungen eines Ventilationssystems anzuordnen oder an zentraler
Steile im Ventilationssystern selbst Dabei wird fortwährend die auf Rauch zu untersuchende Luft durch die
Meßkammer des Rauchdetektors hindurchgesaugt.
Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, einen Rauchspuren in die Meßkammer 3 gelangen können und
das Vorhandensein von Rauch delektiert und ein Alarmsignal ausgelöst werden kann. Ein mit einer
Ventilationsanlage kominierter Rauchdetektor dieser Art hat also zusätzlich den Vorteil eines besonders
schnellen Ansprechverhaltens. Die Kombination mit der Raumbeleuchtung ist zudem deshalb vorteilhaft, weil
keine zusätzlichen elektrischen Leitungen vorgesehen sein nv'-sen. Gegebenenfalls kann auch die Alarmweitergabe
über das ohnehin vorhandene Stromnetz erfolgen. Die öffnungen 2 können auch so angeordnet
sein, daß die Luft vor Eintritt in die Meßkammer 16 die Leuchte 14 durchströmt und die Lampen 15 kühlt.
Auch bei dem Beispiel nach Fig. 2 ist der Detektorteil mit einer Ventilations- und Beleuchtungseinrichtung
kombiniert, wobei in diesem Beispiel die Detektorkammer jedoch in Unterputzmontage verdeckt
angebracht ist. Die eigentliche Leuchte 20, welche mit einer kreisringförmigen Fluoreszenzlampe bestückt
ist. hat einen etwas kleineren Durchmesser als der Detektorteil, so daß die Lufteintrittsöffnungen 21 neben
der Leuchte an der RaiimHecke und an der Kammerunterseite
angeordnet sein können. Seitlich an der Mebkammer ist eine Ventilationsleitung 22 angeschlossen,
welche wiederum die Raumluft durch die Öffnungen 21 und durch die Meßkammer 3 hindurch ansaugt.
Unterhalb des Anschlusses dieser Ventilationsleitung befindet sich eine Alarmanzeige-Einrichtung 23.
Da Meß- und Referenzstrahl, sowie die zugehörigen Strahler und Empfänger räumlich eng benachbart sind,
ist bei ungenauer Justierung die gegenseitige Beeinflussung beider Strahlen möglich, beispielsweise we .η ein
Teil der Referenzstrahlung auf den Meßstrahl-Empfänger trifft oder umgekehrt. Dem kann dadurch begegnet
werden, daß Meß- und Referenzstrahlung eine unterschiedliche spektrale Zusammensetzung haben und daß
die zugehörigen Empfänger für das betreffende Spektralgebiet selektiv empfindlich sind. Es kann auch
ein Dual-Photoelement mit zwei, spektral unterschiedlichen Filtern verwendet werden.
Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen wurden ebene Reflektoren benützt. Wie das in F i g. 5 dargestellte
Beispiel zeigt, ist jedoch auch die Verwendung gekrümmter Spiegel möglich. Hierbei sind die einzelnen
Reflexionsstellen R 1 - R 10 auf einem Zylindermantel Rm regelmäßigen Abständen vorgesehen. Beispielsweise
kann der gesamte Zylindermantel R auf seiner Innenseite reflektierend ausgeführt sein. Wiederum
wird von einer Sende- und Empfangsstelle RO Strahlung in zwei verschiedenen Richtungen auf je
»JÜiäfii-
einen Reflexionspunkt gesendet, von dort zum nächsten Reflexionspunkt weitergeleitet usw., bis beide Strahlen
nach jeweils zehnmaliger Reflexion zum Ursprungsort zurückkehren. Das Schema der beiden Strahlengänge
51 und 52 entspricht in dem dargestellten Beispiel 5
einem Polygonmuster (11—4) und (I I —3). Da bei einer
Reflexion an einem Zylinderspiegel eine Änderung des Öffnungswinkels stattfindet, ist es zweckmäßig, möglichst exakt parallele Strahlung zu verwenden, wie sie
beispielsweise von einem Laser geliefert werden kann, in um einen Energieverlust bei vielmaliger Reflexion an
einer gekrümmten Fläche zu vermeiden. Da Laserstrahlung Koherenzlängen von mehreren Metern aufweist,
bietet sich zudem bei der Auswertung der weitere Vorteil, daß unter Umständen nur ein einziger
photoelektrischer Empfänger ausreicht und der Detektor damit unabhängig von den immer leicht verschiede-
kann beispielsweise dadurch gesehenen, daß beide Strahlen auf das gleiche Photoelement auftreffen und
dort zur Interferenz gebracht werden. Die Weglängen und Intensitäten beider Strahlengänge werden nun so
eingerichtet, daß sich die empfangenen Strahlen gerade durch Interferenz auslöschen, solange keine unterschiedliche Lichtschwächung stattfindet. In dem Augen-
blick jedoch, wo Schwebeteilchen in die Meßkammer eintreten, werden beide Strahlen unterschiedlich geschwächt und bei der Interferenz bleibt eine Komponente übrig, welche vom Photoelement nachgewiesen
were1., η kann.
Wie anhand von F i g. 6 gezeigt, kann ein Energieverlust durch Reflexion paralleler Strahlung an einer
optisch abbildenden Fläche, z. B. einem zylindrischen Reflektor, dadurch vermieden werden, daß die vom
Strahlungssender ausgehenden Strahlen mittels einer ^5
Optik 31 auf Punkte PX und P2 in der Mitte zwischen den Reflexionsflächen gebündelt wird. Da diese
Bündelungspunkte PX und P 2 in der Nähe des Zentrums C des zylindrischen Reflektors R liegen, wird
die Strahlung bei der folgenden Reflexion an den "ο
Reflexionsflächen Ä5 bzw. Rl wiederum auf Punkte
P3 und P4 in der Mitte zwischen den Reflektoren und
nahe dem Zentrum des Zylinders konzentriert. Nach
mehrfacher Reflexion treten beide Strahlen dann wieder angenähert in gleicher Weise gebündelt durch
die Optik 31 auf den photoeleklrischen Empfänger 32. Da für einen guten Wirkungsgrad eine gebündelte
Strahlung erforderlich ist, ist es zweckmäßig, entweder ebenfalls Laserstrahlung oder eine Punktlichtquelle 33
zu benützen, deren Strahlung über zwei Spiegel 34 und 35 in etwas verschiedener Richtung durch die Optik 31
geleitet wird. Die aus der Meßkammer zurückkehrende Strahlung wird über die gleichen Spiegel 34 und 35 und
ein reflektierendes Prisma 36 auf den einzigen photoelektrischen Empfänger 32 geleitet. Die Trennung
beider Strahlen kann beispielsweise durch Einrichtungen 37 und 38 vor der Strahlungsquelle 33 erfolgen,
welche beide Strahlen unterschiedlich modulieren, so daß die eintreffenden Strahlen durch Demodulation des
wieder getrennt werden können. Als geeignete Modulatoren 37 und 38 können Einrichtungen mit elektrisch
steuerbarer Strahlungsdurchlässigkeit dienen, z. B. Kerr-Zellen.
Die Erfindung wurde in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand von Anordnungen der
Reflexionsstellen in einer Ebene beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf ebene Anordnungen beschränkt. Die
gestellte Aufgabe kann in gleicher Weise mit einer räumlichen Anordnung mehrerer Reflexionsstellen
gelöst werden, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß zwei Strahlengänge vorgesehen sind, welche über die
gleiche Zahl von Reflexionsstellen, jedoch in unterschiedlicher Reihenfolge und mit verschiedener Strahlungsweglänge verlaufen.
Bei der Anwendung zur Brandmeldung ist es besonders zweckmäßig, die Strahlung in einem Spektralbereich zu wählen, in welchem eine Absorption
durch Kohlenmonoxyd (CO) stattfindet. Ein solcher Detektor reagiert nicht nur auf Rauch, sondern daneben
auch mit großer Empfindlichkeit auf gasförmige Kohlcnmorioxyd-Spuren in der Luft, die ein untrügliches
Anzeichen für einen VerbrennunesDrozeß darstellen.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von Rauch,
mit einer optischen Strahlungsquellenanordnung zur Erzeugung zweier räumlich getrennter Teilstrahlen,
einer Anzahl von entlang des Randes des das Medium enthaltenden Bereichs angeordneten und
eine wiederholte Reflexion der Teilstrahlen in das Medium bewirkenden Reflektoren, einer von den
Teilstrahlen über di» Reflektoren beaufschlagten photoelektrischen Empfangseinrichtung und einer
elektrischen Auswertesch^ltung zur Ermittlung eines Unterschieds in der Schwächung der Teilstrahlen durch das Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Strahlungsquellenanordnung (6, 10; 18,19; 6,30; 33,34,35) austretenden
Teilstrah|en derart gerichtet und die Reflektoren (4; Ri-RK))derart ausgebildet und angeordnet sind,
daß die Teilstrahlen (11, 12) jeweils die gleichen Reflektoren in unterschiedlicher Reihenfolge beaufschlagen und verschieden lange Wege zwischen der
Strahlungsquellenanordnung und der photoelektrischen Empfangseinrichtung (7,8; 32) zurücklegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (4) entlang den Seiten
eines gleichförmigen Polygons angeordnet sind und daß die Zahl der von den Teilstrahlen beim
Übergang von einem Reflektor zum nächsten jeweils passierten Polygonecken für jeden Teilstrahl
(11,12) jeweils vorgegeben in.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Sei- ϊπ des Polygons und
die Anzahl der jeweils von einem Teilstrahl ohne Reflexion passierten Polygonecken so gewählt sind,
daß sie keinen gemeinsamen Teiler miteinander haben.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Seiten des Polygons 8, die
Zahl der von dem einen Teilstrahl jeweils ohne Reflexion passierten Polygonecken 3 und die Zahl
der von dem andern Teilstrahl jeweils passierten Polygonecken 1 beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Seiten des Polygons 5, die
Zahl der von dem einen Teilstrahlengang jeweils ohne Reflexion passierten Polygonecken 2 und die
Zahl der von dem andern Teilstrahl jeweils passierten Polygonecken 1 beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellenanordnung aus einer Strahlungsquelle
(6) und einem Strahlenteiler (10; 30) besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Laser ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische
Empfangseinrichtung für beide Teilstrahlen (II, 12) jeweils einen eigenen photöelektrischen
Wandler (7,8) aufweist, deren Ausgänge einer Quotientenschaltung zugeführt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
clad die Reflektoren von Teilen einer zylindrischen Hache gebildet sind.
Kl. Vorrichtung nach Anspruch ς·, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilstrahlcn aus parallelen Strahlenbündel η bestehen.
II. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilstrahlen jeweils auf halbem Wege zwischen aufeinanderfolgend beaufschlagten Reflektoren fokussiert sind.
!2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur
spektralen Begrenzung der Teilstrahlen auf den Bereich einer Absorptionslinie von Kohlenmonoxid
vorgesehen sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH328474A CH561942A5 (de) | 1974-03-08 | 1974-03-08 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2504300A1 DE2504300A1 (de) | 1975-09-11 |
DE2504300B2 DE2504300B2 (de) | 1979-02-01 |
DE2504300C3 true DE2504300C3 (de) | 1979-09-27 |
Family
ID=4252651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2504300A Expired DE2504300C3 (de) | 1974-03-08 | 1975-02-01 | Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von Rauch |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3994603A (de) |
JP (1) | JPS5426863Y2 (de) |
CH (1) | CH561942A5 (de) |
DE (1) | DE2504300C3 (de) |
FR (1) | FR2263506B1 (de) |
GB (1) | GB1469045A (de) |
Families Citing this family (48)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5628530Y2 (de) * | 1977-06-10 | 1981-07-07 | ||
DE2856259B1 (de) * | 1978-12-27 | 1979-12-20 | Cerberus Ag | Rauchdetektor |
JPS5633551U (de) * | 1979-08-23 | 1981-04-02 | ||
EP0054680B1 (de) * | 1980-12-18 | 1987-01-07 | Cerberus Ag | Rauchmelder nach dem Strahlungs-Extinktions-Prinzip |
US4677426A (en) * | 1983-01-28 | 1987-06-30 | Electronic Dust Detection, Inc. | Dust detecting ring assembly |
US4543815A (en) * | 1983-07-15 | 1985-10-01 | Cerberus Ag | Device for the detection of foreign components in a gas and an application of the device |
FI854809A (fi) * | 1984-12-18 | 1986-06-19 | Hochiki Co | Branddetektor som baserar sig pao minskat ljus. |
US4719360A (en) * | 1985-03-11 | 1988-01-12 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method for determination of concentration of smoke emanating from combustion engine and apparatus for working said method |
USRE33213E (en) * | 1985-12-10 | 1990-05-08 | High Yield Technology | Light scattering particle detector for wafer processing equipment |
US4739177A (en) * | 1985-12-11 | 1988-04-19 | High Yield Technology | Light scattering particle detector for wafer processing equipment |
US4857895A (en) * | 1987-08-31 | 1989-08-15 | Kaprelian Edward K | Combined scatter and light obscuration smoke detector |
EP0338218B1 (de) * | 1988-03-30 | 1993-09-15 | Cerberus Ag | Verfahren zur Brandfrüherkennung |
DE3811475A1 (de) * | 1988-04-06 | 1989-10-19 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Messeinrichtung zur bestimmung des streu- und absorptionskoeffizienten der atmosphaere |
GB2241080B (en) * | 1990-02-19 | 1994-06-01 | Perkin Elmer Ltd | Improvements in or relating to analytical-sampling devices and associated spectrophotometric apparatus and method |
GB2245058A (en) * | 1990-05-18 | 1991-12-18 | Sieger Ltd | A gas detector |
DE4214840A1 (de) * | 1992-05-05 | 1993-11-11 | Draegerwerk Ag | Vorrichtung zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines Fluids |
US5333418A (en) * | 1992-09-02 | 1994-08-02 | Ronald Chambers | Recessed smoke detector |
US5568130A (en) * | 1994-09-30 | 1996-10-22 | Dahl; Ernest A. | Fire detector |
DE4437188C2 (de) * | 1994-10-18 | 1999-04-08 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Analysengerät zur Konzentrationsbestimmung |
US5963336A (en) | 1995-10-10 | 1999-10-05 | American Air Liquide Inc. | Chamber effluent monitoring system and semiconductor processing system comprising absorption spectroscopy measurement system, and methods of use |
US5742399A (en) * | 1996-04-18 | 1998-04-21 | American Air Liquide, Inc. | Method for stabilizing the wavelength in a laser spectrometer system |
US5818578A (en) * | 1995-10-10 | 1998-10-06 | American Air Liquide Inc. | Polygonal planar multipass cell, system and apparatus including same, and method of use |
US5949537A (en) | 1996-04-18 | 1999-09-07 | American Air Liquide Inc. | In-line cell for absorption spectroscopy |
US5880850A (en) * | 1996-04-18 | 1999-03-09 | American Air Liquide Inc | Method and system for sensitive detection of molecular species in a vacuum by harmonic detection spectroscopy |
GB2342987B (en) * | 1998-10-20 | 2003-03-19 | David Appleby | Improved smoke sensor with a fault monitoring capability |
US6876305B2 (en) * | 1999-12-08 | 2005-04-05 | Gentex Corporation | Compact particle sensor |
TW480456B (en) * | 2000-02-02 | 2002-03-21 | Umax Data Systems Inc | Circular optical reflection device |
US6442736B1 (en) | 2000-10-03 | 2002-08-27 | L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'expolitation Des Procedes Georges Claude | Semiconductor processing system and method for controlling moisture level therein |
DE10058469C1 (de) * | 2000-11-24 | 2002-05-02 | Draeger Safety Ag & Co Kgaa | Optischer Gassensor |
GB2389176C (en) * | 2002-05-27 | 2011-07-27 | Kidde Ip Holdings Ltd | Smoke detector |
EP1552489B1 (de) * | 2002-08-23 | 2008-12-10 | General Electric Company | Schnell ansprechender, gegen ber falschdetektion immuner alarmsignalerzeugungs-rauchdetektor |
US7564365B2 (en) * | 2002-08-23 | 2009-07-21 | Ge Security, Inc. | Smoke detector and method of detecting smoke |
GB2423357A (en) * | 2005-02-22 | 2006-08-23 | Thorn Security | A self-monitoring smoke detector |
US7215428B2 (en) * | 2005-04-08 | 2007-05-08 | Ion Optics, Inc. | Absorption spectroscopy apparatus and method |
NO326482B1 (no) * | 2005-05-31 | 2008-12-15 | Integrated Optoelectronics As | En ny infrarod laserbasert alarm |
US8081304B2 (en) | 2006-07-31 | 2011-12-20 | Visualant, Inc. | Method, apparatus, and article to facilitate evaluation of objects using electromagnetic energy |
US7847700B2 (en) * | 2007-07-03 | 2010-12-07 | Conforti Fred J | System and method for an optical particle detector |
US20100266445A1 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-21 | Kenneth L. Campagna | Portable antimicrobial ultra violet sterilizer |
JP2014032068A (ja) * | 2012-08-02 | 2014-02-20 | Koptic Inc | ガス濃度測定装置 |
WO2014165003A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-10-09 | Visualant, Inc. | Systems and methods for fluid analysis using electromagnetic energy |
US9532009B1 (en) * | 2013-04-10 | 2016-12-27 | The Boeing Company | Systems and methods for detecting contaminants using laser beam path length differences |
JP6642421B2 (ja) * | 2014-03-12 | 2020-02-05 | ソニー株式会社 | 測定装置および測定方法 |
DE102014009642B4 (de) * | 2014-06-26 | 2019-08-22 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Verfahren zur Erfassung physikalischer Größen zur Detektion und Charakterisierung von Gasen, Nebel und Rauch, insbesondere einer Vorrichtung zur Messung der Partikelkonzentration |
DE102014220581A1 (de) | 2014-10-10 | 2016-04-14 | Robert Bosch Gmbh | Brandmeldevorrichtung |
DE102016010088A1 (de) | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Messvorrichtung zur Absorptionsmessung von Gasen |
JP7171203B2 (ja) * | 2018-02-21 | 2022-11-15 | ホーチキ株式会社 | 感知器 |
CN113324911A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-08-31 | 中南大学 | 一种应用于气体浓度检测的玻璃瓶及其浓度检测方法和*** |
WO2023017321A1 (en) * | 2022-01-30 | 2023-02-16 | Saemi Zohreh | Laser smoke / motion / vibration / temperature detector without the need for electrical energy |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3566385A (en) * | 1968-04-22 | 1971-02-23 | Nat Res Dev | Fire detecting apparatus sensitive to refraction |
JPS5431833B2 (de) * | 1972-12-28 | 1979-10-09 | ||
US3872315A (en) * | 1973-12-21 | 1975-03-18 | Babcock & Wilcox Co | Radiation sensitive fluid analyzer |
-
1974
- 1974-03-08 CH CH328474A patent/CH561942A5/xx not_active IP Right Cessation
-
1975
- 1975-02-01 DE DE2504300A patent/DE2504300C3/de not_active Expired
- 1975-02-14 US US05/549,897 patent/US3994603A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-03-06 FR FR7507018A patent/FR2263506B1/fr not_active Expired
- 1975-03-07 GB GB966875A patent/GB1469045A/en not_active Expired
- 1975-03-07 JP JP1975030251U patent/JPS5426863Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2263506A1 (de) | 1975-10-03 |
JPS5426863Y2 (de) | 1979-09-04 |
DE2504300B2 (de) | 1979-02-01 |
FR2263506B1 (de) | 1980-08-01 |
CH561942A5 (de) | 1975-05-15 |
GB1469045A (en) | 1977-03-30 |
US3994603A (en) | 1976-11-30 |
JPS50118991U (de) | 1975-09-29 |
DE2504300A1 (de) | 1975-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2504300C3 (de) | Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von Rauch | |
DE2901738C2 (de) | Spektralphotometer | |
DE2712074C3 (de) | Vorrichtung zur Messung der diffusen Reflexion von Oberflächen | |
DE10246756B4 (de) | Branderkennungsverfahren und Brandmelder zu dessen Durchführung | |
DE19713928C1 (de) | Meßvorrichtung zur Infrarotabsorption | |
EP0054680B1 (de) | Rauchmelder nach dem Strahlungs-Extinktions-Prinzip | |
DE3811475C2 (de) | ||
DE3534019A1 (de) | Optische bahnueberwachungsvorrichtung | |
DE2754139B2 (de) | Rauchdetektor | |
DE2851444A1 (de) | Lichtgitter | |
EP3504535A1 (de) | Messvorrichtung zur absorptionsmessung von gasen | |
DE2046492C3 (de) | Rauchmelder | |
DE2532603C3 (de) | Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels | |
DE3687223T2 (de) | Anlage und geraet mit anwendung der rueckstrahlung von laserstrahlen zur entdeckung und lokalisierung eines objekts oder einer substanz, wie z.b. von brandrauch. | |
DE2709866C2 (de) | Vorrichtung zur Feststellung von Schwebeteilchen | |
DE2632876A1 (de) | Rauchdetektor | |
DE4138679C1 (de) | ||
DE2827705C3 (de) | Gerät zur Feststellung von Fehlern an Bahnmaterial | |
DE1472144A1 (de) | Spektralphotometer | |
DE3208737A1 (de) | Optisches mehrstrahl-gasmessgeraet | |
DE1957494C3 (de) | Lichtelektrische Abtastvorrichtung | |
EP3743710B1 (de) | Optisches detektionssystem zum detektieren einer substanz in einem messbereich | |
CH571750A5 (en) | Photoelectricccc aerosol or smoke detector - second photo cell receives reflected light from prism surface to compensate for contamination | |
DE2559806C3 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von aus verschiedenen Gasen und gegebenenfalls Rauchteilchen bestehenden Komponenten eines Abgasgemisches | |
DE2129666A1 (de) | UEberwachungseinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: WOLFF, M., DIPL.-PHYS., PAT.-ANW., 7000 STUTTGART |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |