一種散射型火災(zāi)煙霧探測器及其聚光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及火災(zāi)煙霧探測器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器以及應(yīng)用該聚光器的散射型火災(zāi)煙霧探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，散射型火災(zāi)煙霧探測器是利用火災(zāi)煙霧顆粒對(duì)光產(chǎn)生散射作用來探測火災(zāi)的裝置。在火災(zāi)探測過程中，當(dāng)煙霧顆粒和光發(fā)生相互作用時(shí)，煙霧顆?？梢砸酝瑯拥牟ㄩL再輻射已經(jīng)接收到的光能量，其中再輻射可以在所有的方向上發(fā)生，但是在不同方向上其輻射強(qiáng)度也是不同的，這種現(xiàn)象稱為散射。為了探測火災(zāi)煙霧的存在，可以將光源發(fā)出的光束照射到煙霧上，在光路以外的區(qū)域，通過測量煙霧顆粒對(duì)光的散射作用而產(chǎn)生的光能量來確定煙霧的濃度，這種方法稱為散射型火災(zāi)煙霧探測法。
[0003]在散射型火災(zāi)煙霧探測器中，為了消除外部環(huán)境光對(duì)受光元件的干擾，一般將發(fā)光元件和受光元件安裝在光學(xué)暗室中，在光學(xué)暗室中允許煙霧進(jìn)入而不允許外部光線進(jìn)入，以達(dá)到消除外部環(huán)境光干擾的目的。
[0004]在散射型火災(zāi)煙霧探測器的研制過程中，由于煙霧顆粒的散射信號(hào)較弱，因此可以通過改善受光元件對(duì)散射光線的收集能力，以提高火災(zāi)煙霧探測器的探測性能。
[0005]中國實(shí)用新型專利申請(qǐng)CN101833840A公開了一種前/后向散射復(fù)合式點(diǎn)型光電感煙火災(zāi)探測器及其探測方法；在探測器中采用了聚光透鏡，但是，聚光透鏡的視場比較小，而且會(huì)受到散射角度的限制。
[0006]美國專利申請(qǐng)US 5764142 (Anderson and Tice 1998)提出了使用發(fā)光元件發(fā)射較細(xì)的激光束來減少光束的體積，在此基礎(chǔ)上使用算法來減少誤報(bào)；對(duì)于同樣濃度的煙霧，使用較細(xì)的光束必然會(huì)降低散射光的強(qiáng)度，為了保證探測靈敏度進(jìn)而對(duì)光探測器接收光能量的能力提出了更高的要求。
[0007]中國實(shí)用新型專利申請(qǐng)CN1662942A公開了一種散射光報(bào)警器，為了增加對(duì)火災(zāi)煙霧與干擾顆粒的識(shí)別能力同時(shí)采用前后向散射，但是根據(jù)公知原理，后向散射的光強(qiáng)相對(duì)前向散射一般比較弱，因此需要通過一定的方式來加強(qiáng)受光器對(duì)散射光強(qiáng)的收集能力。
[0008]綜上所述，在現(xiàn)有的散射型火災(zāi)煙霧探測器中，由于受光元件對(duì)散射光線的收集能力較差，從而約束了火災(zāi)煙霧探測器的探測性能，這已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種散射型火災(zāi)煙霧探測器及其聚光器，提高了對(duì)散射光線的收集能力。
[0010]本實(shí)用新型提出的一種散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器，包括聚光器外殼，聚光器外殼的內(nèi)部反射面為復(fù)合拋物面型反射面，在聚光器外殼的前后兩端分別設(shè)有光線入口和光線出口，光線入口包括端面光線入口和側(cè)面光線入口，側(cè)面光線入口開設(shè)在聚光器外殼的側(cè)面并與端面光線入口相交。
[0011]在進(jìn)一步實(shí)施例中，側(cè)面光線入口所在平面與聚光器外殼的中心軸線之間具有預(yù)定夾角；優(yōu)選地，所述預(yù)定夾角小于等于聚光器的最大聚光角。
[0012]在進(jìn)一步實(shí)施例中，側(cè)面光線入口所在平面與聚光器外殼的中心軸線相交的交點(diǎn)處于聚光器外殼的前后兩端之間。
[0013]在進(jìn)一步實(shí)施例中，側(cè)面光線入口距離光線出口最近的光線入口位置與光線出口之間具有預(yù)定距離。
[0014]在進(jìn)一步實(shí)施例中，端面光線入口為圓弧入口，光線出口為圓形出口，端面光線入口所在圓與光線出口的圓為垂直于聚光器外殼的中心軸線的同心圓。
[0015]在進(jìn)一步實(shí)施例中，聚光器外殼的內(nèi)部反射面是根據(jù)復(fù)合拋物面聚光器CPC原理采用對(duì)稱布置的兩段拋物線繞其對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)而形成的復(fù)合拋物面型反射面；
[0016]優(yōu)選地，兩段拋物線的焦點(diǎn)落在聚光器外殼的光線出口上。
[0017]在進(jìn)一步實(shí)施例中，在聚光器外殼的內(nèi)部反射面涂覆有反射涂層；
[0018]優(yōu)選地，根據(jù)散射光的波長對(duì)反射涂層的反射特性進(jìn)行設(shè)計(jì)以提高反射涂層的反射率。
[0019]本實(shí)用新型提出了一種散射型火災(zāi)煙霧探測器，包括:探測器殼體、光源、聚光器、光學(xué)接收元件，其中，聚光器采用上述散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器；
[0020]探測器殼體內(nèi)部具有光學(xué)探測腔，光源、聚光器、光學(xué)接收元件安裝在探測器殼體的光學(xué)探測腔中，光源用于向光學(xué)探測腔中發(fā)出照射光束，聚光器用于收集光學(xué)探測腔中煙霧顆粒的散射光線，光學(xué)接收元件設(shè)在聚光器的光學(xué)出口位置。
[0021]在進(jìn)一步實(shí)施例中，聚光器包括第一聚光器用于收集煙霧顆粒的前向散射光線，第一聚光器位于照射光束的第一側(cè)，第一聚光器的中心軸線與照射光束的第一夾角Θ front ( Θ lmax，其中Θ Imax為第一聚光器的最大聚光角；
[0022]優(yōu)選地，第一聚光器的側(cè)面光線入口所在平面與照射光束平行布置，第一聚光器的側(cè)面光線入口所在平面與照射光束邊緣之間具有第一預(yù)設(shè)距離；
[0023]優(yōu)選地，第一聚光器的中心軸線在側(cè)面光線入口所在平面上的投影直線、投影直線的法線與照射光束的中心軸線位于同一平面上。
[0024]在進(jìn)一步實(shí)施例中，聚光器包括第二聚光器用于收集煙霧顆粒的后向散射光線，第二聚光器位于照射光束的第二側(cè)，第二聚光器的中心軸線與照射光束的第二夾角Θ back <90° + Θ 2max，其中Θ 2max為第二聚光器的最大聚光角；
[0025]優(yōu)選地，第二聚光器的側(cè)面光線入口所在平面與照射光束垂直布置，第二聚光器的端面光線入口與照射光束邊緣之間具有第二預(yù)設(shè)距離；
[0026]優(yōu)選地，第二聚光器的側(cè)面光線入口朝向照射光束的出射方向上設(shè)置；
[0027]優(yōu)選地，第二聚光器的中心軸線在側(cè)面光線入口所在平面上的投影直線、投影直線的法線與照射光束的中心軸線位于同一平面上。
[0028]本實(shí)用新型公開的散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器中，聚光器外殼的內(nèi)部反射面為復(fù)合拋物面型反射面，在聚光器外殼的前后兩端分別設(shè)有光線入口和光線出口，光線入口包括端面光線入口和側(cè)面光線入口，側(cè)面光線入口開設(shè)在聚光器外殼的側(cè)面并與端面光線入口相交。通過在聚光器外殼的側(cè)面開設(shè)側(cè)面光線入口，增大了光線入口的面積，增加了對(duì)散射光線的接收范圍，提高了聚光器對(duì)散射光線的收集能力，從而提高了火災(zāi)煙霧探測器的探測靈敏度和檢測精確度。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器的設(shè)計(jì)原理圖。
[0031]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合拋物面聚光器CPC的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖4為通過光學(xué)模擬軟件TracePro對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器與現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合拋物面聚光器CPC對(duì)散射光線收集效果的光學(xué)模擬示意圖。
[0033]圖5為通過光學(xué)模擬軟件TracePro對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中散射型火災(zāi)煙霧探測器用聚光器與中國專利申請(qǐng)CN1191361A公開的帶有涂層反射器的光電探測器中輻射能收集器對(duì)散射光線收集效果的光學(xué)模擬示意圖。
[0034]圖6為圖5的光學(xué)模擬比較結(jié)果。
[0035]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種散射型火災(zāi)煙霧探測器