專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)在線信號(hào)電平監(jiān)控對(duì)傳感器裝置的光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑物安全的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及一種用于識(shí)別對(duì)象、尤其是用于對(duì)煙霧顆粒進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的傳感器裝置。本發(fā)明還涉及一種用于識(shí)別危險(xiǎn)狀況、尤其是用于在受監(jiān)控的空間中探測(cè)煙霧的危險(xiǎn)報(bào)警器。除此之外，本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)這種傳感器裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)或光電煙霧報(bào)警器通常按照公知的散射光方法來(lái)工作。在此利用的是，于凈的空氣實(shí)際上不反射光。但是如果在測(cè)量室里存在煙霧顆粒，則從光源發(fā)出的照明光至少部分地在煙霧顆粒處散射。于是，散射光的一部分落到光探測(cè)器上，該光探測(cè)器相對(duì)于光源被布置為使得該光探測(cè)器不會(huì)直接被照明光照射。因此在測(cè)量室中沒(méi)有煙霧顆粒的情況下，照明光不能到達(dá)光探測(cè)器。光學(xué)煙霧報(bào)警器的光探測(cè)器通常是光電二極管，該光電二極管只提供非常小的測(cè)量信號(hào)。該光電二極管提供輸出電流，該輸出電流的電流強(qiáng)度取決于所落上的光強(qiáng)度。落在光電二極管上的光強(qiáng)度尤其取決于從光源發(fā)出的照明光的強(qiáng)度、煙霧報(bào)警器的幾何形狀、 以及測(cè)量室中的煙霧顆粒的密度。通常在光電二極管之后連接有電子放大器電路，該電子放大器電路將由光電二極管所提供的電流轉(zhuǎn)換成電壓并且將該電壓放大為使得可以利用后續(xù)系統(tǒng)對(duì)該信號(hào)作進(jìn)一步處理。該后續(xù)系統(tǒng)例如具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和用于進(jìn)一步的信號(hào)處理的微控制器。為了一方面確保光學(xué)煙霧報(bào)警器的可靠的報(bào)警觸發(fā)并且另一方面確保光學(xué)煙霧報(bào)警器的低誤報(bào)警率，通常必須在煙霧報(bào)警器投入使用以前對(duì)光學(xué)煙霧報(bào)警器的光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)。此外，對(duì)光電信號(hào)路徑的這種校準(zhǔn)也應(yīng)該以定期的維護(hù)間隔來(lái)進(jìn)行，從而即使在光學(xué)煙霧報(bào)警器較長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)行期間也可以確?？煽康膱?bào)警觸發(fā)以及低誤報(bào)警率。利用通常也被稱(chēng)為調(diào)準(zhǔn)的校準(zhǔn)，例如可以對(duì)相對(duì)于光電信號(hào)路徑的具有一定公差的部件的額定特性的不可避免的偏差進(jìn)行補(bǔ)償。在實(shí)踐中，這種偏差尤其在光源效率、光源的控制和/或放大器電路的放大中出現(xiàn)。光學(xué)煙霧報(bào)警器的光電信號(hào)路徑包括(a)光源，例如用于發(fā)出照明光的發(fā)光二極管；(b)測(cè)量室，散射煙霧顆粒能夠侵入到其中；(C)光探測(cè)器，例如光電二極管，用于檢測(cè)在侵入的煙霧顆粒處所散射的照明光；(d)連接在光探測(cè)器后面的放大器電路；以及(e) 連接在放大器電路后面的微控制器，用于分析所檢測(cè)的散射光信號(hào)以及用于控制或調(diào)節(jié)光源。為了校準(zhǔn)光學(xué)煙霧報(bào)警器或其光電信號(hào)路徑，可以使用放入到測(cè)量室中的散射體，該散射體根據(jù)報(bào)警狀態(tài)來(lái)模擬煙霧顆粒的限定密度。隨后，例如通過(guò)調(diào)整由光源發(fā)出的照明光脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間使照明光的強(qiáng)度一直變化，直到放大器電路達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)擺幅，該信號(hào)擺幅對(duì)于光學(xué)煙霧報(bào)警器的報(bào)警觸發(fā)來(lái)說(shuō)是必要的。這種散射體的應(yīng)用例
4如在EP 0 658 264B1中有所描述。為了達(dá)到精確的校準(zhǔn)，光源通常被迭代地施加以至少3-4個(gè)脈沖周期。但是每個(gè)脈沖周期不能被任意快速地重復(fù)，因?yàn)樵诖似陂g有關(guān)光源必須再次冷卻并且所使用的放大器電路必須再次起振。因此，對(duì)光學(xué)煙霧報(bào)警器的光電信號(hào)路徑的校準(zhǔn)是費(fèi)時(shí)的。由此，生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)并且用于光學(xué)煙霧報(bào)警器的生產(chǎn)成本提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，對(duì)光學(xué)危險(xiǎn)報(bào)警器的校準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)。該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。本發(fā)明的有利實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中描述。按照本發(fā)明的第一方面，說(shuō)明一種用于識(shí)別對(duì)象、尤其是用于對(duì)煙霧顆粒進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的傳感器裝置。該傳感器裝置具有(a)用于發(fā)出發(fā)送輻射的發(fā)送設(shè)備；(b)接收設(shè)備，(bl)用于接收具有散射輻射的接收輻射，該散射輻射由發(fā)送輻射在對(duì)象處至少部分地散射所產(chǎn)生，(b2)用于輸出指示接收輻射的測(cè)量信號(hào)；(c)用于對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)理并輸出經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)調(diào)理設(shè)備，其中經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的電平在接通發(fā)送設(shè)備之后升高；以及(d)用于監(jiān)控經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的校準(zhǔn)設(shè)備，其中該校準(zhǔn)設(shè)備被構(gòu)造為，使得 (dl)對(duì)于經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)能探測(cè)到達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)電平，并且(業(yè))能確定接通發(fā)送設(shè)備與達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段。所述傳感器裝置所基于的認(rèn)識(shí)是，通過(guò)對(duì)經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)電平進(jìn)行“在線”監(jiān)控，能夠通過(guò)特別簡(jiǎn)單的方式執(zhí)行對(duì)傳感器裝置的光電信號(hào)路徑的校準(zhǔn)。即根據(jù)本發(fā)明可以簡(jiǎn)單地確定激活發(fā)送輻射以在光電信號(hào)路徑的輸出端達(dá)到特定最小電平所需的時(shí)間段，該輸出端在傳感器裝置的運(yùn)行中對(duì)于可靠的對(duì)象識(shí)別并且尤其是對(duì)于可靠的煙霧探測(cè)來(lái)說(shuō)是必要的。在傳感器裝置的實(shí)際運(yùn)行中，可以用脈沖的形式來(lái)控制發(fā)送設(shè)備，其中激活發(fā)送設(shè)備的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于接通發(fā)送設(shè)備與達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的特定時(shí)間段。因此，可以通過(guò)有利的方式利用發(fā)送設(shè)備的一次性的接通過(guò)程就已經(jīng)對(duì)光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)。因此，通過(guò)有利的方式不再需要費(fèi)時(shí)和昂貴的迭代程序，在所述迭代程序中必須多次地接通和關(guān)斷發(fā)送設(shè)備。應(yīng)將“激活”在上下文中理解為，發(fā)送設(shè)備在激活的持續(xù)時(shí)間期間是接通的并且因此發(fā)射發(fā)送輻射。因此，可以用可簡(jiǎn)單和快速地執(zhí)行的方法對(duì)根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)。由此可以明顯地加速傳感器裝置的制造，并且可以明顯降低制造成本。因此，尤其是不再需要在批量制造根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置時(shí)同時(shí)使用多個(gè)調(diào)準(zhǔn)站，所述多個(gè)調(diào)準(zhǔn)站在公知的需要費(fèi)時(shí)校準(zhǔn)的傳感器裝置中對(duì)于順暢的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是必要的。因此可以節(jié)省至少一些這種同時(shí)或并行運(yùn)行的調(diào)準(zhǔn)站并且節(jié)省用于設(shè)立所述傳感器裝置的批量生產(chǎn)的購(gòu)置費(fèi)用。購(gòu)置成本的這種降低顯然對(duì)降低制造成本起到有利的作用，因?yàn)橘?gòu)置成本必須被分?jǐn)偟絺鞲衅餮b置的產(chǎn)品價(jià)格上。從接收設(shè)備輸出的測(cè)量信號(hào)例如可以指示落到接受設(shè)備上的測(cè)量輻射的強(qiáng)度。在本文獻(xiàn)中，應(yīng)將概念“輻射”理解為具有任意波長(zhǎng)的電磁輻射。所述電磁輻射尤其可以是可見(jiàn)光譜范圍、紅外(IR)光譜范圍或者紫外(UV)光譜范圍中的光。除了相對(duì)窄帶的光譜范圍或者單色輻射以外，所述電磁輻射還可以具有不同的波長(zhǎng)，這些波長(zhǎng)是連續(xù)的光譜或者是不同的彼此分離的窄帶和/或?qū)拵У墓庾V范圍。所述電磁輻射還可以具有分配給遠(yuǎn)紅外和/或遠(yuǎn)紫外線光譜范圍的波長(zhǎng)。微波輻射或每種其它的電磁輻射也基本上可以用作為發(fā)送輻射并且相應(yīng)地用作為接收輻射。相應(yīng)地，概念“光學(xué)的”應(yīng)涉及電磁輻射的所有提到的光譜范圍并且絕不僅僅涉及可見(jiàn)光譜范圍。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備具有集成單元。所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備例如可以是集成光電放大器，利用該光電放大器可以將接收輻射在由發(fā)送設(shè)備所發(fā)出的發(fā)送輻射脈沖的整個(gè)脈沖長(zhǎng)度上進(jìn)行積分。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是， 與使用公知的跨阻放大器相比，可以選擇明顯更小的放大率，從而可以明顯更加魯棒地和/ 或以明顯更不易受干擾的方式來(lái)執(zhí)行對(duì)光學(xué)傳感器裝置的整個(gè)信號(hào)處理。所述集成單元例如可以借助于集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。但要指出的是，也可以借助于軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)所述集成單元，由處理器執(zhí)行的所述軟件計(jì)算輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)表示經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的時(shí)間積分。此外，所述集成也可以以混合的形式——即借助于軟件部件和硬件部件——來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用集成單元還具有的優(yōu)點(diǎn)是在接通發(fā)送設(shè)備之后，表示信號(hào)調(diào)理設(shè)備的輸出信號(hào)的經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)嚴(yán)格單調(diào)地至少上升至預(yù)先給定的讀取時(shí)間點(diǎn)；或者在可能短時(shí)間應(yīng)沒(méi)有接收輻射落到接收設(shè)備上的情況下，至少單調(diào)地上升。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是可以由校準(zhǔn)設(shè)備可靠地識(shí)別預(yù)先給定的信號(hào)電平，并且通過(guò)相應(yīng)可靠地確定接通發(fā)送設(shè)備與到達(dá)預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光電信號(hào)路徑的可靠校準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述集成單元具有電容器或電容。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是 可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式借助于具有便宜電子部件的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)所述集成單元。這又減低了用于制造整個(gè)傳感器裝置的材料成本。此外，通過(guò)使用電容器，使得能夠以簡(jiǎn)單的方式對(duì)通常是模擬信號(hào)的經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行連續(xù)積分。借助于電容器實(shí)現(xiàn)的集成電路的可能的溫度相關(guān)性可以導(dǎo)致，經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)到達(dá)尤其是也與當(dāng)前溫度有關(guān)的信號(hào)電平或信號(hào)最大值。但是，通過(guò)對(duì)經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)在時(shí)間上的密切監(jiān)控，可以對(duì)這種溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償，所通過(guò)的方式是，始終可靠地識(shí)別最大的信號(hào)電平。所述電容器例如可以是離散電容器，該離散電容器與集成電路的其它電子部件分離，使得該離散電容器和這些其它電子部件不一起實(shí)現(xiàn)在一個(gè)集成電路中。這又降低了用于制造整個(gè)傳感器裝置的材料成本。所述電容器或電容也可以實(shí)現(xiàn)在專(zhuān)用集成電路(ASIC)中和/或?qū)崿F(xiàn)在具有模擬功能的微控制器中。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備具有放大電路。即使在由于上述對(duì)集成電路的使用而僅僅需要小的放大率的情況下，也可以由此利用放大的信號(hào)電平來(lái)進(jìn)行信號(hào)處理，所述放大的信號(hào)電平由于其信號(hào)幅度而使得能夠進(jìn)行可靠的(進(jìn)一步的)信號(hào)處理。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述校準(zhǔn)設(shè)備具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，利用該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠?qū)?jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行采樣。
使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADW)所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以利用數(shù)字化數(shù)據(jù)來(lái)檢驗(yàn)預(yù)先給定的信號(hào)電平的到達(dá)。這使得能夠特別可靠地確定接通發(fā)送設(shè)備與到達(dá)預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段，并且因此也可以特別可靠地對(duì)光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)。在適于以光學(xué)方式檢測(cè)煙霧顆粒的傳感器裝置的情況下，接通發(fā)送設(shè)備與到達(dá)預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段例如可以為大約10至200 μ S。如上面所述的那樣，所述時(shí)間段對(duì)應(yīng)于在傳感器運(yùn)行時(shí)發(fā)送設(shè)備應(yīng)被激活以便使得能夠進(jìn)行可靠的對(duì)象識(shí)別的脈沖持續(xù)時(shí)間。為了即使在經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的比較急劇地上升時(shí)也不錯(cuò)過(guò)預(yù)先給定的信號(hào)電平的到達(dá)，ADW的采樣率應(yīng)足夠大。在用于煙霧報(bào)警器的傳感器裝置的情況下，采樣率例如可以為大約1MHz。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述校準(zhǔn)設(shè)備具有控制單元，該控制單元與發(fā)送設(shè)備耦合并且被構(gòu)造為使得可以用脈沖形式的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)送設(shè)備，其中相應(yīng)的脈沖持續(xù)時(shí)間與接通發(fā)送設(shè)備和到達(dá)預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的確定的時(shí)間段相關(guān)聯(lián)。所述控制單元例如可以具有驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路將脈沖式控制信號(hào)的電壓變化曲線轉(zhuǎn)換成脈沖式控制信號(hào)的合適的電流變化曲線，其中相應(yīng)的電流在傳感器裝置運(yùn)行時(shí)流經(jīng)所述發(fā)送設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述發(fā)送設(shè)備具有發(fā)光二極管。使用發(fā)光二極管(LED)所具有的優(yōu)點(diǎn)是可以借助于便宜的、此外具有高能效的光電部件來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送設(shè)備。這意味著，發(fā)光二極管在小的電流消耗的情況下就已經(jīng)可以發(fā)出高強(qiáng)度的發(fā)送輻射或發(fā)送光。因此，可以用小的能量需求來(lái)驅(qū)動(dòng)所述傳感器裝置。在電池驅(qū)動(dòng)的情況下，這實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)的電池壽命。所述發(fā)光二極管優(yōu)選是在紅外光譜范圍內(nèi)發(fā)射的發(fā)光二極管(IRED)。使用IRED 所具有的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)送輻射具有紅外光，該紅外光可以用特別高的能效來(lái)產(chǎn)生并且此外可以被許多對(duì)象、尤其是被煙霧良好地散射。發(fā)光二極管尤其是可以被設(shè)立為使得能發(fā)送脈沖式的發(fā)送輻射。對(duì)于所述傳感器裝置來(lái)說(shuō)，為了校準(zhǔn)有利地只需要控制脈沖，以便對(duì)光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)。在此，接通LED或IRED，由例如可以是常規(guī)的光電放大器的信號(hào)調(diào)理設(shè)備發(fā)出的經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)被周期性采樣。這然后在任何情況下都一直發(fā)生，直到經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)到達(dá)所要求的目標(biāo)信號(hào)擺幅。然后可以關(guān)斷LED或IRED。LED或IRED所需的接通持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于LED或IRED的所校準(zhǔn)的脈沖長(zhǎng)度。應(yīng)當(dāng)指出的是，所述發(fā)送設(shè)備也可以具有多個(gè)發(fā)光二極管。在此，每個(gè)發(fā)光二極管都可以致力于使得總體上發(fā)出特別強(qiáng)或特別密集的發(fā)送輻射。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述接收設(shè)備具有光電二極管。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是 可以借助于簡(jiǎn)單的并且尤其是借助于便宜的光電部件來(lái)實(shí)現(xiàn)所述接收沒(méi)備。因此，接收設(shè)備是具有高電磁兼容性的光學(xué)設(shè)備，該接收設(shè)備也良好地適用于所謂的“Low Cost (低成本)”應(yīng)用。 所述光電二極管可以具有針對(duì)分別存在的要求所優(yōu)化的光譜敏感性。尤其是為了使用用于光學(xué)煙霧報(bào)警器的光電二極管，所述光電二極管可以具有近紅外光譜范圍內(nèi)的高敏感性，在所述近紅外光譜范圍內(nèi)，通常被用作光源的簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管具有特別高的效率。
應(yīng)當(dāng)指出的是，所述接收設(shè)備也可以具有多個(gè)光電二極管，這些光電二極管分別與上述信號(hào)調(diào)理設(shè)備耦合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述一種用于識(shí)別危險(xiǎn)狀況、尤其是用于探測(cè)所監(jiān)控空間中的煙霧的危險(xiǎn)報(bào)警器。所述危險(xiǎn)報(bào)警器具有上述類(lèi)型的傳感器裝置。所述危險(xiǎn)報(bào)警器所基于的認(rèn)識(shí)也在于，通過(guò)對(duì)經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)電平進(jìn)行 “在線”監(jiān)控，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式并且尤其是可以通過(guò)快速的方式執(zhí)行對(duì)光電信號(hào)路徑的校準(zhǔn)。在此，簡(jiǎn)單地確定在其中必須由發(fā)送設(shè)備發(fā)出發(fā)送輻射以便在光電信號(hào)路徑的輸出端處達(dá)到預(yù)先給定的目標(biāo)信號(hào)擺幅的時(shí)間段，所述目標(biāo)信號(hào)擺幅在傳感器裝置的運(yùn)行中對(duì)于可靠的對(duì)象識(shí)別并且尤其是對(duì)于可靠的煙霧探測(cè)來(lái)說(shuō)是必要的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，說(shuō)明一種用于對(duì)傳感器裝置進(jìn)行校準(zhǔn)以便識(shí)別對(duì)象、尤其是光學(xué)地檢測(cè)煙霧顆粒的方法。所述方法具有(a)接通傳感器裝置，使得發(fā)出發(fā)送輻射；(b)接收具有散射輻射的接收輻射，所述散射輻射通過(guò)發(fā)送輻射在對(duì)象處至少部分地散射而產(chǎn)生；(c)輸出指示接收輻射的測(cè)量信號(hào)；(d)調(diào)理測(cè)量信號(hào)，使得經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的電平升高；(e)監(jiān)控經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)，其中對(duì)于經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)探測(cè)預(yù)先給定的信號(hào)電平的到達(dá)；以及(f)確定接通發(fā)送設(shè)備與到達(dá)預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段。所述方法所基于的認(rèn)識(shí)在于，通過(guò)確定在其中接收輻射或被散射的發(fā)送輻射必須落到輻射接收器上以便達(dá)到連續(xù)上升的經(jīng)調(diào)理測(cè)量信號(hào)的預(yù)先給定的信號(hào)電平的時(shí)間段， 可以通過(guò)簡(jiǎn)單、有效以及快速的方式對(duì)光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)。為了執(zhí)行所述校準(zhǔn)方法，有利地只需要用于輻射源的接通脈沖，從而與公知的校準(zhǔn)方法相比例如可以對(duì)于光學(xué)煙霧報(bào)警器明顯更快地執(zhí)行對(duì)光電信號(hào)路徑的校準(zhǔn)。即在公知的校準(zhǔn)方法中，通常必須使用多個(gè)、 例如三個(gè)到三個(gè)迭代的脈沖周期，利用這些脈沖周期來(lái)控制輻射源以便達(dá)到對(duì)光電信號(hào)路徑的可靠校準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述方法還具有在傳感器裝置的測(cè)量空間中放入散射參考對(duì)象，從而所述參考對(duì)象被發(fā)送輻射遇到并且產(chǎn)生接收輻射。所述參考對(duì)象原則上可以是每個(gè)任意的散射體，在該散射體處發(fā)送輻射發(fā)生散射并且尤其產(chǎn)生接收輻射。在對(duì)煙霧報(bào)警器的光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)的情況下，參考對(duì)象對(duì)于電磁輻射具有如下散射特性所述散射特性對(duì)應(yīng)于限定量或濃度的煙霧顆粒的散射特性。應(yīng)當(dāng)指出的是，關(guān)于不同的發(fā)明上題描述了本發(fā)明的實(shí)施形式。尤其是本發(fā)明的一些實(shí)施形式是以裝置權(quán)利要求來(lái)描述的，而本發(fā)明的另外的實(shí)施形式是以方法權(quán)利要求來(lái)描述的。然而，對(duì)于專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō)，在閱讀本申請(qǐng)時(shí)可以立刻明白，只要沒(méi)有明確地以其它方式說(shuō)明，除了屬于本發(fā)明主題的一種類(lèi)型的特征組合之外，屬于本發(fā)明主題的不同類(lèi)型的特征的任意組合也是可能的。


本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和特征從目前優(yōu)選實(shí)施形式的以下示例性描述中得出。本申請(qǐng)附圖中的各個(gè)圖僅僅是示意性的并且不應(yīng)看作為比例正確的。圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于光學(xué)散射光原理的煙霧探測(cè)器。圖2示出圖1中所示的光學(xué)煙霧探測(cè)器內(nèi)的整個(gè)光電信號(hào)路徑的示意圖。
圖3借助于單個(gè)的光脈沖示出在光學(xué)煙霧探測(cè)器的在線校準(zhǔn)期間不同信號(hào)的時(shí)間變化曲線。
具體實(shí)施例方式必須指出的是，不同實(shí)施形式的與相應(yīng)實(shí)施形式的對(duì)應(yīng)特征或部件相同或至少功能相同的特征或部件配備有相同的附圖標(biāo)記或者配備有不同的僅僅在對(duì)應(yīng)部件的附圖標(biāo)記的第一數(shù)字中有區(qū)別的附圖標(biāo)記。為了避免不必要的重復(fù)，已經(jīng)借助前述實(shí)施形式所闡述的特征或部件稍后不再詳細(xì)解釋。另外還要指出的是，下面所描述的實(shí)施形式僅僅是對(duì)本發(fā)明的可能實(shí)施變形方案的有限選擇。尤其是，各個(gè)實(shí)施形式的特征可以以合適的方式相互組合，從而對(duì)于專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)這里明確描述的實(shí)施變形方案將大量不同的實(shí)施形式看作為明顯公開(kāi)的。圖1示出基于光學(xué)散射光原理的煙霧探測(cè)器100。該煙霧探測(cè)器有測(cè)量室110，例如在火災(zāi)的情況下煙霧侵入到該測(cè)量室中。該測(cè)量室也被稱(chēng)作散射體積110。在測(cè)量室110 中存在被構(gòu)造為光電二極管的光源或輻射源120，該光源或輻射源120通過(guò)控制線170a被施加控制脈沖，并且因此促使發(fā)出脈沖式的照明光120a。在測(cè)量室110的邊界區(qū)域還存在被構(gòu)造為光電二極管的光探測(cè)器130，該光探測(cè)器130接收測(cè)量光130a，該測(cè)量光130a在照明光120a在煙霧顆粒處至少部分地散射之后落到光探測(cè)器130上。光障111阻止照明光120a直接地、即在沒(méi)有散射的情況下落到光探測(cè)器130上。在光探測(cè)器130后面連接有信號(hào)調(diào)理設(shè)備140，該信號(hào)調(diào)理設(shè)備140將在光入射到光探測(cè)器130上時(shí)所產(chǎn)生的光電流轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)。根據(jù)這里示出的實(shí)施例，該信號(hào)調(diào)理設(shè)備是放大器電路140，該放大器電路對(duì)由光探測(cè)器所提供的光電流進(jìn)行積分。由放大器電路140所提供的經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)被控制設(shè)備150進(jìn)一步處理。如從圖1中所看到的那樣，在控制設(shè)備150中集成有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器156。該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于將放大器電路140的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字測(cè)量值156a，該數(shù)字測(cè)量值156a可以用這里未示出的方式被進(jìn)一步處理并且在例如超過(guò)一定極限值時(shí)發(fā)起火災(zāi)報(bào)
警消息。該控制設(shè)備150還具有用于光源120的驅(qū)動(dòng)電路170，該光源120通過(guò)控制線170a 與控制設(shè)備150或與驅(qū)動(dòng)電路170相連接。如還圖1中所看到的那樣，控制設(shè)備150此外還具有內(nèi)部溫度測(cè)量二極管158，利用該內(nèi)部溫度測(cè)量二極管158，可以檢測(cè)控制設(shè)備150的溫度并且必要時(shí)還可以檢測(cè)整個(gè)煙霧探測(cè)器100的溫度?？商鎿Q地或者組合地，還可以用外部溫度測(cè)量傳感器168來(lái)檢測(cè)溫度。該外部溫度測(cè)量傳感器168例如可以是熱敏電阻或者所謂的NTC電阻。為了確保煙霧探測(cè)器100的正確運(yùn)作，在投入使用之前進(jìn)行校準(zhǔn)。在此，將在圖1 中沒(méi)有示出的限定的散射體放入測(cè)量室110中，并且對(duì)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器156的數(shù)字化的輸出信號(hào)156a進(jìn)行檢測(cè)，并且與預(yù)先給定的響應(yīng)值進(jìn)行比較。通過(guò)使用限定的散射體，自動(dòng)檢測(cè)該煙霧探測(cè)器內(nèi)的整個(gè)光電信號(hào)路徑。根據(jù)這里所述的實(shí)施例，借助于單個(gè)的光脈沖來(lái)進(jìn)行對(duì)光電信號(hào)路徑的校準(zhǔn)。如下面借助圖3還將更精確地描述的那樣，在單個(gè)照明光脈沖的走向過(guò)程中在線地監(jiān)控由放大器電路140所輸出的經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)電平，并且照明光脈沖開(kāi)始之后至到達(dá)預(yù)先給定的參考電平的時(shí)間段被確定。圖2在示意圖中示出光學(xué)煙霧探測(cè)器100內(nèi)的整個(gè)光電信號(hào)路徑，該光學(xué)煙霧探測(cè)器從現(xiàn)在配備附圖標(biāo)記200。該信號(hào)路徑尤其是包括通過(guò)控制設(shè)備250對(duì)光源220的控制、光源220的效率、測(cè)量室210內(nèi)的光學(xué)散射條件、光探測(cè)器230的效率、放大器電路MO 的放大率以及在控制設(shè)備250內(nèi)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號(hào)轉(zhuǎn)換。一旦在調(diào)準(zhǔn)時(shí)確定，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字化的輸出信號(hào)例如由于光線相對(duì)微弱的光源220而比所規(guī)定的小，則這通過(guò)光脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間的相應(yīng)延長(zhǎng)來(lái)補(bǔ)償。如果例如由于光線特別強(qiáng)的光源220而使模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)比所規(guī)定的大，則這可以通過(guò)縮短光脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間來(lái)補(bǔ)償。這意味著，在這里所描述的煙霧探測(cè)器100中，不是通過(guò)對(duì)放大器電路240的放大率的調(diào)整來(lái)進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)，而是通過(guò)調(diào)整從光源220發(fā)出的照明脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間來(lái)進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)。為了使光源220的接通持續(xù)時(shí)間保持在預(yù)先確定的極限內(nèi)，光源220可以來(lái)自對(duì)于不同光源的預(yù)選，這些光源可能在其發(fā)光強(qiáng)度方面效率不同并且具有不同的光功率。圖3示出在光學(xué)煙霧探測(cè)器100借助于單個(gè)光脈沖進(jìn)行在線校準(zhǔn)期間不同信號(hào)的時(shí)間變化曲線。圖表381示出流經(jīng)發(fā)光二極管120的電流Iiked的時(shí)間變化曲線。圖表382 示出由放大器電路140提供的經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)U一的時(shí)間變化曲線。圖表383示出通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器156的采樣。三個(gè)圖表381、382、383的時(shí)間軸的刻度是相同的，圖表381、 382、383的時(shí)間軸之間的軸偏移不存在。在所述校準(zhǔn)期間，具有限定散射特性的散射體位于測(cè)量室110內(nèi)。如從圖表381中所看到的那樣，在時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始(參照“Si”)借助單個(gè)光脈沖的在線監(jiān)控對(duì)光電信號(hào)路徑進(jìn)行校準(zhǔn)。相應(yīng)的從發(fā)光二極管120發(fā)出的照明光然后在散射體處被散射并且作為被散射的測(cè)量光落到光電二極管130上。該光電二極管130產(chǎn)生指示測(cè)量光強(qiáng)度的測(cè)量信號(hào)。放大器電路140現(xiàn)在開(kāi)始對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行積分。同時(shí)ADW 156對(duì)放大器電路140 的輸出信號(hào)進(jìn)行周期性采樣。這在圖表382和383中分別通過(guò)“S2”來(lái)表示。在一定時(shí)間之后，放大器電路140的由ADW 156采樣的輸出信號(hào)到達(dá)預(yù)先給定的目標(biāo)電壓擺幅UMf。這在圖表382和383中分別通過(guò)“S3”表示。在達(dá)到目標(biāo)電壓擺幅Uref 之后立刻將發(fā)光二極管130在時(shí)間點(diǎn)再次關(guān)斷。此外，積分過(guò)程結(jié)束，從而由放大器電路140所提供的經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)電平Uverst重新回落。這在圖表381中通過(guò)“S4” 表不。應(yīng)該指出的是，通過(guò)ADW 156對(duì)經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)Uverst的采樣一直進(jìn)行，直到也可靠地達(dá)到預(yù)先給定的目標(biāo)電壓擺幅Uref0如在圖2中所示出的那樣，也承擔(dān)校準(zhǔn)的控制設(shè)備150現(xiàn)在計(jì)算1#和之間的時(shí)間差值Δ、。這個(gè)在圖表381中通過(guò)“S5”來(lái)表示。該時(shí)間差值A(chǔ)t。對(duì)應(yīng)于校準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間Δ、。在煙霧探測(cè)器100的運(yùn)行中，發(fā)光二極管120可以以規(guī)律的間隔被施加以持續(xù)時(shí)間At。的電流脈沖。由此，侵入到測(cè)量室110中的煙霧顆粒可以以高可靠性被識(shí)別。于是在預(yù)先給定的最低煙霧密度被超過(guò)的情況下，可以輸出相應(yīng)的報(bào)警消息。
10
附圖標(biāo)記列表100煙霧探測(cè)器110測(cè)量室/散射體積111障礙物120輻射源/光源/發(fā)光二極管120a照明輻射/照明光130輻射探測(cè)器/光探測(cè)器/光電二極管130a測(cè)量輻射/測(cè)量光140信號(hào)調(diào)理設(shè)備/放大器電路150控制設(shè)備156模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADW)156a測(cè)量值158內(nèi)部溫度測(cè)量二極管168外部溫度測(cè)量傳感器/NTC170驅(qū)動(dòng)電路170a控制線200煙霧探測(cè)器210測(cè)量室/散射體積220輻射源/光源/發(fā)光二極管230輻射探測(cè)器/光探測(cè)器/光電二極管240放大器電路250控制設(shè)備270a控制線381通過(guò)發(fā)光二極管的電流382經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)383通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采樣Iieed通過(guò)頂發(fā)光二極管的電流Atc校準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間t開(kāi)接通時(shí)間t^關(guān)斷時(shí)間Uverst放大器電路的輸出電壓Uref目標(biāo)電壓擺幅
權(quán)利要求
1.一種用于識(shí)別對(duì)象、尤其是用于對(duì)煙霧顆粒進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的傳感器裝置，具有 用于發(fā)出發(fā)送輻射(120a)的發(fā)送設(shè)備(120，220)， 接收設(shè)備(130，230)，-用于接收具有散射輻射的接收輻射(130a)，該散射輻射通過(guò)發(fā)送輻射在對(duì)象處至少部分地散射所產(chǎn)生，并且-用于輸出指示接收輻射(130a)的測(cè)量信號(hào)， 用于對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)理并輸出經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)調(diào)理設(shè)備(140，240)，其中經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的電平在接通發(fā)送設(shè)備(120，220)之后升高，以及 用于監(jiān)控經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的校準(zhǔn)設(shè)備(150，250)，其中該校準(zhǔn)設(shè)備(150，250)被構(gòu)造為，-使得對(duì)于經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)能探測(cè)到達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)電平(Uref)，并且 -能確定接通發(fā)送設(shè)備(120，220)與達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段(At。)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其中所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備(140，M0)具有集成單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置，其中所述集成單元具有電容器。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備(140，M0)具有放大電路。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中所述校準(zhǔn)設(shè)備(150，250)具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(156)，利用該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(156)能對(duì)經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行采樣。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中所述校準(zhǔn)設(shè)備(150，250)具有控制單元，該控制單元與所述發(fā)送設(shè)備(120，220)耦合并且被構(gòu)造為使得能用脈沖式的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)送設(shè)備(120，220)，其中相應(yīng)的脈沖持續(xù)時(shí)間與接通發(fā)送設(shè)備(120，220)和到達(dá)預(yù)先給定的信號(hào)電平(At。)之間的確定的時(shí)間段(At。)相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中所述發(fā)送設(shè)備具有發(fā)光二極管(120，220)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中所述接收設(shè)備具有光電二極管(130，230)。
9.一種用于識(shí)別危險(xiǎn)狀況、尤其是用于探測(cè)所監(jiān)控空間中的煙霧的危險(xiǎn)報(bào)警器，所述危險(xiǎn)報(bào)警器(100，200)具有 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的傳感器裝置。
10.一種用于對(duì)傳感器裝置進(jìn)行校準(zhǔn)以用于識(shí)別對(duì)象、尤其是用于光學(xué)地檢測(cè)煙霧顆粒的方法，所述方法具有 接通傳感器裝置(120，220)，使得發(fā)出發(fā)送輻射(120a)， 接收具有散射輻射的接收輻射(130a)，所述散射輻射通過(guò)發(fā)送輻射在對(duì)象處至少部分地散射而產(chǎn)生， 輸出指示接收輻射(130a)的測(cè)量信號(hào) 調(diào)理測(cè)量信號(hào)，使得經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的電平升高， 監(jiān)控經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)，其中對(duì)于經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)探測(cè)預(yù)先給定的信號(hào)電平(Uref) 的到達(dá)，以及 確定接通發(fā)送設(shè)備(120，220)與到達(dá)預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段(At。)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還具有 將散射的參考對(duì)象放入到所述傳感器裝置的測(cè)量空間(110，210)中，使得所述參考對(duì)象被發(fā)射輻射(120a)遇到并且產(chǎn)生接收輻射(130a)。
全文摘要
說(shuō)明用于識(shí)別對(duì)象、尤其是用于對(duì)煙霧顆粒進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的傳感器裝置。傳感器裝置具有(a)發(fā)出發(fā)送輻射的發(fā)送設(shè)備；(b)接收設(shè)備，用于接收具有散射輻射的接收輻射，該散射輻射通過(guò)發(fā)送輻射在對(duì)象處至少部分地散射所產(chǎn)生，并且用于輸出指示接收輻射的測(cè)量信號(hào)；(c)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)理并輸出經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的信號(hào)調(diào)理設(shè)備，其中經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的電平在接通發(fā)送設(shè)備之后升高；(d)用于監(jiān)控經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)的校準(zhǔn)設(shè)備。校準(zhǔn)設(shè)備被構(gòu)造為，使得對(duì)于經(jīng)調(diào)理的測(cè)量信號(hào)能探測(cè)到達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)電平，并且能確定接通發(fā)送設(shè)備與達(dá)到預(yù)先給定的信號(hào)電平之間的時(shí)間段。還說(shuō)明具有這種傳感器裝置的危險(xiǎn)報(bào)警器以及用于對(duì)這種傳感器裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。
文檔編號(hào)G01N21/51GK102455288SQ20101058262
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者H·L·王, H·阿伯索爾德, K·W·畢 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司