專利名稱:環(huán)境異常探測裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種環(huán)境異常探測裝置，該裝置被用來探測代表諸如煙霧、熱、氣體的指標(biāo)的異常的模擬信號，并發(fā)出警報。
在傳統(tǒng)的用于探測火情的煙霧探測器中，有一種累加器型火情探測器，煙霧模擬信號在該探測器的一個累加器中被累加起來，當(dāng)累加量超過預(yù)先確定的量值時，該火情探測器立即啟動，從而改善了可靠性。然而，根據(jù)這種傳統(tǒng)的火情探測器，即使模擬信號的量級很高，也需要很長的時間來啟動火情探測器，因而產(chǎn)生了問題。美國專利第3，872，449號描述了這種傳統(tǒng)的累加器型火情探測器的一個例子。
本發(fā)明就是要克服傳統(tǒng)裝置的這個缺點，并以提供一種高度可靠的環(huán)境異常探測裝置為其目的，這種裝置在模擬信號達到高量級時能立即發(fā)出警報，但其累加器的作用并不降低。
為了達到本發(fā)明的上述目的，提供了如權(quán)利要求
1所要求的環(huán)境異常探測裝置，該環(huán)境異常探測裝置包括探測器，用于探測表示諸如煙霧、熱和氣體的環(huán)境指標(biāo)的變化的模擬信息并將該模擬信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號;抽樣電路，用于在每一預(yù)定的時間間隔之后從所述探測器抽取模擬信號;數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將所述抽樣電路的輸出信號轉(zhuǎn)換成步進信號并用于產(chǎn)生多個不同階梯電平的單元的輸出;對所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器的各個階梯電平有不同累加時間的累加裝置。
本發(fā)明的附圖簡述如下圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案的環(huán)境異常探測裝置的框圖;
圖2是表示同傳統(tǒng)裝置的工作特性相對比的圖1所示裝置的工作特性的曲線圖;
圖3是說明圖1所示裝置的信號處理的程序框圖。
下面將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案的環(huán)境異常探測裝置。
圖1是根據(jù)這個實施方案的環(huán)境異常探測裝置的框圖。該探測裝置用光散射效應(yīng)來探測煙的濃度，從而探測火情。該探測裝置包括一個諸如發(fā)光二極管的發(fā)光部件8，用于向需要進行煙霧探測的空間發(fā)射光;一個振蕩器1，用于脈動地驅(qū)動發(fā)光部件8;安裝在一個裝置中的光接收部件9，該光接收部件9不接收直接從發(fā)光部件8射來的光，而是只接收被煙霧散射的光;一個放大器2，用于把光接收部件9產(chǎn)生的探測信號適當(dāng)?shù)胤糯蟮浇o定的幅度;多個比較器3-1至3-n，用于把放大器2的輸出電壓分別同多個階梯比較電壓E1至En進行比較;多個雙輸入“與非”門4-1至4-n，用于接收振蕩器1的輸出和比較器3-1至3-n的輸出信號;多個被雙輸入“與非”門4-1至4-n的輸出信號復(fù)位的計數(shù)器5-1至5-n，用于計數(shù)比較器3-1至3-n的輸出信號的脈沖數(shù)目并用于當(dāng)計數(shù)器5-1至5-n的計數(shù)達到各自的預(yù)定數(shù)值時，在其輸出端Q分別產(chǎn)生高電平的(以下稱為H)信號;一個多輸入“或”門6，用于接收來自輸出端Q的多個信號并產(chǎn)生一個出現(xiàn)在輸出端7的煙霧探測信號。
現(xiàn)在描述具有上述結(jié)構(gòu)的環(huán)境異常探測裝置的工作。振蕩器1以預(yù)定的周期T產(chǎn)生脈沖來脈動地驅(qū)動發(fā)光部件8。來自振蕩器1的脈沖信號將多個雙輸入“與非”門4-1至4-n的輸入端置于高電平。在正常情況下，即在沒有煙的情況下，放大器2的輸出電壓e低于所有的比較電壓E1至En。在這種情況下，所有的比較器3-1至3-n的輸出都被置于高電平。高電平的信號分別被輸?shù)诫p輸入“與非”門4-1至4-n。雙輸入“與非”門4-1至4-n的輸出被置于低(以下稱為L)電平，從而使計數(shù)器5-1至5-n復(fù)位。
為了簡單起見，假設(shè)比較電壓E1至En滿足下列關(guān)系E1＞E2＞……＞En，并且假設(shè)計數(shù)器5-1至5-n當(dāng)計數(shù)器5-1至5-n的計數(shù)值是21，22，……，2n時產(chǎn)生高電平信號。當(dāng)煙霧濃度較低因而放大器的輸出電壓e滿足不等式En-1＞e＞En時，只有計數(shù)器5-n進行計數(shù)。當(dāng)這種狀態(tài)的持續(xù)時間超過累加時間t(t＝2nT)時，計數(shù)器5-n的輸出變?yōu)楦唠娖?。這時通過多輸入“或”門6，在輸出端7產(chǎn)生一個高電平探測信號。當(dāng)煙霧濃度很高并且放大器2的輸出電壓e超過比較電壓E1時，所有計數(shù)器5-1至5-n都進行計數(shù)。計數(shù)器5-1在最短的累加時間t(t＝2T)內(nèi)產(chǎn)生一個輸出Q。作為對這個探測信號的響應(yīng)，一個警報裝置、一個安全裝置或類似的裝置(圖中未顯示)開始進行工作。
如上面的描述所顯示的，當(dāng)煙的濃度很高時，煙霧探測信號在很短的累加時間內(nèi)就被探測出來。而當(dāng)煙的濃度較低時，煙霧探測信號要經(jīng)過很長一段時間才能被探測出來。根據(jù)煙的濃度適當(dāng)?shù)卮_定比較電壓E1至En和計數(shù)器5-1至5-n的預(yù)置數(shù)，以獲得煙的濃度和累加時間之間的反比例關(guān)系，從而獲得高度可靠的探測。
參見圖1，發(fā)光部件8，光接收部件9，和放大器2組成探測器，用于將煙霧濃度模擬信息轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。振蕩器1和雙輸入“與非”門4-1至4-n組成抽樣電路，用于在每一個抽樣周期中抽取模擬信號。多個比較器3-1至3-n組成數(shù)字轉(zhuǎn)換器，多個計數(shù)器5-1至5-n組成累加裝置。
圖2是曲線圖，顯示的是用實線b表示的本發(fā)明的探測裝置的累加時間同煙霧濃度之間的關(guān)系，和與之相比較的，用虛線a表示的傳統(tǒng)裝置的上述關(guān)系。在傳統(tǒng)裝置中，即使煙霧濃度很高，也需要很長的累加時間。而根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)煙霧濃度增加時，累加時間隨著異常程度的增高而變短(在需要時累加時間可變?yōu)榱?。
在圖1所示的實施方案中，顯示了一個探測裝置，然而，當(dāng)在一個中心站對覆蓋廣大監(jiān)視區(qū)域的防火警報系統(tǒng)發(fā)出的多個探測信號進行監(jiān)測時，中心站可以按照終端設(shè)備的定時詢問或類似方法對多個探測器的模擬信號進行監(jiān)測。在這種情況下，當(dāng)信號處理是由安裝在中心站的微型計算機進行時，可以獲得非常簡單的電路布置而不必為每個探測裝置配置復(fù)雜的電路，從而降低了成本。
現(xiàn)在結(jié)合圖3的程序框圖來描述計算機依照程序進行的煙霧探測信號處理。設(shè)比較電壓E1′、E2′和E3′滿足不等式E1′＜E2′＜E3′，并且預(yù)置數(shù)n1，n2和n3滿足不等式n1＞n2＞n3。在步驟S1，微型計算機利用一個起數(shù)字轉(zhuǎn)換器作用的模-數(shù)轉(zhuǎn)換裝置從給定的探測器讀出一個探測電壓e0，作為模擬信號，隨后程序進行到步驟S2。在步驟S2，微型計算機將探測電壓e0同比較電壓E1′進行比較，來檢驗不等式e0≥E1′是否成立。如果步驟S2的結(jié)果是“是”(即e0≥E1′成立)，程序進到步驟S3。如果步驟S2的結(jié)果是“否”(即e0≥E1′不成立)，程序進到步驟S12。在步驟S12，計算器CNT1被復(fù)位到零。在此以后，程序進行到步驟S13。在步驟S3，微處理機使計數(shù)器CNT1的計數(shù)值加1，隨后程序進行到步驟S4。在步驟S4，微處理機檢查計數(shù)器CNT1的計數(shù)值是否為n1。如果步驟S4的結(jié)果是“是”(即CNT1的計數(shù)值是n1)，程序進行到步驟S11。如果步驟S4的結(jié)果是“否”(即CNT1的計數(shù)值不是n1)，程序進行到步驟S5。在步驟S5，微處理機將探測電壓e。同比較電壓E2′進行比較，來檢查不等式e0≥E2′是否成立。如果步驟S5的結(jié)果是“是”(即e0≥E2′成立)，程序進行到步驟S6。如果步驟S5的結(jié)果是“否”(即e0≥E2′不成立)，程序進行到步驟S13。在步驟S13，計數(shù)器CNT2被復(fù)位到零，隨后程序進行到步驟S14。然而，如上所述，如果步驟S5的結(jié)果是“是”，計數(shù)器CNT2的計數(shù)值在步驟S6中加1，隨后程序進行到步驟S7。在步驟S7中，微處理機檢查計數(shù)器CNT2的計數(shù)值是否為n2。如果步驟S7的結(jié)果是“是”(即CNT2的計數(shù)值是n2)，程序進行到步驟S11。如果步驟S7的結(jié)果是“否”(即CNT2的計數(shù)值不是n2)，程序進行到步驟S8。在步驟S8中，微處理機將探測電壓e0同比較電壓E3′進行比較，來檢驗不等式e0≥E3′是否成立。如果步驟S8的結(jié)果是“是”(即e0≥E3′成立)，程序進行到步驟S9。如果步驟S8的結(jié)果是“否”(即e0≥E3′不成立)，程序進行到步驟S14。在步驟S14中，計數(shù)器CNT3被復(fù)位到零，隨后程序進行到S15。然而，當(dāng)執(zhí)行步驟S9時，計數(shù)器CNT3的計數(shù)值加1，隨后程序進行到步驟S10。在步驟S10中，微處理機檢查計數(shù)器CNT3的計數(shù)值是否為n3。如果步驟S10的結(jié)果是“是”(即CNT3的計數(shù)值是n3)，程序進行到S11。如果步驟S10的結(jié)果是“否”(即CNT3的計數(shù)值不是n3)，程序進行到S15。步驟S11是在步驟S4、S7或S10被判斷為“是”時發(fā)出異常探測信號的步驟。在步驟S11完成后，程序進行到步驟S15。步驟S15代表另一程序的節(jié)點。當(dāng)預(yù)定的時間間隔過去后，程序回到步驟S1以便從另一個或同一個探測器讀出探測電壓e0。當(dāng)從同一探測器讀出探測電壓e0的讀數(shù)周期給定為T0時，計數(shù)器CNT1至CNT3的累加時間分別給定為T0n1、T0n2和T0n3。計數(shù)器CNT1至CNT3分別在步驟S12，S13和S14被復(fù)位到“零”。然而，當(dāng)計數(shù)器CNT1至CNT3的計數(shù)值不是零時，高度可靠的探測工作借助扣除法而分別進行著。
本發(fā)明不僅限于一種光學(xué)煙霧探測裝置，而是可以擴大到用于探測溫度、氣體等指標(biāo)的模擬信號，并根據(jù)模擬信號的幅度探測異常的探測裝置。
如上所述，在環(huán)境異常探測裝置的探測操作中，異常探測時間隨著代表一定現(xiàn)象的模擬信號所確定的異常程度而變化，從而極大地改善了可靠性并且使探測時間達到了最佳值。
權(quán)利要求
1.環(huán)境異常探測裝置，包括探測器，用來探測代表諸如煙霧、熱和氣體的環(huán)境指標(biāo)的變化的模擬信息，并將該模擬信息轉(zhuǎn)換為模擬電信號；抽樣電路，用于在每一預(yù)定的時間間隔之后從所述探測器抽取模擬信號；數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將所述抽樣電路的輸出信號轉(zhuǎn)換為步進信號并產(chǎn)生多個不同階梯電平的單元的輸出；對所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器的各個階梯電平具有不同累加時間的累加裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的裝置，其中所述累加裝置包括多個計數(shù)裝置，這些計數(shù)裝置用于當(dāng)所述計數(shù)裝置預(yù)先確定的不同預(yù)置數(shù)同所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器的不同階梯電平相對應(yīng)時產(chǎn)生異常探測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的裝置，其中所述多個計數(shù)裝置的每一個都包括一種裝置，該裝置用于在所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器不產(chǎn)生輸出時，清除或扣除相應(yīng)的計數(shù)值，該計數(shù)值是與不同的階梯電平相對應(yīng)的計數(shù)值中的一個。
專利摘要
一種環(huán)境異常探測裝置，用于探測煙霧、熱和氣體的異常。該裝置包括用于周期性地從用于探測這些現(xiàn)象的探測器抽取模擬信號的取樣電路，一種用于借助階梯電平把抽樣信號數(shù)字化的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及帶有多個計數(shù)器以提供與階梯電平相應(yīng)的不同的累加時間的累加器，當(dāng)異常嚴(yán)重時，可以在很短的時間內(nèi)產(chǎn)生異常信號，而由于累加作用而導(dǎo)致的可靠性并未降低。
文檔編號G01N21/53GK85101339SQ85101339
公開日1986年10月1日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者木村徹男, 田中征一, 鈴木隆司 申請人:日探株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan