專(zhuān)利名稱(chēng)：散射光煙霧報(bào)警器煙霧模擬裝置、校準(zhǔn)煙霧靈敏度的方法及此裝置的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及散射光煙霧報(bào)警器領(lǐng)域，特別是其功能的校準(zhǔn)和檢驗(yàn)。這種散射光煙霧報(bào)警器屬于光學(xué)煙霧報(bào)警器范疇，是一種廣泛應(yīng)用的煙霧報(bào)警器。它利用燃燒煙霧的光學(xué)性質(zhì)并且可以在多數(shù)情況下還能有效采取消防措施的時(shí)刻提前識(shí)別火警。這里，可靠報(bào)警的先決條件是所有的煙霧報(bào)警器均保持相同的煙霧靈敏度，其中，煙霧靈敏度的量值通常是由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范確定的。對(duì)散射光煙霧報(bào)警器而言，煙霧靈敏度的校準(zhǔn)是極其重要的，然而這也正是報(bào)警器生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)技術(shù)難題。
大家知道，散射光煙霧報(bào)警器包括一個(gè)通常以脈沖工作方式向報(bào)警器的一個(gè)可以進(jìn)入燃燒煙霧的空間體積內(nèi)輻射光的光輻射器和一個(gè)接收不到光輻射器直射光的光敏傳感器。只要是在上述空間體積內(nèi)有燃燒煙霧存在，則由光輻射器所輻射的光即在此燃燒煙霧上產(chǎn)生散射。散射光到達(dá)傳感器，所述傳感器置于僅能在上述空間體積內(nèi)的一個(gè)作為測(cè)試空間體積的有限區(qū)域內(nèi)接收散射光。在傳感器上通過(guò)散射光產(chǎn)生的電信號(hào)輸入至電子電路的分析級(jí)進(jìn)行分析，其中，當(dāng)傳感器的信號(hào)超過(guò)某臨界值時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)。作為這種類(lèi)型的一個(gè)散射光煙霧報(bào)警器可參閱GB-A-2251067。
為了避免在無(wú)煙霧時(shí)光照射在傳感器上，采用了可以屏蔽傳感器免除干擾的復(fù)雜的迷宮式結(jié)構(gòu)。主要的干擾源首先是沉積在限定測(cè)試空間體積界面上的塵埃微粒。通過(guò)采取各種設(shè)計(jì)措施均不能完全排除在這些界面上的某些本底反射，即使在非常清潔的報(bào)警器上此本底反射也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生一定的基本信號(hào)。
靈敏度的校準(zhǔn)，即散射光煙霧報(bào)警器的校正是在制造過(guò)程中進(jìn)行的，這里主要是采用人們熟知的三種方法，即采用檢驗(yàn)煙霧調(diào)節(jié)，藉助于本底反射調(diào)節(jié)以及將一個(gè)物體放入測(cè)試空間體積內(nèi)進(jìn)行功能檢驗(yàn)。
在第一種方法中，將散射光煙霧報(bào)警器置于一個(gè)小室中或一個(gè)通道內(nèi)，此通道可以填充已知特征和濃度的檢驗(yàn)煙霧，其中，首先將煙霧密度調(diào)節(jié)到報(bào)警濃度，然后再相應(yīng)地調(diào)節(jié)報(bào)警器的靈敏度，即使不考慮以所希望的濃度產(chǎn)生恒定的校正煙霧在技術(shù)上的困難，這種方法也是很耗費(fèi)時(shí)間的，即在現(xiàn)今通常的生產(chǎn)速率下需要為數(shù)很多的煙霧校準(zhǔn)儀器同時(shí)工作，從而對(duì)這種儀器的控制和穩(wěn)定度提出了很高的要求，因此成本很高。
在第二種方法中，選擇了上述在測(cè)試空間體積界面上的本底反射作為調(diào)節(jié)的參考值，并且選擇通過(guò)本底反射而產(chǎn)生的信號(hào)的某一增加值作為報(bào)警閾值。這種方法盡管無(wú)需檢驗(yàn)煙霧并且要比第一種方法大大加快，然而它卻對(duì)界面的物理性質(zhì)提出了很高的要求，特別是沒(méi)有在物理上等效的替代物以取代某特定濃度的煙霧進(jìn)行校準(zhǔn)。
因?yàn)樵跓熿F微粒上光的散射涉及到一個(gè)體積效應(yīng)。即由傳感器接收到的散射光是由在測(cè)試空間體積內(nèi)大量的基本散射組合而成的，然而本底反射則是一個(gè)純表面效應(yīng)。因此按此方法校準(zhǔn)的報(bào)警器不一定具有相同的靈敏度，并且嚴(yán)格地說(shuō)它們也沒(méi)有就是否可以探測(cè)在測(cè)試空間體積內(nèi)存在的光散射微粒進(jìn)行一次檢驗(yàn)。
第三組的方法，即通過(guò)在測(cè)試空間體積內(nèi)放入一個(gè)物體來(lái)檢驗(yàn)煙霧報(bào)警器的方法是純定性的方法，因而作為校準(zhǔn)方法是很不準(zhǔn)確的。在GB-A-1079929和US-A-4,099,178中描述了這類(lèi)方法的一些實(shí)例。
本發(fā)明涉及一個(gè)散射光煙霧報(bào)警器煙霧模擬裝置，煙霧報(bào)警器是由一個(gè)光源、一個(gè)由此光源照射的測(cè)試空間體積和一個(gè)用于測(cè)量在測(cè)試空間體積內(nèi)所產(chǎn)生的散射光的傳感器組成的煙霧模擬裝置應(yīng)在物理上等效于一種煙霧劑并且可以使煙霧靈敏度準(zhǔn)確、可重復(fù)和快速校準(zhǔn)成為可能。
所提出的目的根據(jù)本發(fā)明是通過(guò)一個(gè)可放入測(cè)試空間體積內(nèi)的、包含有入射光的許多散射中心的透明物體加以解決的。因?yàn)檫@些散射中心是在透明物體內(nèi)而不是在其表面上，所以入射光在這些散射中心上的散射構(gòu)成了一個(gè)體積效應(yīng)，從而與在煙霧微粒上的散射等效。
本發(fā)明還涉及一種采用上述煙霧模擬裝置校準(zhǔn)由一個(gè)光源、一個(gè)傳感器、一個(gè)光透過(guò)的測(cè)試空間體積和一個(gè)電子電路分析級(jí)構(gòu)成的散射光煙霧報(bào)警器的煙霧靈敏度的方法。
本發(fā)明所述方法其特征在于，透明物體在一定的部位置于待校準(zhǔn)報(bào)警器的測(cè)試空間體積中并且由光源照射，然后將分析電子電路調(diào)節(jié)至輸出一個(gè)相應(yīng)于某特定煙霧密度的預(yù)定的信號(hào)。
通過(guò)將透明物體裝入測(cè)試空間體積則此測(cè)試空間體積至少是部分地填充了若干散射中心，這樣就模擬了煙霧的存在。然后將此散射光煙霧報(bào)警器與一個(gè)電源和一個(gè)適當(dāng)?shù)男?zhǔn)儀器連接。根據(jù)此報(bào)警器輸出信號(hào)的量值將分析電子電路調(diào)節(jié)到報(bào)警器達(dá)到某特定狀態(tài)、優(yōu)選是達(dá)到報(bào)警狀態(tài)、這樣就可以將同一生產(chǎn)系列的所有報(bào)警器以很高的精度校準(zhǔn)到具有相同的煙霧靈敏度。顯然，本發(fā)明所述校準(zhǔn)方法也可以應(yīng)用于進(jìn)行信號(hào)分析和在一個(gè)中心可產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)的報(bào)警器。
本發(fā)明還涉及用于檢驗(yàn)散射光煙霧報(bào)警器的煙霧靈敏度的上述煙霧密度模擬裝置的應(yīng)用。其特征在于，在待檢測(cè)報(bào)警器中放入一個(gè)透明物體，此透明物體含有如下空間分布的若干散射中心，即在放入報(bào)警器后其測(cè)試空間體積至少部分地用模擬高于報(bào)警器報(bào)警濃度的煙霧濃度那樣濃度的散射中心所填充。
此外，本發(fā)明還涉及上述煙霧密度模擬裝置在檢驗(yàn)散射光煙霧報(bào)警器污染方面的應(yīng)用。其特征在于，在待檢驗(yàn)的報(bào)警器中放入一個(gè)透明物體，它包含有如下空間分布的若干散射中心，即在放入報(bào)警器后，相應(yīng)于未污染報(bào)警器的測(cè)試空間體積內(nèi)沒(méi)有散射中心。
下面藉助于幾個(gè)實(shí)施例和幾個(gè)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步加以闡述。


圖1示出用于調(diào)節(jié)散射光煙霧報(bào)警器的包含著本發(fā)明所述煙霧模擬裝置的一個(gè)部件的截面；圖2示出了采用圖1所示部件調(diào)節(jié)散射光煙霧報(bào)警器的儀器示意圖；圖3示出了用于檢驗(yàn)散射光煙霧報(bào)警器污染的、包含著煙霧模擬裝置的一個(gè)部件的截面。
大家知道，散射光煙霧報(bào)警器包含著一個(gè)置于測(cè)試室中的光電子系統(tǒng)，此系統(tǒng)對(duì)外部干擾光屏蔽，但是能夠最佳地探測(cè)所進(jìn)入的明暗煙霧微粒。此光學(xué)系統(tǒng)主要由一個(gè)光輻射器、例如發(fā)射短強(qiáng)光脈沖的紅外發(fā)光二極管、一個(gè)接收器、一個(gè)光闌裝置和一個(gè)用于接收器對(duì)直射光和反射光進(jìn)行屏蔽的迷宮式結(jié)構(gòu)構(gòu)成。輻射器和接收器是這樣設(shè)置的，即其光學(xué)軸以一個(gè)特定的角度，例如70°至120。相互交叉，致使接收器仿佛可以從側(cè)面觀察到由輻射器輻射出的光束。測(cè)試室中既由輻射器光束照射，也在接收器視野中的部分，也就是輻射器和接收器光路的截面構(gòu)成了所謂的測(cè)試空間體積。只有在此空間體積中產(chǎn)生的散射光才可以到達(dá)接收器并進(jìn)行分析。
圖1示出了一個(gè)無(wú)需向測(cè)試空間體積放入檢驗(yàn)煙霧即可以調(diào)節(jié)靈敏度、換言之即可以調(diào)節(jié)散射光煙霧報(bào)警器的檢驗(yàn)插件P的截面。為了明了起見(jiàn)，在圖中繪上了報(bào)警器光學(xué)系統(tǒng)的輻射器(光源)1和接收器(傳感器)2，相應(yīng)的光路以及測(cè)試空間體積3。但是這些部分顯然是報(bào)警器的組成部分而不是檢驗(yàn)插件P的組成部分。根據(jù)圖示檢驗(yàn)插件P大致具有一個(gè)開(kāi)口的扁平盒或一個(gè)有底面4的罩的形狀。在其上面固定著一個(gè)包含著若干散射中心6的透明物體5且還可能固定著一個(gè)光學(xué)迷宮式結(jié)構(gòu)7。此外還有固定裝置(圖中未繪出)。采用這些固定裝置使在報(bào)警器中的、特別是在測(cè)試室中的檢驗(yàn)插件P可調(diào)。這些固定裝置例如可以用如下方式構(gòu)成，即將它們鎖定在輻射器1和接收器2上的相應(yīng)工件上、例如鎖定在圍繞它們的外殼上，從而使檢驗(yàn)插件P相對(duì)于輻射器和接收器既可以定位也可以固定。
透明物體5是這樣設(shè)計(jì)和定位的，即它至少是部分地填充了測(cè)試空間體積3。例如它由一種硅橡膠，例如DowCorning介電硅凝膠3-6527A&B構(gòu)成，其中，均勻分布并固定著平均顆粒直徑為30至50μm的氧化鋁顆粒作為散射中心6。為了制造這種透明物體5，將分布在硅橡膠中的氧化鋁顆粒通過(guò)不斷的攪拌與硅橡膠混合直到均勻分布為止，然后將此混合物質(zhì)灌入一個(gè)模型中并且固化。固化后這些微粒已固定在硅橡膠中并不再改變它們的部位。在光照時(shí)產(chǎn)生的散射光僅與光強(qiáng)和輻射器1和接收器2的聚焦相關(guān)。
通過(guò)嵌入微粒而產(chǎn)生的散射光強(qiáng)與通過(guò)煙霧而產(chǎn)生的散射光強(qiáng)的關(guān)系可以通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)測(cè)定，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出檢驗(yàn)插件P的材料常數(shù)。這些散射中心6也可以不是由固定嵌入的微粒而是由固定嵌入的空腔、例如空氣泡構(gòu)成，其在光散射方面的性能與固體微粒相仿，就是說(shuō)散射中心6可以由各種類(lèi)型的散射光的嵌入物質(zhì)構(gòu)成。選擇散射中心6的濃度致使在配置著檢驗(yàn)插件P的報(bào)警器上產(chǎn)生的散射光產(chǎn)生一個(gè)特定的信號(hào)。優(yōu)先選擇這樣的濃度、即使散射光滿(mǎn)足報(bào)警器的報(bào)警判據(jù)。
圖2示出了具有圖1所示檢驗(yàn)插件P的散射光煙霧報(bào)警器SM調(diào)節(jié)儀器的示意圖。根據(jù)圖示報(bào)警器SM由一個(gè)具有煙霧入口8的機(jī)殼9和一個(gè)在此機(jī)殼中配置的報(bào)警器部件10構(gòu)成。在報(bào)警器部件10的一側(cè)(在圖中為下側(cè))配置著一個(gè)分析電子電路11，在其另一側(cè)則有含輻射器1、接收器2和迷宮式結(jié)構(gòu)7的測(cè)試室12。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，此迷宮式結(jié)構(gòu)7置于罩形的閉鎖部件中，參照?qǐng)D2，此閉鎖部件可自上方移位至測(cè)試室12。在這種情況下檢驗(yàn)插件P具有相同的形狀和相同的迷宮式結(jié)構(gòu)，但是額外還有一個(gè)透明物體5。這種解決方案是很獨(dú)特的，因?yàn)闉榱诵?zhǔn)報(bào)警器SM僅需要將罩形的閉鎖部件用檢驗(yàn)插件P加以取代。
用參照符號(hào)13表示的校準(zhǔn)儀器包含一個(gè)用于待檢測(cè)的帶必要電接線端的報(bào)警器SM的固定板或墊板14，一個(gè)電源15和一個(gè)校準(zhǔn)電子電路16。電源15通過(guò)兩條導(dǎo)線17和18與待校準(zhǔn)的報(bào)警器SM相連，而校準(zhǔn)電子電路16則通過(guò)導(dǎo)線19和20與報(bào)警器相連。通過(guò)導(dǎo)線19使校準(zhǔn)電子電路16獲得由于檢驗(yàn)插件P的引入而產(chǎn)生的報(bào)警器信號(hào)并且通過(guò)導(dǎo)線20將報(bào)警器的分析電子電路11調(diào)節(jié)到所要求的煙霧靈敏度值。
校準(zhǔn)是這樣進(jìn)行的，即首先測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)所必要的報(bào)警器參數(shù)并且記錄下來(lái)。然后將檢驗(yàn)插件P放入報(bào)警器，這樣，當(dāng)啟動(dòng)輻射器1時(shí)即產(chǎn)生一個(gè)與某特定報(bào)警器信號(hào)相應(yīng)的特定的光散射。此信號(hào)輸入到調(diào)節(jié)電子電路16并在那里與預(yù)先設(shè)定的、優(yōu)選采用與報(bào)警器煙霧密度相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行比較。如果此報(bào)警器信號(hào)與額定值偏離，則通過(guò)導(dǎo)線20對(duì)分析電子電路11加以調(diào)節(jié)直到報(bào)警器信號(hào)與額定值相符為止。這樣就可以保證使報(bào)警器在特定的、總是相同的煙霧密度時(shí)給出一個(gè)報(bào)警信號(hào)，于是校準(zhǔn)結(jié)束。
檢驗(yàn)插件P也可以用于檢驗(yàn)已安裝上并正在工作中的散射光煙霧報(bào)警器的煙霧靈敏度。在這種情況下，也是將一個(gè)具有透明物體5的檢驗(yàn)插件P安裝在待檢驗(yàn)的報(bào)警器上。透明物體5含有如下空間分布的散射中心6，即安裝在報(bào)警器上之后其測(cè)試空間體積3(見(jiàn)圖1)至少部分地用散射中心6填充。其中，選擇散射中心的濃度使其模擬在報(bào)警臨界值以上的煙霧密度，從而在將檢測(cè)插件P裝入報(bào)警器后就應(yīng)該啟動(dòng)報(bào)警。如不能啟動(dòng)報(bào)警，則表明相應(yīng)的報(bào)警器功能不正常并應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗(yàn)。
應(yīng)用檢驗(yàn)插件P的另一個(gè)可能性是檢測(cè)很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)一直付諸應(yīng)用的散射光煙霧報(bào)警器的污染度。這種類(lèi)型的檢測(cè)是必要的，因?yàn)槲廴就ǔ?huì)導(dǎo)致測(cè)試空間體積的增大，從而產(chǎn)生不希望有的散射光，而此散射光也能啟動(dòng)報(bào)警。
圖3示出了一個(gè)適用于檢測(cè)散射光煙霧報(bào)警器污染的檢驗(yàn)插件P′的截面，其中，未污染煙霧報(bào)警器的測(cè)試空間體積3以虛線為界線，而污染了的煙霧報(bào)警器的已增大了的測(cè)試空間體積以實(shí)線為界線。用于這種檢驗(yàn)的透明物體5′與校準(zhǔn)煙霧靈敏度所用透明物體5(見(jiàn)圖1)的區(qū)別在于散射中心的分布。在圖1所示檢驗(yàn)插件P的透明物體5中散射中心6是均勻分布的，而檢驗(yàn)插件P′的透明物體5′中的散射中心6′的分布是不均勻的，甚至在報(bào)警器中所安裝的檢驗(yàn)插件P′中，在表示未污染報(bào)警器特征的測(cè)試空間體積3內(nèi)沒(méi)有散射中心，而表示已污染報(bào)警器特征的測(cè)試空間體積附加的區(qū)域內(nèi)則有許多散射中心6′。
如果將一個(gè)這種類(lèi)型的檢驗(yàn)插件P′安裝在報(bào)警器中，在未污染的報(bào)警器中由于在測(cè)試空間體積3內(nèi)沒(méi)有散射中心，從而不啟動(dòng)報(bào)警。反之，在一個(gè)污染了的報(bào)警器中已增大了的測(cè)試空間體積內(nèi)存在的散射中心6′將啟動(dòng)報(bào)警。此報(bào)警表示測(cè)試空間體積已經(jīng)顯著增大并且應(yīng)視為誤報(bào)警。這樣的報(bào)警器就應(yīng)該進(jìn)行清潔處理了。
權(quán)利要求
1.散射光煙霧報(bào)警器煙霧模擬裝置，包括一個(gè)光源，一個(gè)受此光源照射的測(cè)試空間體積和一個(gè)用于測(cè)量在測(cè)試空間體積內(nèi)所產(chǎn)生的散射光的傳感器，該報(bào)警器煙霧模擬裝置的特征在于，有一個(gè)可以安裝在測(cè)試空間體積(3)內(nèi)的透明物體(5，5′)，在透明物體中有對(duì)入射光進(jìn)行散射的若干散射中心(6，6′)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙霧模擬裝置，其特征在于，這些散射中心(6，6′)在透明物體(5，5′)內(nèi)的部位固定不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙霧模擬裝置，其特征在于，這些散射中心(6，6′)是由固體微粒構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙霧模擬裝置，其特征在于，這些散射中心(6，6′)是由封入透明物體(5，5′)內(nèi)的若干空腔構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的煙霧模擬裝置，其特征在于，這些散射中心(6，6′)在透明物體(5，5′)內(nèi)是均勻分布的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙霧模擬裝置，其特征在于，透明物體(5，5′)安裝在支承架(4)上并與其構(gòu)成一個(gè)檢驗(yàn)插件(P，P′)，而且在報(bào)警器中設(shè)有此檢驗(yàn)插件的定位和固定裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙霧模擬裝置，其特征在于，這些散射中心(6，6′)具有給定的幾何尺寸分布并且其平均直徑不大于50μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3和7所述煙霧模擬裝置，其特征在于，透明物體(5，5′)是由硅橡膠構(gòu)成的，并且這些散射中心(6，6′)是由氧化鋁微粒形成的。
9.采用權(quán)利要求1所述煙霧模擬裝置校準(zhǔn)由一個(gè)光源、一個(gè)傳感器、一個(gè)由光透射的測(cè)試空間體積和一個(gè)分析電子電路構(gòu)成的散射光煙霧報(bào)警器的煙霧靈敏度的方法，其特征在于，將透明物體(5)放在待校正報(bào)警器(SM)測(cè)試空間體積(3)的特定部位上并由光源(1)照射，并且將分析電子電路(11)調(diào)節(jié)到輸出一個(gè)與特定煙霧密度相應(yīng)的預(yù)定的信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，預(yù)定的信號(hào)相應(yīng)于構(gòu)成散射光煙霧報(bào)警器(SM)報(bào)警濃度的煙霧密度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙霧密度模擬裝置在檢測(cè)散射光煙霧報(bào)警器煙霧靈敏度方面的應(yīng)用，其特征在于，將透明物體(5)放入待檢驗(yàn)的報(bào)警器(SM)中，此透明物體中的散射中心(6)具有這樣的空間分布，即在放入報(bào)警器后其測(cè)試空間體積(3)至少部分地用模擬一個(gè)高于報(bào)警器報(bào)警濃度的煙霧濃度的散射中心所填充。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙霧密度模擬裝置在檢測(cè)散射光煙霧報(bào)警器污染方面的應(yīng)用，其特征在于，將透明物體(5′)放入待檢驗(yàn)報(bào)警器(SM)中，此透明物體中的散射中心(6′)具有這樣的空間分布，即在放入報(bào)警器后在表征未污染報(bào)警器的測(cè)試空間體積中沒(méi)有散射中心。
全文摘要
煙霧模擬裝置包含一個(gè)透明物體(5)，其中封入若干能散射入射光的散射中心(6)。在校準(zhǔn)由一個(gè)光源(1)、一個(gè)傳感器(2)、一個(gè)光透射的測(cè)試空間體積(3)和一個(gè)分析電子電路構(gòu)成的報(bào)警器時(shí)，將透明物體(5)置于測(cè)試空間體積(3)的特定部位上并且用光源(1)照射。然后調(diào)節(jié)分析電子電路的輸出一個(gè)預(yù)定的信號(hào)，此信號(hào)優(yōu)先與構(gòu)成煙霧報(bào)警器報(bào)警濃度的煙霧密度相對(duì)應(yīng)。
文檔編號(hào)G08B29/00GK1111922SQ94190472
公開(kāi)日1995年11月15日 申請(qǐng)日期1994年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月7日
發(fā)明者H·P·舍皮, A·希德伯 申請(qǐng)人:塞比盧斯有限公司, H·P·舍皮, A·希德伯