[发明专利]一种无光学迷宫的点型光散射式感烟探测器及信号处理方法

说明书

技术领域

本发明属于点型光散射式感烟火灾探测技术领域，涉及无光学迷宫的点型光散射式感烟探测器，还涉及一种利用幅度调制解调原理对无迷宫点型光散射式感烟探测器中信号进行分析处理的方法。

背景技术

烟雾颗粒是火灾早期最为重要的特征参量之一，点型光散射式感烟探测器是火灾自动探测报警领域产量最大和使用最为广泛的火灾探测器，对国内外建筑防火起到了重要作用。然而这种火灾探测器明显存在探测响应时间长、灵敏度低等问题，因此，提高点型光散射式感烟探测器的响应性能对火灾探测技术的发展具有重要意义。

现有的点型光散射式感烟探测器如图1所示，其工作原理是火灾烟颗粒伴随一定气流穿过光学迷宫和过滤网进入探测腔室，腔室内发光管发出红外光被烟颗粒散射，散射光被接收管感知转换为与烟雾浓度相对应的电信号，结合探测算法，给出火灾报警信息。这种结构必须使用光学迷宫屏蔽外界环境光对烟雾散射光的干扰，然而光学迷宫阻碍了烟雾进入探测腔室的气流流动和扩散，腔室内的烟雾浓度明显滞后且低于腔外，导致探测报警时间延迟，严重影响探测器的灵敏度和实时性。因此，本发明提出去除点型光散射式感烟探测器中光学迷宫的新思想，使探测器能够快速及时地感测到环境火灾烟雾。

去除点型光散射式感烟探测器的迷宫结构，带来的问题是外界环境光进入探测腔室对烟雾散射光产生干扰，针对这个问题，本发明提出一种考虑外界环境光的作用且得到烟雾浓度的信号处理方法，为去除探测器迷宫结构的思想提供理论依据。这种无光学迷宫结构的光散射式感烟探测器会减少探测响应时间，提高响应性能，能够及时、迅速地探测到火灾的发生。

发明内容

本发明旨在提出一种无光学迷宫点型光散射式感烟探测器的新思想，并且提供一种针对这种感烟探测器中信号进行处理得到烟雾浓度的新方法，解决现有点型光电感烟探测器中光学迷宫造成火灾烟雾颗粒进出探测腔体速度慢、探测响应时间长、实时性差、灵敏度低等问题，研究发展一种新型点型光电感烟火灾探测器。

实现本发明之目的技术方案如下：一种无光学迷宫的点型光散射式感烟探测器，包括光电感烟部分、探测腔室、过滤网、信号处理单元、外壳、报警喇叭及指示灯；光电感烟部分、过滤网和信号处理单元位于探测腔室内；探测腔室由外壳密封；过滤网分布在探测腔室的进气口和出气口，过滤网的作用主要是阻止异物进入探测腔室；所述光电感烟部分包括红外发光管和红外接收管，分别起到发射和接收红外光的作用，红外发光管和红外接收管成角度θ'；当有烟颗粒进入时，由于烟颗粒的散射作用，红外接收管接收到红外发光管发出的红外散射光，即烟雾浓度信号，根据接收的散射光强度，经过信号处理单元判别是否发生火灾；如发生火灾则进行报警，使报警喇叭及指示灯工作。

进一步的，所述异物是小虫及大颗粒物。

进一步的，无迷宫点型光散射式感烟探测器与目前广泛使用的点型光电感烟探测器的根本区别在于它的探测腔体外围没有光学迷宫结构，外界环境光会进入探测腔室。

进一步的，无迷宫点型光散射式感烟探测器的设计思想之一是要尽量避免环境光射入探测腔室，设置合适的角度θ'以及红外发光管和红外接收管的位置，使红外接收管无法接收环境光的直射。

进一步的，无光学迷宫的点型光散射式感烟探测器中红外发光管发射的红外光频率远大于绝大多数情况下外界环境光的频率。

另外，本发明提供一种解决环境光干扰的信号处理方法，该方法基于上述的无光学迷宫的点型光散射式感烟探测器，该方法包括以下步骤：

(1)无光学迷宫探测器的设计和探测腔室内的信号的步骤

探测器的光学迷宫的作用是阻碍外界环境光进入探测腔室，因此对无光学迷宫感烟探测器的设计思想之一就要尽量降低环境光的干扰，即可以避免环境光对接收管的直射，并且尽量减少与烟颗粒的作用范围；

所以，在信号分析中需要考虑环境光被烟雾散射的影响，发光管发出的信号，火灾发生时进入探测腔室的烟雾信号，以及接收管得到的总接收信号；

(2)确定探测腔室中信号之间的关系及原理的步骤

假设记探测器中发光管发出的信号为y_发(t)、烟雾信号为y_烟(t)、接收管的接收信号y_Σ(t)、外界环境光信号为g(t)，其中，设置发光管信号y_发(t)的频率、相位等参数，烟雾信号与光信号相互作用，可以允许它们之间的关系表示为：