СПОСОБ ОЦЕНКИ СИГНАЛА РАССЕЯННОГО СВЕТА И ДЕТЕКТОР РЕССЕЯННОГО СВЕТА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2009 года по МПК G01N21/53 

Изобретение относится к способу оценки сигнала рассеянного света, который вырабатывается приемником рассеянного света при обнаружении, в частности, мелких частиц в несущей среде.

Кроме того, изобретение относится к детектору рассеянного света для осуществления вышеуказанного способа, содержащему корпус с впускным отверстием и выпускным отверстием в корпусе, между которыми через корпус по пути потока протекает несущая среда, источник света, который направляет свет на центр рассеивания, расположенный на пути потока, приемник рассеянного света для приема доли света, рассеянного на частицах в центре рассеивания, и усилитель сигнала рассеянного света для усиления сигнала рассеянного света.

Подобные способы и устройства для оценки сигналов рассеянного света известны и находят свое применение, в частности, в детекторах рассеянного света в аспирационных установках пожарной сигнализации. Они служат для обнаружения частиц твердых веществ и жидкостей, причем несущая среда состоит из репрезентативного объема воздуха контролируемого помещения или охлаждающей воздушной среды, используемой для охлаждения устройства. В аспирационной установке пожарной сигнализации этот репрезентативный объем воздуха активным образом всасывается посредством вентилятора и подается во впускное отверстие детектора рассеянного света. В контролируемых устройствах, например установках для электронной обработки данных (ЭОД) или подобных электронных устройствах, таких как установки измерения, управления и регулирования, в принципе также возможно применение собственного потока охлаждающего воздуха для того, чтобы репрезентативный объем охлаждающего воздуха в качестве несущей среды подавать во впускное отверстие детектора рассеянного света. В этом случае не требуется никакого активно засасывающего воздух вентилятора.

Детектор рассеянного света вышеназванного вида обычно работает следующим образом.

В процессе того, как несущая среда протекает через центр рассеянного света на своем пути потока в корпусе детектора рассеянного света, свет от источника света пересекает центр рассеянного света и, тем самым, протекающую там несущую среду, и если он не рассеивается на частицах в несущей среде, то поглощается в установленной напротив для этих целей световой ловушке. Это является нормальным рабочим состоянием, преимущественно имеющим место. Если световой луч источника света падает на частицу, например частицу дыма или аэрозольную составляющую дыма, которая дает первое указание на возникновение пожара, то такая частица отклоняет составляющую света в виде рассеянного света от своего первоначального направления. Этот рассеянный свет затем воспринимается высокочувствительным к свету приемником, так называемым приемником рассеянного света, и измеряется по интенсивности посредством схемы оценки. Если определенное пороговое значение превышается, то инициируется сигнал тревоги.

Для того чтобы подобная оптическая система работала без ошибок и с высокой чувствительностью, необходимы как точная адаптация к переменным внешней среды, особенностям конструктивного выполнения, так и адекватная оценка сигнала. Так, например, в зависимости от места встраивания приемника рассеянного света чувствительность детектора изменяется. Так, например, в помещениях высокой степени чистоты, как это характерно, например, для производства микросхем, необходимо использовать намного более высокочувствительную настройку детектора, чем в офисных помещениях, так как здесь уже наличие самого малого количества присутствующих в воздухе частиц пыли и взвешенных частиц должно вызывать срабатывание тревожной сигнализации.

Так как интенсивность света, излучаемого источником света детектора, находится в непосредственной связи с температурой, то также необходимо выполнять детектор с контролем температуры. Кроме того, теоретически необходимо при повышении температуры повышать выходную мощность света источника света, например за счет повышения рабочего тока. Наряду с высокими затратами энергии, все это приводит, во всяком случае как раз у лазерных диодов, к непропорциональному уменьшению срока службы. Даже если максимальный рабочий ток лазерного диода не достигнут, режим работы на максимальном предельном значении тока существенным образом сокращает его срок службы.

В общем случае выполнение высокочувствительных оптических детекторов рассеянного света делает необходимой точную и адаптивную оценку сигнала.

Из уровня техники, в связи с этим, известна публикация ЕР 0733894 В1, описывающая температурную адаптацию фотоэлектрического датчика для обнаружения мельчайших частиц в воздухе, таких как дым или пыль. Этот детектор содержит источник света и средство приема света, которое вырабатывает выходной сигнал датчика при определении рассеяния света. Этот сигнал обусловлен текущим содержанием мельчайших частиц в свете, испускаемом источником света. Детектор содержит при этом средство управления, которое управляет количеством света, испускаемым источником света, на основе измеренного значения температуры. Источник света включается в импульсном режиме. Если его температура превышает определенное пороговое значение, то средство управления изменяет интервал времени между отдельными световыми импульсами. За счет этого обеспечивается усиление охлаждения источника света. Этот контур регулирования работает до тех пор, пока верхнее пороговое значение не будет превышено, причем тогда вырабатывается сигнал тревоги, так как в противном случае неправильное функционирование детектора или возрастание температуры будет сведено к возрастанию температуры окружающей среды вследствие пожара.

Недостаток этого устройства заключается прежде всего в том, что из-за увеличения интервала между соответствующими световыми импульсами увеличивается «мертвая» зона детектора. Это приводит к снижению точности. Хотя это устройство, по существу, решает проблему зависимости между температурой и выходной мощностью света источника света, оно, однако, не проявляет никакой возможности воздействовать на изменение чувствительности детектора, на калибровку детектора или оценивать полученный сигнал рассеянного света согласно определенным условиям.

Калибровка обычного коммерчески доступного детектора рассеянного света осуществляется обычно посредством опорного сигнала. Для надлежащего проектирования и проверки, а также для демонстрации систем пожарной сигнализации известно проведение опытов по задымлению способом выработки дымовых аэрозолей, при котором осуществляется пиролизация испытуемого образца путем нагрева. Эти опыты служат, в том числе, для установления того, где должны размещаться детекторы - в электронной установке или помещении. Чтобы при этом обеспечить возможность максимально реалистичной проверки, применяются способы выработки дымовых аэрозолей, с помощью которых может вырабатываться опорное значение для дымообразования, чтобы на нем можно было испытывать и калибровать детекторы дыма.

Патент Германии DE 4329847 С1 описывает способ выработки дымовых аэрозолей для надлежащего проектирования и проверки, а также для демонстрации эффективности систем пожарной сигнализации, а также устройство пиролиза для осуществления этого способа. В этом способе испытуемый образец, например электрический кабель или тому подобное средство, в течение определенного интервала времени поддерживается на постоянной или почти постоянной температуре. Устройство и связанный с ним способ работают при этом в так называемой фазе пиролиза, в которой высвобождаются малоэнергетичные и невидимые дымовые аэрозоли. Диапазон детектирования современных систем раннего обнаружения пожара находится в этой первой фазе возникающего пожара. В зависимости от требований к точности обнаружения должно быть, в числе прочего, возможным осуществлять адаптацию детектора рассеянного света относительно этого опорного сигнала.

На основании вышеназванных обстоятельств задачей настоящего изобретения является усовершенствование способа оценки сигнала рассеянного света таким образом, чтобы он был более эффективным, более разносторонним и более точным. Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание детектора рассеянного света для осуществления вышеназванного способа, режим функционирования которого, по отношению к известным из уровня техники детекторам рассеянного света, является более точным, более разносторонним, в меньшей степени подверженным ошибкам и более экономичным.

Указанная задача решается способом по пункту 1 формулы изобретения и устройством по пункту 12 формулы изобретения. В частности эта задача решается посредством способа оценки сигнала рассеянного света, который вырабатывается приемником рассеянного света при обнаружении, в частности, мелких частиц в несущей среде, причем сигнал рассеянного света поочередно или в любой последовательности проходит этап калибровки, этап компенсации ухода частоты, этап температурной компенсации, этап регулировки чувствительности или этап алгоритма фильтрации.

В частности, эта задача также решается детектором рассеянного света, который содержит: корпус с впускным отверстием и выпускным отверстием в корпусе, между которыми через корпус по пути потока протекает несущая среда, источник света, который направляет свет на центр рассеянного света, лежащий на пути потока, приемник рассеянного света для приема части света, рассеянного на частицах в центре рассеянного света, и усилитель рассеянного света для усиления сигнала рассеянного света, причем усилитель рассеянного света выполнен в виде интегрирующего усилителя.

Существенный аспект настоящего изобретения заключается в том, что путем проведения различных этапов калибровки и компенсации возможна точная настройка сигнала рассеянного света. В зависимости от требований к детектированию сигнала рассеянного света, точности и имеющимся переменным окружающей среды также можно адаптировать детектор рассеянного света таким образом, что становится возможной точное и безошибочное детектирование рассеянного света.

На отдельных вышеназванных этапах проводится при этом следующая настройка.

На этапе калибровки детектор рассеянного света калибруется с помощью опорного сигнала. За счет этой настройки, в том числе, принимаются во внимание соответствующие условия окружающей среды, так как, в зависимости от места установки, несущая среда при нормальном режиме работы может иметь отличающуюся «основную степень загрязнения».

На этапе компенсации ухода частоты вышеназванная калибровка осуществляется на длительном интервале времени, то есть чаще всего в течение от 2 до 3 дней. Усреднение камерного значения для получения выведенного камерного значения, причем камерным значением является сигнал рассеянного света, который принимается детектором рассеянного света, когда в центре рассеянного света отсутствует дым или дымовая аэрозоль, улучшает точность детектора рассеянного света, так как установка его чувствительности может осуществляться с учетом этого усредненного значения.

Этап температурной компенсации служит при адаптации детектора рассеянного света к отношению зависимости температуры и мощности излучения света. Здесь принимается во внимание тот факт, что при возрастающей температуре действительно излучаемая от источника света мощность света снижается, и наоборот.

Этап регулировки чувствительности обеспечивает возможность настройки детектора рассеянного света на требуемые ступени чувствительности, как они требуются в зависимости от области применения детектора.

Этап алгоритма фильтрации, наконец, обеспечивает анализ сигнала рассеянного света в зависимости от определенных алгоритмов фильтрации, чтобы обеспечить надежную и безошибочную выдачу сигнала тревоги.

Подобная комбинация различных этапов адаптации и калибровки приводит к способу детектирования, который является чрезвычайно точным и разносторонне применимым и к тому же, в частности, работает безошибочно. Разумеется, можно опустить тот или иной этап адаптации, если он не является явно необходимым для снижения затрат.

Способ оценки сигнала рассеянного света, причем детектор рассеянного света содержит интегрирующий усилитель в качестве усилителя сигнала рассеянного света, в котором на этапе калибровки время интегрирования интегрирующего усилителя устанавливается таким образом, чтобы сигнал рассеянного света соответствовал опорному сигналу опорного сигнализатора, является предпочтительным дальнейшим развитием вышеназванного способа. За счет изменения времени интегрирования возможна весьма экономичная и автоматизируемая адаптация детектора рассеянного света к опорному сигналу. Кроме прочего также возможно эту адаптацию осуществлять путем настройки возбуждающего тока источника света, чтобы излучаемая энергия света изменялась, что в общем случае ведет к нагрузке для срока службы источника света и повышенному энергопотреблению. В способе, соответствующем изобретению, возбуждающий ток источника тока остается постоянным.

Чувствительность детектора рассеянного света может в соответствии с изобретением изменяться различными способами. С одной стороны, это осуществляется за счет изменения ширины импульса источника света. Под шириной импульса понимается длительность импульса света. Уменьшение ширины импульса вызывает снижение чувствительности детектора рассеянного света, при увеличении ширины импульса чувствительность повышается. Другую возможность представляет изменение времени интегрирования имеющегося интегрирующего усилителя, который функционирует как усилитель сигнала рассеянного света. И в этом способе увеличение времени интегрирования интегрирующего усилителя ведет к повышению чувствительности, а снижение времени интегрирования - к получению детектора рассеянного света с менее чувствительной характеристикой срабатывания. Оба способа изменения чувствительности детектора рассеянного света являются очень экономичными и материалосберегающими и позволяют простым способом осуществлять согласование детектора рассеянного света с изменяющимися условиями. При этом, разумеется, возможно, что как изменение времени интегрирования, так и изменение длительности импульса производится ступенчато или непрерывно. Ступенчатое изменение означает здесь, например, дискретное изменение чувствительности на величину в процентах, так что детектор рассеянного света работает с чувствительностью на уровнях 25, 50, 75 и 100%. Установка этих ступеней чувствительности производится, предпочтительно, посредством переключающих средств, например DIL-переключателя. Разумеется, также возможно настройку чувствительности выполнять посредством коммуникационного интерфейса, например с помощью персонального компьютера или в сети. Таким способом настройку детекторов рассеянного света или настройку всей установки пожарной сигнализации можно осуществлять посредством центрального пункта управления.

Позволяет ли способ осуществлять плавную или ступенчатую настройку времени интегрирования или длительности импульса - зависит от граничных условий установки контроля. Для того чтобы обеспечить особенно эффективный и чувствительный контроль, как это, например, необходимо в помещениях высокой степени чистоты, детекторы рассеянного света уже при наличии даже самых маленьких частиц в воздухе должны вырабатывать сигнал обнаружения, что, следовательно, делает необходимой очень точную настройку чувствительности. Настройка чувствительности, наряду с обычными переключателями или посредством коммуникационных интерфейсов для персональных компьютеров или сетей, может, разумеется, осуществляться и беспроводным способом.

Взаимосвязь между температурой и излучением света источника света выше уже описывалась. Поэтому на этапе температурной компенсации применяется размещенный на пути потока несущей среды температурный датчик для температурной компенсации сигнала рассеянного света. Это означает, что непрерывно или прерывисто определяется температура несущей среды или внешней среды, чтобы осуществить адаптацию источника света, который испускает свет в детекторе рассеянного света. Если, таким образом, в несущей среде на пути потока устанавливается повышение температуры, то может осуществляться непосредственная настройка источника света для обеспечения постоянного излучения света. Предпочтительным образом эта температурная компенсация осуществляется за счет изменения длительности импульсов возбуждающего тока источника света, относящегося к приемнику рассеянного света. Это означает, что при повышении температуры несущей среды, установленном датчиком температуры, длительность импульсов возбуждающего тока источника света снижается. Следствием этого оказывается меньшее нагревание источника света и тем самым также несущей среды. Если вместо этого установлен спад температуры, то длительность импульсов возбуждающего тока источника света увеличивается, что приводит к повышению температуры. Во всех случаях, однако, возбуждающий ток источника света остается постоянным.

Предпочтительным является отфильтровывать сигнал рассеянного света, перед сравнением с предварительно установленными пороговыми значениями, по-разному в зависимости от его крутизны. Таким образом, могут быть распознаны и исключены ложные величины и предотвращены ложные тревоги, так как только действительно имеющиеся величины, то есть величины, которые превышают соответствующее пороговое значение, приводят к генерации выходного сигнала тревоги. При этом учитывается, например, то, в течение какого интервала времени сигнал рассеянного света превышает пороговое значение, в частности пороговое значение сигнала тревоги. Только начиная с установленного временного интервала, осуществляется затем выдача сигнала тревоги. К тому же низкочастотная фильтрация входного сигнала, если его крутизна превосходит предварительно определенное пороговое значение, обеспечивает устройство детектирования рассеянного света с очень хорошим отношением сигнал/шум, так как короткие быстрые отклонения во входном сигнале, которые часто могут быть обусловлены загрязнениями воздуха, то есть незначительными количествами частиц пыли в контролируемом воздушном потоке, больше не распознаются как значения, приводящие к генерации сигнала тревоги.

Другая возможность в детекторе рассеянного света обеспечить улучшенный алгоритм обнаружения и меньший уровень ложных тревог заключается в формировании выведенного камерного значения. Это выведенное камерное значение определяется на длинном временном интервале из камерного значения детектора рассеянного света. Это выполняется на этапе компенсации ухода частоты. Камерное значение представляет собой сигнал рассеянного света, который формируется, когда в центре рассеянного света детектора рассеянного света отсутствует дым. Этот сигнал рассеянного света образуется при этом предпочтительно как на собственных отражающих поверхностях детектора, так и ввиду загрязнений воздуха. Усреднение этих камерных значений на этапе компенсации ухода частоты на протяжении нескольких, предпочтительно двух или трех дней, приводит к очень точной калибровке устройства. Это усредненное выведенное камерное значение может выводиться в рабочих условиях сигнала рассеянного света. Таким образом, получают сигнал рассеянного света без ошибок, обусловленных загрязнениями воздуха, условиями окружающей среды или значениями собственного отражения детектора и т.д.

Для выполнения вышеуказанных этапов способа предложен детектор рассеянного света, который содержит корпус с впускным отверстием и выпускным отверстием в корпусе, между которыми через корпус по пути потока протекает несущая среда, источник света, который направляет свет на центр рассеянного цвета, лежащий на пути потока, приемник рассеянного света для приема части света, рассеянного на частицах в центре рассеянного света, и усилитель рассеянного света для усиления сигнала рассеянного света, причем усилитель рассеянного света выполнен в виде интегрирующего усилителя. Усиление сигнала рассеянного света имеет, естественно, преимущество, заключающееся в том, что уже незначительные изменения сигнала рассеянного света могут детектироваться, причем выполнение усилителя сигнала рассеянного света как интегрирующего усилителя позволяет обеспечивать настройку обнаружения рассеянного света без применения дополнительных устройств. В отношении температурной компенсации интегрирующий усилитель за счет увеличения интервалов времени наблюдения, т.е. времени интегрирования, позволяет скомпенсировать снижение мощности света источника света при повышении температуры в детекторе рассеянного света. Эта возможность, с одной стороны, благоприятна с точки зрения затрат, а с другой стороны, она продлевает срок службы источника света, так как его мощность излучения света не должна вырабатываться за счет увеличенного возбуждающего тока. Следовательно, применение интегрирующего усилителя в качестве усилителя рассеянного света в детекторе рассеянного света позволяет получить устройство, которое работает очень эффективно с точки зрения энергии.

Для осуществления регулировки чувствительности приемника рассеянного света в детекторе рассеянного света предпочтительным образом предусмотрены средства переключения. Для обеспечения возможности наиболее простого переключения в устройстве эти средства переключения могут представлять собой, например, DIL-переключатель. Однако также можно выполнить эти средства переключения как недорогие соединения перемычками. Чтобы повысить удобство применения и возможности наблюдения целесообразно предусмотреть коммуникационный интерфейс, в частности с персональным компьютером или с сетью. Это обеспечивает возможность централизованного контроля множества детекторов рассеянного света или диагностику их неисправностей. При этом могут предоставляться в распоряжение как беспроводные, так и проводные коммуникационные каналы. Также целесообразно предусмотреть переключающий вход для переключения чувствительности приемника рассеянного света.

Размещение температурного датчика на пути потока несущей среды обеспечивает возможность упомянутой выше температурной компенсации. Размещение измерителя потока на пути потока несущей среды обеспечивает возможность дополнительного контроля детектора потока. Например, теперь возможно при обнаружении сильных колебаний потока выдать сигнал, так как такие колебания могут указать на неисправное функционирование детектора или всасывающего устройства. Выполнение датчика воздушного потока и/или температурного датчика в виде термоэлектрических компонентов представляет при этом благоприятную по стоимости и оптимизированную по габаритам возможность выполнения детектора рассеянного света с датчиками высокой точности.

Другие варианты осуществления изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.

Ниже изобретение описывается более подробно на примерах выполнения со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

фиг.1 - вид сбоку в сечении детектора рассеянного света согласно первому варианту осуществления;

фиг.2 - вид сверху в сечении по линии А-А детектора рассеянного света согласно варианту осуществления по фиг.1;

фиг.3 - вид сверху в сечении детектора рассеянного света согласно второму варианту осуществления;

фиг.4 - вид сверху в сечении детектора рассеянного света согласно третьему варианту осуществления;

фиг.5 - график характеристики входного/выходного сигнала детектора рассеянного света;

фиг.6 - диаграмма, представляющая изменение длительности импульса возбуждающего тока источника света в зависимости от температуры.

В последующем описании для обозначения одинаковых или функционально эквивалентных элементов применяются одинаковые ссылочные позиции.

Описанные далее варианты осуществления детектора 1 рассеянного света предназначаются для использования в качестве части аспирационной установки пожарной сигнализации. Поэтому несущая среда, описываемая в формуле изобретения, представляет собой воздух. Этот воздух всасывается, как обычно это имеет место в аспирационной установке пожарной сигнализации, посредством вентилятора. При этом вентилятор может размещаться непосредственно в корпусе 10 детектора 1 рассеянного света или может размещаться внутри системы воздушных каналов вне детектора 1 рассеянного света. Сформулированные в формуле изобретения способы и устройства реализуются или применяются в следующих трех вариантах осуществления.

На фиг.1 показан вид сбоку в сечении детектора рассеянного света. Он содержит корпус 10 и связанную с ним монтажную плату 40. Корпус 10 образует впускное отверстие 3 и выпускное отверстие 5. С впускным отверстием связан корпус 6 вентилятора, содержащий вентилятор (не показан), обеспечивающий воздушный поток 8, который протекает через детектор 1 вдоль пути 7 потока. В этом случае вырабатывается воздушный поток 8, который протекает через детектор 1 рассеянного света от впускного отверстия 3 к выпускному отверстию 5. Разумеется, также возможно, что вентилятор, предусмотренный в корпусе 6 вентилятора, всасывает воздух, и тем самым создается воздушный поток 8, который протекает в противоположном направлении детектора 1 рассеянного света. Для того чтобы предотвратить попадание постороннего света извне, детектор 1 рассеянного света имеет по обеим сторонам ловушки 30, 32 света. Кроме того, детектор 1 рассеянного света оснащен источником 9 света, который направляет световой конус 20 на центр 11 рассеяния, который лежит на пути 7 света. Кроме того, детектор 1 рассеянного света содержит приемник 13 в форме фотодиода. Кроме того, между световым диодом 9 и приемником рассеянного света предусмотрен экран 26, который предотвращает прямое попадание света, излученного источником 9 света, на приемник 13 рассеянного света.

На фиг.2 представлен первый вариант осуществления по фиг.1 на виде сверху в сечении. При этом сечение соответствует линии А-А сечения, показанной на фиг.1. Воздух, который протекает через детектор 1 рассеянного света, от впускного отверстия 3 к выпускному отверстию 5, проходит при этом центр 11 рассеянного света. Любые, имеющиеся в воздушном потоке 8 мельчайшие частицы отражают при этом свет от источника 9 света, в данном случае светоизлучающего диода, на приемник 13 рассеянного света, который затем, при превышении предварительно установленного порогового значения, вырабатывает сигнал детектирования. На пути 7 потока детектора 1 рассеянного света дополнительно размещен датчик 25 воздушного потока и температурный датчик 23. Датчик 25 воздушного потока служит при этом для проверки того, протекает ли непрерывный или каким-либо иным образом определенный воздушный поток 8 через детектор 1 рассеянного света. При колебаниях воздушного потока, например, возможно выдать соответствующий этому сигнал тревоги. Температурный датчик 23 контролирует температуру в воздушном потоке 8, который протекает через детектор 1 рассеянного света вдоль пути 7 потока, чтобы, например, осуществить температурную компенсацию. Температурная компенсация рассмотрена ниже более подробно со ссылками на фиг.6.

На фиг.3 и 4 показан вид в сечении на соответствующие детекторы рассеянного света. Эти оба варианта осуществления относятся ко второму и третьему вариантам осуществления изобретения. Представленный здесь в сечении детектор рассеянного света также содержит источник 9 света и приемник 13, причем световой конус 20 источника 9 света и приемный конус 22 приемника 13 рассеянного света проходят, перекрещиваясь (как в первом варианте осуществления) на определенном отрезке средней линии 58 пути 7 потока. При этом канал потока, проходящий по пути 7 потока, имеет изгиб как перед центром 11 рассеяния света, так и после центра 11 рассеяния света. Образованные таким выполнением световые ловушки 30, 32 предотвращают, как и в первом варианте осуществления, проникновение постороннего света извне. Кроме того, во втором варианте осуществления по фиг.3 предусмотрены экраны 26 и 28, которые предотвращают отражение света, излученного источником 9 излучения, непосредственно на приемник 13 рассеянного света. Температурный датчик 23 и датчик 25 воздушного потока размещены здесь также на центральной линии 58 пути 7 потока и предназначены для сбора данных калибровки и наблюдения, релевантных для детектирования.

Показанный на фиг.4 третий вариант осуществления детектора рассеянного света, как и рассмотренные перед этим варианты осуществления, предусматривает ловушки 30 и 32 света. Источник 9 света или приемник 13 ориентированы своими центральными осями 18 и 14 таким образом, что они на определенном отрезке, а именно до обоих изгибов 30, 32 пути 7 потока, проходят параллельно или на центральной линии 58 пути 7 потока. В этом варианте осуществления также предусмотрены экраны 26 и 28, которые предотвращают детектирование ошибочных величин. В области впускного отверстия 3 в выполненном там канале потока также размещен датчик 25 воздушного потока и температурный датчик 23. Воздушный поток 8, который протекает через детектор 1 рассеянного света, таким образом, перед попаданием на центр 11 рассеянного света контролируется относительно температуры и скорости потока.

Этапы способа, как они описаны в предложенных пунктах формулы изобретения, находят свое применение в вышеописанных детекторах 1 рассеянного света. При этом возможно, что принимаемый приемником 13 рассеянного света сигнал рассеянного света, в любой последовательности, проходит этап калибровки, этап компенсации дрейфа (компенсации ухода частоты), этап температурной компенсации, этап установки чувствительности или этап алгоритма фильтрации. Этап калибровки и этап компенсации дрейфа служат при этом адаптации соответствующего приемника рассеянного света, в том числе на различных несущих средах, которые протекают через детектор потока, причем для калибровки следует исходить из воздушного потока, как он может быть воспринят в любом месте использования при нормальных условиях. Разумеется, детектор рассеянного света, который должен применяться в офисных помещениях, должен калиброваться на другой воздушный поток, чем детектор рассеянного света, который должен применяться в помещениях высокой степени чистоты. На этапе калибровки и/или этапе компенсации ухода частоты это должно соответствующим образом учитываться. Разница между обоими этапами состоит в том, что на этапе компенсации ухода частоты так называемое камерное значение, то есть сигнал рассеянного света, который детектируется приемником 13 рассеянного света в отсутствие дыма или подобного постороннего вещества, которое могло бы вызвать инициирование сигнала тревоги, в центре 11 рассеянного света, усредняется на протяжении длительного периода времени, то есть, в большинстве случаев, от двух до трех дней. Это так называемое выведенное камерное значение выделяется затем из детектированного сигнала рассеянного света, чтобы реализовать калибровку детектора 1 рассеянного света. Настройка на температуру воздушного потока 8 возможна затем в процессе приема от температурного датчика 23 сигнала температуры. Здесь, как уже упомянуто ранее, принимается во внимание то обстоятельство, что при повышенной температуре световое излучение, излучаемое источником 9 света, снижается. Для того чтобы обеспечить независимую от температуры мощность детектирования детектора 1 рассеянного света, на этапе температурной компенсации предпринимается соответствующая этому настройка.

Сигнал рассеянного света, детектируемый при различных вариантах осуществления приемника 13 рассеянного света, кроме того, по-разному фильтруется на этапе алгоритма фильтрации. При этом сигнал рассеянного света, перед сравнением с предварительно установленными значениями, которые вызывают сигнал тревоги, можно отфильтровывать в зависимости от его крутизны, чтобы, в конечном счете, исключить имеющиеся ложные сигналы.

Для того чтобы во всех трех детекторах рассеянного света обеспечить максимально точный и чувствительный контроль светового потока 8, в различных вариантах осуществления предусматривается использование усилителя рассеянного света (не показан), который, например, в форме интегрирующего усилителя усиливает детектированный приемником 13 рассеянного света сигнал рассеянного света. Этот интегрирующий усилитель позволяет, например, за счет изменения времени интегрирования изменять чувствительность приемника 1 рассеянного света. Чем больше время интегрирования, тем с большей чувствительностью работает детектор 1 рассеянного света. Это изменение может при этом осуществляться ступенчато или плавно.

На фиг.5 показана диаграмма входного/выходного сигнала. Входной сигнал 2 соответствует при этом нефильтрованному сигналу в том виде, как он детектируется приемником 13 рассеянного света в детекторе 1 рассеянного света. Выходной сигнал 4 соответствует, напротив, сигналу, уже измененному с применением определенного алгоритма фильтрации. Следует отметить, что для распознавания во входном сигнале 2 имеются четыре пиковых значения А, В, С, D, причем только пиковое значение С на продолжительном временном интервале превышает пороговое значение «1», вследствие чего генерируется сигнал тревоги или сигнал обнаружения. Так называемые ложные величины A, B и D блокируются алгоритмом фильтрации и не приводят к выработке сигнала тревоги. При этом следует учесть, что ложные величины B и D, хотя и превышают пороговое значение «1», но это превышение в любом случае имеет место недостаточно длительное время и поэтому не распознается внутренним фильтром как величина, соответствующая выработке сигнала тревоги, и поэтому блокируется. За счет согласованной настройки фильтра детектор рассеянного света может быть оптимальным образом согласован с условиями окружающей среды и т.п.

Фиг.6 иллюстрирует возможность температурной компенсации трех детекторов потока из фиг.1-3. При этом, с одной стороны, на фиг.6.1 показана диаграмма импульсного режима работы источника 9 света. При нормальном режиме работы это демонстрирует импульсную фазу 50 с длительностью импульсов примерно 3 мс, за которой следует фаза 52 покоя длительностью в одну секунду. В течение этой фазы 52 покоя источник 9 света, нагретый во время импульсной фазы 50, охлаждается, так что при нормальных условиях следует ожидать равномерного изменения температуры в канале воздушного потока. В любом случае, если датчик 25 воздушного потока устанавливает повышение температуры, то можно, как представлено на фиг.6.2 и 6.3, последовательно снижать длительность импульсов импульсной фазы 50, чтобы обеспечить меньший нагрев источника 9 света. Изменение длительности импульсов при излучении света, которое соответствует изменению длительности импульсов тока возбуждения источника 9 света, естественным образом обусловливает также снижение чувствительности, которое затем может компенсироваться на этапе установки чувствительности или другом этапе калибровки.

Следует отметить, что все вышеописанные элементы, рассматриваемые как по отдельности, так и в любой комбинации, в частности представленные на чертежах варианты, заявляются как соответствующие изобретению. Отклонения от этого должны быть очевидны для специалиста.

Перечень ссылочных позиций

1 - детектор.

2 - входной сигнал.

3 - впускное отверстие.

4 - выходной сигнал.

5 - выпускное отверстие.

6 - корпус вентилятора.

7 - путь потока.

8 - воздушный поток.

9 - источник света.

10 - корпус.

11 - центр рассеянного света.

13 - приемник рассеянного света.

14 - центральная ось.

17 - усилитель сигнала рассеянного света.

18 - центральная ось.

19 - средство переключения.

20 - световой конус.

21 - средство переключения.

23 - температурный датчик.

25 - измеритель потока.

26 - экран.

28 - экран.

30 - световая ловушка.

32 - световая ловушка.

40 - монтажная плата.

50 - импульсная фаза.

52 - фаза покоя.

58 - центральная линия пути потока.

Изобретение относится к способу оценки сигнала рассеянного света, который вырабатывается приемником рассеянного света при обнаружении, в частности, мелких частиц в несущей среде, причем сигнал рассеянного света поочередно или в любой последовательности проходит этап калибровки, этап компенсации ухода частоты, этап температурной компенсации, этап установки чувствительности или этап алгоритма фильтрации. Детектор рассеянного света для осуществления вышеупомянутого способа содержит корпус с впускным отверстием и выпускным отверстием в корпусе, между которыми через корпус по пути потока протекает несущая среда, источник света, который направляет свет на центр рассеянного цвета, лежащий на пути потока, приемник рассеянного света для приема части света, рассеянного на частицах в центре рассеянного света, и усилитель рассеянного света для усиления сигнала рассеянного света, причем усилитель рассеянного света выполнен в виде интегрирующего усилителя. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ оценки сигнала рассеянного света, который вырабатывается приемником рассеянного света при обнаружении, в частности, мелких частиц в несущей среде, отличающийся тем, что способ содержит следующие этапы: осуществляют фильтрацию сигнала рассеянного света по-разному в зависимости от его крутизны посредством каскада алгоритмов фильтрации для устранения ложных величин в сигнале рассеянного света и осуществляют сравнение отфильтрованного сигнала с предварительно установленными пороговыми значениями для распознавания наличия действительно имеющихся величин для сигнала тревоги в сигнале рассеянного света.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один из этапов: осуществляют калибровку сигнала рассеянного света с помощью опорного сигнала на этапе калибровки и осуществляют настройку сигнала рассеянного света с существующими условиями окружающей среды в течение интервала времени, по меньшей мере, 24 ч на этапе компенсации ухода частоты, и на этапе температурной компенсации осуществляют компенсацию влияния температурной зависимости мощности излучения света источника света на сигнал рассеянного света на требуемую чувствительность на этапе настройки чувствительности.

3. Способ по п.2, в котором предусматривают интегрирующий усилитель в качестве усилителя сигнала рассеянного света, отличающийся тем, что на этапе калибровки время интегрирования интегрирующего усилителя устанавливается таким образом, что сигнал рассеянного света соответствует опорному сигналу опорного сигнализатора.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что на этапе настройки чувствительности чувствительность приемника (13) рассеянного света настраивается посредством изменения длительности импульсов тока возбуждения источника (9) света, ассоциированного с приемником (13) рассеянного света.

5. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что на этапе настройки чувствительности чувствительность приемника рассеянного света настраивается посредством изменения времени интегрирования интегрирующего усилителя, функционирующего в качестве усилителя рассеянного света.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что изменение времени интегрирования осуществляется ступенчато или плавно.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что изменение длительности импульсов осуществляется ступенчато или плавно.

8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на этапе температурной компенсации для температурной компенсации сигнала рассеянного света используется температурный датчик (23), размещенный на пути (7) потока несущей среды.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что на этапе температурной компенсации для температурной компенсации сигнала рассеянного света используется температурный датчик (23), размещенный на пути (7) потока несущей среды.

10. Способ по п.5, отличающийся тем, что на этапе температурной компенсации для температурной компенсации сигнала рассеянного света используется температурный датчик (23), размещенный на пути (7) потока несущей среды.

11. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что на этапе температурной компенсации для температурной компенсации сигнала рассеянного света используется температурный датчик (23), размещенный на пути (7) потока несущей среды.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что температурная компенсация осуществляется путем изменения длительности импульсов тока возбуждения источника (9) света, ассоциированного с приемником (13) рассеянного света.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что температурная компенсация осуществляется путем изменения длительности импульсов тока возбуждения источника (9) света, ассоциированного с приемником (13) рассеянного света.

14. Способ по п.10, отличающийся тем, что температурная компенсация осуществляется путем изменения длительности импульсов тока возбуждения источника (9) света, ассоциированного с приемником (13) рассеянного света.

15. Способ по п.11, отличающийся тем, что температурная компенсация осуществляется путем изменения длительности импульсов тока возбуждения источника (9) света, ассоциированного с приемником (13) рассеянного света.

16. Способ по пп.2 или 3, отличающийся тем, что сигнал рассеянного света подвергается низкочастотной фильтрации, если его крутизна превышает предварительно определенное пороговое значение.

17. Способ по п.4, отличающийся тем, что сигнал рассеянного света подвергается низкочастотной фильтрации, если его крутизна превышает предварительно определенное пороговое значение.

18. Способ по п.5, отличающийся тем, что сигнал рассеянного света подвергается низкочастотной фильтрации, если его крутизна превышает предварительно определенное пороговое значение.

19. Способ по п.6, отличающийся ген, что сигнал рассеянного света подвергается низкочастотной фильтрации, если его крутизна превышает предварительно определенное пороговое значение.

20. Способ по пп.2 или 3, отличающийся тем, что на этапе компенсации ухода частоты в течение длительного периода времени усредняется камерное значение для формирования выведенного камерного значения.

21. Способ по п.4, отличающийся тем, что на этапе компенсации ухода частоты в течение длительного периода времени определяется камерное значение для формирования выведенного камерного значения.

22. Способ по п.5, отличающийся тем, что на этапе компенсации ухода частоты в течение длительного периода времени определяется камерное значение для формирования выведенного камерного значения.

23. Способ по п.6, отличающийся тем, что на этапе компенсации ухода частоты в течение длительного периода времени усредняется камерное значение для формирования выведенного камерного значения.

24. Детектор рассеянного света для осуществления способа по любому из пп.1-23, содержащий корпус (1) с впускным отверстием (3) и выпускным отверстием (5) в корпусе (1), между которыми через корпус (1) по пути (7) потока протекает несущая среда, источник (9) света, который направляет свет на центр (11) рассеянного света, лежащий на пути (7) потока, приемник (13) рассеянного света для приема части света, рассеянного от частиц в центре (11) рассеянного света, и усилитель (17) рассеянного света для усиления сигнала рассеянного света, причем усилитель (17) рассеянного света выполнен в виде интегрирующего усилителя,
отличающийся тем, что детектор рассеянного света дополнительно содержит каскад алгоритмов фильтрации для фильтрации сигнала рассеянного света в зависимости от его крутизны, при этом каскад алгоритмов фильтрации является каскадом для применения набора определенных алгоритмов фильтрации к сигналу рассеянного света в зависимости от крутизны сигнала рассеянного света.

25. Детектор рассеянного света по п.24, отличающийся тем, что предусмотрены средства (19, 21) переключения для установки чувствительности приемника (13) рассеянного света.

26. Детектор рассеянного света по п.24, отличающийся тем, что предусмотрен коммуникационный интерфейс, в частности, с персональным компьютером или сетевым узлом.

27. Детектор рассеянного света по п.25, отличающийся тем, что предусмотрен коммуникационный интерфейс, в частности, с персональным компьютером или сетевым узлом.

28. Детектор рассеянного света по п.24, отличающийся тем, что предусмотрен вход переключения для переключения чувствительности приемника (13) рассеянного света.

29. Детектор рассеянного света по п.25, отличающийся тем, что предусмотрен вход переключения для переключения чувствительности приемника (13) рассеянного света.

30. Детектор рассеянного света по п.26, отличающийся тем, что предусмотрен вход переключения для переключения чувствительности приемника (13) рассеянного света.

31. Детектор рассеянного света по п.27, отличающийся тем, что предусмотрен вход переключения для переключения чувствительности приемника (13) рассеянного света.

32. Детектор рассеянного света по любому из пп.24-31, отличающийся тем, что содержит температурный датчик (23) на пути (7) потока несущей среды.

33. Детектор рассеянного света по любому из пп.24-31, отличающийся тем, что содержит измеритель (25) потока на пути (7) потока несущей среды.

34. Детектор рассеянного света по п.32, отличающийся тем, что содержит измеритель (25) потока на пути (7) потока несущей среды.

35. Детектор рассеянного света по п.33, отличающийся тем, что измеритель (25) потока состоит из термоэлектрического датчика воздушного потока и термоэлектрического температурного датчика.

36. Детектор рассеянного света по п.34, отличающийся тем, что измеритель (25) потока состоит из термоэлектрического датчика воздушного потока и термоэлектрического температурного датчика.