CN1987426A - 立式双向散射感烟探测器迷宫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式双向散射感烟探测器迷宫，主要包括：由迷宫盖(1)与迷宫座(2)组成的探测室、由发射管(3)、发射管(5)与接收管(6)分别构成的前向散射光路和后向散射光路；本发明采用两发一收双光路散射光路，利用前后向散射对不同颜色的粒子响应不同及短波长散射光路对小粒径粒子响应好的特点，实现对不同颜色、粒径烟雾的识别，区分出水雾、灰尘等非火警因素，提高探测器的响应性能，降低误报率；本发明与现有技术相比具有方位响应性能更加优越、设计更加合理、实用的显著优点，在实现对不同颜色、粒径烟雾均衡响应的同时，简化了设计、降低了生产成本、方便了生产装配；本发明可广泛应用于火灾自动报警系统的点型光电感烟火灾探测器。

Description

立式双向散射感烟探测器迷宫

技术领域：

本实用新型涉及火灾自动报警技术领域，确切地说是一种用于点型光电感烟火灾探测器的迷宫构件。

背景技术：

在火灾自动报警系统中广泛使用的感烟火灾探测器有离子感烟探测器、光电感烟探测器两种。离子感烟探测器虽对各种颜色的烟雾响应均衡，但含有低能量的α放射源，无法适应对产品绿色环保的要求，基本已被光电感烟探测器取代。

目前光电感烟探测器一般采用立式或卧式的前向散射迷宫，由红外发光管与接收管构成光轴夹角大于90°的前向散射光路，正常无烟情况下发射管发出的红外光被迷宫侧壁吸收，接收管接收不到信号；当烟雾颗粒进入迷宫探测区时，烟雾对红外光有散射作用，接收管能接收到与烟雾浓度成正比的散射光信号。

前向散射迷宫对木材、棉绳阴燃产生的灰白烟响应灵敏，但因黑烟的前向散射强度只有灰白烟的1/4左右，对产生黑烟的固体、液体火响应迟钝。对产生粒径小于0.4μm粒子的明火基本不响应，同时对于水雾、灰尘等粒径与烟雾颗粒类似的非火警干扰因素无法辨别，因此限制了其适用场所，在国标GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》中就明确列出“可能产生黑烟；可能产生蒸气和油雾”的场所不宜选择光电感烟探测器。

为了适用于日益增多的火灾时可能产生黑烟的场所，通常采用的两种方法为：一是提高探测器的灵敏度，二是采用卧式后向散射迷宫。提高探测器的灵敏度需要将探测器对灰白烟的响应门限降低3-4倍，使探测器因灰尘、水雾等非火灾因素造成的误报几率大大提高，降低了产品的可靠性。采用卧式后向散射迷宫是利用黑烟粒子的后向散射强度是灰白烟的2-3倍的特点，提高对黑烟的响应性能。但发射管与接收管靠近迷宫外侧壁处形成较大实体，影响探测器的方位响应性能；另外为加长光路、降低红外光直接反射造成的静态本底值过大，迷宫的径向尺寸较大且多采用发射管、接收管前加装透镜，造成探测器体积较大、成本的增加、生产的不便，同时对烟雾的响应范围减小、对灰尘的积累敏感。

目前已提出设想的立式双向散射迷宫是采用一发两收的方式即一个发射管、两个接收管，发射管中心光轴与印制板平面平行，发射管靠近迷宫外侧壁处形成较大实体，影响探测器的方位响应性能；另外需加装透镜、增加一套接收放大电路，同样增加了生产成本、生产装配复杂。

发明内容：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用两发一收方式的立式双向散射感烟探测器迷宫，提高方位响应性能、减小探测器体积、简化模具设计、方便生产装配；同时区分不同颜色、粒径的烟雾及非火警干扰因素，采用不同的阈值设置，消除误报。

为实现上述目的，本发明提供一种立式双向散射感烟探测器迷宫，其主要包括：迷宫盖1、迷宫座2、发射管3和接收管6，发射管3与接收管6均固设在迷宫座2上，迷宫盖1与迷宫座2组成探测室；发射管3与接收管6构成前向散射光路，前向散射光路的发射管3中心光轴3a与接收管6中心光轴6a的夹角α为120°-150°，前向散射光路的发射管3中心光轴3a与接收管6中心光轴6a构成的平面H与印制板4所在平面P构成的夹角为90°；迷宫座2上还设有发射管5，发射管5与接收管6构成后向散射光路，后向散射光路的发射管5中心光轴5a与接收管6中心光轴6a的夹角β小于90o，后向散射光路的发射管5中心光轴5a与接收管6中心光轴6a构成的平面M与印制板4所在平面P成的夹角为50°-80°。

根据以上所述的立式双向散射感烟探测器迷宫，其后向散射光路的发射管中心光轴5a与接收管中心光轴6a构成的平面M与印制板4所在平面P构成的夹角为65°±5°。

根据以上所述的立式双向散射感烟探测器迷宫，其后向散射光路的发射管中心光轴5a与接收管中心光轴6a的夹角β为80°±5°。

根据以上所述的立式双向散射感烟探测器迷宫，迷宫座2上设置发射管与接收管的位置处设有三个长度为8-12mm的圆柱腔体灯孔，发射管3、发射管5和接收管6分别置于三个灯孔中。

根据以上所述的立式双向散射感烟探测器迷宫，其后向发射管中心光轴5a、接收管中心光轴6a在印制板4所在水平面上投影5b与6b间夹角为90°。

根据以上所述的立式双向散射感烟探测器迷宫，其前向发射管中心光轴3a、后向发射管中心光轴5a在印制板4所在水平面上投影3b与5b间夹角为90°。

根据以上所述的立式双向散射感烟探测器迷宫，其中后向发射管5采用460nm波长的蓝光管或660nm波长的红光管，提高探测器对明火的响应性能。

本发明提供的立式双向散射感烟探测器迷宫，采用两发一收方式，其前向散射光路继承结构紧凑的立式迷宫设计，迷宫盖1的外侧壁设置进烟通道，经折流进入探测室内，由于两个发射管和一个接收管均设置在迷宫座上，不占用迷宫的侧壁，对进烟通道无任何影响，迷宫盖1各个方向无任何实体部分阻隔烟雾的进入，具有很好的方位响应性能，解决了现有技术中发射管靠近迷宫外侧壁形成较大实体影响探测器方位响应性能的问题；发射管中心光轴5a、发射管中心光轴3a与接收管中心光轴6a相交于一点，即后向散射探测区(后向发射、接收光轴的交界区域)的构成也利用迷宫座2的纵向空间，与前向散射探测区相同均处于迷宫座2与迷宫盖1的内层1b构成空间的中心区域，且大部分区域重合，从而充分利用了有限的空间，而不需增大迷宫的径向尺寸；后向发射管中心光轴5a、前向发射管中心光轴3a在印制板4所在水平面上投影3b与5b间夹角为90°，后向散射光路对进烟通道无任何影响，不需加大迷宫的体积。

在模具的设计上，在现有立式前向散射迷宫的基础上只需将迷宫座2对应位置增设发射管5，对前向散射光路不产生任何影响。发射管、接收管的圆柱形腔体灯孔对发射光、散射光起汇聚导向作用，在成本上，不需增加一发两收光路所需的另一套放大接收电路，不需增加发射、接收透镜；简化了模具的设计及生产安装。

本发明所提供的立式双向散射感烟探测器迷宫，采用两发一收方式，包括光轴夹角120°-150°的前向散射光路和光轴夹角小于90°的后向散射光路；通过实时计算与发射管3、发射管5分别构成前向散射光路和后向散射光路的接收管6响应输出值的比值，根据对各种颜色、粒径的粒子的比值的不同，多次判断确认进入探测室烟雾颗粒的颜色及水雾、灰尘等非火警因素，并根据烟雾颗粒的颜色调整探测器的响应阈值，实现对各种颜色烟雾的均衡响应。

本发明所提供的立式双向散射感烟探测器迷宫，发射管3、发射管5分时进行发光，将接收管6对发射管3、发射管5响应输出值以一定时间间隔进行平均，根据两个平均值判定迷宫内灰尘的积累程度。对于缓慢变化的灰尘积累进行补偿，超出限定幅度的给出污染告警信号。

根据上述的立式两发一收双向散射感烟探测器迷宫，发射管3选用波长880nm的红外发光管，以实现前向散射对灰白烟的灵敏响应。发射管5可选用460nm波长的蓝光管或660nm波长的红光管，根据瑞利散射系数与光波长四次方成反比的理论，提高对产生粒径小于0.4μm粒子的明火的响应性能。

综上所述，本发明与现有技术相比具有方位响应性能更加优越、设计更加合理、实用的显著优点，在实现对不同颜色、粒径烟雾均衡响应的同时，简化了设计、降低了生产成本、方便了生产装配。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为散射光路平面与印制板平面的位置关系示意图；

图4为发射管、接收管中心光轴在印制板平面上的投影示意图；

图5为图3的H面剖视图；

图6为图3的M面剖视图。

具体实施方式：

参见图1、图2所示，本发明由迷宫盖1与迷宫座2扣合而成，迷宫盖1分内外两层，呈同心圆。外层1a侧壁设置进烟网孔，内层1b比外层1a高5-6mm、内层1b内侧壁及顶面1c采用锯齿型设计，有效吸收背景光、减小灰尘积累造成的反射。内外两层构成折流进烟通道及光学陷阱，使内层1b与迷宫座2构成的探测区形成暗室，防止环境光线的干扰，保证烟雾无阻隔进入探测室，具有很好的方位响应性能。

在迷宫座2上设置前向发射管3、后向发射管5与接收管6的位置处设有三个长度为10mm的圆柱形腔体灯孔2a、2b、2c，前向发射管3、后向发射管5和接收管6采用圆柱形透镜封装，分别装入灯孔2a、2b、2c内，灯孔设计有限位槽。发射管、接收管只能按限定的方向安装，避免出现反向，发射、接收管管脚折弯后插入印制板4，安装方便，对迷宫起固定作用。

参见图3所示，本发明前向散射光路的前向发射管3的中心光轴3a与接收管6的中心光轴6a构成的平面H与印制板4所在平面P构成的夹角为90°，属于立式散射迷宫。

由前向发射管3、后向发射管5与接收管6分别构成前向散射光路和后向散射光路，后向散射光路的发射管5中心光轴5a与接收管6中心光轴6a构成的平面M与印制板4所在平面P构成的夹角为65°。采用两发一收方式，不需增加另一套放大接收电路，不需增加发射、接收透镜，简化生产操作。

前向发射管3、后向发射管5分时进行发光，实时计算接收管6对前向发射管3、后向发射管5响应输出值的比值，根据比值的不同，多次判断后确认进入探测室烟雾颗粒的颜色及水雾、灰尘等非火警因素，并根据烟雾颗粒的颜色调整探测器的响应阈值，对于黑烟提高响应灵敏度，对于非火警因素滤除，消除误报。

通过分时采样接收管6在前向发射管3、后向发射管5发光时的前向散射响应输出值和后向散射响应输出值，并以一定时间间隔进行平均，根据两个平均值判定迷宫内灰尘的积累程度，实现对污染的自动补偿。

参见图4所示，本发明前向发射管3中心光轴3a、后向发射管5中心光轴5a、接收管6中心光轴6a在印制板4所在水平面P投影3b与5b、5b与6b间夹角均为90°，即从迷宫座2顶视，3个灯孔2a、2b、2 c的开口在半圆内均布。

参见图5所示，本发明前向散射光路由前向发射管3、接收管6组成，前向发射管3中心光轴3a与接收管6中心光轴6a的夹角α为135°。

前向发射管3选用波长880nm的红外发光管，以实现对灰白烟的灵敏响应。

参见图6所示，本发明后向散射光路由后向发射管5、接收管6组成，后向发射管5中心光轴5a与接收管6中心光轴6a的夹角β为82°。

后向发射管5可选用波长880nm的红外发光管，根据瑞利散射系数与光波长四次方成反比的理论，为提高对产生粒径小于0.4μm粒子的明火的响应性能，可以使用460nm波长的蓝光管或660nm波长的红光管。

Claims (7)

1、立式双向散射感烟探测器迷宫，其主要包括：迷宫盖(1)、迷宫座(2)、发射管(3)和接收管(6)，发射管(3)与接收管(6)均固设在迷宫座(2)上，迷宫盖(1)与迷宫座(2)组成探测室；发射管(3)与接收管(6)构成前向散射光路，前向散射光路的发射管(3)中心光轴(3a)与接收管(6)中心光轴(6a)的夹角α为120°-150°，前向散射光路的发射管(3)中心光轴(3a)与接收管(6)中心光轴(6a)构成的平面H与印制板(4)所在平面P构成的夹角为90°；其特征在于：迷宫座(2)上还设有发射管(5)，发射管(5)与接收管(6)构成后向散射光路，后向散射光路的发射管(5)中心光轴(5a)与接收管(6)中心光轴(6a)的夹角β小于90°，后向散射光路的发射管(5)中心光轴(5a)与接收管(6)中心光轴(6a)构成的平面M与印制板(4)所在平面P构成的夹角为50°-80°。

2、根据权利要求1的立式双向散射感烟探测器迷宫，其特征在于：后向散射光路的发射管中心光轴(5a)与接收管中心光轴(6a)构成的平面M与印制板(4)所在平面P构成的夹角为65°±5°。

3、根据权利要求1的立式双向散射感烟探测器迷宫，其特征在于：后向散射光路的发射管(5)中心光轴(5a)与接收管(6)中心光轴(6a)的夹角β为80°±5°。

4、根据权利要求1的立式双向散射感烟探测器迷宫，其特征在于：迷宫座2上设置发射管与接收管的位置处设有三个长度为8-12mm的圆柱形腔体灯孔，发射管(3)、发射管(5)和接收管(6)分别置于三个灯孔中。

5、根据权利要求1的立式双向散射感烟探测器迷宫，其特征在于：发射管(5)中心光轴(5a)、接收管(6)中心光轴(6a)在印制板(4)所在水平面上投影5b与6b间夹角为90°。

6、根据权利要求1的立式双向散射感烟探测器迷宫，其特征在于：发射管(3)中心光轴(3a)、发射管(5)中心光轴(5a)在印制板(4)所在水平面上投影3b与5b间夹角为90°。

7、根据权利要求1的立式双向散射感烟探测器迷宫，其特征在于：发射管(5)采用460nm波长的蓝光管或660nm波长的红光管。