光电烟雾传感器管的制作方法

1.本文公开的实施例涉及烟雾检测器，并且更特别地涉及用于空气管道的光电烟雾检测器。


背景技术：

2.烟雾检测器是检测烟雾并发出警报的装置。光电烟雾检测器是一种基于光反射原理工作的烟雾检测器，并且大体上包括光发射器、光接收器和光学室。当光学室中不存在烟雾且光学室是空的或几乎是空的时，光接收器典型地接收到从室表面反射的少量光。另一方面，当在光学室中存在烟雾时，由于从烟雾微粒反射的光，光接收器接收到更多的光。当接收的光的量超过阈值水平时，触发警报。
3.用于感测加热、通风和空气调节系统的管道内的一个或多个条件的检测器典型地安装到凸缘或其他构件和/或空气管道的外侧，并且包括从外部侧向地延伸到管道中的采样管。管道内的空气流入采样管中形成的入口到位于管道的外侧的壳体中的烟雾传感器。然后，空气经由输出流管返回到管道的内部。
4.灰尘和碎屑可积累在烟雾检测器内，导致假警报和频繁的维护。需要检测空气管道中的烟雾的改进的方法。


技术实现要素：

5.根据一个实施例，一种用于空气管道的烟雾检测器包括光电检测系统和与该空气管道流体地连通的空气流径。空气流径包括入口、光学管和出口。该光电检测系统包括电路板，该电路板具有安装在其上的至少一个光发射器和至少一个光接收器。光学管穿过电路板并且在至少一个光发射器和至少一个光接收器之间穿过。
6.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，至少一个光发射器包括发光二极管。
7.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光学管吸收红外光。
8.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，烟雾检测器进一步包括清洁端口。
9.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，至少一个光接收器包括光电二极管。
10.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，至少一个光接收器以不同角度接收光。
11.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光学管包括光学窗。光学管可具有抗静电或疏水特性。
12.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光学管是可移除的。
13.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光电检测系统进一步包括至少一个反射器。
14.根据另一实施例，一种用于检测空气管道中的烟雾的方法包括：将光发射到光学管中；以多个角度从光学管接收光；以及将发射的光与接收的光进行比较，其中光学管包括光学窗并且位于与空气管道流体地连通的空气流径中，并且其中光电检测系统包括电路板，该电路板具有安装在其上的至少一个光发射器和至少一个光接收器，并且进一步其中光学管在至少一个发射器与至少一个光接收器之间穿过电路板。
15.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光电检测系统包括至少一个反射器。
16.除了上述特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光电检测系统从多个角度检测散射光并将发射的光与接收的光进行比较，以将烟雾与其他类型的预定条件区别开。
17.根据另一个实施例，一种维护用于空气管道的烟雾检测器的方法包括：从空气流径移除光学管，以及清洁或替换该光学管，其中空气流径与空气管道流体连通，并且烟雾检测器包括光电检测系统，该光电检测系统包括电路板，该电路板具有安装在其上的至少一个光发射器和至少一个光接收器，并且进一步其中光学管在至少一个发射器和至少一个光接收器之间穿过电路板。
附图说明
18.下列描述不应被认为以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件编号相似：图1是烟雾检测器系统的侧视图；图2是烟雾检测器系统的截面；以及图3是烟雾检测器系统的顶视图。
具体实施方式
19.用于空气管道的烟雾检测器包括与空气管道流体地连通的空气流径和光电检测系统。空气流径包括入口、光学管和出口。该光电检测系统包括电路板，该电路板具有安装在其上的至少一个光发射器和至少一个光接收器。光学管穿过电路板并且在至少一个光发射器和至少一个光接收器之间穿过。通过使光学构件位于空气流之外，可减少灰尘积累。
20.光学管包括位于至少一个光发射器和至少一个光接收器附近的光学窗。可移除光学管进行清洁或替换。
21.本文通过示例而非限制的方式参考附图给出了所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。
22.图1示出了具有空气流径20的烟雾检测器10。空气流径20包括入口30、出口40和光学管50。光电检测系统70包括电路板60和光学安装件65。光学管50穿过电路板60中的开口，并且在至少一个光发射器90和至少一个光接收器100(在图2中示出)之间穿过。空气流径与空气管道(未示出)流体地连通。当空气移动通过空气管道时，一部分空气进入入口30并且移动穿过空气流径，穿过光学管50，并继续穿过路径20，最终离开出口40，重新加入通过管道的空气。光电检测系统70可使用多波多角度检测技术来区分烟雾和非烟雾(诸如水蒸
气)。
23.空气流径20可具有接收端(未示出)，接收端便于光学管的移除和替换。光学管50、接收端或两者可包括密封件或垫圈，以将光学管50固定到空气流径20并防止空气在离开出口40之前从光学管50和空气流径20逸出。可存在用于抽吸装置和/或压缩空气的可选清洁端口110(图3所示)以帮助清洁光学管。例如，压缩空气可用于迫使灰尘或积累的材料通过光学管50。灰尘和积累的材料可能会导致光学管50中的光模糊。
24.光学管50可吸收红外光，并且可由红外吸收材料制成或可涂覆有红外吸收涂层。光学管50包括光学窗55，以使得能够检测和可选地测量烟雾和其他材料。光学窗55传递大于或等于由检测系统传递的光的90％用于有效的检测和/或测量，并且可由聚合物或玻璃或其他合适的透明材料制成。光学窗可以以可便于光学窗的清洁的涂层形式呈现出抗静电和/或超疏水特性。抗静电和/或超疏水特性还可减少微粒保持在光学窗上和干扰检测、测量或两者的可能性。光学管50可具有不干扰检测系统的任何形状(注意，某些角度可能会导致来自管表面的光的过度反射率，这会产生增加的光散射或噪声，并因此干扰检测精度)。示例性的截面形状包括圆形、方形、矩形和六边形。
25.光电检测系统70包括电路板60，该电路板具有安装在电路板上的至少一个光发射器90和至少一个光接收器100。光学管穿过电路板中的开口。至少一个光发射器90定位成将光发射到光学管中，并且光接收器100定位成以期望的角度接收来自至少一个发射器90的光。换句话说，光学管50位于至少一个光发射器90和至少一个光接收器100之间。在一些实施例中，光电检测系统进一步包括至少一个反射器(未示出)。反射器可用于从单个发射器生成多个角度的光。
26.光电检测系统70使用光来评估关于条件(诸如火或其他危险)存在的量(在该示例中，光学管50内的空气的量)。光电检测系统还可用于监测诸如空气质量的条件。在本说明书中，用语"光"意味着在电磁波谱中在任何频率或频率的组合下的相干或不相干辐射。在示例中，光电系统70使用光散射来确定周围大气中微粒的存在以指示阈值条件或事件的存在。在本说明书中，用语"散射光"可包括入射光的幅度/强度或方向的任何改变，包括在任何/所有方向上的反射、折射、衍射、吸收和散射。在该示例中，光通过光学窗发射到光学管50内的指定区域中；当光遇到物体(例如烟雾微粒或气体分子)时，由于物体与周围介质(空气)相比折射率不同，光将被散射和/或吸收。取决于物体，光可在所有不同的方向上散射。检测由物体散射的光可提供关于光学管50内的指定区域的信息，包括确定阈值条件或事件的存在。
27.光散射归因于光与组成材料的原子或表面的相互作用的物理特性。对于从源发出的光，重定向的角度取决于材料构成和几何形状。光的重定向可为各向同性的，其中每个角度接收相同量的辐射。另外，光的重定向可为各向异性的，或一定量的光的重定向关于角度不一致。各向异性的量取决于与材料的几何形状特性组合的光学、电子特性和磁性特性。各向异性也与频率有关。在实践中，该原理可用于区分一种材料与另一种材料；一组材料与另一组材料；或材料的组合和成组材料。
28.在其最基本的形式中，光电检测系统70包括至少一个光发射器90和至少一个光接收器100。至少一个发射器90能够发射多种波长。接收器100能够检测(接收)多种波长。示例性的光发射器包括发光二极管(led)。发射和检测多种波长的能力促进了区别采样空间中
不同类型的材料。示例性的光接收器包括光电二极管。光电检测系统可进一步包括至少一个反射器。
29.来自发射器90的光传递通过光学管50。光与存在于光学管50中的任何微粒相互作用，并反射或传递到接收器100。由发射器90提供的光和/或由接收器100接收的光的改变的比较将指示在光学管50中是否存在引起光散射的气氛改变。本文所述的散射光意在另外包括反射的光、传递的光和吸收的光。尽管将检测系统描述为使用光散射来确定条件或事件，但是除了光散射或代替光散射而使用光遮蔽、吸收和荧光的实施例也在本公开的范围内。
30.检测系统70可用于将烟雾与其他类型的危险条件或滋扰区别开。每个发射器与用于聚集/接收来自采样空间50的散射光的一个或多个接收器相关联。多个接收器中的每个相对于发射器以不同角度定向。例如，在发射器和第一接收器之间形成第一角度，并且在发射器和第二接收器之间形成第二角度。第一角度和第二角度是已知的并且是不同的。在一些实施例中，可通过在物理上不同地定向/定位接收器来实现不同的角度。在其他实施例中，可通过使用多个发射器来实现不同的角度。在一些实施例中，可使用反射器来产生角度。
31.控制系统(未示出)可用于管理检测系统70的操作，并且可包括构件的控制、数据采集、数据处理和数据分析。控制系统可位于电路板60上。控制系统包括处理器和存储器。示例性处理器包括微处理器、片上系统(soc)、现场可编程门阵列(fpga)等。至少一个接收器可配置为将接收到的散射光转换成处理器可接收的对应信号。可由处理器将信号输出和来自发射光的信号进行比较以确定是否存在阈值条件。
32.由多个接收器接收或从多个接收器输出的信号可由诸如比较器放大和/或滤波，以在传送到远程定位的控制单元之前减少或消除信号内的不相关信息。在这样的实施例中，信号的放大和滤波可直接在多个接收器内发生，或备选地，可经由设置在接收器和控制单元之间的一个或多个构件发生。控制单元可诸如通过调节放大器的增益、滤波器的带宽、采样率、定时量和数据缓冲来控制接收器的数据采集。
33.除了可操作地联接到至少一个发射器和多个接收器之外，控制单元还可与一个或多个输入/输出装置相关联。在实施例中，输入/输出装置可包括警报或其他信号，或基于检测到预先限定的事件或条件而触发的灭火系统。在本文中应该理解，如在本文中使用的用语“警报”可指示检测的可能结果的任一种。
34.用语"约"意在包括与基于提交申请时可用的设备的特定量的测量相关联的误差程度。
35.本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不意在限制本公开。如本文使用的单数形式"一个"、"一种"和"该"意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。将进一步理解的是，用语"包括"和/或"包含"在用于此说明书中时表示指出的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组。
36.虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物代替其元件。另外，可进行许多修改以使特定情形或材料适于本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，意在使本公开不限于作为用于执行本公开构想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将
包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。