用于检测离子室中的烟雾的方法及设备技术

一种烟雾检测传感器离子室具有漏电流，所述漏电流视所述室中的经离子化气体(空气)的电容率而定。来自典型火情的烟雾主要由扩散在周围空气中且随着火的热而上升的未燃的碳组成。所述碳粒子的电容率为清洁空气的电容率的约10倍到15倍。所述碳粒子添加到所述离子室中的空气会改变空气的电容率，所述改变足够大到通过测量所述离子室的漏电流的改变来进行检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测离子室中的烟雾的方法及设备相关专利申请案本申请案主张本杰明T·库克(BenjaminT.Cooke)、约瑟夫·朱立策(JosephJulicher)及基斯·爱德温·柯蒂斯(KeithEdwinCurtis)在2011年12月14日申请的标题为“用于检测烟雾的方法和设备(MethodandApparatusforDetectingSmoke)”的共同拥有的第61/570,436号美国临时专利申请案的优先权，且为约瑟夫·朱立策、基斯·柯蒂斯(KeithCurtis)及保罗N·卡茨(PaulN.Katz)在2012年10月2日申请的标题为“在存在泄露电流的情况下确定离子电流的差分电流测量(DifferentialCurrentMeasurementstoDetermineIonCurrentinthePresenceofLeakageCurrent)”的第13/633,686号美国专利申请案的部分接续申请案，所述两案出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及烟雾检测装置，且更明确地说，涉及将∑-Δ模/数转换器用于确定烟雾何时存在于离子室中的烟雾检测装置。
技术介绍
烟雾检测器一般使用含有放射性离子源的离子化室，所述放射性离子源耦合到高输入阻抗运算放大器。图1展示用于烟雾检测器中的典型离子化室，所述典型离子化室用以产生在存在烟雾粒子时减小的极小电流(nA)。运算放大器用以将此电流转换为电压，所述电压接着被测量以确定烟雾的存在。高温在烟雾检测器中的运算放大器的输入上引起增大的漏电流。此情形影响了离子化室烟雾检测功能的总体性能。因此，漏电流的所述增大可引起多种问题，例如，不准确性等，所述多种问题在设计烟雾检测器时可需要另外的补偿电路且因此可增大装置的成本。另外，离子室的阻抗极高，且任何漏电流(例如，印刷电路板漏电流)均会遮蔽离子室电流。烟雾检测离子室因此需要复杂的制造程序，在所述制造程序中感测集成电路运算放大器的接脚经弯曲且直接在空中熔接到离子室。如以上所提到，需要特殊的低泄漏电路以检测由离子室中的烟雾的存在所引起的通过离子室的小电流改变。
技术实现思路
因此，存在对于既不需要敏感且昂贵的组件也不需要复杂制造程序的用以检测烟雾检测器的离子室中的烟雾的方式的需要。根据一实施例，一种用于检测烟雾的方法可包含以下步骤：通过∑-Δ模/数转换器来确定导电屏栅上的电压，其中所述导电屏栅可位于第一离子室与第二离子室之间，其中所述第一离子室可任由烟雾进入且所述第二离子室可封闭而不使烟雾进入；及当所述导电屏栅上的所述电压改变特定量时检测到烟雾的存在。根据本方法的另一实施例，其可包含以下步骤：在第一极性下将第一电压电位施加到所述第一离子室及所述第二离子室；确定由处于所述第一极性的所述第一电压电位所引起的所述导电屏栅上的第一电压；在第二极性下将第二电压电位施加到所述第一离子室及所述第二离子室；确定由处于所述第二极性的所述第二电压电位所引起的所述导电屏栅上的第二电压；确定所述第一电压与所述第二电压之间的电压差；及当所述电压差改变特定量时检测到烟雾的存在。根据本方法的另一实施例，所述导电屏栅上的所述电压在特定时间内改变所述特定量。根据本方法的另一实施例，所述确定所述导电屏栅上的所述电压的步骤可包含以下步骤：通过电压比较器比较所述导电屏栅上的所述电压与来自电压参考的参考电压；当所述导电屏栅上的所述电压可小于所述参考电压时对耦合在所述导电屏栅与所述电压参考之间的电容充电；当所述导电屏栅上的所述电压可大于所述参考电压时使耦合在所述导电屏栅与所述电压参考之间的所述电容放电；在取样时间期间对所述电容可经充电的次数进行计数；及比较在所述取样时间期间所述电容可经充电的所述次数以确定后续取样时间中的任何一者或一者以上的计数数目是否已改变了特定数目的计数。根据本方法的另一实施例，所述确定所述导电屏栅上的所述电压的步骤可包含以下步骤：通过电压比较器比较所述导电屏栅上的所述电压与来自电压参考的参考电压；当所述导电屏栅上的所述电压可小于所述参考电压时对耦合在所述导电屏栅与所述电压参考之间的电容充电；当所述导电屏栅上的所述电压可大于所述参考电压时使耦合在所述导电屏栅与所述电压参考之间的所述电容放电；在取样时间期间对所述电容可被放电的次数进行计数；及比较在所述取样时间期间所述电容可被放电的所述次数以确定后续取样时间中的任何一者或一者以上的计数数目是否已改变了特定数目的计数。根据本方法的另一实施例，其可包含通过来自温度传感器的温度信息来补偿温度改变的步骤。根据本方法的另一实施例，其可包含通过来自相对湿度传感器的相对湿度信息来补偿相对湿度改变的步骤。根据本方法的另一实施例，其可包含通过来自电压传感器的电压信息来补偿电压改变的步骤。根据本方法的另一实施例，其可包含以下步骤：当所述电容器可正在被充电时在第一计数器中计数来自时钟产生器的时钟脉冲；在取样时间期间在第二计数器中对来自所述时钟产生器的时钟脉冲进行计数；及比较来自所述第一计数器的在所述第一计数器中计数的时钟脉冲的数目的第一计数值与来自所述第二计数器的在所述第二计数器中计数的时钟脉冲的数目的第二计数值；其中如果所述第一计数值可比所述第二计数值小特定量，那么产生烟雾警报。根据本方法的另一实施例，其可包含以下步骤：从所述第二计数值减去所述第一计数值以产生差值；及将所述第一计数值除以所述第二计数值以产生比例计数值。根据另一实施例，一种用于检测烟雾的设备可包含：离子化室，其具有辐射源且包含第一室及第二室，在所述第一室及所述第二室之间具有导电屏栅，其中所述第一室可任由烟雾进入，且所述第二室可封闭而不使烟雾进入；电压比较器，其具有耦合到所述导电屏栅的第一输入及耦合到电压参考的第二输入；电容器，其耦合在所述电压比较器的所述第一输入及所述第二输入之间；触发器，其具有耦合到所述电压比较器的输出的D输入及耦合到时钟产生器的时钟输入，其中每当可从所述时钟产生器接收到时钟信号时，所述D输入处的逻辑值可被传送到所述触发器的Q输出；反馈电阻器，其耦合在所述触发器的所述Q输出与所述电压比较器的所述第一输入之间以用于对所述电容器充电及使所述电容器放电；其中当所述电压比较器的所述第一输入上的电压可大于来自所述电压参考的电压时，所述电压比较器的所述输出可处于逻辑低且所述电容器可被放电，且当所述电压比较器的所述第一输入上的所述电压可小于来自所述电压参考的所述电压时，所述电压比较器的所述输出可处于逻辑高且所述电容器可被充电；第一计数器，其用于在特定时间周期期间当所述触发器的所述Q输出可处于逻辑高时对来自所述时钟产生器的时钟脉冲的第一数目进行计数；及第二计数器，其用于在特定时间周期期间对来自所述时钟产生器的时钟脉冲的第二数目进行计数；其中当在所述特定时间周期内所述第一数目改变特定量时，可在所述第一室内检测到烟雾的存在。根据另一实施例，可提供用于交替地将所述离子化室耦合到第一极性或第二极性下的电压电位的电路，其中所述第二极性可与所述第一极性相反。根据另一实施例，所述用于交替地耦合的电路包含电压多路复用器。根据另一实施例，所述离子化室可耦合到具有数字处理器与存储器的微控制器，且所述微控制器执行所有用于检测烟雾的存在的以上所提到功能。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测烟雾的方法，其包含以下步骤：通过∑‑Δ模/数转换器来确定导电屏栅上的电压，其中所述导电屏栅位于第一离子室与第二离子室之间，其中所述第一离子室可任由烟雾进入且所述第二离子室封闭而不使烟雾进入；以及当所述导电屏栅上的所述电压改变特定量时检测到烟雾的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.14 US 61/570,436;2012.10.02 US 13/633,686;1.一种用于检测烟雾的方法，其包含以下步骤：通过∑-△模/数转换器来确定导电屏栅上的电压，其中所述导电屏栅位于第一离子室与第二离子室之间，其中所述第一离子室可任由烟雾进入且所述第二离子室封闭而不使烟雾进入；以及通过以下步骤检测到烟雾的存在：在第一极性下将第一电压电位施加到所述第一离子室及所述第二离子室；确定由处于所述第一极性的所述第一电压电位所引起的所述导电屏栅上的第一电压；在第二极性下将第二电压电位施加到所述第一离子室及所述第二离子室；确定由处于所述第二极性的所述第二电压电位所引起的所述导电屏栅上的第二电压；确定所述第一电压与所述第二电压之间的电压差；以及当所述电压差改变特定量时检测到烟雾的所述存在。2.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述导电屏栅上的所述电压在特定时间内改变所述特定量，检测到烟雾的所述存在。3.根据权利要求1所述的方法，其中使用第一多路复用器与第二多路复用器来执行施加第一电压与第二电压的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一电压与所述第二电压的步骤均通过以下步骤来执行：通过电压比较器比较所述导电屏栅上的所述电压与来自电压参考的参考电压；当所述导电屏栅上的所述电压小于所述参考电压时对耦合在所述导电屏栅与所述电压参考之间的电容充电；当所述导电屏栅上的所述电压大于所述参考电压时，通过△-∑调制器使耦合在所述导电屏栅与所述电压参考之间的所述电容放电；测量所述△-∑调制器的输出位于一个逻辑电平的时间。5.根据权利要求4所述的方法，其中测量所述△-∑调制器的所述输出位于一个逻辑电平的时间的步骤通过计数器来执行。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述∑-△模/数转换器是微控制器的一部分，且所述∑-△模/数转换器由所述微控制器的数字处理器控制，其中当所述计数器计数时，所述数字处理器进入低功率睡眠模式中。7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括唤醒所述数字处理器以读取所述计数器的计数值。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含通过来自温度传感器的温度信息来补偿温度改变的步骤。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含通过来自相对湿度传感器的相对湿度信息来补偿相对湿度改变的步骤。10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含通过来自电压传感器的电压信息来补偿电压改变的步骤。11.一种用于检测烟雾的设备，其包含：离子化室，其具有辐射源且包含第一室及第二室，在所述第一室及所述第二室之间具有导电屏栅，其中所述第一室可任由烟雾进入，且所述第二室封闭而不使烟雾进入；∑-△模/数转换器，其与所述导电屏栅耦合；电路，其用于在第一极性或第二极性下交替地将所述离子化室耦合到电压电位，其中所述第二极性与所述第一极性相反；其中所述设备经配置以控制所述用于交替地将所述离子化室耦合到电压电位的电路以将具有所述第一极性的电压电位施加到所述离子化室并通过所述∑-△模/数转换器测量第一电压且随后将具有所述第二极性的电压电位施加到所述离子化室并通过所述∑-△模/数转换器测量第二电压；其中所述设备进一步经配置以确定所述第一电压与所述第二电压之...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明·T·库克，约瑟夫·朱利谢，基思·埃德温·柯蒂斯，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US