一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测器及方法技术

本发明专利技术公开了一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测器及方法，探测器包括探测腔体，所述探测腔体内设有一个光波接收器及两个光波发射器，其中一个发射管与与接收器夹角为锐角，为前向发射管；另一个发射管与接收器夹角大于120度，为后向发射管；两个发射管依次发射蓝光和红光两种光波信号，通过接收管接收，利用后向发射管散射功率判断烟雾的中值粒径，然后根据烟雾的中值粒径，利用前向发射管判断是否发出烟雾报警。本发明专利技术采用同一双色发光管发射的蓝光和红光，来判断颗粒的浓度，消除了不同发光管之间发光特性和安装角度的不确定因素的影响，消除不同发光管由于长期使用造成老化的差异性问题，大大提高烟雾报警的精度和抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测器及方法
本专利技术属于烟雾探测器领域，涉及一种光学探测器，具体涉及一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测器及方法。
技术介绍
目前基于光学探测方式的产品中，要么对于白烟和黑烟，这类不同颜色的烟雾颗粒，其灵敏度不均衡的问题；要么无法区分水蒸气、油烟和灰尘的干扰，引起频繁误报。专利(CN201510861356.9)《具有双色发光二极管的散射光烟雾探测器》，介绍了一种采用单颗具有双波长发光二极管，和单颗感光器的烟雾探测器装置，它采用单一的散射角度，前向或后向，通过感光器接收的相应颜色的散射光的适当评估(诸如例如比例计算)，来对探测到的烟雾颗粒的颗粒尺寸进行评估，在烟雾、灰尘和蒸汽之间进行区分。该专利没有办法区分白烟或是黑烟，对不同类型的火灾烟雾无法保持灵敏度的均衡稳定，往往造成对白烟灵敏度过高，而对黑烟则灵敏度过低的现象。专利(CN201410748629.4)《一种基于双波长散色信号的气溶胶粒径传感方法及其在火灾烟雾探测中的应用》中，提出测量两种波长情况下的散射信号，通过对接收到的散射光功率进行比值运算，来确定气溶胶颗粒的中值粒径；以及通过散射光功率的阀值比较来确定是否应该发出火灾报警信号。该装置和方法，由两颗不同波长的发射管、一颗具备双波长接收能力的接收管组成，其中蓝光散射角120度，红外散射角为30度。由于不同粒径下，即便是同一波长的光源，前向散射功率和后向散射功率本身，都会随着粒径的变化而改变，因此仅仅通过蓝光后向散射功率与红光前向散射功率的比值来计算中值粒径是非常不准确的。专利(CN201711415845.7)《一种具备干扰粒子识别能力的早期火灾烟雾探测方法》提出在探测器探测腔室结构中布置一个双波长发射器和两个接收器，两个接收器收集不同角度的散射光功率，一个为前向散射角度，另一个为后向散射角度。通过测量两个不同角度的散射光功率，计算两者的比值(不对称比)，通过分析不对称比的波动特征实现对火灾烟雾粒子的早期探测。该方法的不足之处在于，由于采用两颗接收器，两颗接收器本身光电转换效能之间的差异，就会增加不对称比的不确定性，该种不确定性无法有效剔除，会大大削弱采用波动特征来区分不同粒子和火灾报警的实际效果。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是目前基于光学探测方式的产品中，要么对于白烟和黑烟，这类不同颜色的烟雾颗粒，其灵敏度不均衡的问题；要么无法区分水蒸气、油烟和灰尘的干扰，引起频繁误报。本专利技术提出一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测器及方法，采用交替前向、后向散射和交替采用两种不同波长的检测方法，能够准确识别颗粒直径，对于水蒸气、油烟和灰尘有非常好的干扰消除能力，对于各种颜色的烟尘也具有相当均衡一致的灵敏度表现，同时可以避免不同发射管、不同安装角度、不同发射管的老化因素造成的偏差，大幅提高产品的鲁棒性。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测方法，在探测腔体内设置一个光波接收器及两个光波发射器，每个所述光波发射器为能发射红蓝两种波长光波的发射管，所述光波接收器为能接收相应波长的接收管，其中一个发射管与与接收器夹角为锐角，为前向发射管；另一个发射管与接收器夹角大于120度，为后向发射管，其特征在于，火灾烟雾探测方法具体步骤如下：步骤1、在无烟情况下，依次启动两个发射管，每个发射管分别发射红蓝两种光波，后向发射管发射蓝光时，接收管检测到的底电流强度记为pBBD，后向发射管发射红光时，接收管检测到的底电流强度记为pRBD，前向发射管发射蓝光时，接收管检测到的底电流强度记为pBFD，前向发射管发射红光时，接收管检测到的底电流强度记为pRFD；步骤2、在烟雾检测环境，每隔时间T，先打开后向发射管，依次发射蓝光和红光，记录接收管的接收强度，分别记为pBB和pRB；紧接着打开前向发射管，同样先发射蓝光再发射红光记录接收管的接收强度，分别记为pBF和pRF；步骤3、利用功率均一的后向发射管的散射功率判断烟雾的中值粒径，烟雾的中值粒径存在两个阈值，分别为常值d1和常值d2，其中d1<d2；步骤4、利用散射功率强的前向发射管进行散射强度阈值判断，当烟雾的中值粒径小于常值d1时，利用前向发射管的蓝光散射强度阈值判断是否达到报警烟雾浓度；当烟雾颗粒的中值粒径大于常值d2时，通过前向发射管发射红光的散射强度来判断是否达到报警浓度；当烟雾颗粒的中值粒径介于常值d1和常值d2之间时，通过前向发射管发射红蓝两种光的散射强度联合判断烟雾是否达到报警浓度。进一步地，步骤3中烟雾的中值粒径具体判断方法如下：步骤3.1、计算后向发射管发射蓝光和红光后的散射比值定义散射光强度比值阈值THL和THH；步骤3.2、如果N＜THL，则可知烟雾颗粒的中值粒径小于常值d1；步骤3.3、如果THL≤N≤THH，则可知烟雾颗粒的中值粒径在常值d1和常值d2之间；步骤3.4、如果N＞THH，则烟雾颗粒的中值粒径大于常值d2；步骤3.5、如果N＞＞THH，则说明此时烟雾颗粒的中值粒径远远大于常值d2，存在大颗粒干扰。进一步地，所述散射光强度比值阈值THL和THH通过预先在实验室环境下设定已知中值粒径的烟雾颗粒测得确定。进一步地，散射光强度比值阈值THL取值0.4～0.6，散射光强度比值阈值THH取值范围为1.4～1.8。进一步地，所述步骤4中，当颗粒中值粒径小于常值d1时，前向发射管发射蓝光的散射强度pB＝pBF-pBFD，如果pB大于设定的门限THFB，则达到报警浓度，发出烟雾浓度报警；否则不发出烟雾浓度报警。进一步地，所述步骤4中，当烟雾颗粒的中值粒径大于常值d2时，前向发射管发射红光的散射强度pR＝pRF-pRFD，如果pR大于设定的门限THFR，则达到报警浓度，发出烟雾浓度报警；否则不发出烟雾浓度报警；当烟雾颗粒的中值粒径远远大于d2时，判断pR是否大于饱和门限THFR'，如果大于则达到报警浓度，发出烟雾浓度报警；否则不发出烟雾浓度报警。进一步地，所述步骤4中，当烟雾颗粒的中值粒径介于常值d1和常值d2之间时，通过前向发射管发射红蓝两种光的散射强度联合判断烟雾是否达到报警浓度，联合散射强度p＝pB+m*pR，如果p大于设定的联合门限TH，则达到报警浓度，发出烟雾浓度报警，其中m为校正因子。进一步地，所述门限THFB、门限THFR、饱和门限THFR'和联合门限TH分别根据国标要求的报警时间和浓度进行实验室测量设定。进一步地，所述校正因子m取值范围为0.3～0.8。进一步地，常值d1范围为350-450nm，常值d2范围为750-850。一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测器，包括探测腔体，其特征在于：所述探测腔体内设有一个光波接收器及两个光波发射器，每个所述光波发射器为能发射红蓝两种波长光波的发射管，所述光波接收器为能接收相应波长的接收管，其中一个发射管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测方法，在探测腔体内设置一个光波接收器及两个光波发射器，每个所述光波发射器为能发射红蓝两种波长光波的发射管，所述光波接收器为能接收相应波长的接收管，其中一个发射管与与接收器夹角为锐角，为前向发射管；另一个发射管与接收器夹角大于120度，为后向发射管，其特征在于，火灾烟雾探测方法具体步骤如下：/n步骤1、在无烟情况下，依次启动两个发射管，每个发射管分别发射红蓝两种光波，后向发射管发射蓝光时，接收管检测到的底电流强度记为p

【技术特征摘要】
1.一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测方法，在探测腔体内设置一个光波接收器及两个光波发射器，每个所述光波发射器为能发射红蓝两种波长光波的发射管，所述光波接收器为能接收相应波长的接收管，其中一个发射管与与接收器夹角为锐角，为前向发射管；另一个发射管与接收器夹角大于120度，为后向发射管，其特征在于，火灾烟雾探测方法具体步骤如下：
步骤1、在无烟情况下，依次启动两个发射管，每个发射管分别发射红蓝两种光波，后向发射管发射蓝光时，接收管检测到的底电流强度记为pBBD，后向发射管发射红光时，接收管检测到的底电流强度记为pRBD，前向发射管发射蓝光时，接收管检测到的底电流强度记为pBFD，前向发射管发射红光时，接收管检测到的底电流强度记为pRFD；
步骤2、在烟雾检测环境，每隔时间T，先打开后向发射管，依次发射蓝光和红光，记录接收管的接收强度，分别记为pBB和pRB；紧接着打开前向发射管，同样先发射蓝光再发射红光记录接收管的接收强度，分别记为pBF和pRF；
步骤3、利用功率均一的后向发射管的散射功率判断烟雾的中值粒径，烟雾的中值粒径存在两个阈值，分别为常值d1和常值d2，其中d1<d2；
步骤4、利用散射功率强的前向发射管进行散射强度阈值判断，当烟雾的中值粒径小于常值d1时，利用前向发射管的蓝光散射强度阈值判断是否达到报警烟雾浓度；
当烟雾颗粒的中值粒径大于常值d2时，通过前向发射管发射红光的散射强度来判断是否达到报警浓度；
当烟雾颗粒的中值粒径介于常值d1和常值d2之间时，通过前向发射管发射红蓝两种光的散射强度联合判断烟雾是否达到报警浓度。


2.如权利要求1所述的一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测方法，其特征在于：
步骤3中烟雾的中值粒径具体判断方法如下：
步骤3.1、计算后向发射管发射蓝光和红光后的散射比值定义散射光强度比值阈值THL和THH；
步骤3.2、如果N＜THL，则可知烟雾颗粒的中值粒径小于常值d1；
步骤3.3、如果THL≤N≤THH，则可知烟雾颗粒的中值粒径在常值d1和常值d2之间；
步骤3.4、如果N＞THH，则烟雾颗粒的中值粒径大于常值d2；
步骤3.5、如果N＞＞THH，则说明此时烟雾颗粒的中值粒径远远大于常值d2，存在大颗粒干扰。


3.如权利要求2所述的一种前向与后向结合的双波长散色的火灾烟雾探测方法，其特征在于：所述散射光强度比值阈值THL和THH通过预先在实验室环境下设定已知中值粒径的烟雾颗粒测得确定。


4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪志冰，吴华意，刘睿恒，何辉，
申请(专利权)人：武汉拓宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42