高灵敏度的颗粒检测制造技术

所示的烟尘检测器从辐射发射器（３）导向蓝光通过散射空间（９）并从红外源（３Ａ）导向红外辐射通过散射空间（９）。在散射空间（９）中由任何颗粒前向散射的辐射由反光镜（１３）导向到光电二极管（１５），光电二极管（１５）给控制装置（１６）产生输出。发射器（３，３Ａ）被以不同的频率输送脉冲，使控制装置（１６）产生分别对应于散射的蓝光和散射的红外辐射的不同的信号（２１，２３）。对于烟尘颗粒，散射的蓝光比红外辐射多得多，但对于非烟尘颗粒的情况则不散射那么多。比较器（２５）获得两个信号（２１，２３）的比率以产生取决于烟尘的报警输出。为了减小功率消耗并增加蓝光发射器（３）的寿命，该设备通常在监视模式下工作，在这种模式下红外发射器（３Ａ）被以较高的强度但较低的闪烁速率输送脉冲，并且蓝光发射器（３）保持不工作，直到在空间（９）中由颗粒散射的红外辐射使光电二极管（１５）产生足够的输出，由此使蓝光二极管工作。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
高灵敏度的颗粒检测专利
一般地说本专利技术涉及高灵敏度的颗粒检测。仅作为举例的方式更详细地描述的本专利技术的实施例是用于检测烟尘颗粒的存在。已有技术的描述GB-A-2330410公开了以蓝色和红外辐射发射器的交替启动的烟尘检测器。比较表示所接收的蓝色和红外辐射的信号以确定烟尘的存在。专利技术概述根据本专利技术，提供了一种颗粒检测设备，包括：第一和第二辐射发射装置、辐射感测装置、处理装置和输出装置，所述第一和第二辐射发射装置在分别工作时将第一和第二辐射沿基本相同的预定通路分别发射到散射空间，所述辐射感测装置接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第一辐射和接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第二辐射，该处理装置响应所接收和感测的第一辐射依赖其产生第一信号和响应所接收和感测的第二辐射依赖其产生第二信号，该输出装置比较这两个信号由此在比较结果指示该颗粒具有预定的类型时但不是在比较结果指示其它的情况时产生报警输出，其特征在于控制装置，其工作使第一辐射发射装置工作时保持第二辐射发射装置不工作直到第一信号已经超过预定的值，然后使第二辐射发射装置工作。根据本专利技术，还提供一种颗粒检测方法，包括如下的步骤：沿基本相同的预定通路可控制地允许第一和第二辐射的相应的发射进入散射空间，接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第一辐射和接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第二辐射，处理所接收和感测的第一辐射依赖其产生第一信号和处理所接收和感测的第二辐射依赖其产生第二信号，比较这两个信号由此在比较结果指示该颗粒具有预定的类型时但不是在比较结果指示其它的情况时产生报警输出，其特征在于在允许第一辐射发射的同时阻止第二辐射的发射直到第一信号已经超过预定的值，然-->后使第二辐射发射。附图概述参考附图，仅以举例的方式描述根据本专利技术的高灵敏度颗粒检测设备和方法，其中：附图1所示为该设备的一种形式的示意图；附图2-7所示为解释附图1的设备的工作和优点的曲线图；和附图8所示为进一步解释附图1的设备的工作的流程图。实施本专利技术的模式虽然下文描述的设备和方法使用辐射散射技术检测在空气中的烟尘，但是可以理解的是使用相同的设备和方法也可以检测其它的颗粒。本设备和方法的目的在于至少检测低至0.2％每米的烟尘密度的烟尘颗粒的存在。这种设备主要用于检测初期燃烧。设备1(附图1)包括发射辐射的两个辐射源3，3A，辐射通过分束器17沿7所示的通路5传输。辐射7通过空间9朝束流收集器11传输。设置椭面镜13以收集由在空间9(在下文要讨论的前向散射角度的预定范围内)中存在的烟尘颗粒散射的辐射并将这种辐射聚焦到检测器15上，该检测器15可以是硅光电二极管。源3以大约400纳米和500纳米之间的相对短波长(即可见蓝光)发射辐射。可取的是，辐射源3是产生470纳米的辐射的LED。源3A产生大约880纳米的红外辐射，并且也可以是LED。检测器15对由两个源所发射的辐射敏感。在使用中，在散射空间9中存在的颗粒使辐射7通过预定的角度范围散射。设置椭面镜13以通过椭面镜13收集小于45°的前向散射角度(更具体地，以在大约10°和35°之间的散射角度)散射的任何光。椭面镜13在垂直于入射辐射方向的所有平面中从散射空间以这些角度散射的光聚焦到硅光电二极管15上，该硅光电二极管产生相应的信号。这种结构使入射在硅光电二极管15上的辐射最大。没有被散射的任何辐射将入射并基本由束流收集器11捕获，并且硅光电二极管15不产生相应的信号。来自硅光电二极管15的输出通过线路18馈送给控制系统16。控制系统16控制LED 3和3A的激发。如下文所解释，控制系统16处理从光电二极管15中接收的输出并在线路21和23上产生信号，该信号-->分别对应于响应来自LED 3的散射辐射由光电二极管15产生的输出和响应来自LED 3A的散射辐射由光电二极管15所产生的输出。线路21和23馈送给比较器25和阈值单元26，28和29。在附图2中的曲线A所示为对于以每米遮蔽的蓝光(即来自光源3的光)的百分比表示的不同的烟尘遮蔽的检测器15的输出。曲线B所示为在辐射的波长大约880纳米(即来自源3A的辐射)时在相同的散射角度上的对应的检测器输出。在每种情况下，前向散射角度的范围相同(在大约10°和35°之间)。所示的测试的烟尘由阴烧棉产生的。附图2清楚地示出了在低至0.2％每米的烟尘密度下从光电二极管15中产生的可检测的信号，与响应来自源3A的红外辐射产生的检测器输出相比响应源3的蓝色可见光产生的检测器输出大得多。附图3所示为使用不同的波长对于烟尘的颗粒大小的典型分布所计算的散射增益相对于前向散射角度的曲线。散射增益是散射进单位立体角中的光量作为落在单个颗粒上的光的分数。曲线A对应于通过源3所产生的蓝色可见光，曲线B对应于通过源3A所产生的红外可见光。附图3所示为对于高达大约155°的散射角度响应蓝色可见光(曲线A)的散射增益明显大于响应红外辐射(曲线B)的散射增益，虽然在小于45°的散射角度上散射增益的增加大得多。因此，在附图2和3中的曲线A示出了如何结合使用蓝色可见光(在400和500纳米之间的辐射)和使用在低散射角度(在大约10°和35°之间)使灵敏度极大地增加。烟尘检测器在存在较大的悬浮颗粒(比如冷凝的水雾或灰尘)的情况下易于产生错误的报警。附图4对应于附图3，但所使用的颗粒是具有典型的冷凝水雾的大小分布的颗粒。曲线A所示为响应来自源3的蓝色可见光的散射增益，而曲线B是响应来自源3A的红外辐射的散射增益。在附图4中的曲线A和B所示为在该测试波长下，至少在大约15°和30°之间的散射角度下散射增益基本相同。因此附图3和4的对比说明对于烟尘颗粒响应蓝色光的光电二极管信号与响应红外辐射的光电二极管信号的比率高于“讨厌的”悬浮微粒(比如水雾颗粒)的比率。在使用中，检测设备可以在两种模式中的任一模式下工作。-->在第一检测模式下，控制系统16以不同的频率连续地驱动LED 3，3A，形成控制系统16的部件的独立的窄带或锁定放大器响应光电二极管15的输出，并以对应于散射的蓝光和散射的红外辐射的信号分别激发线路21和23。在线路21和23上的信号馈送给比较单元25，该比较单元25测量在线路21上的信号的幅值与在线路23上的信号的幅值的比率。附图5和6解释在这种模式下设备的工作。在附图5和6中，水平轴代表时间，左手垂直轴代表以每米遮蔽的光的百分比表示的可见遮蔽，右手垂直轴代表在附图1中的检测器15的输出。左手和右手轴是对数标度。附图5所示为在由烟尘(在这种情况下是由阴燃棉产生的灰烟)引起的遮蔽时获得的结果，该烟尘在100s释放5s，然后在200和300s之间释放100s。在附图6中，遮蔽由非烟尘源引起，在这种情况下由头发定型剂悬浮颗粒引起。在100s 1秒喷射被释放而在200s喷射10s。在附图5中，曲线I绘制遮蔽曲线。曲线II绘制检测器15响应由源3发射的蓝色光的输出曲线。曲线III绘制了检测器15响应由源3A发射的红外辐射的输出的曲线。可以看出，检测器响应散射的红外辐射的输出(曲线III)比检测器响应散射的蓝色光的输出(曲线II)小得多。曲线IV本文档来自技高网...

【技术保护点】
颗粒检测设备，包括第一（３）和第二（３Ａ）辐射发射装置、辐射感测装置（１５）、处理装置（１６）和输出装置（２５），所述第一和第二辐射发射装置在分别工作时将第一和第二辐射沿基本相同的预定通路（５）分别发射到散射空间；所述辐射感测装置接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第一辐射和接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第二辐射；所述处理装置响应所接收和感测的第一辐射依赖其产生第一信号（２１）和响应所接收和感测的第二辐射依赖其产生第二信号（２３）；所述输出装置比较这两个信号由此在比较结果指示该颗粒具有预定的类型时但不是在比较结果指示其它的情况时产生报警输出（３０），其特征在于控制装置（１６），在使第一辐射发射装置（３）工作时所述控制装置（１６）工作用于保持第二辐射发射装置（３Ａ）不工作直到第一信号（２１）已经超过预定的值，然后使第二辐射发射装置（３Ａ）工作。

【技术特征摘要】
GB 2001-9-25 0123038.21.颗粒检测设备，包括第一(3)和第二(3A)辐射发射装置、辐射感测装置(15)、处理装置(16)和输出装置(25)，所述第一和第二辐射发射装置在分别工作时将第一和第二辐射沿基本相同的预定通路(5)分别发射到散射空间；所述辐射感测装置接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第一辐射和接收和感测从散射的空间通过在其中存在的颗粒前向散射的所说的第二辐射；所述处理装置响应所接收和感测的第一辐射依赖其产生第一信号(21)和响应所接收和感测的第二辐射依赖其产生第二信号(23)；所述输出装置比较这两个信号由此在比较结果指示该颗粒具有预定的类型时但不是在比较结果指示其它的情况时产生报警输出(30)，其特征在于控制装置(16)，在使第一辐射发射装置(3)工作时所述控制装置(16)工作用于保持第二辐射发射装置(3A)不工作直到第一信号(21)已经超过预定的值，然后使第二辐射发射装置(3A)工作。2.根据权利要求1所述的设备，其中控制装置(16)保持第二辐射装置(3A)不工作直到第一信号(21)已经超过预定的值至少预定的时间，然后使它工作。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中通过控制装置(16)保持第二辐射装置(3A)断电而保持它不工作。4.根据前述任一权利要求所述的设备，其中在每个辐射发射装置(3，3A)工作时使它的辐射的发射以预定的发射频率间歇地进行。5.根据权利要求1或2所述的设备，其中在每个辐射发射装置(3，3A)工作时使它的辐射的发射以预定的发射频率间歇地进行，其中控制装置(16)通过控制第二辐射发射装置(3A)以比预定的发射的频率低得多的发射频率发射辐射而保持它处于不工作状态。6.根据权利要求4或5所述的设备，其中在使第一和第二辐射发射装置(3，3A)都工作时它们的辐射的发射频率预定为彼此不同的第一和第二频率。7.根据权利要求6所述的设备，其中处理装置(16)包括依赖两个不同的频率工作的装置。8.根据权利要求6或7所述的设备，其中在保持第二辐射发射装置(3A)不工作的同时通过第一辐射发射装置(3)间歇发射辐射的频率小于所述第一和第二频率。9.根据权利要求4至8中任一权利要求所述的设备，其中控制装置(16)包括控制标记/空间比率的装置，在该比率下在第二辐射发射装置(3A)保持不工作时第一辐射发射装置(3)发射比在第二辐射发射装置(3A)工作时更低的第一辐射。10.根据权利要求4至9中任一权利要求所述的设备，其中控制装置(16)包括控制幅值的装置，在该幅值下在第二辐射发射装置(3A)保持不工作时第一辐射发射装置(3)发射比在第二辐射发射装置(3A)工作时更高的第一辐射。11.根据前述任一权利要求所述的设备，包括阻止输出装置(25)产生报警信号直到第一和第二信号(21，23)中的至少一个超过预定的值的装置(29)。12.根据前述任一权利要求所述的设备，其中第一辐射是红外辐射。13.根据权利要求12所述的设备，其中红外辐射的波长大约880纳米。14.根据前述任一权利要求所述的设备，其中第二辐射是蓝光。15.根据权利要求14所述的设备，其中第二辐射的波长在大约400纳米和大约500纳米之间。16.根据前述任一权利要求所述的设备，包括从散射空间中采集由其中存在的颗粒以预定的散射角度前向散射的第一和第二辐射并将所采集的第一和第二辐射导向...

【专利技术属性】
技术研发人员：KF贝尔，J吉尔莫雷，
申请(专利权)人：基德IP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]