一种超薄型迷宫结构制造技术

本发明专利技术提供了一种超薄型迷宫结构，其在实现超薄型的同时，能够消减接收管的无烟本底信号，保证了烟雾检测能力，并且能够排除凝露和灰尘，整体强度高、抗震动，适用温度范围大，能够适用于例如电池包内部的狭窄环境，其包括迷宫主体，所述迷宫主体包括迷宫基座、光学隔栅和迷宫顶盖，所述光学隔栅的一端与迷宫基座相连接，另一端与迷宫顶盖相连接；所述迷宫主体的底部固定安装有电路板；所述迷宫顶盖的内表面、光学隔栅的内表面和电路板的迷宫侧构成了烟雾检测腔；其特征在于：所述电路板上安装有贴片式的发射管和接收管，所述发射管和接收管的光学主轴垂直于电路板；所述迷宫顶盖的内表面为中间高周边低的分段式反射面。面为中间高周边低的分段式反射面。面为中间高周边低的分段式反射面。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄型迷宫结构


[0001]本专利技术涉及烟雾探测器相关
，具体涉及一种超薄型迷宫结构。

技术介绍

[0002]动力锂电池应用的普及以及屡屡发生的锂电池热失控火灾，产生了对电池热失控情况的监控需求。监控热失控的一种主要的方式是对热失控初期过程的产生电解液挥发、释放的气体以及烟雾颗粒的侦测，而光电式烟雾传感器可以检测初期的电解液挥发颗粒以及燃烧产生的烟雾颗粒情况。
[0003]锂电池包特别是用于新能源汽车的电池包，其体积空间受限，非电池储能电芯部分的电路板或辅助功能零件的体积越小越好，而传统的烟雾探测器尺寸较大，因此需要设计一种新的超薄结构的烟雾探测器迷宫，才能够灵活地安装于电池包内部。充电桩、储能设备以及其他电力设备箱也有对潜在火灾风险监控的需求，这类设备内部空间同样也狭小，有着以上同样的需求。在此基础上，还需要考虑使用环境带来的需求，如更宽的温度范围、冷凝问题以及强震动情况。因此只有当这些需求都得到解决之后，新的迷宫结构设计才能够满足上述这些场景的使用要求。
[0004]设计一款超薄型的迷宫结构需要解决两个问题：一是选用小体积的光学器件；二是解决小体积低高度迷宫内的光学反射问题。针对第一个问题，领域内一般采用低高度的表贴式光学器件，减少其占用空间，来缩小迷宫高度尺寸。然而，表贴式光学器件的光学主轴一般是垂直于贴装面，发光管发出的光线会射向迷宫检测腔内表面而产生反射，当迷宫的高度越低其反射光越强烈，而且是呈指数性增长，因此引起上述第二个问题，使得接收管的无烟本底信号过大。过大的无烟本底信号会导致两个问题：一是无法给烟雾检测提供足够的动态范围，过大的无烟本底信号容易造成有烟信号饱和甚至无法正常工作，尤其是高反射的白烟情况；二是针对稀薄烟雾的分辨率降低，因为过大的无烟本底信号不但无法使用高增益配置，而且接收管的电流越大其自身的散粒噪声增大，从而淹没微弱的待检测信号，这些都会导致对稀薄烟雾检测的问题。因此设计的目标是：在实现超薄型的同时，限制接收管的无烟本底信号在一定的范围内，例如不超过接受信号范围的10％，越低越好。
[0005]现有技术中减少或者消除无烟本底信号的方法一般有两种：一是采用吸波方法，吸波材料吸收绝大部分入射光；二是将反射光导向其他方向，避免反射回接收管。吸波方法即设计吸波涂层或者控制反射面的颗粒度从而消减入射光，这种方法在实际场景下长时间使用后，迷宫内表面不可避免地会有灰尘累积。另外还有其他因素如凝露，也会严重影响吸波的效果，涂层的涂抹工艺以及使用寿命也会影响迷宫性能。第二种方法采用反射的原理，将入射光反射到其他方向，避免照射到接收管引起曝光。典型方法如将主反射面设计为锥形顶，但是锥形顶需要足够的高度，因此适用于大尺寸迷宫而不适用于低高度的超薄迷宫。而且积灰的影响也会对尖顶的迷宫造成影响，因为尖顶极其容易挂灰，锥顶距离光学器件最近，任何细微的变化都会导致光学的变化。另外，尖顶的迷宫设计不利于机构设计和控制生产的一致性。
[0006]因此，针对上述这些问题，当前亟需设计一种新型的迷宫结构来适用于例如电池包内部的狭窄环境。

技术实现思路

[0007]为了解决上述内容中提到的问题，本专利技术提供了一种超薄型迷宫结构，其在实现超薄型的同时，能够消减接收管的无烟本底信号，保证了烟雾检测能力，并且能够排除凝露和灰尘，整体强度高、抗震动，适用温度范围大，能够适用于例如电池包内部的狭窄环境。
[0008]其技术方案是这样的：
[0009]一种超薄型迷宫结构，其包括迷宫主体，所述迷宫主体包括迷宫基座、光学隔栅和迷宫顶盖，所述光学隔栅的一端与迷宫基座相连接，另一端与迷宫顶盖相连接；所述迷宫主体的底部固定安装有电路板；所述迷宫顶盖的内表面、光学隔栅的内表面和电路板的迷宫侧构成了烟雾检测腔；
[0010]其特征在于：所述电路板上安装有贴片式的发射管和接收管，所述发射管和接收管的光学主轴垂直于电路板；所述迷宫顶盖的内表面为中间高周边低的分段式反射面。
[0011]进一步的，所述分段式反射面结合光学隔栅的内表面构成至少四个阶段的反射面：第一阶段反射面为迷宫顶盖中心处的球面，第二阶段反射面为变斜率曲面，第三阶段反射面为斜坡面，所述变斜率曲面分别与球面和斜坡面平滑连接，第四阶段反射面为光学隔栅的内表面。
[0012]进一步的，所述球面半径为0.1～0.6mm；所述变斜率曲面的剖面曲线为二次曲线或者三次曲线，所述剖面曲线越近于迷宫顶盖中心处，其斜率越大；所述斜坡面的坡度为3
°
～10
°
，斜坡长度为1～6mm。
[0013]进一步的，所述光学隔栅由横截面为折线的基本单元按回旋百叶方式环形排列而成，所述折线为两根线段或者两根弧线段相交于一点形成锐角的折线，所述锐角的角度记为β，45
°
≤β<90
°
；所述折线的高度h记为折线交点至其两个端点构成的线段的垂线距离，相邻折线的距离w记为相邻两个折线的外端点在垂直于环形的圆半径方向上的距离，设置折线的高度h>相邻折线的距离w；所述折线在迷宫内的端点为斜切面，所述斜切面在环形的圆半径线上，其与折线的延长线的夹角记为α，25
°
≤α≤55
°
；所述折线在迷宫外的端点也为斜切面，所述斜切面朝向迷宫主体外侧。
[0014]进一步的，所述分段式反射面和光学隔栅的内表面均为黑色哑光表面。
[0015]进一步的，所述迷宫主体为中心对称形状，平行于迷宫基座的截面为圆形或者椭圆形，垂直于迷宫基座的截面为类梯形状；所述迷宫主体采用黑色注塑材料，一体式设计。
[0016]进一步的，所述发射管包括一个或多个发射管，多个发射管对称排放，其几何中心与迷宫主体中心点对齐，如果只有一个发射管，则发射管的发光中心与迷宫主体中心点对齐；所述接收管包括一个或多个接收管，其设置于以发射管中心点为圆心的圆弧上；发射管中心点到接收管感光区域边缘的距离为1.5mm～5mm。
[0017]进一步的，所述光学隔栅与迷宫顶盖的连接处有连通迷宫主体内部的槽型结构，所述槽型结构的宽度为内窄外宽；所述分段式反射面设置为疏水表面。
[0018]进一步的，所述迷宫基座的周边延伸出带有固定孔的耳状区域，所述耳状区域用于将迷宫主体与电路板和其他机构件固定在一起；所述固定孔使用弹性插销或者簧片固
定；所述迷宫基座为加厚的机构件。
[0019]进一步的，所述迷宫主体采用宽温度范围、低热胀冷缩变形系数的材质；所述迷宫顶盖的外表面是非平面的内凹状，所述外表面随着迷宫顶盖的内表面的分段式反射面而变化。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、本专利技术通过采用贴片式的发射管和接收管以及迷宫顶盖的内表面设置为分段式反射面，来降低烟雾检测腔的高度，迷宫的整体高度压缩至11mm及以内，典型值为8mm，实现超薄型的结构设计，同时通过迷宫顶盖的分段式反射面将反射光经一次或者多次反射导向光学隔栅的内表面，在光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄型迷宫结构，其包括迷宫主体，所述迷宫主体包括迷宫基座、光学隔栅和迷宫顶盖，所述光学隔栅的一端与迷宫基座相连接，另一端与迷宫顶盖相连接；所述迷宫主体的底部固定安装有电路板；所述迷宫顶盖的内表面、光学隔栅的内表面和电路板的迷宫侧构成了烟雾检测腔；其特征在于：所述电路板上安装有贴片式的发射管和接收管，所述发射管和接收管的光学主轴垂直于电路板；所述迷宫顶盖的内表面为中间高周边低的分段式反射面。2.根据权利要求1所述的一种超薄型迷宫结构，其特征在于：所述分段式反射面结合光学隔栅的内表面构成至少四个阶段的反射面：第一阶段反射面为迷宫顶盖中心处的球面，第二阶段反射面为变斜率曲面，第三阶段反射面为斜坡面，所述变斜率曲面分别与球面和斜坡面平滑连接，第四阶段反射面为光学隔栅的内表面。3.根据权利要求2所述的一种超薄型迷宫结构，其特征在于：所述球面半径为0.1～0.6mm，所述变斜率曲面的剖面曲线为二次曲线或者三次曲线，所述剖面曲线越近于迷宫顶盖中心处，其斜率越大；所述斜坡面的坡度为3
°
～10
°
，斜坡长度为1～6mm；所述分段式反射面和光学隔栅的内表面均为黑色哑光表面。4.根据权利要求1所述的一种超薄型迷宫结构，其特征在于：所述光学隔栅由横截面为折线的基本单元按回旋百叶方式环形排列而成，所述折线为两根线段或者两根弧线段相交于一点形成锐角的折线，所述锐角的角度记为β，45
°
≤β<90
°
；所述折线的高度h记为折线交点至其两个端点构成的线段的垂线距离，相邻折线的距离w记为相邻两个折线的外端点在垂直于环形的圆半径方向上的距离，设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：林照临，王锋，梁继专，钟松琊，陈小牧，
申请(专利权)人：福建好神奇电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：