微粒特性的光学探测制造技术

本发明专利技术描述了一种探测气流中的微粒的方法。所述方法包括接收表示以多个波长从气流散射的光的强度的信号，并且处理表示以波长中的每一个接收的光的强度的信号和对应的波长依赖参数，以产生表示气流中的微粒的至少一个特性的输出信号。本发明专利技术还描述微粒探测系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学的微粒探测。在一个形式中，本专利技术涉及光学烟雾探测器，光学烟雾探测器使用电磁辐射的多个波长，以便能够进行一系列尺寸的微粒探测。在优选的形式中，本专利技术将被描述为使用光的4个波长而执行微粒探测，然而不应当考虑本专利技术被限制为这种典型的应用或执行。
技术介绍
已经公知探测空气中的微粒的多种方法。一种方法包括将光束投射穿过探测室 (探测室中包含空气样品)，并且测量以特定散射角从光束散射的光量。这样的微粒探测器可以是吸气式的，因为其将空气主动吸入其中，或者可选择地，其可以依靠自然的空气流， 以使空气移动进入探测室中。公知的是，微粒的角散射特性取决于与微粒尺寸相比的入射光的波长。因此，烟雾和微粒的探测器已经使用多个散射角和/或多个波长而被制造，以探测关注的预定尺寸的微粒。例如，紫外光被小微粒(例如烟雾)相对强地散射，而红外光被这样的微粒散射较少。另一方面，紫外和红外光对于接收的光强的变化同样敏感，接收的光强的变化由一些因素引起，例如系统的漂移、系统光学器件的污染或者将大微粒(例如灰尘)引入探测室。具有这样的多波长或多散射角的微粒探测系统，需要能够准确地确定以多个散射角或波长接收的信号是否由关注的微粒或干扰微粒(例如灰尘)引起。还可以使用光散射的这种波长敏感性或角度敏感性，来跟踪微粒群随时间的特性，例如随着烟雾微粒的尺寸分布的改变，跟踪火势的发展。因此，本专利技术的目标是提供方法，用于使用多于一个的电磁辐射波长来确定关注的微粒是否已经进入了探测室。对本说明书中的任何现有技术的参考，不是并且也不应当作为致谢或任何形式的建议，该现有技术形成澳大利亚或任意管辖区域的公知常识，或者有理由认为该现有技术可以被本领域技术人员弄清、理解，并且被视为与其相关。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供了探测气流中的微粒的方法，包括接收表示以多个波长从气流散射的光的强度的信号；处理表示以波长中的每一个接收的光的强度的信号和对应的波长依赖参数，以产生表示气流中的微粒的至少一个特性的输出信号。处理的步骤可以包括，将至少一个函数拟合到表示接收的光的强度的信号和其对应的波长依赖参数；并且根据拟合到多个标绘的值的至少一个函数，确定表示气流中的微粒的至少一个特性的输出信号。有利地，可以以下述方法使用该函数，以表征气流中微粒的特性。多个函数或单一函数可以拟合到表示接收的光的强度的信号和其对应的波长依赖参数。函数可以是，例如多项式。在一些示例中，输出信号可以根据所述函数的至少其中之一上的至少一个点的梯度而被确定。多个线性函数可以拟合到两个或多个信号和其对应的波长依赖参数。在这种情况下，输出信号可以根据所述多个线性函数的梯度而被确定(例如通过取梯度的平均值)。用于拟合每个线性函数的两个或多个信号可以表示邻近的波长处的散射光。可选择地，用于拟合每个线性函数的两个或多个信号可以包括与共同波长对应的信号。在可选择的实施例中，处理表示以波长中的每一个接收的光的强度的信号和对应的波长依赖参数的步骤包括，将统计方法应用于表示以波长中的每一个接收的光的强度的信号和对应的波长依赖参数，以产生表示气流中的微粒的特性的输出信号。在这些方法中，波长依赖参数可以是波长、能量或频率；或者是基于波长、能量或频率的参数；或者是某些其它的参数。在一些实施例中，方法可以包括将至少一个函数与对应气流中微粒的一个或多个特性的一个或多个预定的识别标志比较。处理表示以波长中的每一个接收的光的强度的信号和对应的波长依赖参数，以产生表示空气样品中微粒的特性的输出信号的步骤可以包括，将表示以多个波长接收的光的强度的信号与对应气流中微粒的一个或多个特性的一个或多个预定的识别标志比较。优选地，所述比较以至少3个波长执行。在示例性的实施例中，所述比较以4个波长执行。预定的识别标志中的一个或多个可以涉及气流中微粒的特性，包括但不限于微粒浓度、微粒尺寸、微粒尺寸的分布、微粒颜色、微粒组成、微粒类型、微粒形状、火灾类型、火灾发展的阶段、产生微粒的燃烧材料的类型。通过示例，识别标志可以对应下面的微粒类型烟雾微粒、灰尘微粒、棉绒微粒、其它的干扰微粒、宏观的外来物体、在预定的尺寸范围中的微粒。方法可以包括将表示接收的光的强度的信号和其对应的波长依赖参数中任一或者全部归一化，例如，值可以相对于最高值或最低值而被归一化。方法可以进一步包括将所述方法重复一次或多次，以随时间跟踪空气样品中由输出信号表征的微粒的至少一个特性。方法可以包括将至少一个随时间跟踪的特性与基于时间的识别标志比较。这允许识别具有特定的时间特性的某些事件或状况。考虑这一点，方法可以基于所述比较而识别状况。对于识别，适宜的状况或事件可以包括但不限于火灾、火灾的改变(例如规模的增加)、燃料或燃烧状况的改变、火灾阶段的发展(例如从缓慢燃烧到熊熊燃烧)、火灾类型 (例如燃烧材料的类型、香烟烟雾或电气火灾等)、灰尘产生事件(例如产生或引起灰尘的事件)、瞬时干扰条件(例如灰尘事件)、探测器故障(例如光源或光探测器失灵)、外来物体侵入探测室(例如昆虫或棉绒片进入探测室)。方法可以包括预处理表示以一波长接收的光的强度的信号，以去除背景光的效^ ο方法可以包括根据输出信号确定尺寸范围中的微粒的浓度。在另一方面，本专利技术提供微粒探测系统，包括适于容纳空气样品的探测室，用于以多个波长照亮空气样品的装置，用于以多个波长接收来自空气样品的散射光、并且输出表示以多个波长中的每一个接收的光的强度的信号的装置，处理装置，所述处理装置用于处理表示以多个波长中的每一个接收的光的强度的信号和对应的波长依赖参数，以使用在此描述的方法产生表示空气样品中微粒的至少一个特性的输出信号。在又一方面，提供微粒探测系统，包括适于容纳空气样品的探测室；第一微粒探测装置，所述第一微粒探测装置包括第一光源和第一光接收器，所述第一光源用于以至少第一波长照亮空气样品的第一体积，所述第一光接收器具有与第一体积相交的视场，用于接收来自探测室的散射光并且输出表示接收的散射光的第一信号；第二微粒探测装置，所述第二微粒探测装置包括第二光源和第二光接收器，所述第二光源用于以至少第二波长照亮空气样品的第二体积，所述第二光接收器具有与第二体积相交的视场，用于接收来自探测室的散射光并且输出表示接收的散射光的第二信号；光源启动装置，所述光源启动装置适于选择性地在第一时间周期启动第一光源而在第二时间周期启动第二光源；处理装置，所述处理装置适于与第一时间周期对应地接收来自第一光接收器的第一信号和来自第二光接收器的第二信号，并且处理接收的信号，以对应第一时间周期产生因背景光而被修正的第一输出，并且适于与第二时间周期对应地接收来自第一光接收器的第一信号和来自第二光接收器的第二信号，并且处理接收的信号，以对应第二时间周期产生因背景光而被修正的第二输出。优选地，探测室在第一和第二光接收器中的每一个的视场内包括至少一个壁，并且其中第一和第二光接收器被定位，使得所述室壁的相同部分基本位于第一和第二光接收器中的每一个的视场内。第一和第二光接收器优选地相对于其对应的第一和第二光源而定位，使得第一光接收器的视场和第二体积不相交，并且第二光接收器的视场和第一体积不相交。第一和第二波长优选地是不同的波长，但是可以是相同的波长。该原理还可以延伸到本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种探测气流中的微粒的方法，包括：接收表示以多个波长从气流散射的光的强度的信号；处理表示以所述波长中的每一个接收的光的强度的信号和对应的波长依赖参数，以产生表示气流中的微粒的至少一个特性的输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·亚历山大，
申请(专利权)人：爱克斯崔里斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：BS