[发明专利]一种基于前向小角度散射的光电感烟探测器

说明书

技术领域

本发明涉及火灾探测技术领域，具体为一种基于前向小角度散射的光电感烟探测器。

背景技术

火灾探测是防止火灾发生的重要手段，基于光散射原理的光电感烟探测器是当前火灾探测报警系统采用最广泛的常规探测器。现有技术的光电感烟探测器通常采用在前向或后向某一特定散射角度接收某一特定波长（通常为近红外光）的散射光强信号来实现烟雾颗粒的感知,如专利CN101147053,CN1198237等。这类探测器主要存在无法有效识别灰尘等干扰颗粒导致容易产生误报的缺陷。误报的存在严重地影响了光电感烟探测器的使用，美国国家消防协会（National Fire Protection Association）在2004年的一份名为《误报和意外启动：美国感烟探测器和其他探测/报警设备调查》（“False Alarms and Unwanted Activiations” From: U.S. Experience with Smoke Alarms and other Fire Detection/Alarm Equipment）研究报告中指出，为了减少探测器误报对生活的干扰，人们通常将探测器中的电池移除，感烟探测器的电池移除率是其他类似电器的8倍。误报的存在往往使得光电感烟探测器在真实火灾发生时无法发挥其应用的报警功能，从而给社会造成重大损失。

作为现有技术的改进，一些探测器已经提出了使用两个不同波长的光源，利用颗粒散射得到的不同波长的信号的差值来识别灰尘和烟雾信号，如专利CN101135630A等。该技术利用双波长散射信号相减后的方法来抑制对大尺寸灰尘颗粒的响应的同时也不可避免了抑制了对烟雾颗粒的响应。

作为现有技术的改进的另一种方案，在CN 1234003C、CN101036173A等专利中提出采用前向和后向分别设置接收器，利用前向和后向散射光的比值或某种其他的组合运算来识别黑烟（白烟）和灰尘。此技术涉及到在后向角度探测散射光，而烟雾，尤其是黑烟颗粒的后向散射十分微弱，因此对探测器灵敏度的要求比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于前向小角度散射的光电感烟探测器，利用散射信号最强的前向小角度散射实现对烟雾颗粒的高灵敏度响应，降低了对器件灵敏度的要求，并有效地改进对灰尘等大尺寸干扰颗粒的识别。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于前向小角度散射的光电感烟探测器，其特征在于：包括有构成暗室环境的探测腔室，所述探测腔室中心一侧依次设置有光源、入射透镜，所述入射透镜的焦点位于探测腔室中心处，入射透镜将光源的入射光聚焦于探测腔室中心处颗粒群上，所述探测腔室中心另一侧依次设置有接收透镜系统、探测器，所述光源、入射透镜、接收透镜系统、探测器的探测面共光轴，接收透镜系统和探测器之间设置有位于探测器的探测面中心处的隔板，所述接收透镜系统将探测腔室中心处颗粒群的前向小角度散射光传输至探测器上，所述探测器与外部的信号处理单元连接。

所述的一种基于前向小角度散射的光电感烟探测器，其特征在于：所述接收透镜系统包括共光轴设置的第一接收透镜、第二接收透镜，所述第一、第二接收透镜均为消色差平凸薄透镜，其中第一接收透镜的焦点位于探测腔室中心处，所述第一接收透镜接收探测腔室中心处颗粒群的前向小角度散射光并成像于像平面，所述第二接收透镜使位于所述像平面上的散射光以垂直于探测器探测面的角度平行入射至探测器的探测面上。

所述的一种基于前向小角度散射的光电感烟探测器，其特征在于：所述探测器为线阵探测器，或者为多个光电二极管构成的探测器阵列，所述接收透镜系统中第二接收透镜使位于像平面上的散射光以垂直于探测器探测面的角度平行入射至探测器的探测面上，同时使不同散射角的散射光对应线阵探测器的不同相元，或者是多个光电二极管构成的探测器阵列的不同探测位置。