[发明专利]一种用于光电式烟雾探测器的自校准、补偿电路和方法

说明书

本发明的目的在于提供一种用于光电式烟雾探测器的自校准、补偿电路和方法，通过硬件上的检测校准电路包括发光管的压降检测、发光管的电流检测以及针对接收管的跨导放大器的校准电路，以及结合软件补偿方法包括从检测发光管压降推算当前温度较工厂常温校准值的偏差、根据检测到的发光管电流来调整驱动电流至预期标称电流以及根据接收管跨导放大器增益误差来补偿接收信号，其能够主动监测，实现设备自校准和补偿，克服单独使用温度传感器带来的弊端，克服光学器件之间的误差以及温度和老化带来的误差，使光电式烟雾探测器稳定工作于不同的实际使用场景中，保证了产品的一致性。

技术领域

本发明属于烟雾探测器相关技术领域，具体涉及一种用于光电式烟雾探测器的自校准、补偿电路和方法。

背景技术

目前市场上的烟雾探测器主要是光电式烟雾探测器，即根据Mie式散射原理搭建的光学信号采集系统，其工作原理为：发射管发出光束照亮某片区域，如果这片区域里没有烟雾的话，接收管接收不到任何信号或者接收信号是一个恒定的背景值，如果有烟雾进入检测区域的话，接收管的信号将会发生变化。

在先申请的专利号CN201911345207.1所述的校准方法是针对光电式烟雾探测器的光学系统整体进行的校准，不涉及每个具体系数的校准，光电式烟雾探测器也不具备自校准功能，主要用于常温下的工厂校准。虽然这已经极大地改善了系统误差，但该校准方法仍然没有考虑到真实使用情况下的温度变化、长时间老化等因素的影响。

在真实使用情况下，光电式传感器器件受环境温度变化的影响很大，体现在器件的温漂以及在高温下的稳定性差。因此很多光电式烟雾探测器已经内置单独的温度传感器，但是简单地集成温度传感器和烟雾传感器的方案是根据温度来补偿光学器件的偏差，存在如下的问题：只限于补偿到典型值而不是精确补偿；不能补偿个体设备的差异，如果设备间的离散度较大则大大降低补偿的效果；并且由于温度传感器感应的是环境温度，而光学器件的温度取决于内部的结温，因此温度传感器采集的温度与光学器件的真实温度可能存在不一致性，体现在时延以及温度差；简单的温度传感器(如NTC电阻)虽然成本较低但需要偏置电压或者激励电流，工作功耗较大，不利于连续工作；而且经过长时间老化，光电式传感器器件的发光和感光效率会随着时间而衰减，这会导致检测阈值不再符合出厂设定，此时需要设备自校准。

同时新的复杂应用场景给光电式传感器的稳定性提出了新的要求，比如智能家居场景下，房间内部打开或者关闭空调都会引起环境温度的骤变，浴室附近的水蒸气涌出也会引起温度的变化，储能或汽车应用场景下烟雾探测器有可能工作于较高的环境温度下，因此实际使用环境中的影响因素都是变化的，比如温度不一定是稳定缓慢变化的，存在交替变化以及回滞问题。

因此当前急需提供一种设备自校准方法，用于温度范围大、长时间老化的实际使用场景中，来对现有的工厂校准进行补偿和提高，保证设备的稳定性和一致性。另外温度传感器也不需要实时工作，只需要按需工作以节省功耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光电式烟雾探测器的自校准、补偿电路和方法，以解决上述背景技术中提出的问题，其能够主动监测，实现设备自校准和补偿，克服单纯使用温度传感器带来的弊端，克服光学器件之间的误差以及温度和老化带来的误差，使光电式烟雾探测器稳定工作于不同的实际使用场景中，保证了产品的一致性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

一种用于光电式烟雾探测器的自校准、补偿电路，其包括发光管和接收管，所述发光管和接收管的外部罩有迷宫；