[发明专利]带粒子传感器的烟尘探测器

说明书

本发明涉及烟尘探测器。本发明特别涉及构造得用来检测并且测量各单个烟尘粒子这样的探测器。

火灾探测器被认为是有价值的安全器械，因为它们通常可望用来提供一个区域火灾活动情况的早期报警。已知的火灾探测器采用多种不同类型的传感器。例如，用测温计来检测增加的环境温度。具有电离或光电传感器的烟尘探测器，可探知受监视区域空中悬浮粒子物质的存在。气体探测器检测一种或多种气体的存在及浓度。

尽管已知的探测器是有用的，但它们设计成检测选择的宏观状况的存在。例如测温计一般检测某一被监视区域中运动着的空气的温度。这样，单个空气分子的温度指标并未被检测。相反，检测的是巨大数量的分子，从而提供一个平均温度指示。与之相似，离子型和光电型烟尘探测器检测某一区域中的烟尘浓度，而这包括了大量烟尘粒子。

作为它们的检测方式的结果，就减少能耗、减小体积及减少可能达到的制造成本来说，已知的探测器都存在局限性。能够利用当前集成电路处理技术且开发出体积小、价位低的小功率烟尘传感器是人们所希望的。优选地，与检测大量粒子的存在不同，这样一种探测器检测的是烟尘单个粒子，以便提供涉及烟尘类型和浓度的信息。

小功率固态粒子传感器包括一个作为相干光源的激光二极管。已知的激光二极管具有1×5微米级的光束输出射口。优选采用具有可以是最小的输出射口的激光二极管。尺度大约为1×1微米的输出射口是适宜的。

在本发明的一方面，在靠近输出射口处设置一粒子流动路径，允许有间隔的各单个烟尘粒子顺序流过。流动路径优选具有与已知烟尘粒子大小差不多的尺寸，比如大约3微米。典型烟尘粒子大小已知为在大约0.1到1微米。人们还知道，这种粒子在流动通道中倾向于不受外界影响而不沿通道壁聚集。

在另一方面，光电传感器，如光电二极管，可靠近辐射源的输出射口布置，流动路径的一部分位于该光电二极管和输出射口之间。因此，在烟尘粒子经由流动路径移动时，它们一次一个地在调整它们的射束前通过。

传感器输出的电信号表示粒子的大小和速度，该粒子实际上使辐射能束模糊。传感器的输出信号会响应经过流动路径的每一个烟尘或悬浮物粒子而出现。或者，传感器的方位可确定为探测单个粒子的反射光。

采用不连续的烟尘粒子传感器的火灾探测器包括一个作为相干光源的激光二极管。一个悬浮物通道靠近二极管设置，处在或者是从那里的或者是构造成的输出射口，以便横穿受激发射的区域。光振幅测定元件如光电探测器予以配置，从而探测响应于单个浮在空中的烟尘粒子存在的光强度变化。

处理来自探测器的已调信号，以决定烟尘类型和浓度，从而确定火灾迹象的存在或不存在。一方面，可提供为分析检测到的颗粒物质大小以决定火灾类型的电路系统。用于决定粒子间距离的电路系统可用来确定烟尘浓度。类型识别电路系统可用于分析的目的。

采用无阀固态激活器，单向或双向粒子流都能提供。另外，粒子流亦可热诱发。

另一方面，多个探测器可阵列布置。在这种布置中，吸收和散射都可采用，以便发出显示颗粒物质存在，粒子大小和浓度的信号。另外，也可采用发射不同频率光的多个激光源。而且，一个或多个光电探测器的位置可针对光源改变。

另一方面，检测到的颗粒物质可被可能具有不同输出频率的第二激光的第二光源照射。这种在单个粒子中注入辐射能的行为，可能改变粒子大小或其它可识别的性质。为了进行“改变前”和“改变后”的分析，可再次检测这些表现出变化了的特性的粒子。

本发明多项其它优点及特点易于从以下对这项发明及其实施例的详细描述中，从权利要求中和从附图中清楚看到。

图1是按照本发明的粒子测量器的侧立面图；

图1A是图1所示探测器的局部放大图；

图2是图1所示粒子测量器的俯视图；

图3是图1所示粒子测量器的侧立面局部放大图；

图4A是一种形式激光源的侧立面放大图；

图4B是又一种形式的激光源的侧立面放大图；

图5是又一种形式的激光源的侧立面局部放大图；

图6是图1所示粒子测量器的侧立面图，它包括一个固态、无阀、粒子致动泵；

图6A是图6所示泵的局部放大图；

图7是包括一个固态泵的另一种形式测量器的侧立面放大图；

图8A是一个包括一个光电传感器阵列的粒子测量器的侧立面图；

图8B是一个包括一个辐射源和传感器阵列的粒子测量器的侧立面图；和

图9是又一种形式的多辐射源测量器的侧立面放大图。