粒子检测的制作方法
【专利说明】
[0001]相关申请
[0002] 本申请是申请日为2009年6月10日、申请号为200980130131.9、名称为"粒子检测" 的专利申请的分案申请。
技术领域
[0003] 本发明设及一种粒子检测。W下将描述的本发明适用于烟雾检测领域，但是应该 理解为本发明并不限制在该用途。
【背景技术】
[0004] 已知有多种检测空气中粒子的方法。一种检测空气中粒子物质存在的方法包括射 出光束，所述光束横穿被监测区域，W及测量光束的减弱。此类检测器通常被称作"遮挡检 测器"或简称"光束检测器"。
[0005] 例如，传统的光束检测器如图1所示。检测器100包括光发射器和检测器102W及反 射器104,它们分别置于被监测区域106的两侧。来自光发射器和检测器102的入射光108朝 向反射器104射出。反射器104反射入射光108作为反射光110。反射光110被朝向光源和检测 器102反射回来。如果粒子物质进入被监测区域106,粒子物质将减弱入射光108和反射光 110,并且促使光源和检测器102处接收的光量减少。替代的光束检测器省略了反射器，并且 通过光源横穿被监测区域106直接照明检测器。其它几何结构也是可行的。
[0006] 同时光束检测器所用的烟雾检测机构为声音、光束检测器，通常都具有很多问题。
[0007] 首先，光束检测器可能具有1类(误确认)错误，其中异物或其它粒子物质例如灰尘 进入被监测区域，并且遮挡光束。光束检测器通常不能区别由感兴趣粒子(例如烟雾）引发 的遮挡和由于非感兴趣异物(例如飞入光束的虫子)的存在导致的吸收。
[000引其次，光束检测器需要在安装时精确对准。此类对准是为了确保在正常条件下，没 有烟雾时，光进入传感器，W捕获传输光束的主要部分，并且转而将对遮挡的敏感度提高至 最高程度。运种校准可能是慢的并且因此实现起来成本很高。而且，当检测器的物理环境发 生变化时（例如由于光束检测器附接的结构的小的运动），可能需要重复校准。在一些情况 中，如果检测器上的入射光的强度下降地非常快，那么运种未对准可能会引发错误报警。
[0009] 第二个问题的一种补偿方法是引入光电检测器，所述光电检测器具有覆盖大范围 入射角度的高灵敏度。运就减少了用别的方法产生的光束与光电检测器之间的较差的对准 的影响。但是，运种解决方案是W对不希望的背景光的增强的灵敏度为代价的，运转而使检 测过程复杂化，并且增大了未能成功检测感兴趣粒子存在的可能性。
[0010] 提供能量至粒子检测系统中的发射机成本很高。在能够供应的能量的量方面存在 实用的/商业的限制。受限制的能量供应限制了发射机的光能输出，运转而限制了被测量信 号的信号对噪声的比率。如果该系统的信号对噪声的比率下降地太多，那么该系统可能会 经常或频繁地错误报警。
[0011] 在一些系统中，信号对噪声的比率能够通过采用接收器处的长综合时间或平均时 间来增强。但是，如果采用长综合时间，系统响应时间(通常在10秒和60秒之间）必须被增大 至更高的级别。运是不希望的。
【发明内容】
[0012] 本发明的第一方面提供了一种粒子检测系统，包括:至少一个光源，所述光源适于 照明至少W两种波长监测的体积;接收器，所述接收器具有视野，并且适于在来自至少一个 光源的光已经穿越被监测体积之后接收所述光，并且适于产生指示在所述接收器的视野内 区域接收的光的强度的信号;处理器，所述处理器与所述接收器相关联，所述处理器适于处 理由所述接收器产生的信号，W将在所述接收器的视野内的对应区域内接收的至少两种波 长的光联系起来，并产生指示两种波长的光的相对遮挡率的输出。
[0013] 本发明的另一方面提供了一种粒子检测系统，包括:至少一个光源，所述光源适于 W至少两种波长照明被监测的体积;接收器，所述接收器适于在来自至少一个光源的光穿 越被监测体积之后接收所述光，并且适于产生空间地并且光谱地分解接收光的输出；处理 器，所述处理器用W将在对应的空间位置中接收的至少两种波长的光联系起来，并产生指 示在被监测体积内存在粒子的输出。
[0014] 优选地，所述接收器包括传感器，所述传感器具有多个传感器元件。所述接收器还 可包括图像形成光学W形成包括至少一个光源的图像。
[0015] 所述光源能够包括一个或多个光发射器，所述光发射器适于W相应的波长发出 光。光源能够仅发出单个波长，或多个波长。
[0016] 所述光源能够在不同的时间W至少两种波长中的每一种照明被监测的体积。替代 地，光源包括光发射器，所述光发射器适于同时发出涵盖广泛波长带的光，所述广泛波长带 包括至少两种波长。
[0017] 优选地，所述粒子检测系统包括多个光源。
[0018] 所述处理器适于确定在对应的空间位置中接收的至少两种波长的光的相对强度， 并产生指示在被监测体积内存在粒子的输出。
[0019] 此类系统的调试能够包括近似地对准所述光源和接收器，使得至少一个光源照明 所述接收器，W及在图像传感器中选择哪个空间位置对应于光源，并且将用于测量接收的 光的强度，测量值对应于光源。由于系统的几何结构将随着时间的推移而变化，处理器优选 地随着时间的推移追踪对应于光源的空间位置。
[0020] 利用距离光传感器远方定位的光源能够形成光束，并且所述光束设置为发出一种 或多种波长的光，所述光横穿被监测区域。光束能够利用一个或多个反射祀形成，所述反射 祀适于反射光发射器的横穿被监测区域的光束。在运种布置中，光发射器能够靠近远方定 位的光传感器和反射祀安装。
[0021 ]系统能够包括多个在公共光接收器上接收的光束。
[0022] 另一方面，本发明提供了一种光束检测器，用于检测被监测体积内的感兴趣粒子， 所述检测器包括：
[0023] 至少一个光源，所述光源用于射出光，所述光横穿被监测区域，所述光包括多种波 长，所述多种波长包括至少第一波长W及至少第二波长，所述第一波长相对地不受感兴趣 粒子的影响，所述第二波长至少受所述粒子的影响；
[0024] 接收器，所述接收器用于接收至少一部分所述射出的光，并且输出指示W至少第 一和第二波长从所述光源接收的光的强度的信号；W及
[0025] 控制器，所述控制器适于处理W所述第一和第二波长中的至少一种波长的接收器 的输出，并提供指示是否感兴趣粒子在所述被监测区域被检测到的输出。
[0026] 当然，可W理解，"第一波长"和"第二波长"可指示由具有宽的光谱放射发射器发 射的波长部分，而且还可用于指示参照其中一个波长(通常为中屯、波长）的相对窄的波长 带，例如由发射器(像激光二极管或L邸等)发出的窄的传输频带，例如第一波长带可W是红 外的并且集中在850nm并且具有带宽50nm。
[0027] 可W理解，同时说明性实施例设及可见或接近可见电磁放射的使用，宽泛地包围 电磁光谱的透射电镜光（temli曲t)能够被看见。但是EM(电磁波)光谱的可见和接近可见 部分中，实际地并且便宜地产生、控制、聚焦W及接收中的困难被降至最低。
[0028] 通过运种方式，接收的第一和第二波长的光的级别能够被用于在感兴趣粒子的存 在和由其它因素引起的接收的光的级别中的变化之间区分。
[0029] 光源能够选择性地(例如暂时地、空间地或光谱地)射出至少两种波长的光。替代 地，光源能够射出具有广泛带宽的光，例如白光，所述具有广泛带宽的光包括至少所述第一 和第二波长的光。在具有广泛带宽光源的系统中，接收器可与彩色过滤器协作W接收并辨 别至少两种波长。
[0030] 优选地，接收至少两种波长的光的级别的相对强度被确定，例如，它们之间的比例 或者差值。在光的相对强度基本保持相同的情况中，接收光级别的变化归因于因数而不是 所述被监测区域内感兴趣粒子的存在。如果满足错误条件，则能够用信号传达错误。
[0031] 在接收的一种或两种波长的光的级别的变化促使光的相对强度W预定方式变化 的情况中，所述接收光级别的变化能够归因于被监测区域内感兴趣粒子的存在。如果满足 报警条件，则能够用信号传达粒子检测报警。
[0032] 优选地，第一波长在电磁波谱中的红外部分中。优选地，第二波长在电磁波谱中的 紫外部分中。
[0033] W第一和第二波长的照明优选地交替执行。交替照明穿插着不照明的时间段。
[0034] 在另一个实施例中，基于接收的一种或两种波长的光的级别确定的第二报警条件 也被限定，使得在接收的一种或两种波长的光的级别的变化不会促使光的相对强度W促使 第一报警条件被满足，而第二报警条件能够满足的方式变化。
[0035] 优选地，所述第二报警条件是基于接收的一种或两种波长的光的级别的值。更具 体地，第二报警条件将接收的一种或两种波长的光的级别的值与口限相比较。第二报警条 件能够基于接收的一种或两种波长的光的级别的变化率确定。
[0036] 本发明的该方面还提供了一种检测被监测区域中粒子的方法，包括：
[0037] 将包括第一和第二波长的光发出至被监测区域;所述第一波长为其横穿被监测区 域的传输相对不受感兴趣粒子的影响的波长，并且第二波长为其横穿被监测区域的传输受 到感兴趣粒子的影响的波长；
[0038] 在穿越被监测区域之后，接收第一和第二波长的光，并且产生指示接收的至少第 一和第二波长的光的强度的信号；
[0039] 处理所述指示接收的至少第一和第二波长的光的强度的信号，W提供指示在所述 被监测区域的感兴趣粒子是否被检测到的输出。
[0040] 指示接收的至少第一和第二波长的光的强度的信号的处理步骤能够基于接收的 第一和第二波长的光的相对强度的变化。
[0041] 在W至少所述第一和第二波长的光的相对强度W预定方式变化的情况中，能够做 出指示在所述被监测区域中存在感兴趣粒子的输出。优选地，W两种波长的相对强度的变 化对比于口限，并且如果相对遮挡的变化超过口限，则指示报警状态。Π限可W是用户选择 的，优选地反映10%和50%之间的两个波长的遮挡的差值。
[0042] 在接收的第一和第二波长的光的相对强度保持基本稳定，但是接收的一种或多种 波长的光的绝对强度达到一个或多个预定标准的情况中，能够做出指示在所述被监测区域 中存在感兴趣粒子的输出。
[0043] 本发明的另一方面提供了一种光束检测器，包括用于射出横穿被监测区域的光的 设备;用于接收所述光的设备；W及处理设备;所述用于接收的设备适于在所述光中的至少 两种波长之间辨别；处理设备构造为提供指示被监测区域中粒子的信号，W对接收的至少 两种波长的光的相对强度做出响应;并且处理设备提供指示被监测区域中粒子的信号，W 对接收的至少一种波长的光的级别做出响应，优选地为至少两种波长中的一种。
[0044] 本发明的该方面还提供了一种在被监测区域中检测粒子的方法，包括：
[0045] 测量接收的至少两种波长的光的级别W确定粒子浓度，
[0046] 基于接收的至少两种波长的光的相对强度，确定至少一个第一粒子检测标准是否 被满足，W及
[0047] 基于接收的至少一种波长的光级别，确定至少一个第二粒子检测标准是否被满 足。
[0048] 本发明的另一方面提供了一种用于粒子检测系统的接收器，所述接收器具有视野 并且适于从至少一个光源接收至少两种波长的光，所述光穿越被监测体积，所述接收器构 造为产生指示在对应于每个光源的视野内的区域接收的至少一个或多种波长的光的强度 的信号。接收器优选地具有相关处理器，所述处理器构造为处理指示接收的两种或多种波 长的光的强度的信号，W确定从至少一个光源接收的两种波长的光的相对遮挡率。接收器 包括传感器，所述传感器具有多个传感器元件，每个元件适于从所述接收器的视野内的相 应区域接收光，例如视频照相机或类似的图像设备。接收器能够从相同的区域中从光源接 收至少两种波长的光。替代地，所述接收器能够接收不同区域的来自两个光源的不同波长 的光，并确定从两个光源接收的不同波长的光的相对遮挡率。
[0049] 本发明的另一方面提供了一种用于粒子检测系统的接收器，所述接收器包括光传 感器，所述光传感器具有视野，并且能够区分从所述视野内的多个区域接收的具有两种或 多种波长的光；W及处理器，所述处理器适于从所述光传感器接收表示接收的光的数据，并 且适于识别多个接收来自一个或多个光源中相应的一个光源的光的区域中的至少一个区 域;所述处理器基于在多个区域中的被识别区域中接收的至少两种波长的光的相对级别， 提供指示被监测区域内的粒子的信号。
[0050] 优选地，所述处理器适于随着时间的推移更新所述至少一个区域的识别。优选地， 所述光传感器包括多个光传感器元件，例如像素，所述每个光传感器元件对应于所述视野 的相应的区域。处理器适于识别包括一个或多个光传感器元件的子集，所述一个或多个光 传感器元件接收来自光源的光。处理器处理在相继的时间段内接收的数据，并随着时间的 推移追踪对应于一个或多个光源的传感器元件的子集中的变化。
[0051] 有利地，运种布置能够具有在简单对准方面的广域传感器的优点，W及在接收器 噪声方面的窄的观看角度传感器的优点。
[0052] 此类系统的调试可包括近似地对准光束和光传感器，使得光束落在传感器上，并 执行图像传感器元件选择过程W确定哪个图像传感器元件将被用于获得接收的光强度测 量值。由于系统的几何结构将随着时间的推移而变化，处理器能够随着时间的推移追踪接 收光束的图像传感器元件。
[0053] 光束能够通过一个或多个适于反射光发射器的横穿被监测区域的光束的反射祀 形成。在运种布置中，光发射器能够靠近远方定位的光传感器和反射祀安装。实际上，接收 器可包括一个或多个发射机用于向一个或多个反射祀射出光，所述祀形成所述光源。
[0054] -种系统可包括在公共光传感器上接收的多个光束。
[0055] 每个光源可包括一个或多个带通过滤器W选择性地发出选定波长带内的光。
[0056] 本发明的该方面还提供了一种粒子检测系统，包括此类接收器，W及至少一个光 源，所述光源用于与所述接收器协作W限定至少一个光束检测器。优选地，所述系统包括至 少一个其它光束检测器W及控制设备(全部或部分由处理器形成），所述控制设备构造为：
[0057] 利用第一光束检测器检测粒子；
[0058] 确定粒子是否由至少一个其它光束检测器检测；W及
[0059] 基于所述确定，确定被检测粒子的位置，W及所述第一光束检测器和至少一个其 它光束检测器的相对位置。
[0060] 至少两个光束检测器可W仅是与公共接收器协作的两个光源。
[0061] 优选地，在粒子也由至少一个其它光束检测器检测的情况中，粒子的位置确定为 由两个光束检测器监测的区域。
[0062] 在粒子不是由其它光束检测器检测的情况中，粒子的位置确定为由所述第一光束 检测器而不是由其它光束检测器所监测的区域。
[0063] 优选地，所述光束检测器布置为使得由该系统监测的区域中的多个位置由至少两 个光束检测器监测。
[0064] 所述系统可包括多个光束检测器，所述光束检测器设置W监测交叉区域。
[0065] 更优选地，粒子检测系统包括第一接收器，所述第一接收器适于监测多个光束的 遮挡，W由此限定对应的多个光束检测器。
[0066] 在一个实施例中，所述系统包括两个接收器，分别监测多个光束W由此限定两组 光束检测器，并且其中每组中的至少一个光束检测器监测公共位置。优选地，每组中的每个 光束监测至少一个由其它组的光束检测器监测的位置。
[0067] 粒子检测系统可包括光束检测器，所述光束检测器具有不同长度的光束路径。优 选地，至少两个光束检测器紧邻彼此设置，使得它们的长度重叠W确保粒子检测的位置沿 着第一检测器的光束的长度被确定。
[0068] 优选地，粒子检测系统包括光接收器，所述光接收器适于接收多个光束。检测系统 能够包括多个光接收器，所述光接收器适于接收相应的多个光束。
[0069] 优选地，光接收器和光束设置为使得一个或多个光束在已知位置穿过附近的至少 一个其它光束，w确保粒子检测事件定位于w至少一对光束检测粒子的事件中的此类位置 中的一个。
[0070] 本发明的该方面还提供了一种调试粒子检测器的方法，所述粒子检测器包括多个 光源W及一光接收器，所述光接收器包括光传感器，所述光传感器具有视野并且能够区分 从所述视野内的多个区域接收的光;所述方法包括:布置所述光接收器，使得多个光源处于 所述光接收器的视野内；W及识别，基于所述光接收器的输出，识别接收一个或多个光源中 的相应的至少两个光源的光的多个区域中的至少一个区域，W限定多个虚拟光束检测器并 且独立地确定是否粒子是利用每个虚拟光束检测器检测的。
[0071] 所述方法包括在火警系统上分配对应于每个虚拟光束检测器的地址，