具有用于探测明火以及确定环境温度的非接触式热辐射传感器的危险探测器的制造方法
【专利说明】具有用于探测明火以及确定环境温度的非接触式热辐射传感器的危险探测器
[0001]本发明涉及一种危险探测器，特别是火焰探测器，包括具有报警器盖的报警器壳体。优选地将危险探测器体现为点式监视器。报警器盖的壳体部分对于在中红外范围内的热辐射而言是可穿透的。另外，在报警器壳体中设置有对入射热辐射敏感且以光学方式对准到壳体部分的非接触式热辐射传感器。从热辐射传感器下游连接的是用于由热辐射传感器输出的传感器信号的进一步处理的处理单元。
[0002]该处理单元被配置成经由传感器信号来监视用于明火的显著起伏或闪烁频率的发生。
[0003]本发明还涉及一种用于探测明火且用于确立危险探测器的环境中的温度值的方法。
[0004]“红外范围”尤其意指从2 Pm至50 Pm范围的长波，其也称为中红外，缩写为MIR。
[0005]热辐射传感器优选地具有热电堆或辐射热计。更一般地使用术语热电堆。热电堆以及辐射热计两者通常每个具有对热辐射敏感的(单个)传感器层。其尤其是非成像的，即其不具有由多个热辐射敏感“像素”组成的矩阵，例如16X16或32X32 “像素”的矩阵。在这种意义上，仅认为热辐射传感器具有单个“像素”。
[0006]此外，从现有技术可知作为危险探测器的火焰探测器，其意图用其特性调制发射来探测明火以及在小于一秒内、通常在几分之一秒内输出警报。这些类型的火焰探测器被在红外线范围内且在必要时在可见光和紫外线范围内相对于对明火(意指火焰和炽燃的余烬)的特性闪烁频率的信号处理进行修整。
[0007]用被配置成用于温度探测器的其它已知危险探测器，优选地将温度传感器附着到探测器顶点以便尽可能独立于方向而探测危险探测器的环境温度。温度传感器通常是NTC电阻器。到位于危险探测器的电路载体上的相应评估单元的电连接是通过连接线实现的，其大部分通过报警器壳体的光学敏感内部空间且通过位于其中的用于烟雾探测的测量室引入。这导致相对于测量室的复杂构造，并且使得危险探测器的安装更加困难。另外，不利地有可能发生在连接线通过时的光学散射。
[0008]此类探测器中的严重问题还有借助于NTC电阻器仅以点的形式探测环境温度。这要求非常精确的机械定位。在此领域的调查已经显示与顶点(意指与几何中心位置)的甚至小于Imm的偏差可以导致显著的方向依赖性。另外，不利地必须例如借助于单独的圆顶或盖体来针对环境以机械方式保护NTC电阻器。
[0009]使用上文引用的现有技术作为其起始点，本发明的目的是指定一种危险探测器，其以简单方式允许探测明火和获取环境温度。
[0010]本发明的另一目的是指定一种用于探测明火和用于获取环境温度的相应方法。
[0011]这些目的由独立权利要求的主题实现。在从属权利要求中描述了本发明的实施例的有利形式。
[0012]根据本发明，处理单元另外被配置成根据传感器信号的稳态分量来确立用于危险探测器的环境中的环境温度的温度值。
[0013]本发明的核心在于这样的知识，即在一方面，可以将传感器信号的快速变化用于明火的探测，并且另一方面，可以将传感器信号的稳态分量(即DC分量)用于使用测量技术以高温测量方式确立温度。
[0014]这种情况下的稳态分量对应于用于热辐射的本质上恒定且仅仅缓慢地改变的值，所述热辐射由位于对于热辐射而言可穿透的光学探测区中的报警器盖的壳体部分发射。此热辐射与壳体部分的温度处于直接关系，其中，壳体部分的温度(更确切地，即依赖于壳体部分的内侧的温度)以略微的可接受的延迟遵循实际环境温度。在这种情况下，报警器盖和因此的壳体部分通常随着根据规格安装在天花板上的探测器一起最快速地加热。
[0015]优选地，壳体部分是旋转对称的。其尤其是采取圆盘的形状，或者相对于几何结构而言是球表面的一部分。
[0016]这有利地使得能够借助于仅一个热辐射传感器来探测特性火灾变量。可以省去用于探测危险探测器的环境中的温度的单独的另一部件。
[0017]通过由壳体部分发射的热辐射的非接触式获取，还有利地省略了昂贵且易受直到用于探测和评估温度的处理单元的EMC的电布线。另外，“温度传感器”有利地位于壳体内部受到保护。
[0018]热辐射传感器被作为SMD部件设置在此电路载体上是尤其有利的。通过与用于此目的的NTC电阻器的手动安装相比较，省去了所述安装。另外，自动化SMD安装更好且更精确。
[0019]另外，借助于本发明的非接触式环境温度探测，与用于NTC电阻器的更加点式的温度探测相比，能够探测较大的表面。通过与具有NTC电阻器安装的常规安装相比较，部件公差现在有利地远不那么关键。
[0020]根据实施例的一个形式，报警器盖由对于在中红外范围内的辐射而言可穿透的壳体部分和以不透光方式体现的邻接其余部分构成。“不透光”意指壳体盖的其余部分对于可见光和红外光两者而言都是不可穿透的。“可见光”意指约380nm至780nm的对于人类而言在光学上可感知的光波长范围。报警器盖的其余部分的材料优选地是白色塑料，例如聚乙烯，UV稳定的T12SZnO颗粒被引入到其中。很长时间以来在常规火灾和烟雾探测器中已经使用此类塑料。
[0021 ] 根据实施例的一个形式，壳体部分包括对于在中红外范围内的光而言可穿透的材料，尤其是在从3 Pm至20 Pm的波长范围内。此类材料可以是例如诸如基于聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯的热塑塑料之类的塑料、诸如石英玻璃或锗玻璃之类的玻璃或者诸如基于镁和铝氧化物的透明细晶尖晶石陶瓷之类的陶瓷。
[0022]根据实施例的另一形式，将杂散颗粒以使得其散射可见光并让大多数红外光通过的体积比例和尺寸分布引入到壳体部分的材料中。
[0023]作为替换或者另外，壳体部分的表面的至少一个部分可以具有使得其散射可见光并让大多数红外光通过的结构。该结构优选地具有在红外光波长范围内的结构宽度，意指结构宽度在3 至20 范围内。该结构可以是例如点或线。此类结构可以通过壳体部分表面的蚀刻、非常细的刷光或电子抛光来实现。
[0024]特别地，实施例的三个前述形式中的材料作为不可穿透、尤其是作为不透明或对白色不透明地出现在光学可见光范围内。危险探测器因此具有壳体或作为壳体的一部分的壳体盖，其在其本身的构造类型方面为着眼于其它火灾探测器的某个人所知。否则，报警器盖中的看起来暗色且玻璃质的壳体部分可以引起观察者的所涉及到的设备可能是监控照相机的怀疑。这有利地用在光学可见光、优选地白光范围内不可穿透的危险探测器的整体外观来避免。
[0025]根据实施例的另一形式，向壳体部分的材料中引入热发射颗粒，其对于红外线范围内的热发射而言具有至少0.75、优选地最少0.9的发射程度。热发射颗粒可以是例如灰粒。通过从而引起的较高的热发射，在相同温度下可以有具有较高准确度的更好的测量评估。
[0026]根据实施例