分离型探测器的制作方法

专利名称：分离型探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分离型探测器，用于探测诸如一个监视区内火突和人 员等不同的被监视物。
背景技术：
现有的减光式烟探测器，作为 一种能感测由火或者类似物产生的烟的 探测器，是通过探测被探测光的减光率来感知烟的。在这类减光式烟探测 器中，光电式分离型烟探测器具有更为广的探测领域。
图18所示为现有光电式分离型烟探测器的系统结构图。该光电式分离 型烟探测器100具有用来发射探测光的光发射部101A 101C,以及用来接收 探测光的光接收部102A ~ 102C,光发射部和光4妄收部相互之间间隔一定间 距相对排列， 一个监一见区域形成在光发射部和光接收部之间。光接收部 102A ~ 102C相对于光发射部101A ~ IOIC排列，分别接收来自光发射部 101A ~ 101C的^:测光。光4妄收部102A ~ 102C分别计算:l采测光的减光量和减 光率。当减光量大于或等于预定的基准值时，光接收部102A-102C判定烟 产生(发生火灾)，并输出一个表示火灾发生的报警信号到与控制线103 有线连接的接收装置104。
为了正确地判定探测光的减光量，光发射部101A ~ 1 OIC发射探测光的 发射时间需要与光接收部102A 102C接收探测光的接收时间相互同步。为 了达到这个目的，现有技术把光发射部101A 101C与光接收部102A 102C 通过控制线105相互连接。光发射部101A 101C通过控制线105输出控制信 号(同步信号)给光接收部102A 102C。光接收部基于一个由同步信号设 定的特定同步时间，以一个预定的时间间隔接收光，乂人而达到光发射部与 光接收部之间的同步(例如，参见专利文献l)。
专利文献l:日本特开平8-227489号公报。

发明内容
本发明要解决的问题
根据现有的实现分离型探测器同步的方法，需要配置实现同步的控制 线。这种方法不仅增加了安装探测器的工作量，而且安装控制线必然导致 成本的增加。而且，当光接收部和光发射部之间的距离或需要安装的光接收部和光发射部的数量增加时，安装成本也随之增加。目前，根据消防法 规的规定，必须使用高质量的电缆作为控制线，这就进一步增加了控制线 的安装成本。
本发明的目的就在于解决以上问题，提供一种不需要控制线就能实现 光发射部和光接收部之间同步的分离型探测器。
解决问题的方案
根据本发明的 一个方面，所提供的分离型探测器包括能传递探测光到 监视区域的光发射部，能接收来自光发射部的探测光的光接收部，这两个 部彼此分离设置。光发射部和光接收部其中之一设有以无线方式发送同步 光使光发射部和光接收部同步的同步光发射部，光发射部和光接收部其中 的另一个设有同步光接收部，接收同步光发射部发射的同步光。所述的分 离型探测器还包括一个同步建立处理部，该部可以执行一个预定的程序， 以使根据同步光接收部接收到的同步光建立同步。
根据本发明，其中任何一个光发射部和光接收部都可以发射同步光， 而其余的任何一个部都能接收同步光，而实现同步。由于同步信号不需要 通过光发射部和光接收部之间控制线来传递，因此，控制线的安装被省 略，使该分离型探测器的安装更容易，安装成本更低廉。


图1为根据本发明探测器第 一 实施例的系统结构图2为光发射部和光接收部的主要电路结构框图3为光发射部启动程序的流程图4为光接收部启动程序的流程图5为光接收部同步建立程序的流程图6为光接收部同步时间特定程序基本原理的流程图7为在同步时间特定程序中的光发射部进行光发射动作和光接收部 进行光接收动作的时序图8为光接收部的光接收时间调整程序的基本原理流程图9为在光接收时间调整程序中的光发射部进行光发射动作和光接收 部进行光接收动作的时序图10为详细地显示同步时间特定程序的流程图12为详细地显示光接收时间调整程序的流程图13为详细地显示光接收时间调整程序中的光接收部内各元件动作的
时序图14为同步校正程序的流程图15为详细地显示同步校正程序中光接收部内各部动作的时序图； 图16为本发明探测器的第二实施例中的光发射部和光接收部的主要电 路结构的框行光接收动作的时序图18为现有技术中光电式分离型烟探测器的系统结构件号说明 1， 6， 100
2,
3,
4, 103， 105 5， 104
10， 10A 10C, 101A-101C
11
12
13
14
20, 20A-20C, 30， 102A-102C
21
22
23
24
25
26
27
探测器
供电线
本地电源
控制线
接收装置
光发射部
壳体
光源
存储器
光发射控制部
光接收部
壳体
光接收单元 放大器 A/D转换器 峰值保持部 存储器 同步指令开关
28 光接收控制部
28a, 31a 减光量计算部
28b， 31b 烟判定部
28c, 31c 同步建立部
28d， 31d 同步校正部
具体实施例方式
下面将依据以下顺序详细说明本发明的最佳实施例，(1 )针对所有 实施例的共同基本概念，(2)每一个实施例的具体内容，(3)对每一个 实施例的改良。注意本发明不限于本发明说明书中提到的实施例。 (1)针对所有实施例的共同的基本概念
首先，将解释适用于所有实施例的共同的基本概念。每一个实施例均 涉及分离型探测器。分离型探测器是指能在监视区域内探测到诸如火和人 体等不同对象的探测器。
分离型探测器通过分离的并相对的设置光发射部和光接收部，能够对 各种监视区域进行探测，尤其是在较为宽敞的空间譬如体育场馆、仓库和 大型商场。另外，分离型探测器所能探测到的具体目标也是任意的，分离 型探测器能够被制作成可探测到火灾的火灾探测器，也能被制作成能够探 测到人体的人体探测器。下文将以光电式分离型烟探测器为例，解释说明 该类探测器是如何根据由烟引起的探测光的减光量，以及由光发射部传递 和由光接收部接收的探测光来判断是否有烟存在。
这类分离型探测器中的光发射部和光接收部是通过无线方式建立同步 的。也就是说，光发射部以光信号的方式传递同步光，而光接收部通过接 收这一光信号而保持与光发射部的同步。因此，用来在光发射部和光接收 部之间传递同步信号的控制线可以被省略，从而提高分离型探测器的安装 效率并降低安装成本。
对于同步光而言，用来探测烟的探测光除了可以作为发射光和接收光 使用之外，也可以作为同步光来使用。因此，当使用烟探测光时， 一个专 门用来发射和接收探测光之外的光束的元件可以被省略，从而使分离型探 测器的结构更简单。在以下的实施例中，将解释如何把探测光当作同步光 来使用，并且，如无特别说明，探测光和同步光都净皮简单的称为探测光， 不需要对这两种光加以区分。
就同步光的传递-接收模式而言，也存在各种不同的模式。在每个实 施例中，采用通过无线的方式来建立同步，光发射部和光接收部之间的光 和电波的发射和接收是在非常短的时间内的完成的同步才莫式。基于这样的 结构，发射和接收光所需的电力被降低。
(2)每一个实施例的具体内容 接下来，我们将对每一个实施例的具体内容进行解释"^兌明。 首先将说明本发明的第一实施例。第一实施例是关于在每一个预定的
每一个不同于光发射间隔时间的预定的光接收间隔时间内仅在预定的光接
收时间间歇性地^接收^:测光的形态。
我们先解释说明光电式分离型烟探测器(后简称"探测器")的构 成。图i为第一实施例中的探测器系统结构图。探测器i包括光发射部
10A ~ 10C和光接收部20A ~ 20C。其中，光发射部10A ~ IOC和光接收部 20A 20C相互分离并相对设置，其间隔大约为几十至几百米，其中间的空 间为监视区域。光发射部10A 10C分别发射探测烟的探测光，而光接收部 20A接收来自光发射部10A的探测光，光接收部20B接收来自光发射部10B的 探测光，光接收部20C接收来自光发射部10C的探测光。光发射部10A 10C 具有相同的结构，光"t妄收部20A 20C也具有相同的结构。因此，下文中光 发射部10A ~ 1 OC被统称为光发射部10,而光接收部2 0A ~ 2 OC被统称为光接 收部20。
每一光发射部1 O都发射探测光。每一光发射部1 O都通过一个供电线2 与一个本地电源3相连接，并由来自本地电源3的电力所驱动。然而，在每 一光发射部10内部各含有电池时，则能够省略供电线2和本地电源3。另外 一种情形是，通过每一个光接收部20供给电力到每一光发射部10。
每一个光接收部20都能接收探测光。每一个光接收部2G都通过一个控 制线4与一个接收装置5相连接。每一个光接收部20可以通过控制线4得到 来自接收装置5的电力，并且当光接收部20探测到烟时(或者当光接收部 20根据探测到的烟判定发生火灾时)，光接收部20能够通过控制线4输出 一个表示这一结果的事故报警信号给接收装置5。接收到来自光接收部20 的事故报警信号后，接收装置5执行一个预定的报警动作。该报警动作包
括发出声音警报，或发出一个传送信号给其他的防灾装置(未显示)以告 知该防灾装置已探测到烟或火突。
图2为显示光发射部10和光接收部20的主要电路结构框图。光发射部 10包括一个光源12, —个存储器13， 一个光发射控制部14，和一个容纳所 述元件的壳体ll。其中，光源12可以任意选择，例如LED(发光二极管)和 白炽灯泡都可以被使用。在第一实施例中，利用探测光作为建立同步用的 同步光。因此，光源12能发射无线同步光，相当于权利要求中的同步光发 射部。存储器13存储了对于光发射部1 O执行光发射动作所必需的程序和各 种参数等信息，包括了一个EEPROM (电可擦除只读存储器)和一个RAM (随机存储器)。该存储器13还存储了光发射间隔和光发射时间等信息。 控制部14控制光源12的光发射动作，并通过控制光源12的闪烁发射探测光 到监^见区域。
另一方面，光接收部20接收探测光，并包括一个光接收单元22， 一个 放大器23， 一个峰值保持部24， 一个A/D转换器25， 一个存储器26， 一个 同步指令开关27， 一个光接收控制部28，和一个容纳所述元件的壳体21。
光接收单元22接收探测光，并根据光接收量输出一个电压或电流。光 接收单元22也可以任意选择，例如可以使用一个光敏二极管。如上文所描 述的，在第一实施例中，利用探测光作为建立同步用的同步光，光接收单 元22接收同步光，并相当于权利要求中的同步光接收部。
放大器23是一种能放大光接收单元22的输出信号的放大装置。放大器 23根据一个来自同步建立部(将在后文中描述)的控制信号执行"开"或 "关"的动作。
峰值保持部24接收一个被放大器23放大输出的模拟信号，并在接收该 模拟信号的过程中检测并保持(峰值保持)电压的最大输出值，然后根据
这个最大值输出一个电压模拟信号。
A/D转换器25在预定的A/D转换间隔内，根据每一个预定的次数将峰值 保持部24输出的模拟信号转换为数字信号。
存储器26是一种存储对光接收部2G执行光接收动作所必需的程序和各 种参数等信息的存储装置，包括一个EEPROM (电可擦除只读存储器)和一 个RAM(随机存储器)。该存储器26存储了一个用来判定产生烟的阈值的 烟判定部28b (在后文中描述)，以及一个在同步建立部(在后文中描
述)中被作为参照的同步建立标志， 一个光接收间隔， 一个光接收时间， 一个第二光接收时间和一个同步校正间隔等信息。
同步指令开关27是一种指令装置，操作者可以通过它来设定同步建立 操作的开始时间。该同步指令开关27可以被设置成随着光接收部20的壳体 上的壳盖(未显示)关闭而被自动按下的盖开关。
光接收控制部28是一种处理器，它在光接收部2 0中能执行各种不同的 程序，例如，该部可以包括一个IC (集成电路)和一个对IC进行操作的程 序。光接收控制部28具体执行的程序内容将在后文中描述，光接收控制部 28从功能上划分，包括一个减光量计算部28a， 一个烟判定部28b， 一个同 步建立部28c，和一个同步校正部28d。减光量计算部28a计算被光接收单 元22接收的探测光的减光量。烟判定部28b基于减光量计算部计算出的减 光量来判断在监视区域是否存在烟(或是否存在火灾)。烟判定部28b比 较减光量和存储在存储部26中的预设的阀值之间的差别，当减光量超过阀 值时，判定产生烟。同步建立部28c基于光接收单元22接收的探测光执行 一个建立同步的预设程序，这里的同步光建立部28c相当于权利要求中的 同步建立处理部。同步校正部28d在同步建立部28c建立同步之后，在经过 预定的校正间隔的时间点上才交正同步时间，这里的同步才交正部28d相当于 权利要求中的同步4交正处理部。
接下来，将解释启动探测器l使其进入监视状态的启动程序。首先解 释光发射部10的启动程序。图3所示为光发射部10启动程序的流程图。当 操作者以预定方法打开光发射部10的电源时，光发射部10中的光发射控制 部14执行启动程序。在启动程序中，光发射控制部14从存储器13中读取光 发射间隔时间和光发射时间，然后根据光发射间隔时间控制光源12，并根
1)。光发射间隔时间和光发射时间可以任意设定，例如，光发射间隔时 间可以设定为1 10秒，光发射时间可以设定为l个脉沖。如此，光发射部 IO的启动程序完成。
其次，将解释光接收部20的启动程序。图4所示为光接收部20的启动 程序的流程图。当操作者以预定方式打开光接收部20的电源后，在同步指 令开关27被按下时，光接收部20中的光接收控制部28开始启动(步骤SB-1)。例如，在对探测器l进行初始设置时，操作者以预定方法打开光接收
部20的电源并调整光发射部10与光接收部20之间的探测光光轴，然后关闭 光接收部20的壳体封盖，当壳体封盖被关闭时，同步指令开关27随着壳体 封盖的关闭被自动按下。当安装好的光接收部20的电源被断开时，操作者 可以打开光接收部20的电源以重新启动该光接收部20。在这种情况下，光 轴的调整已经完成，光接收部20的壳体封盖也已经关闭，因此，同步指令 开关27已经处于被按下的状态。
当同步指令开关27处于按下状态(步骤SB-1，是)时，光接收控制部 28判定一个同步建立标志是否被存储器26存储(步骤SB-2)。当同步建立 标志被存储(步骤SB-2，是)时，则同步已经建立，那么光接收控制部28 判定同步建立程序不需要另行执行，因此在不需要执行同步建立程序的情 况下完成启动程序。随后根据存储器2 6中存储的同步条件信息进入正常的 监视状态。另一方面，当同步建立标记没有被存储(步骤SB-2，否)，则 同步没有被建立，那么光接收控制部28判定需要执行同步建立程序，因此 开始执行同步建立程序(步骤SB-3)。在完成同步建立程序后，光接收部 20根据同步建立程序所设定的同步条件进入到正常的监视状态。如此，光 接收部20完成启动程序。
第三，将解释光接收部20在步骤SB-3中是如何执行同步建立程序的。 如图5所示，为光接收部20执行同步建立程序的流程图。该同步建立程序 分为两个分程序，其一为同步时间特定程序，用来特别指定同步时间(步 骤SC-1);其二为光接收时间调整程序，以同步时间特定程序所特别指定 的同步时间为中心来缩短光的接收时间(步骤SC-2)。
下面将首先解释在步骤SC-1中同步时间特定程序的基本原理。如图6 所示，为光接收部20中同步时间特定程序的基本原理流程图。图7为同步
的时序图。如图7所示，在如所述的启动程序以后，光发射部10中的光发 射控制部14在每一个预定的光发射间隔时间Te内仅在一个预定的光发射时
间发射^:测光。
另一方面，如图6和7所示，光接收部20中的同步建立部28c执行一个 预定的光接收动作，以在每一个预定的不同于光发射间隔时间的光接收间 隔时间内接收探测光(步骤SD-1)。通过在不同于光发射间隔时间的光接 收间隔时间内执行光接收动作，探测光能够在光发射间隔时间和光接收间
隔时间的公倍数时间段被接收，即使在间歇性的执行光发射和光接收动作 时也是如此。尤其是在第一实施例中，光接收间隔时间被设定得比光发射 间隔时间短(光接收间隔时间〈光发射间隔时间)。例如，当光发射间隔
时间被设定为3秒时，光接收动作以1 2秒的时间间隔被执行。下面解释 这样设置的原因。在第一实施例中，假定在同步建立以后，光发射间隔时 间即使在烟监视状态也能维持同一间隔，那么，光发射间隔时间应该是一 个合适的间隔以便执行烟探测动作。为了能减少光发射部10的电能消耗， 为执行烟检测的光发射间隔时间最好是在能保证烟探测质量的前提下，设 置得尽可能得长。另一方面，当光接收的间隔时间设置得比光发射间隔时 间长时，建立同步需要花费更多的时间，这有可能产生较高的风险，因此 是不适宜的。所以，在第一实施例中，在保证烟探测质量的前提下，光发 射间隔时间被设置得相对较长，同时，光接收时间被设置得比光发射间隔 时间要短，因而能够加快同步的建立。
同步建立部28c用来判定在每一个光接收动作中，仅在预定的光接收时 间内进行是否接收到检测光的判定(步骤SD-2)。也就是说，同步建立部 28c是在各光接收动作中，通过对光接收单元22的输出(实际上是A/D转换 器25所获得的一个转换值，在后文中将解释说明)和在每一个光接收动作 中的预定值比较，来判定是否有探测光的被接收(步骤SD-3)。例如，当 光发射间隔时间为3秒时，光接收动作在每一个光接收动作过程中仅持续 几百毫秒的时间。图7显示执行了N1至N5共5次光接收动作。当同步建立部 28c在任意一个光接收动作中判定探测光被接收(步骤SD-3，是)时，同步 建立部2 8 c则以这 一 光接收时间为基础，特别指定达到预定同步间隔时间 的时间(在这种情况下，与光发射间隔时间相同)为同步时间(步骤SD-4)。例如，在图7中，探测光是在第5次光接收动作N5时第一次被接收， 那么，同步时间就以接收动作N5的光接收时间为基础特别指定。至此，同 步时间特定程序完成。在探测器l出厂之前，这一初始的光接收间隔时间 和光接收时间以一种可提取的方式被存储在存储器26中，或者作为同步建 立处理程序的内部参数被写入到处理程序中(对于下文将描述的第二光接 收时间和其他的时间数据也可以按这一方式进行处理)。
接下来解释图5所示步骤SC-2中光接收时间调整程序的基本原理。图8 显示了光接收部20中的光接收时间调整程序的基本原理流程图，图9为显
示在光接收时间调整程序中的光发射部1 O进行光发射动作和光接收部2 0进 行光接收动作的时序图。如图9所示，同步建立部28c可以根据同步时间特 定程序所特别指定的同步时间为中心，来改变探测光的持续接收时间到一 个预定的第二光接收时间，该第二光接收时间要短于第一光接收时间(步 骤SE-1)。图9显示了从N5到N7共三次光接收动作(光接收动作N5与图7中 的光接收动作N5相同)。在这个例子中，光接收动作N6的光接收时间就已 经被改变为第二光接收时间。例如，当第一光接收时间为几百毫秒时，第 二光接收时间可以为几十毫秒。然后，同步建立部28c将这一新的同步建 立标记存储到存储器26中(步骤SE-2)。于是，光接收时间调整程序完 成，同时同步建立程序终止。
在随后的正常监视状态，光接收部20以同步特定程序所特别指定的同 步时间，并且仅在光接收时间调节程序中所确定的第二光接收时间接收探 测光，从而实现光发射部10与光接收部20之间的同步。存储在存储器26中 的同步建立标记在光接收部20被断电时被删除。当电源被再次打开时，如 启动程序中一样，只要同步指令开关仍处于按下的状态，则自动开始同步
建立程序。
这种同步建立程序的效果将在下文描述。我们首先描述一种简单的通 过无线方式建立同步的方法。光发射部10以一个预定的光发射间隔时间发 射探测光，光接收部20以 一个比光发射间隔时间更长的时间持续接收探测 光，此时，同步时间的建立是基于探测光被接收的时间。然而，在这种经 过较长时间连续地进行光接收的场合，会导致在光接收部20中，用来放大 光接收元件22输出信号的放大器等的电能消耗增加。为了解决这一问题， 在同步时间特定程序中，光接收部20以 一个比光发射间隔时间更短的间隔 时间间歇性地接收光，从而降低光接收部20的电能消耗。
当以所述方式间歇性地接收光时，当在每一个光4妄收动作中的光接收 时间延长时，接收到探测光的几率将会增加，迅速地建立同步。然而，如 果在建立同步之后，光接收时间一直保持不变，则在每一个光接收动作过 程中，探测光没有被接收的时间也增加了，从而导致光接收部20中的电能 的浪费增加。为了解决这个问题，在光接收时间调整程序中，当同步还未 建立时，光接收时间设定得相对较长，而当同步建立以后，光接收时间被 改变到一个尽可能较短的时间(也就是指第二光接收时间)，而仍能保证
探测光能够被同步的接收。通过这样的配置，光接收部20的电能利用效率 提高了。
下面更详细地解释光接收部20执行的同步建立程序。首先解释同步时 间特定程序的细节。图10详细地显示同步时间特定程序的流程图，图ll详
光接收部20中的同步建立部28c "开"放大器23时并将放大率设定为 最大(步骤SF-1)后，等待一个预定的时间(后称"放大器稳定时间") 直到放大器23保持稳定(步骤SF-2)。于是，在放大器稳定时间过去以 后，同步建立部28c开始通过峰值保持部24对放大器23的输出进行峰值保 持(步骤SF-3),并等待经过一个预定的时间(后称"峰值保持部稳定时 间")使峰值保持部24的输出达到稳定(SF-4)。放大器稳定时间和峰值 保持部稳定时间的具体数字根据放大器23和峰值保持部24的工作方法等的 不同而不同。具体的数字被预先存储在存储器26中，同步建立部28c可以
根据需要参照这些数值。
在峰值保持部24经过稳定时间后，同步建立部28c指令A/D转换器25对 峰值保持24输出的信号进行A/D转换(步骤SF-5) 。 A/D转换动作在一个预 定的A/D转换间隔时间内以一个预定的次数4丸行。然后，同步建立部28d叉 在光接收时间Ton的区间内持续"开"放大器23后(步骤SF-6，是)，而 在其他时间段"关"放大器23 (步骤SF-7)。随后，同步建立部28c判 断，在A/D转换器25执行A/D转换动作时得到的A/D转换值当中，是否存在 一个或多个与预定值相同的A/D转换值，或者一个或多个比预定值更大的 值的A/D转换值(是否存在一个预定值的或比预定值更大的值的A/D转换 值)(步骤SF-8)。例如，对于这一预定值来说，可以设定一个接收光发 射部1 O发射的探测光的最低值。
SF-8，否)时，同步建立部28c不能接收来自光发射部10的探测光，并判 断可能存在某种异常状态干扰了同步的建立，于是在一个储存在存储器中 的同步建立异常数上加l (初始值=0)(步骤SF-9)。当同步建立部28c 判定这一同步建立异常数的值等于或大于一个预定值(例如，10~20次) 时，同步建立部28c会判定在同步建立过程中是否发生异常(步骤SF-10)。当同步建立异常数没有达到等于或大于预定数值(步骤SF-10，否)
时，同步建立部28c会指令回到步骤SF-l并重复光接收动作而继续进行同 步建立程序。之后， 一旦同步建立异常数的值达到等于或大于预定值(步 骤SF-10，是)时，同步建立部28c判定发生同步建立异常，同时输出一个 同步建立异常信号给接收装置5 (步骤SF-ll),并终止同步建立程序。接 收装置5接收到这一同步建立异常信号后，会显示或者输出声音信号以提 示发生同步建立的异常，从而引起操作人员的注意。
通过这种方法，同步建立部28c将重复执行步骤SF-1至SF-10的操作， 直至判定有一个或多个等于预定值或大于预定值的A/D转换值，或者，更 进一步同步建立异常数达到等于或大于预定数。从步骤SF-1至SF-10的光 接收动作的各时间都将通过如下的方式决定。首先，如图11所示，放大器 稳定时间和峰值保持部稳定时间之和被表示为重叠时间Tov,峰值保持部 24执行峰值保持动作的时间被表示为峰值保持时间Tpc, A/D转换器25执行 A/D转换动作的间隔被表示为A/D转换间隔TAD，光接收间隔时间("开" 放大器23至其下一次被再"开"的这段时间)被表示为光接收间隔时间 Tn。
在第一实施例中，在同步时间建立程序中，A/D转换动作在每次光接 收动作的时间区间内祐:执行8次。因此，重叠时间Tov可以表达为
重叠时间Tov-光接收时间Ton- (A/D转换间隔时间TADx8)。
在第一实施例中， 一次光发射间隔包括两个光接收时间Ton，其中的 "开"放大器23的时间由于第二个光接收时间Ton到来时重叠时间Tov的存 在而被提前。有了这样的设置，在接收探测光的过程中放大器23和峰值保 持部24的输出信号已经稳定。所以，光接收间隔时间Tn可以表达为
光接收间隔时间Tn =光发射间隔时间+重叠时间Tov - ( 2 x光接收时 间Ton)
步骤SF-1至步骤SF-10中的程序以这样的时序被重复执行。只有在步 骤SF-8中被判定存在一个或多个等于或大于预定值的A/D转换值(步骤SF-18，是)时，探测光才有可能在光接收动作中被接收。因此，在这种情况 下，得到这一A/D转换值的时间可以被设定为同步时间的基准。然而，也 有可能是探测光以外的干扰光被接收。因此，在这种情况下，还需要在下 一次的光接收动作中判断探测光是否也被同时接收，只有当探测光也被同 时接收时，得到A/D转换值的时间才能被设定为同步时间的基准。具体地
说，同步建立部28c计算采集到等于或大于预定值的A/D转换值时的次数。 同时，这个次数的判定如是等于或大于预定值的A/D转换值时的次数则能 被存储到存储器26中。然后，同步建立部28c判断这一次数是否为第一次 (SF-12)，如果该次数是第一次(等于或大于预定值的A/D转换值被第一 次被获得时。步骤SF-12,是)，为再次确认是否在光接收动作中探测光 被接收，则光接收间隔时间Tn如下被再次设定后(步骤SF-13)，然后程序 回到步骤SF-l再一次确认光的接收。
光接收间隔时间Tn =光发射间隔时间-光接收时间Ton
通过这样的配置，A/D转换动作可以在前次接收到探测光的光接收动 作执行时同时被4丸行。
另一方面，当前述的得到等于或大于预定值的A/D转换值的次数不是 第一次时(当等于或大于预定值的A/D转换值是二次或二次以上被得到 时。步骤SF-12，否)，则等于或大于预定值的A/D转换值的数量将被计 数，并存储在存储器中。这一计数数将被判断是否与在前述步骤SF-8中存 储在存储器中的计数数相同(步骤SF-14)。
当等于或大于预定值的A/D转换值的计数数与先前的计数数不同时 (步骤SF-14,否)，同步建立部28c将判定在光接收动作中的探测光接收 时间不相同，并判定同步未被正常执行。于是，程序回到步骤SF-1，同步 建立部28c重新开始执行同步建立程序。
另一方面，当等于或大于预定值的A/D转换值的计数数与先前的计数 数相同时(步骤SF-14，是。以下，称这个记数数为一致记数数)，结束 同步时间特定程序，进入到下一光接收时间调整程序。
接下来开始解释光接收时间调整程序的细节。图12为详细地显示光接 收时间调整程序的流程图，图13为详细地显示在光接收时间调整程序中光 接收部20中各部的动作时间的时序图。在光接收时间调整程序中，利用同 步时间特定程序的一致记数数(参见图IO)调整光接收时间。也就是说， 以这个一致记数数为基础，在同步时间特定程序中的光接收动作之间的任 一时间点特别指定进行光接收，以这一时间点为基准，调整光接收时间为 比同步时间特定程序短的第二光接收时间。 具体地说，同步建立部28c根据一致计数数对后续的光接收动作中的 光接收间隔时间Tn，，光接收时间Ton',和峰值保持时间Tpc'(步骤SG-1 )作如下所述的重新设定。
光接收间隔时间Tn，=光发射间隔时间-(Tov + Tx ) - TAD x ( —致 计数数-1 )
光"f妄4文时间Ton' = Tov + Tx + TAD + Tx
峰值保持时间Tpc， =Ton，-放大器稳定时间
以所述表达式中，Tx表示一个同步的偏离(后称"同步偏离，，)的预 计时间(后称"同步偏离预计时间")，这个同步偏离预计时间可以发生 在周期校正程序(后文说明)执行以后的光发射部10和光接收部20的相互 间。这一同步偏离预计时间可以在光发射部10或光接收部20中计算预定的 光发射间隔时间的计时器的精度较低时，或者在达到周期校正程序进行的 时间较长时，被设定为一个较长的时间。
在以上的各个数值中，光接收间隔时间Tn，基本上是通过从光发射间 隔时间中减去重叠时间Tov，来计算。在本例中，还应当进一步减去同步 偏离预计时间，则尽可能在同步偏离时间提前下"开"放大器23，这样， 即使产生同步偏离，探测光也能被接收，提高了烟探测的可靠性。进一 步，当等于或大于预定值的A/D转换值的计数数是一个较大数值时，探测 光将在光接收动作的早期被探测出。因而A/D转换的间隔时间应当被与计 数数相对应的数值减去，以便光接收时间被提前。至于为什么要在计数数 中减去l,其原因在于，当计数数为l时，探测光是在光接收时间Ton，的 最后被接收的。通过减去A/D转换间隔时间TAD，"开"放大器23的时间就 不需要被提前。光接收时间Ton'也基本上是通过重叠时间Tov和探测光能 被接收的最小时间(在这里是1个A/D转换间隔时间TAD)相加来计算的。 在本例中，同步偏离预计时间Tx被加了两次。这样4故既可以在4果测光的接 收动作因发生同步偏离被提前时，也可以在探测光接收动作因发生同步偏 离而滞后时，保证探测光的接收，从而提高烟探测的可靠性。峰值保持时 间Tpc，是通过从光接收时间Ton，中减去放大器稳定时间来计算的。
然后，同步建立部28c确认是否在重新设定后的光接收动作有效地执 行功能。具体地说，在重新设定之后的光接收动动作中，同步建立部28c 需要判定等于或大于预定值的A/D转换值是否被采集(步骤SG-2)。当该
A/D转换值没有被采集时(步骤SG-2，否)，回到图10所示的同步时间特定 程序的步骤SF-1,同时，同步建立部28c从开始阶段重新执行同步建立程 序。另一方面，当该A/D转换值被采集到(步骤SG-2，是)时，就判定重 新设定之后的光接收动作有效地执行功能(此时，就建立了与光发射部IO 的同步，探测光能够被很好的接收)，同时，同步建立部28c将该同步建 立标志存储到存储器26中(步骤SG-3)。
其后，同步建立部28c就开始以如下方式计算光接收间隔时间Tn，， (步骤SG-4)。
Tn'，=光发射间隔时间—光接收间隔时间Ton'
然后，同步建立部28c对放大器23的放大率到进行设置，使其达到一 个在正常监视时的预定放大率，该放大率要比放大器的最大放大率要小 (步骤SG-5),终止光接收时间调整程序。接着，当每一次光接收间隔时 间Tn，，来临时，同步建立部28c仅在光接收时间Ton，内"开"(0N)放 大器23，从而建立光接收动作和光发射部10之间的同步。
下面说明同步校正程序。图4显示的是同步校正程序的流程图，图15
图。在同步校正程序中，同步校正部28d对预先设定在存储部26中的预设 的同步校正间隔时间是否经过进行监视(步骤SH-1)。该同步校正间隔时 间即使在同步偏离发生的场合，设定在使同步偏离量达到足以妨碍正常的 探测光被准确的接收的程度之前就执行同步校正程序。这个具体的期间是 在光发射部10中对光发射间隔进行计时的时钟电路(图中未显示)的计时 精度，或在光接收部20中对光接收间隔时间进行计时的时钟电路(图中未 显示)的计时精度变得比较低时，被决定缩短，如5-10分钟。
当同步校正间隔时间经过(步骤SH-1，是)时，同步校正部28d判定 探测器l是否处在预定的同步校正许可水平(等于或大于一个恒量的A/D 值)内(步骤SH-2)。仅当探测器l处于正常监视状态时，才进入到下一 步骤SH-3;而当^:测器1处于不正常监^L状态时，必须等到其回到正常监 视状态时才能进入下一步骤SH-3。
所谓不正常的监视状态是指，探测器l已经探测到烟(火灾)的状 态，或者烟探测器l内部发生了故障被检测出的状态(如因灰尘积累等原 因在探测光的光轴上探测光的接收量减少，这个减少量达到等于或大于预
定量时)。在火灾状态或者故障状态不能执行同步校正动作的原因在于， 在这些状态下，光接收量因存在烟或灰尘而减少，将会导致同步校正程序 无法正确执行。对这样的火灾状态或故障状态是否存在的判断方式可以是
任意的。例如，在火灾状态或故障状态，光接收部20的控制部将会在存储 部26中立刻出现一个预定的标志，同步校正部28d确认这个标志是否存 在，然后判定是否存在火灾状态或故障状态。在探测器l中可以设置一个 自动补偿功能，该功能能够自动增大光的接收量以补偿因积累灰尘或类似 物而导致的探测光接收量减少。这个自动补偿功能由于不会影响同步校正 程序，因此，在自动补偿过程中，同步校正程序仍以与正常状态下相同的 方式执行。但是，在火灾状态或者故障状态不会影响到同步校正时，即使 处在火灾状态中或故障状态中同步校正也能被执行。
然后，同步校正部28d在A/D转换器25输出的A/D转换值中判断是否出 现一个或多个与预定值相同或大于预定值的A/D转换值(步骤SH-3)。这 时的预定值是用于判断烟是否存在的光接收量的减光量的阈值(判定火灾 事故报警的阈值)。于是，当不存在该A/D转换值时(步骤SH-3，否)， 同步校正部28d判定同步偏离量超过可允许的同步校正的界限，并计算超 过该可允许的界限的次数，然后将该次数数存储在存储器26中(步骤SH-4)。同步校正部28d将该次数数与预定的次数数相比较(步骤SH-5)。当 该次数数小于预定的次数数时(步骤SH-5，否)，同步校正部28d判定只 是发生了暂时性故障，在不进行校正的情况下终止校正程序，等待下一次 校正程序被执行。另一方面，当该计数数等于或大于预定计数数时(步骤 SH-5,是)，同步校正部28d判定产生更深刻的故障的可能性高，并输出 发生校正故障的信号给光接收控制部28 (步骤SH-6)。光接收控制部28于 是执行一个预定的程序用于将该校正故障的发生告知用户。例如，光接收 控制部28输出一个校正故障信号给接收装置5，接收装置5则使一个故障显 示灯(未显示)不停的闪烁。然后，同步校正部28d为使同步被重新建 立，可自动地解除障碍，在同步建立部28c中同步建立程序被启动。因 此，如图10所示的同步时间特定程序开始执行。
另一方面，在步骤SH-3中，当出现一个或多个等于或大于预定值的 A/D转换值时(步骤SH-3，是)，同步校正部28d使用这一计数数重设一个
如下所示光接收时间Tn，，，，从而对同步进行校正(步骤SH-7)。于是 同步校正程序完成。
光4妄收时间Tn'''=(光发射间隔时间光4妄收间隔时间Ton') -(同步偏离预计时间Tx x (计数数-在正常时等于或大于预定值的A/D转 换值的数量))
也就是说，对在正常时被计的等于或大于预定值的A/D转换值的数 (下称"基准计数数")，在实际中等于或大于预定值的A/D转换值的数 多时，在发射光和接收光之间就会产生一个同步偏离。因此，同步时间通 过减去只超出数量的同步偏离预计时间Tx来校正。例如，当基准计数数为 2时，应当在实际计数数中被减去2，只按照这一减法结果，减去同步偏离 预计时间。还有，基准计数数可以根据在正常时的同步时间任意设定。最 好是，即使实际的同步时间向前后的任一侧偏离时，能校正这个实际的同 步时间的基准计数数就被设定。例如，当基准计数数为l时，并当实际计 数数小于1时，则该偏离量无法被校正。因此，最好是，基准计数数被设 为2或3。
根据如所述的第一实施例，能建立从光发射部10发出探测光，光接收 部20接收该探测光的同步，光发射部10和光接收部20无须通过连接控制线 4发送同步信号，省略掉控制线4的安装，从而使探测器l的安装操作变得 容易，因此降低了安装成本。
由于探测光被当作同步光来使用，因此不必提供一个专门为了建立同 步而发射、接收光的构成要件。因而，探测器l的结构更简单，制造成本 更低廉。
因为光接收间隔被设定得比光发射间隔要短，光发射间隔时间因为被 设定得相对较长所以更适于烟的探测，同时，光接收时间设定得比光发射 间隔时间要短，因而能够更快速的建立同步。
当特别指定同步时间以后，探测光的光接收时间改变为第二光接收时 间。因此，在同步建立以前使用一个相对较长的光接收时间能够使同步建 立更快的完成。同时，在同步建立以后使用较短的光接收时间能够降低光 接收的能耗。
在放大器稳定时间经过以后，才判定是否存在同步光的接收。因此， 放大器23在非稳定状态并不判定同步光的接收是否存在。所以，是否存在
同步光的接收能够更为准确地判定，同步建立程序的可靠性也被大大提 高。
在同步建立程序中，放大器23被设定为最大放大率，在同步建立之 后，放大器23被重新设定为比最大放大率小的预定的放大率。所以，在同 步建立程序中，同步光的光接收性能被最大化，提高了同步建立的可能 性。
由于在同步校正部28d校正同步时间，所以同步偏离能够被自动的消 除，并且光接收部20能够在一个合适的时间接收4采测光。因此，在一长时 间内，烟探测的可靠性被提高了 。
在同步校正程序中，当等于或大于一个预定值的同步光没有被接收到 时，同步建立程序根据同步建立部28c的指令自动开始运行。通过这样的 设置，当存在同步偏离超过校正的界限的可能性时，同步建立程序能够自 动从开始步骤被重新执行。即使同步偏离较大，同步时间也能被校正到一 个合适的状态。或者，通过向用户提示发生了校正故障，而促使用户及早 的釆取解决措施。
还有，在同步校正程序中，当等于或大于预定值的光接收量的同步光 被接收时，以接收这个同步光的时间为基准，将在预定光发射间隔内到达 的时间设定为同步时间，自动地取消同步偏离，从而使光接收部20能够在 合适的时间接收探测光。
第二实施例
下面将详细介绍第二实施例的具体内容。第二实施例涉及一个这样的 模式，即在一个预定的比光发射间隔时间长的光接收间隔时间内间歇性的 执行同步建立程序。注意，除非特别指出，其结构类似于第一实施例的结 构，并且与在第一实施例中相同的构成要件时将根据需要引用与第一实施 例中相同的编号。
图16为根据第二实施例显示的探测器中光发射部和光接收部主要结构 的概念方框图。探测器6包括光发射部10和光接收部30。光接收部30接收 探测光，相当于权利要求中的光接收部。光接收部30包括光接收单元22, 放大器23,峰值保持部24, A/D转换器25，存储器26，同步指令开关27, 光接收控制部31，以及容纳以上部件的壳体21。光接收控制部31根据功能 划分包括减光量计算部31a，烟判定部31b，同步建立部31c和同步校正
部31d。减光量计算部31a,烟判定部31b和同步;f交正部31d分别与减光量计 算部28a，烟判定部28b和同步校正部28d同样的设置。同步建立部31c根据 在光接收单元22所接收的探测光来执行一个建立同步的预定程序，并相当 于权利要求中的同步建立处理部。
由同步建立部31c执行的同步建立程序基本上与第 一实施例中的同步 建立程序相同，但是有一点区别，即同步建立部31c在一个预定的比光发 射间隔时间长的光接收间隔时间内间歇性的执行同步时间特定程序。图17 为显示在同步时间特定程序中光发射部1 O执行光发射动作和光接收部3 0执 行光接收动作的时序图。同步建立部31c在每一个不同于光发射间隔时间 Te的光接收间隔时间Tn2内执行光接收动作。光接收间隔时间Tn2长于光发 射间隔时间Te (光接收间隔时间Tn2〉光发射间隔时间Te)。例如，当光发 射间隔时间为3秒时，光接收动作以5 10秒的时间间隔被执行。图17显示 了光接收动作被执行了N1 N3共三次。即使当光接收间隔时间被设置得比 光发射间隔时间长，光发射时间和光接收时间也是在光发射间隔和光接收 间隔时间的公倍数的时间点上一致。因此，同在第一实施例中一样，光接 收部30能够接收探测光，并能够特别指定同步时间的基准。也就是说，光 发射时间和光接收时间至少是互不相同的。这样，就可以通过利用被特别 指定的同步时间，执行与第一实施例中相同的光接收时间调整程序来建立 同步。
根据如上所述的第二实施例，即使当光接收间隔时间比光发射间隔时 间长时，光发射部10和光接收部30也能够建立同步，并达到与第一实施例 中相同的效果。
上对本发明的各相关实施例进行了说明，本发明的具体的构成和方 法也能够在记载在权利要求的各个发明的技术思想的范围内进行任意的改 变和改进。以下是对这样的变形例进行说明。
另外，本发明所要解决的问题和本发明的效果也不限于上文描述的内 容，根据本发明，也包括解决上文中没有描述到的内容，起到上文中没有 记载的效果，或者，仅解决了上文描述的问题的一部分，仅起到上文中描 述的效果的一部分。例如，即使当光发射部的控制线由于某些原因没有被 完全省略，由于能通过无线方式建立同步而省略控制线的可能性提高，仍 在本发明的课题中。
本发明包括具有能实现无线同步功能的构成要素的所有探测器，也包 括通过线连接起来的具有光发射部和光接收部的探测器。例如，上文所述
的通过光实现无线同步功能的探测器；以及使用控制线将光发射部和光接 收部连接起来，并且通过该控制线利用电信号多余地建立同步的探测器； 或者通过控制线对光发射部供电而省略本地电源的探测器，均为本发明的 探测器。例如，当既配置了无线同步又配置了有线同步的情况下，可以将 无线同步设置成仅当有限同步失灵的情况下才被执行。
显示在各实施例中的构成也可以相互合并。例如，第一实施例中同步
方法和第二实施例中的同步方法都可以被设置同时其作用，可以根据不同 状态选择适用其中一种。
如上所述，在将探测光作为同步光使用的各实施例中，也可以设置专 门用来发射同步光的光源和光发射控制部14，以及用来接收专用光的光接 收单元22和光接收控制部。在这种情况下，同步光光源或光发射控制部14 可以被设置在光接收部中，而用来接收专用光的光接收单元22和光接收控 制部可以被设置在光发射部中。同样在这种情况下，光发射间隔时间和 光接收间隔时间可以不受探测光发射间隔时间等的限制。因此，设置光发 射间隔时间以及光接收间隔时间的自由度提高了 。
在各实施例中，在同步建立设定的光接收时间可以被重新设定为同步 建立后的第二光接收时间。在节省能耗不必要的场合，可以在同步建立以 后继续使用相对较长的光接收时间。或者，在快速的同步建立不是必需的 场合，可以在同步建立以前直接使用较短的第二光接收时间。
在各实施例中，说明了当一个预定的同步校正间隔时间经过以后，执 行同步校正程序。作为同步校正程序的开始的时间点，也可以使用其他的 时间点。例如，当探测光的接收量减少时，有可能是产生了烟，在探测光 的光轴上聚集的灰尘，或者是光学元件如探测镜头上沾有污物。此外，也 有可能是光接收部因为轻微的同步偏离而不能接收全部的探测光。因此， 当探测光的接收量低于预定值时，同步校正程序就可以先执行。然后，仅 当探测光的接收量仍在下降时，才判定产生烟，并输出报警信号或者执行 补偿程序。或者，同步校正程序也可以基于一个来自接收装置的预定的控 制信号而启动。
另外，在说明书或附图中所显示的电路图，框图，参数和各种数值仅 仅是示例的，除非特别说明都可以任意改动。例如，电路结构的一部分可
以被程序所替代，并且光发射控制部14和光接收控制部28的功能的程序内 容的整个或局部可以通过^_件来完成。 工业应用
如上文所描述的，根据本发明的分离型探测器可以通过分离设置的光 发射部和光接收部实现光发射部和光接收部之间的同步，并可以在节约能 耗的同时迅速有效的建立同步。
权利要求
1、分离型探测器，包括:光发射部，所述光发射部发射探测光到监视区域；光接收部，所述光接收部接收由光发射部的发射的探测光，并根据所接收的探测光的光接收量判定在所述监视区域内预定监视目标的有无，所述光发射部和光接收部彼此分离设置；其特征在于，还包括:同步光发射部，所述同步光发射部设置在所述光发射部和所述光接收部其中之一上，所述同步光发射部以无线方式发射同步光以建立光发射部和光接收部之间的同步；同步光接收部，所述同步光接收部设置在所述光发射部和所述光接收部中的另一上，接收由所述同步光发射部发射的所述同步光；以及同步建立处理部，所述同步建立处理部设置在与所述同步光接收部所在的另一光发射部或光接收部上，所述同步建立处理部基于同步光接收部接收到的所述同步光执行一个预定的建立同步的程序。
2、 根据权利要求l所述的分离型探测器，其中所述同步光发射部设置 在所述光发射部上，并且所述同步光接收部和所述同步建立处理部设置在 所述光接收部上，所述同步光发射部发射作为同步光的#:测光，所述同步 光接收部接收作为同步光的所述探测光，以及所述同步建立处理部基于所 述同步光接收部接收到的所述探测光执行预定的建立同步的程序。
3、 根据权利要求2所述的分离型探测器，其中所述同步光发射部在每一个预定的光发射间隔时间内仅以预定的光发 射时间间歇性的发射探测光，以及所述同步建立处理部在每一个不同于所述光发射间隔时间的预定的光 接收间隔时间内仅以预定的光接收时间执行所述探测光的光接收动作，并 在光接收动作中判定探测光是否被接收，当判定探测光被接收时，所述同 步建立处理部基于所述探测光被接收的时间，特别指定在所述预定的光发 射间隔到达的时间为同步时间。
4、 根据权利要求3所述的分离型探测器，其中所述光接收间隔时间比 所述光发射间隔时间短。
5、 根据权利要求3所述的分离型探测器，其中所述光接收间隔时间比 所述光发射间隔时间长。
6、 根据权利要求3至5中的任意一项所述的分离型探测器，其中所述 同步建立处理部在特别指定所述同步时间以后改变所述探测光的光接收时 间为比所述光接收时间短的预定的第二光接收时间。
7、 根据权利要求1至6中的任意一项所述的分离型探测器，其中 在所述光发射部和所述光接收部中的另 一上，设有放大器，所述放大器应的》文大，以及所述同步建立处理部启动所述放大器后，并在所述放大器的输出达到 稳定的预定的稳定时间经过以后，基于放大器的输出判定是否接收到所述 同步光。
8、 根据权利要求1至7中任意一项所述的分离型探测器，其中 在所述光发射部和所述光接收部中的另一上，设有放大器，所述放大乂十应的^t大，以及所述同步建立处理部通过设定所述放大器到最大放大率来判定是否接 收到所述同步光，并且在同步建立以后，重新设定所述放大器到小于所述 最大放大率的预定的放大率。
9、 根据权利要求1至8中任意一项所述的分离型探测器，还包括同步校正处理部，所述同步校正处理部在同步建立处理部建立同步以 后，基于所述同步光接收部接收到的所述同步光执行为校正所述同步时间 的预定的程序。
10、 根据权利要求9所述的分离型探测器，其中同步校正处理部将同 步光接收部接收到的所述同步光接收量与一个预定值进行比较，从而判定 等于或大于一个预定值的同步光是否被接收，并且当等于或大于预定值的 同步光没有被接收的次数达到等于或大于一个预定值时，所述同步校正处 理部开始通过同步建立处理部执行同步建立程序或者执行一个预定的程序 通报发生了一个校正故障。
11、 根据权利要求9或10所述的分离型探测器，其中同步校正处理部 将同步光接收部接收到的同步光接收量与 一个预定值进行比较，并且当等 于或大于所述预定值的同步光被接收时，同步校正处理部基于该同步光的 接收时间设定在预定的光发射间隔时间内到来的时间为同步时间。
全文摘要
本发明涉及一种分离型探测器，该探测器在不需要使用控制线的情况下可以实现一个光发射部和一个光接收部之间的同步。该分离型探测器包括一个发射探测光到一个监视区域的光发射部，一个接收光发射部发射的探测光的光接收部，该光发射部和光接收部彼此分离设置。在光发射部和光接收部之一上设置有一个同步光发射部，该同步光发射部可以通过无线方式发射用来实现光发射部和光接收部之间的同步的同步光，在光发射部和光接收部的另一个上，设置有一个同步光接收部，该同步光接收部可以接收来自同步光发射部的同步光，以及一个同步建立处理部，该同步处理部基于同步光接收部的接收到的同步光执行一个预定的程序以建立同步。
文档编号G08B17/103GK101379534SQ20068005305
公开日2009年3月4日 申请日期2006年2月23日 优先权日2006年2月23日
发明者中岛悟史, 伊藤雅之 申请人:报知希株式会社