模块化光电烟雾传感器管的制作方法

1.本文中公开的实施例涉及烟雾检测器，并且更特别地涉及用于空气管道的光电烟雾检测器。


背景技术：

2.烟雾检测器是检测烟雾并且发出警报的装置。光电烟雾检测器是一种基于光反射原理工作的烟雾检测器，并且大体上包括光发射器、光接收器和光学室。当光学室中不存在烟雾且光学室为空的或几乎为空的时，光接收器典型地接收到从室表面反射的少量光。在另一方面，当在光学室中存在烟雾时，由于从烟雾微粒反射的光，光接收器接收到更多的光。当接收的光的量超过阈值水平时，触发警报。
3.用于感测加热、通风和空气调节系统的管道内的一个或多个条件的检测器典型地安装到凸缘或其他构件和/或空气管道的外侧，并且包括从外部侧向地延伸到管道中的采样管。管道内的空气流入采样管中形成的入口中到位于管道的外侧的壳体中的烟雾传感器。然后，空气经由输出流管返回到管道的内部。
4.灰尘和碎屑可积累在烟雾检测器内，导致假警报和频繁的维护。管道检测器的维护典型地是耗费时间的具有受限的效率的过程。因此，管道检测器的维护经常伴有检测器的替换。


技术实现要素：

5.根据实施例，用于空气管道的烟雾检测器包括与空气管道流体地连通的采样空间和光电检测系统，其中采样空间由具有光学窗的可移除的采样空间封壳包封，并且光电检测系统位于光学窗附近。
6.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，可移除的采样空间封壳包括导电材料。
7.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，可移除的采样空间封壳吸收红外光。
8.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光电检测系统包括至少一个光发射器和至少一个光接收器。该至少一个光接收器可以以不同角度接收光。
9.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，至少一个光发射器发射多种波长。
10.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，烟雾检测器包括光模。光模可形成采样空间封壳的一部分。
11.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，可移除的采样空间封壳包括清洁端口。
12.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，
光学窗具有抗静电特性或疏水特性。
13.根据另一个实施例，一种用于在空气管道中检测烟雾的方法包括：发射光到可移除的采样空间封壳中，使用光电检测系统以多种角度从采样空间封壳接收光，以及将发射的光和接收的光进行比较。采样空间封壳包括光学窗并且包封与空气管道流体地连通的采样空间。光电检测系统包括至少一个光发射器和至少一个光接收器且位于光学窗附近，且光电检测系统定位成发射光到采样空间中并且从采样空间接收光。
14.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，光电检测系统包括构造成以不同角度接收光的多个光接收器。
15.根据另一个实施例，一种维护用于空气管道的烟雾检测器的方法包括清洁或替换采样空间封壳的至少一部分，其中采样空间封壳包封与空气管道流体地连通的采样空间，并且烟雾检测器包括位于采样空间封壳的光学窗附近的光电检测系统。
16.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，采样空间封壳包括清洁端口，并且清洁包括通过清洁端口抽吸或施加压缩空气。
17.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，清洁包括从烟雾检测器移除采样空间封壳的至少一部分，以及从采样空间封壳和光学窗移除污染物。
18.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，采样空间封壳具有至少两个部分，并且清洁包括移除一个部分以提供到采样空间封壳的内部的通路。
19.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，其中采样空间封壳具有至少两个部分，并且替换采样空间封壳包括替换采样空间封壳的一个或多个部分。
20.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，采样空间封壳包括第一部分、第二部分、光模和光学窗，并且替换采样空间封壳包括替换第一部分、第二部分或两者。
21.除了以上所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在进一步的实施例中，进一步包括清洁光模、光学窗或两者。
附图说明
22.下列描述不应被认为以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件编号相似：图1为示例性烟雾检测器的截面；图2为示例性烟雾检测器的分解视图；以及图3为示例性烟雾检测器的顶视图。
具体实施方式
23.用于空气管道的烟雾检测器包括与空气管道流体地连通的采样空间和光电检测系统。采样空间由具有光学窗的采样空间封壳包封。光电检测系统包括至少一个光发射器和至少一个光接收器。该至少一个光发射器和至少一个光接收器位于光学窗附近。采样空间封壳是可移除的，并且可根据需要进行清洁或替换，而无需替换整个烟雾检测器。清洁
和/或替换采样空间封壳的能力帮助减少由于灰尘和其他积累的材料的假阳性的数量，以及保持烟雾检测器的灵敏度。
24.本文通过示例而非限制的方式参考附图给出了所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。
25.图1示出了烟雾检测器10。烟雾检测器包括入口30、出口40和采样空间50。采样空间50由可移除的采样空间封壳55包封。可移除的采样空间封壳55具有一个或多个光学窗60并且可包括光模150。可移除的采样空间封壳55可包括可选的清洁端口110。清洁端口允许使用抽吸装置、压缩空气或其组合以用于清洁可移除采样空间封壳55，例如通过使用空气来迫使可导致采样空间封壳55中光的遮蔽的灰尘或其他的积累材料通过采样空间封壳55。光电检测系统70位于光学窗60附近。采样空间50与空气管道(未示出)流体地连通。在空气移动通过空气管道时，空气的一部分进入入口30并且移动通过采样空间50，并且通过出口40离开，重新加入经过管道的空气。
26.可移除的采样空间封壳可为一体的或可具有多于一个部分。可移除的采样空间封壳55的至少一部分可被移除以用于清洁或替换，而无需替换整个烟雾检测器10或检测器10的其他元件中的任一个。移除可移除的采样空间封壳55的至少一部分的能力以及将系统的剩余部分留在适当位置促进了维护，减少了由于灰尘或其他的积累材料的假阳性，并且是有成本效益的。在一些实施例中，光模150和光学窗60中的一个或多个可从可移除的采样空间封壳55分开。该模块性允许按照要求对每个元件的检查、评估和维护/替换。
27.采样空间封壳55具有接收端80和90，其促进采样空间封壳55的移除和替换。接收端80,90可包括垫圈或其他类型的密封件。备选地，垫圈或密封件可定位在设备安装件200的每一端或入口30和出口40上。
28.可移除的采样空间封壳55可吸收红外光，并且可由红外吸收材料制成，或可涂覆有红外吸收涂层。在一些实施例中，采样空间封壳55包括导电材料，该导电材料包括ir吸收材料。采样空间封壳55包括一个或多个光学窗60，以使得能够检测并且可选地测量烟雾和其他材料。光学窗60传递大于或等于由检测系统传递的光的90%用于有效的检测和/或测量，并且光学窗可由聚合物、玻璃或其他合适的材料制成。光学窗60可表现出呈涂层的形式的抗静电特性和/或超疏水特性，该特性可促进光学窗、采样空间外壳或两者的清洁。抗静电特性和/或超疏水特性还可减少微粒保持在光学窗上和干扰检测、测量或两者的可能性。采样空间50可具有不干扰检测系统10的任何形状。示例性截面形状包括圆形、方形和矩形。
29.图2是示出入口30和出口40以及安装元件200的烟雾检测器10的实施例的分解视图。在该示例性实施例中，可移除的采样空间封壳包括至少两个部分，在此示出为可移除的采样空间封壳的第一部分55a和可移除的采样空间封壳的第二部分55b。还示出了光学窗60、光电检测系统70和光模150。
30.光电检测系统70位于光学窗60附近。光电检测系统70使用光来评估关于条件(诸如火或其他危险)存在的量(在该示例中，采样空间50内的空气的量)。在该说明书中，用语“光”意味着在电磁波谱中在任何频率或频率的组合下的相干或不相干的辐射。在示例中，光电检测系统70使用光散射来确定采样空间中的微粒的存在以指示阈值条件或事件的存在。在该说明书中，用语“散射光”可包括入射光的幅度/强度或方向的任何改变，包括在任何/所有方向上的反射、折射、衍射、吸收以及散射。在该示例中，光通过光学窗60发射到采
样空间50中；当光遇到悬浮(即，飘浮)在周围的介质(空气)内的物体(例如烟雾微粒或气体分子)时，由于物体的折射率相比于周围介质(空气)的差异，光将被散射和/或吸收。取决于物体，光可在所有不同的方向上散射。检测由物体散射的光可提供包括确定阈值条件或事件的存在的关于采样空间的信息。
31.光散射为归因于光与组成材料的原子或表面的相互作用的物理特性。对于从源发射的光，重定向的角度取决于材料构成和几何形状。光的重定向可为各向同性的，其中每个角度接收相同量的辐射。另外，光的重定向可为各向异性的，或一定量的光的重定向关于角度不一致。各向异性的量取决于与材料的几何形状特性组合的光学和电子特性。各向异性也与频率有关。在实践中，该原理可用于区分一种材料与另一种材料；一组材料与另一组材料；或材料的组合和成组材料。
32.光电检测系统70包括至少一个光发射器和至少一个光接收器。该至少一个发射器能够发射多种波长。该至少一个接收器能够检测(接收)多种波长。发射和检测多种波长的能力促进了区别采样空间中不同类型的材料。发射器和接收器可包括光学纤维线缆、激光二极管、光电二极管或光产生和接收的其他类型。
33.来自发射器的光通过光学窗60传递到采样空间50中。图3中示出了发射器和接收器的示例性布置。第一红外发射器300、蓝光发射器310、第二红外发射器320以及接收器330位于光学窗60和光模150附近。
34.光与在采样空间封壳50中存在的任何微粒相互作用，并且反射或传递回到接收器。由发射器提供的光的比较和/或反射回到接收器的光的改变将指示在采样空间50中是否存在导致光的散射的气氛改变。如在本文中所描述的散射光意在额外包括反射的光、传递的光和吸收的光。尽管检测系统被描述为使用光散射以确定条件或事件，但是除了光散射之外或代替光散射而使用光遮蔽、吸收以及荧光的实施例也在本公开的范围内。
35.在一些实施例中，来自光电检测系统70的光通过光模、引导件、透镜或其他分布装置，出于方便起见，在这里将其描述为“光模”150。光模使得能够从多个角度聚集光。可从任何合适的材料构造光模，包括但不限于例如纤维光学器件、自由空间光学器件、模制塑料光学器件或光子集成电路。另外，光模和发射器、接收器或两者都可集成。
36.光电检测系统70可用于将烟雾与其他类型的危险条件或滋扰区别开。每个发射器与用于聚集/接收来自采样空间50的散射光的一个或多个接收器相关联。一个或多个接收器中的每个相对于发射器以不同的角度定向。例如，在发射器和第一接收器之间形成第一角度，并且在发射器和第二接收器之间形成第二角度。第一角度和第二角度为已知的且不同。在一些实施例中，可通过在物理上不同地定向/定位接收器来实现不同的角度。在其他实施例中，可通过使用多个发射器来实现不同的角度。在其他实施例中，可使用光模来接收来自不同散射角度的在一个或多个接收器处的散射光。可将光模可操作地连接且构造以支承发射器和多个接收器，使得多个接收器各自接收来自期望的角度的散射光。
37.光电检测系统可包括控制系统(未示出)。可利用控制系统来管理检测系统的操作，并且该控制系统可包括构件的控制、数据采集、数据处理以及数据分析。在一些实施例中，检测系统可包括其他的构件来检测其他的条件(诸如空气质量)。控制系统包括处理器和存储器。示例性处理器包括微处理器、片上系统(soc)、现场可编程门阵列(fgpa)等。处理器可联接到至少一个光发射器和至少一个光接收器。该至少一个光接收器构造成将接收的
散射光转变成可由处理器接收的对应信号。可由处理器将信号输出和来自发射光的信号进行比较以确定是否存在阈值条件。
38.除了可操作地联接到至少一个发射器和至少一个接收器之外，控制系统可与一个或多个输入/输出装置相关联。在实施例中，输入/输出装置可包括警报或其他信号，或基于检测到预先限定的事件或条件而触发的灭火系统。在本文中应该理解，如在本文中使用的用语“警报”可指示检测的可能结果的任一种。
39.本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不意在限制本公开。如本文使用的单数形式"一个"、"一种"和"该"意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。将进一步理解的是，用语"包括"和/或"包含"在用于此说明书中时表示指出的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组。
40.虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物代替其元件。另外，可进行许多修改以使特定情况或材料适于本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，意在使本公开不限于作为用于执行本公开构想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。