粒子檢測的制作方法
【專利說明】
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年6月10日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980130131.9、名稱為"粒子檢測" 的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及一種粒子檢測。W下將描述的本發(fā)明適用于煙霧檢測領(lǐng)域，但是應(yīng)該 理解為本發(fā)明并不限制在該用途。
【背景技術(shù)】
[0004] 已知有多種檢測空氣中粒子的方法。一種檢測空氣中粒子物質(zhì)存在的方法包括射 出光束，所述光束橫穿被監(jiān)測區(qū)域，W及測量光束的減弱。此類檢測器通常被稱作"遮擋檢 測器"或簡稱"光束檢測器"。
[0005] 例如，傳統(tǒng)的光束檢測器如圖1所示。檢測器100包括光發(fā)射器和檢測器102W及反 射器104,它們分別置于被監(jiān)測區(qū)域106的兩側(cè)。來自光發(fā)射器和檢測器102的入射光108朝 向反射器104射出。反射器104反射入射光108作為反射光110。反射光110被朝向光源和檢測 器102反射回來。如果粒子物質(zhì)進(jìn)入被監(jiān)測區(qū)域106,粒子物質(zhì)將減弱入射光108和反射光 110,并且促使光源和檢測器102處接收的光量減少。替代的光束檢測器省略了反射器，并且 通過光源橫穿被監(jiān)測區(qū)域106直接照明檢測器。其它幾何結(jié)構(gòu)也是可行的。
[0006] 同時(shí)光束檢測器所用的煙霧檢測機(jī)構(gòu)為聲音、光束檢測器，通常都具有很多問題。
[0007] 首先，光束檢測器可能具有1類(誤確認(rèn))錯(cuò)誤，其中異物或其它粒子物質(zhì)例如灰塵 進(jìn)入被監(jiān)測區(qū)域，并且遮擋光束。光束檢測器通常不能區(qū)別由感興趣粒子(例如煙霧）引發(fā) 的遮擋和由于非感興趣異物(例如飛入光束的蟲子)的存在導(dǎo)致的吸收。
[000引其次，光束檢測器需要在安裝時(shí)精確對(duì)準(zhǔn)。此類對(duì)準(zhǔn)是為了確保在正常條件下，沒 有煙霧時(shí)，光進(jìn)入傳感器，W捕獲傳輸光束的主要部分，并且轉(zhuǎn)而將對(duì)遮擋的敏感度提高至 最高程度。運(yùn)種校準(zhǔn)可能是慢的并且因此實(shí)現(xiàn)起來成本很高。而且，當(dāng)檢測器的物理環(huán)境發(fā) 生變化時(shí)（例如由于光束檢測器附接的結(jié)構(gòu)的小的運(yùn)動(dòng)），可能需要重復(fù)校準(zhǔn)。在一些情況 中，如果檢測器上的入射光的強(qiáng)度下降地非常快，那么運(yùn)種未對(duì)準(zhǔn)可能會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤報(bào)警。
[0009] 第二個(gè)問題的一種補(bǔ)償方法是引入光電檢測器，所述光電檢測器具有覆蓋大范圍 入射角度的高靈敏度。運(yùn)就減少了用別的方法產(chǎn)生的光束與光電檢測器之間的較差的對(duì)準(zhǔn) 的影響。但是，運(yùn)種解決方案是W對(duì)不希望的背景光的增強(qiáng)的靈敏度為代價(jià)的，運(yùn)轉(zhuǎn)而使檢 測過程復(fù)雜化，并且增大了未能成功檢測感興趣粒子存在的可能性。
[0010] 提供能量至粒子檢測系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)成本很高。在能夠供應(yīng)的能量的量方面存在 實(shí)用的/商業(yè)的限制。受限制的能量供應(yīng)限制了發(fā)射機(jī)的光能輸出，運(yùn)轉(zhuǎn)而限制了被測量信 號(hào)的信號(hào)對(duì)噪聲的比率。如果該系統(tǒng)的信號(hào)對(duì)噪聲的比率下降地太多，那么該系統(tǒng)可能會(huì) 經(jīng)?；蝾l繁地錯(cuò)誤報(bào)警。
[0011] 在一些系統(tǒng)中，信號(hào)對(duì)噪聲的比率能夠通過采用接收器處的長綜合時(shí)間或平均時(shí) 間來增強(qiáng)。但是，如果采用長綜合時(shí)間，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間(通常在10秒和60秒之間）必須被增大 至更高的級(jí)別。運(yùn)是不希望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的第一方面提供了一種粒子檢測系統(tǒng)，包括:至少一個(gè)光源，所述光源適于 照明至少W兩種波長監(jiān)測的體積;接收器，所述接收器具有視野，并且適于在來自至少一個(gè) 光源的光已經(jīng)穿越被監(jiān)測體積之后接收所述光，并且適于產(chǎn)生指示在所述接收器的視野內(nèi) 區(qū)域接收的光的強(qiáng)度的信號(hào);處理器，所述處理器與所述接收器相關(guān)聯(lián)，所述處理器適于處 理由所述接收器產(chǎn)生的信號(hào)，W將在所述接收器的視野內(nèi)的對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)接收的至少兩種波 長的光聯(lián)系起來，并產(chǎn)生指示兩種波長的光的相對(duì)遮擋率的輸出。
[0013] 本發(fā)明的另一方面提供了一種粒子檢測系統(tǒng)，包括:至少一個(gè)光源，所述光源適于 W至少兩種波長照明被監(jiān)測的體積;接收器，所述接收器適于在來自至少一個(gè)光源的光穿 越被監(jiān)測體積之后接收所述光，并且適于產(chǎn)生空間地并且光譜地分解接收光的輸出；處理 器，所述處理器用W將在對(duì)應(yīng)的空間位置中接收的至少兩種波長的光聯(lián)系起來，并產(chǎn)生指 示在被監(jiān)測體積內(nèi)存在粒子的輸出。
[0014] 優(yōu)選地，所述接收器包括傳感器，所述傳感器具有多個(gè)傳感器元件。所述接收器還 可包括圖像形成光學(xué)W形成包括至少一個(gè)光源的圖像。
[0015] 所述光源能夠包括一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射器，所述光發(fā)射器適于W相應(yīng)的波長發(fā)出 光。光源能夠僅發(fā)出單個(gè)波長，或多個(gè)波長。
[0016] 所述光源能夠在不同的時(shí)間W至少兩種波長中的每一種照明被監(jiān)測的體積。替代 地，光源包括光發(fā)射器，所述光發(fā)射器適于同時(shí)發(fā)出涵蓋廣泛波長帶的光，所述廣泛波長帶 包括至少兩種波長。
[0017] 優(yōu)選地，所述粒子檢測系統(tǒng)包括多個(gè)光源。
[0018] 所述處理器適于確定在對(duì)應(yīng)的空間位置中接收的至少兩種波長的光的相對(duì)強(qiáng)度， 并產(chǎn)生指示在被監(jiān)測體積內(nèi)存在粒子的輸出。
[0019] 此類系統(tǒng)的調(diào)試能夠包括近似地對(duì)準(zhǔn)所述光源和接收器，使得至少一個(gè)光源照明 所述接收器，W及在圖像傳感器中選擇哪個(gè)空間位置對(duì)應(yīng)于光源，并且將用于測量接收的 光的強(qiáng)度，測量值對(duì)應(yīng)于光源。由于系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)將隨著時(shí)間的推移而變化，處理器優(yōu)選 地隨著時(shí)間的推移追蹤對(duì)應(yīng)于光源的空間位置。
[0020] 利用距離光傳感器遠(yuǎn)方定位的光源能夠形成光束，并且所述光束設(shè)置為發(fā)出一種 或多種波長的光，所述光橫穿被監(jiān)測區(qū)域。光束能夠利用一個(gè)或多個(gè)反射祀形成，所述反射 祀適于反射光發(fā)射器的橫穿被監(jiān)測區(qū)域的光束。在運(yùn)種布置中，光發(fā)射器能夠靠近遠(yuǎn)方定 位的光傳感器和反射祀安裝。
[0021 ]系統(tǒng)能夠包括多個(gè)在公共光接收器上接收的光束。
[0022] 另一方面，本發(fā)明提供了一種光束檢測器，用于檢測被監(jiān)測體積內(nèi)的感興趣粒子， 所述檢測器包括：
[0023] 至少一個(gè)光源，所述光源用于射出光，所述光橫穿被監(jiān)測區(qū)域，所述光包括多種波 長，所述多種波長包括至少第一波長W及至少第二波長，所述第一波長相對(duì)地不受感興趣 粒子的影響，所述第二波長至少受所述粒子的影響；
[0024] 接收器，所述接收器用于接收至少一部分所述射出的光，并且輸出指示W(wǎng)至少第 一和第二波長從所述光源接收的光的強(qiáng)度的信號(hào)；W及
[0025] 控制器，所述控制器適于處理W所述第一和第二波長中的至少一種波長的接收器 的輸出，并提供指示是否感興趣粒子在所述被監(jiān)測區(qū)域被檢測到的輸出。
[0026] 當(dāng)然，可W理解，"第一波長"和"第二波長"可指示由具有寬的光譜放射發(fā)射器發(fā) 射的波長部分，而且還可用于指示參照其中一個(gè)波長(通常為中屯、波長）的相對(duì)窄的波長 帶，例如由發(fā)射器(像激光二極管或L邸等)發(fā)出的窄的傳輸頻帶，例如第一波長帶可W是紅 外的并且集中在850nm并且具有帶寬50nm。
[0027] 可W理解，同時(shí)說明性實(shí)施例設(shè)及可見或接近可見電磁放射的使用，寬泛地包圍 電磁光譜的透射電鏡光（temli曲t)能夠被看見。但是EM(電磁波)光譜的可見和接近可見 部分中，實(shí)際地并且便宜地產(chǎn)生、控制、聚焦W及接收中的困難被降至最低。
[0028] 通過運(yùn)種方式，接收的第一和第二波長的光的級(jí)別能夠被用于在感興趣粒子的存 在和由其它因素引起的接收的光的級(jí)別中的變化之間區(qū)分。
[0029] 光源能夠選擇性地(例如暫時(shí)地、空間地或光譜地)射出至少兩種波長的光。替代 地，光源能夠射出具有廣泛帶寬的光，例如白光，所述具有廣泛帶寬的光包括至少所述第一 和第二波長的光。在具有廣泛帶寬光源的系統(tǒng)中，接收器可與彩色過濾器協(xié)作W接收并辨 別至少兩種波長。
[0030] 優(yōu)選地，接收至少兩種波長的光的級(jí)別的相對(duì)強(qiáng)度被確定，例如，它們之間的比例 或者差值。在光的相對(duì)強(qiáng)度基本保持相同的情況中，接收光級(jí)別的變化歸因于因數(shù)而不是 所述被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)感興趣粒子的存在。如果滿足錯(cuò)誤條件，則能夠用信號(hào)傳達(dá)錯(cuò)誤。
[0031] 在接收的一種或兩種波長的光的級(jí)別的變化促使光的相對(duì)強(qiáng)度W預(yù)定方式變化 的情況中，所述接收光級(jí)別的變化能夠歸因于被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)感興趣粒子的存在。如果滿足 報(bào)警條件，則能夠用信號(hào)傳達(dá)粒子檢測報(bào)警。
[0032] 優(yōu)選地，第一波長在電磁波譜中的紅外部分中。優(yōu)選地，第二波長在電磁波譜中的 紫外部分中。
[0033] W第一和第二波長的照明優(yōu)選地交替執(zhí)行。交替照明穿插著不照明的時(shí)間段。
[0034] 在另一個(gè)實(shí)施例中，基于接收的一種或兩種波長的光的級(jí)別確定的第二報(bào)警條件 也被限定，使得在接收的一種或兩種波長的光的級(jí)別的變化不會(huì)促使光的相對(duì)強(qiáng)度W促使 第一報(bào)警條件被滿足，而第二報(bào)警條件能夠滿足的方式變化。
[0035] 優(yōu)選地，所述第二報(bào)警條件是基于接收的一種或兩種波長的光的級(jí)別的值。更具 體地，第二報(bào)警條件將接收的一種或兩種波長的光的級(jí)別的值與口限相比較。第二報(bào)警條 件能夠基于接收的一種或兩種波長的光的級(jí)別的變化率確定。
[0036] 本發(fā)明的該方面還提供了一種檢測被監(jiān)測區(qū)域中粒子的方法，包括：
[0037] 將包括第一和第二波長的光發(fā)出至被監(jiān)測區(qū)域;所述第一波長為其橫穿被監(jiān)測區(qū) 域的傳輸相對(duì)不受感興趣粒子的影響的波長，并且第二波長為其橫穿被監(jiān)測區(qū)域的傳輸受 到感興趣粒子的影響的波長；
[0038] 在穿越被監(jiān)測區(qū)域之后，接收第一和第二波長的光，并且產(chǎn)生指示接收的至少第 一和第二波長的光的強(qiáng)度的信號(hào)；
[0039] 處理所述指示接收的至少第一和第二波長的光的強(qiáng)度的信號(hào)，W提供指示在所述 被監(jiān)測區(qū)域的感興趣粒子是否被檢測到的輸出。
[0040] 指示接收的至少第一和第二波長的光的強(qiáng)度的信號(hào)的處理步驟能夠基于接收的 第一和第二波長的光的相對(duì)強(qiáng)度的變化。
[0041] 在W至少所述第一和第二波長的光的相對(duì)強(qiáng)度W預(yù)定方式變化的情況中，能夠做 出指示在所述被監(jiān)測區(qū)域中存在感興趣粒子的輸出。優(yōu)選地，W兩種波長的相對(duì)強(qiáng)度的變 化對(duì)比于口限，并且如果相對(duì)遮擋的變化超過口限，則指示報(bào)警狀態(tài)。Π限可W是用戶選擇 的，優(yōu)選地反映10%和50%之間的兩個(gè)波長的遮擋的差值。
[0042] 在接收的第一和第二波長的光的相對(duì)強(qiáng)度保持基本穩(wěn)定，但是接收的一種或多種 波長的光的絕對(duì)強(qiáng)度達(dá)到一個(gè)或多個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的情況中，能夠做出指示在所述被監(jiān)測區(qū)域 中存在感興趣粒子的輸出。
[0043] 本發(fā)明的另一方面提供了一種光束檢測器，包括用于射出橫穿被監(jiān)測區(qū)域的光的 設(shè)備;用于接收所述光的設(shè)備；W及處理設(shè)備;所述用于接收的設(shè)備適于在所述光中的至少 兩種波長之間辨別；處理設(shè)備構(gòu)造為提供指示被監(jiān)測區(qū)域中粒子的信號(hào)，W對(duì)接收的至少 兩種波長的光的相對(duì)強(qiáng)度做出響應(yīng);并且處理設(shè)備提供指示被監(jiān)測區(qū)域中粒子的信號(hào)，W 對(duì)接收的至少一種波長的光的級(jí)別做出響應(yīng)，優(yōu)選地為至少兩種波長中的一種。
[0044] 本發(fā)明的該方面還提供了一種在被監(jiān)測區(qū)域中檢測粒子的方法，包括：
[0045] 測量接收的至少兩種波長的光的級(jí)別W確定粒子濃度，
[0046] 基于接收的至少兩種波長的光的相對(duì)強(qiáng)度，確定至少一個(gè)第一粒子檢測標(biāo)準(zhǔn)是否 被滿足，W及
[0047] 基于接收的至少一種波長的光級(jí)別，確定至少一個(gè)第二粒子檢測標(biāo)準(zhǔn)是否被滿 足。
[0048] 本發(fā)明的另一方面提供了一種用于粒子檢測系統(tǒng)的接收器，所述接收器具有視野 并且適于從至少一個(gè)光源接收至少兩種波長的光，所述光穿越被監(jiān)測體積，所述接收器構(gòu) 造為產(chǎn)生指示在對(duì)應(yīng)于每個(gè)光源的視野內(nèi)的區(qū)域接收的至少一個(gè)或多種波長的光的強(qiáng)度 的信號(hào)。接收器優(yōu)選地具有相關(guān)處理器，所述處理器構(gòu)造為處理指示接收的兩種或多種波 長的光的強(qiáng)度的信號(hào)，W確定從至少一個(gè)光源接收的兩種波長的光的相對(duì)遮擋率。接收器 包括傳感器，所述傳感器具有多個(gè)傳感器元件，每個(gè)元件適于從所述接收器的視野內(nèi)的相 應(yīng)區(qū)域接收光，例如視頻照相機(jī)或類似的圖像設(shè)備。接收器能夠從相同的區(qū)域中從光源接 收至少兩種波長的光。替代地，所述接收器能夠接收不同區(qū)域的來自兩個(gè)光源的不同波長 的光，并確定從兩個(gè)光源接收的不同波長的光的相對(duì)遮擋率。
[0049] 本發(fā)明的另一方面提供了一種用于粒子檢測系統(tǒng)的接收器，所述接收器包括光傳 感器，所述光傳感器具有視野，并且能夠區(qū)分從所述視野內(nèi)的多個(gè)區(qū)域接收的具有兩種或 多種波長的光；W及處理器，所述處理器適于從所述光傳感器接收表示接收的光的數(shù)據(jù)，并 且適于識(shí)別多個(gè)接收來自一個(gè)或多個(gè)光源中相應(yīng)的一個(gè)光源的光的區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū) 域;所述處理器基于在多個(gè)區(qū)域中的被識(shí)別區(qū)域中接收的至少兩種波長的光的相對(duì)級(jí)別， 提供指示被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的粒子的信號(hào)。
[0050] 優(yōu)選地，所述處理器適于隨著時(shí)間的推移更新所述至少一個(gè)區(qū)域的識(shí)別。優(yōu)選地， 所述光傳感器包括多個(gè)光傳感器元件，例如像素，所述每個(gè)光傳感器元件對(duì)應(yīng)于所述視野 的相應(yīng)的區(qū)域。處理器適于識(shí)別包括一個(gè)或多個(gè)光傳感器元件的子集，所述一個(gè)或多個(gè)光 傳感器元件接收來自光源的光。處理器處理在相繼的時(shí)間段內(nèi)接收的數(shù)據(jù)，并隨著時(shí)間的 推移追蹤對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)光源的傳感器元件的子集中的變化。
[0051] 有利地，運(yùn)種布置能夠具有在簡單對(duì)準(zhǔn)方面的廣域傳感器的優(yōu)點(diǎn)，W及在接收器 噪聲方面的窄的觀看角度傳感器的優(yōu)點(diǎn)。
[0052] 此類系統(tǒng)的調(diào)試可包括近似地對(duì)準(zhǔn)光束和光傳感器，使得光束落在傳感器上，并 執(zhí)行圖像傳感器元件選擇過程W確定哪個(gè)圖像傳感器元件將被用于獲得接收的光強(qiáng)度測 量值。由于系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)將隨著時(shí)間的推移而變化，處理器能夠隨著時(shí)間的推移追蹤接 收光束的圖像傳感器元件。
[0053] 光束能夠通過一個(gè)或多個(gè)適于反射光發(fā)射器的橫穿被監(jiān)測區(qū)域的光束的反射祀 形成。在運(yùn)種布置中，光發(fā)射器能夠靠近遠(yuǎn)方定位的光傳感器和反射祀安裝。實(shí)際上，接收 器可包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)用于向一個(gè)或多個(gè)反射祀射出光，所述祀形成所述光源。
[0054] -種系統(tǒng)可包括在公共光傳感器上接收的多個(gè)光束。
[0055] 每個(gè)光源可包括一個(gè)或多個(gè)帶通過濾器W選擇性地發(fā)出選定波長帶內(nèi)的光。
[0056] 本發(fā)明的該方面還提供了一種粒子檢測系統(tǒng)，包括此類接收器，W及至少一個(gè)光 源，所述光源用于與所述接收器協(xié)作W限定至少一個(gè)光束檢測器。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括至 少一個(gè)其它光束檢測器W及控制設(shè)備(全部或部分由處理器形成），所述控制設(shè)備構(gòu)造為：
[0057] 利用第一光束檢測器檢測粒子；
[0058] 確定粒子是否由至少一個(gè)其它光束檢測器檢測；W及
[0059] 基于所述確定，確定被檢測粒子的位置，W及所述第一光束檢測器和至少一個(gè)其 它光束檢測器的相對(duì)位置。
[0060] 至少兩個(gè)光束檢測器可W僅是與公共接收器協(xié)作的兩個(gè)光源。
[0061] 優(yōu)選地，在粒子也由至少一個(gè)其它光束檢測器檢測的情況中，粒子的位置確定為 由兩個(gè)光束檢測器監(jiān)測的區(qū)域。
[0062] 在粒子不是由其它光束檢測器檢測的情況中，粒子的位置確定為由所述第一光束 檢測器而不是由其它光束檢測器所監(jiān)測的區(qū)域。
[0063] 優(yōu)選地，所述光束檢測器布置為使得由該系統(tǒng)監(jiān)測的區(qū)域中的多個(gè)位置由至少兩 個(gè)光束檢測器監(jiān)測。
[0064] 所述系統(tǒng)可包括多個(gè)光束檢測器，所述光束檢測器設(shè)置W監(jiān)測交叉區(qū)域。
[0065] 更優(yōu)選地，粒子檢測系統(tǒng)包括第一接收器，所述第一接收器適于監(jiān)測多個(gè)光束的 遮擋，W由此限定對(duì)應(yīng)的多個(gè)光束檢測器。
[0066] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括兩個(gè)接收器，分別監(jiān)測多個(gè)光束W由此限定兩組 光束檢測器，并且其中每組中的至少一個(gè)光束檢測器監(jiān)測公共位置。優(yōu)選地，每組中的每個(gè) 光束監(jiān)測至少一個(gè)由其它組的光束檢測器監(jiān)測的位置。
[0067] 粒子檢測系統(tǒng)可包括光束檢測器，所述光束檢測器具有不同長度的光束路徑。優(yōu) 選地，至少兩個(gè)光束檢測器緊鄰彼此設(shè)置，使得它們的長度重疊W確保粒子檢測的位置沿 著第一檢測器的光束的長度被確定。
[0068] 優(yōu)選地，粒子檢測系統(tǒng)包括光接收器，所述光接收器適于接收多個(gè)光束。檢測系統(tǒng) 能夠包括多個(gè)光接收器，所述光接收器適于接收相應(yīng)的多個(gè)光束。
[0069] 優(yōu)選地，光接收器和光束設(shè)置為使得一個(gè)或多個(gè)光束在已知位置穿過附近的至少 一個(gè)其它光束，w確保粒子檢測事件定位于w至少一對(duì)光束檢測粒子的事件中的此類位置 中的一個(gè)。
[0070] 本發(fā)明的該方面還提供了一種調(diào)試粒子檢測器的方法，所述粒子檢測器包括多個(gè) 光源W及一光接收器，所述光接收器包括光傳感器，所述光傳感器具有視野并且能夠區(qū)分 從所述視野內(nèi)的多個(gè)區(qū)域接收的光;所述方法包括:布置所述光接收器，使得多個(gè)光源處于 所述光接收器的視野內(nèi)；W及識(shí)別，基于所述光接收器的輸出，識(shí)別接收一個(gè)或多個(gè)光源中 的相應(yīng)的至少兩個(gè)光源的光的多個(gè)區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域，W限定多個(gè)虛擬光束檢測器并 且獨(dú)立地確定是否粒子是利用每個(gè)虛擬光束檢測器檢測的。
[0071] 所述方法包括在火警系統(tǒng)上分配對(duì)應(yīng)于每個(gè)虛擬光束檢測器的地址，