專利名稱：光電煙霧檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體來說涉及一種光電煙霧檢測裝置(也稱作煙霧檢測儀)，用于借助于微機(jī)或者微處理器產(chǎn)生表示有火情或者類似情況發(fā)生的與煙霧濃度有關(guān)的模擬數(shù)據(jù)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種光電煙霧檢測裝置，該裝置賦有自補(bǔ)償或自動補(bǔ)償能力，以便自動或自發(fā)地補(bǔ)償由于其煙霧傳感器的污染、置入在該煙霧檢測裝置的煙霧傳感器中的光接收元件的檢測特性(光接收靈敏度)隨時間的變化或老化偏差。
迄今為止，本技術(shù)領(lǐng)域公知的這種類型的光電煙霧檢測裝置是這樣構(gòu)成的，即一光發(fā)射元件設(shè)置在煙霧傳感器的一通風(fēng)良好的腔體內(nèi)，以一預(yù)定的時間間隔周期性的電觸發(fā)該光發(fā)射元件，使微機(jī)或微處理器從煙霧傳感器的輸出端取得檢測信號，以便進(jìn)而處理該檢測信號，從而判斷安裝煙霧傳感器的地方是否發(fā)生了火情，或者檢測流動在該地方的煙霧濃度。
更具體地說，所設(shè)置的煙霧傳感器可用于接收由煙霧顆粒散射的光束，由該煙霧傳感器的光接收元件輸出的檢測信號通過所設(shè)置的與煙霧傳感器連接的放大電路進(jìn)行放大，該放大信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)之后傳送到微機(jī)或微處理器，在此，由微機(jī)取得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的煙霧濃度數(shù)據(jù)，隨后把該數(shù)據(jù)以模擬數(shù)據(jù)信號的形式傳送到安裝在中心站的接收設(shè)備。
在這種類型的光電煙霧檢測裝置內(nèi)，殼體的內(nèi)壁受到污染，組成煙霧傳感器的光發(fā)射元件和/或光接收元件在煙霧傳感器的靈敏度特性方面發(fā)生變化或改變，從而改變了檢測信號的電平，該信號的電平很顯然與污染的顏色有關(guān)。
因此，在檢測煙霧傳感器的污染情況時，有必要清洗傳感器，以便使傳感器恢復(fù)到初始狀態(tài)，從而防止不正確或錯誤地檢測火情情況。如果由于某些原因，難于清洗或者實際上不可能清洗，就要采取其它適當(dāng)?shù)臏y量措施，比如更換煙霧傳感器本身。
為了更好地理解下面的本發(fā)明的一些概念，首先參照附圖中的圖6和7，針對迄今所知的常用光電煙霧檢測裝置進(jìn)行說明，圖6是一功能框圖，表示常用光電煙霧檢測裝置的簡要結(jié)構(gòu)，而圖7是該煙霧檢測裝置的電路圖。
參照圖6，常用光電煙霧檢測裝置包括一由一光發(fā)射元件11和一光接收元件12組成的煙霧傳感器10。在該光發(fā)射元件11和光接收元件12之間設(shè)有一屏蔽板13。注意到光發(fā)射元件11、光接收元件12和屏蔽板13設(shè)置在由迷宮式內(nèi)壁14封閉的腔體內(nèi)，該迷宮式內(nèi)壁14用于形成煙霧傳感器的防反射結(jié)構(gòu)。利用這種結(jié)構(gòu)，光接收元件12只接收由光發(fā)射元件11發(fā)射的光束L1的散射光束L2，因此，能夠以從煙霧傳感器10輸出的檢測信號的形式得到表示由迷宮式內(nèi)壁14封閉的腔體內(nèi)的煙霧濃度的檢測值D。
對可由微機(jī)或微處理器組成的控制單元20進(jìn)行設(shè)計或者編程，以便處理由煙霧傳感器10輸出的檢測信號D，從而輸出表示在煙霧傳感器內(nèi)流動的煙霧濃度的模擬數(shù)據(jù)信號E。此時，應(yīng)指出都是由煙霧傳感器10和控制單元20組成的多個光電煙霧檢測裝置可設(shè)置在需要進(jìn)行煙霧檢測的大樓或者類似物體內(nèi)的各種部位。
安裝在各部位的單個光電煙霧檢測裝置的輸出數(shù)據(jù)信號(模擬數(shù)據(jù)信號E)通過信號線(未示出)經(jīng)信號傳輸輸送到安裝在中心站的接收設(shè)備30。
如圖6所示，控制單元20包括一用于產(chǎn)生一驅(qū)動脈沖信號P以便驅(qū)動光發(fā)射元件11的驅(qū)動電路21、一用于把檢測值D轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dd的A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換器22以及一煙霧濃度運(yùn)算模塊23，該運(yùn)算模塊用于通過參考輸入到該煙霧濃度運(yùn)算模塊23的特性函數(shù)表23T根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dd在算術(shù)上判斷煙霧濃度值VKe。該控制單元20設(shè)有一發(fā)送器或者傳輸電路24，用于向中心站的接收設(shè)備30以模擬數(shù)據(jù)信號E的形式發(fā)送或者傳輸煙霧濃度值Vke。
在特性函數(shù)表23T中儲存有特性函數(shù)，每一函數(shù)都接近于一正線性函數(shù)(由直線表示)，后面將對此進(jìn)行描述。
下面，參照圖7進(jìn)行說明，圖7中的參考標(biāo)記10至13、20、L1和L2與其在上面參照圖6說明的那樣表示相同的部件。
參照圖7，組成控制單元20的主要部分的微機(jī)40包括一CPU(中央處理單元)，該CPU起著圖6中所示A/D轉(zhuǎn)換器22、煙霧濃度運(yùn)算模塊23以及其它外圍部件的作用。
光發(fā)射電路41與圖6中所示的驅(qū)動電路21相對應(yīng)，用于向光發(fā)射元件11及其脈沖式光發(fā)射控制器提供電源。一光接收電路42與光接收元件12電連接，而一放大電路43與光接收電路42的輸出端連接，以便對檢測信號進(jìn)行放大，經(jīng)放大的檢測信號隨后被輸入到微機(jī)40。
設(shè)有一振蕩電路44，用于向微機(jī)40提供一時鐘脈沖信號CK。還設(shè)有一EEPROM(電子可擦除可編程只讀存儲器)45，該EEPROM 45與微機(jī)40連接，用于存儲預(yù)設(shè)定的數(shù)據(jù)，如地址以及其它數(shù)據(jù)等。
設(shè)有一報警燈46作為報警部件，用于根據(jù)出現(xiàn)的諸如火情之類的非正常情況發(fā)出報警。報警燈46由受微機(jī)40控制的發(fā)光電路47驅(qū)動或者電觸發(fā)。
一接收電路48用于接收諸如從接收設(shè)備30發(fā)送的外部信號之類的信號(參見圖6)，隨后把該信號輸入到微機(jī)40。另一方面，把微機(jī)40輸出的信號通過一傳輸電路輸送到外部裝置。順便說一下，接收電路48和傳輸電路49在功能上與圖6中所示的傳輸電路24相對應(yīng)。
設(shè)有一恒壓電路50，用于向微機(jī)40以及其它并用的控制電路20和其它分立電路14至49提供電源。
在中心站(參見圖6)的控制單元20和接收設(shè)備30通過信號線(未示出)相互連接時，二極管橋路51用于使終端的極性無效。
圖8是一信號波形圖，分別表示在驅(qū)動脈沖P提供到光發(fā)射元件11時與驅(qū)動脈沖相對應(yīng)的檢測值或者從光接收元件12輸出的脈沖，在此狀態(tài)煙霧濃度為零。
如圖8所示，驅(qū)動脈沖P的序列包括用于火情檢測的第一脈沖P1和用于故障檢測的第二脈沖P2，其中第二脈沖P2的高度比第一脈沖P1的高。
此時，應(yīng)該說明第二脈沖P2所起的作用是除提高或者加強(qiáng)第一脈沖P1的作用之外，還提高或者加強(qiáng)光發(fā)射元件11的光發(fā)射能力。作為一種選擇方式，可通過斷續(xù)地增加與光接收電路42連接的放大電路42的放大倍數(shù)來產(chǎn)生第二脈沖P2。
以一相等的間隔(如2秒)設(shè)定第一脈沖P1和第二脈沖P2的輸出周期τ，其中用于故障檢測的第二脈沖P2每隔4個脈沖產(chǎn)生一次(如間隔8秒)。
利用參照附圖6和7描述的上述結(jié)構(gòu)的常用光電煙霧檢測裝置，煙霧傳感器10響應(yīng)圖8中所示的驅(qū)動脈沖序列P而受驅(qū)動，從而分別實現(xiàn)光束L1的發(fā)射和散射光束L2的接收，結(jié)果從光接收元件12輸出檢測值D。
另一方面，控制單元20通過光接收電路42的接口得到檢測值D，放大電路43和A/D轉(zhuǎn)換器22進(jìn)而根據(jù)存儲在特性函數(shù)表23T中的特性函數(shù)產(chǎn)生表示煙霧濃度的模擬數(shù)據(jù)E，所產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)信號E隨后通過圖7中所示的傳輸電路49(與圖6中所示的傳輸電路相對應(yīng))被傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備30。
由于第二脈沖P2包含在驅(qū)動脈沖序列P中，光發(fā)射元件11每8秒在最大輸出值時發(fā)射光束L1。通過響應(yīng)高強(qiáng)度的發(fā)射光束L1，光接收元件12輸出檢測值D，該檢測值可用于檢測煙霧傳感器10內(nèi)的噪聲量。
此時，應(yīng)增加的說明是，即便在煙霧傳感器10的特性函數(shù)變化時也不進(jìn)行校正，在初始狀態(tài)，存儲在特性函數(shù)表23T中的特性函數(shù)仍保持不變。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)FDK38U以及日本標(biāo)準(zhǔn)FDK038-X，建議在大約2秒的輸出周期τ內(nèi)進(jìn)行火情檢測或者故障檢測，并建議故障檢測每4個周期進(jìn)行一次(即間隔大約8秒的周期)。
上面的說明已很清楚了，在迄今所知的光電煙霧檢測裝置中，沒有采取補(bǔ)償措施，或者說沒有采取抵銷檢測值變化的措施。因此，當(dāng)煙霧傳感器的特性函數(shù)變化時，精確地表示煙霧濃度的模擬數(shù)據(jù)E可能不很有效，這就提出了難題，即在設(shè)置有接收設(shè)備30的中心站內(nèi)有適當(dāng)?shù)木_度和可靠性，卻不能判斷火情狀態(tài)。
鑒于上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的就是提供一種光電煙霧檢測裝置，通過為該光電煙霧檢測裝置賦予自動或自發(fā)的補(bǔ)償功能或能力，即補(bǔ)償由于其煙霧傳感器的污染而從該煙霧傳感器的光接收元件輸出的檢測值隨時間的變化，使該裝置能夠與煙霧傳感器的污染情況無關(guān)地利用模擬數(shù)據(jù)信號精確地表示煙霧濃度。
為了實現(xiàn)在后續(xù)的說明中將會明確的上述的和其它的目的，按照本發(fā)明的總體方面，提供一種光電煙霧檢測裝置，包括一煙霧傳感器，該傳感器包括設(shè)置在由迷宮式內(nèi)壁封閉的腔室內(nèi)的光發(fā)射元件和光接收元件，用于從該光接收元件輸出一表示為檢測值的檢測信號，該檢測值與流動在由該迷宮式內(nèi)壁封閉的腔室內(nèi)的煙霧濃度相對應(yīng)；以及根據(jù)檢測值輸出與煙霧濃度相對應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的控制裝置。該控制裝置包括一具有把檢測值轉(zhuǎn)換成煙霧濃度值的特性函數(shù)的煙霧濃度運(yùn)算模塊；一用于把煙霧濃度為零時刻的檢測值存儲為零濃度檢測值的零濃度檢測值存儲裝置；一設(shè)計為用于用數(shù)學(xué)方法確定所述零濃度檢測值的變化率的變化率運(yùn)算模塊；以及一設(shè)計為用于補(bǔ)償轉(zhuǎn)換特性、以便根據(jù)上述變化率把檢測值轉(zhuǎn)換成煙霧濃度值的補(bǔ)償運(yùn)算模塊。進(jìn)一步地補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可使所述煙霧濃度運(yùn)算模塊以下述方式產(chǎn)生一煙霧濃度值，即能夠抵銷煙霧濃度的檢測值輸出特性的變化，這種變化是根據(jù)變化率而產(chǎn)生的。
在實現(xiàn)本發(fā)明的一最佳方式中，變化率運(yùn)算模塊可這樣設(shè)計，可用數(shù)學(xué)方法把所述變化率確定為由零濃度檢測值除以零濃度檢測值的初始值得到的一個值，其中的補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可在零濃度檢測值的變化率從數(shù)值“1”增加或者減少時，校正性地增加檢測值。
在實現(xiàn)本發(fā)明的另一種方式中，變化率運(yùn)算模塊最好這樣設(shè)計，可根據(jù)零濃度檢測值對初始零濃度檢測值的變化量除以該初始值得到的絕對值，用數(shù)學(xué)方法確定所述變化率，其中補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可根據(jù)零濃度檢測值變化率的增加，校正性地增加該檢測值。
在實現(xiàn)本發(fā)明的另一種方式中，補(bǔ)償運(yùn)算模塊最好這樣設(shè)計，可根據(jù)所述變化率校正檢測值，并可通過加上或者減去零濃度檢測值的變化量在補(bǔ)償之后產(chǎn)生一檢測值。
在實現(xiàn)本發(fā)明的另一種方式中，變化率運(yùn)算模塊最好這樣設(shè)計，可用數(shù)學(xué)方法把所述變化率確定為由零濃度檢測值除以零濃度檢測值的初始值得到的一個值，其中補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可在所述變化率從數(shù)值“1”增加或者減少時，校正性地產(chǎn)生一小于其初始斜率的當(dāng)前有效特性函數(shù)的斜率。
在實現(xiàn)本發(fā)明的進(jìn)一步的方式中，變化率運(yùn)算模塊最好這樣設(shè)計，可根據(jù)零濃度檢測值對初始零濃度檢測值的變化量除以該初始值得到的絕對值，用數(shù)學(xué)方法確定變化率，其中補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，根據(jù)所述變化率的增加校正性地產(chǎn)生一小于其初始斜率的當(dāng)前有效特性函數(shù)的斜率。
在實現(xiàn)本發(fā)明的進(jìn)一步的方式中，補(bǔ)償運(yùn)算模塊是最好這樣設(shè)計，可根據(jù)變化率校正特性函數(shù)的斜率，并可通過把零濃度檢測值加上零濃度檢測值的變化量、或者從零濃度檢測值減去零濃度檢測值的變化量、在補(bǔ)償之后建立一特性函數(shù)。
在實現(xiàn)本發(fā)明進(jìn)一步的最佳方式中，控制裝置可包括一用于把檢測值轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中所設(shè)計煙霧濃度運(yùn)算模塊可把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成煙霧濃度值。
在實現(xiàn)本發(fā)明的另一最佳方式中，補(bǔ)償運(yùn)算模塊可包括補(bǔ)償范圍識別裝置，用于判斷變化率是否處于用于補(bǔ)償?shù)念A(yù)定范圍內(nèi)、并在變化率超出用于補(bǔ)償?shù)念A(yù)定范圍時產(chǎn)生故障信息。
在實現(xiàn)本發(fā)明的另一方式中，補(bǔ)償運(yùn)算模塊最好這樣設(shè)計，可在變化率處于用于補(bǔ)償?shù)乃鲱A(yù)定范圍內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)一預(yù)定時間期間時，把通過在所述預(yù)定時間期間上求零濃度檢測值處理數(shù)據(jù)的平均值得出的一個值作為最終的變化率。
在實現(xiàn)本發(fā)明的另一最佳方式中，補(bǔ)償運(yùn)算模塊可包括一用于在其內(nèi)永久地設(shè)定一與變化率相對應(yīng)的補(bǔ)償值的補(bǔ)償值設(shè)定模塊。
在實現(xiàn)本發(fā)明的進(jìn)一步的方式中，補(bǔ)償運(yùn)算模塊最好包括一校正值設(shè)定裝置，用于根據(jù)零濃度檢測值產(chǎn)生一用于校正補(bǔ)償值的校正值。
在實現(xiàn)本發(fā)明進(jìn)一步的方式中，校正值設(shè)定裝置包括用于存儲所述校正值的校正值存儲裝置，其中校正值可通過外部進(jìn)行的輸入操作而更改。
利用上述結(jié)構(gòu)，可組成一光電煙霧檢測裝置，由于其自動或自發(fā)的補(bǔ)償特征，即補(bǔ)償老化偏差或者由于其煙霧傳感器的污染而從該煙霧傳感器的光接收元件輸出的檢測值隨時間的變化，使該裝置能夠與煙霧傳感器的污染情況無關(guān)地產(chǎn)生精確地表示煙霧濃度的模擬數(shù)據(jù)。
結(jié)合附圖，通過舉例，閱讀最佳實施例的下述說明，可更易于理解本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征以及附帶的優(yōu)點(diǎn)。
在下面的說明中，可參照附圖，其中

圖1是一功能方框圖，簡要表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述的光電煙霧檢測裝置的結(jié)構(gòu)；圖2是一示意圖，用于表示根據(jù)本發(fā)明所述的煙霧濃度檢測值的特性函數(shù)以及補(bǔ)償運(yùn)算過程；圖3是一特性圖，用于表示在光電煙霧檢測裝置中特性函數(shù)的斜率變化率與零濃度檢測值的變化率之間的關(guān)系；圖4是一流程圖，用于表示在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述的光電煙霧檢測裝置中正常煙霧濃度的檢測過程；圖5是一流程圖，用于表示在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述的光電煙霧檢測裝置中進(jìn)行故障檢測的處理過程；圖6是一功能方框圖，表示常用煙霧檢測裝置的簡要結(jié)構(gòu)；
圖7是一電路方框圖，簡要表示同一裝置的電路結(jié)構(gòu)；圖8是一波形圖，用于表示通過響應(yīng)驅(qū)動脈沖從煙霧傳感器的光接收元件輸出的檢測值或者脈沖；圖9是一示意圖，用于表示在煙霧傳感器的光發(fā)射元件和/或光接收元件被污染的情況下、用于煙霧濃度的檢測值的特性函數(shù)的變化；圖10是一示意圖，用于表示在迷宮式內(nèi)壁被污染成白色的情況下、用于煙霧濃度的檢測值的特性函數(shù)的變化；圖11是一示意圖，用于表示煙霧傳感器的整個光學(xué)系統(tǒng)被污染成白色的情況下、用于煙霧濃度的檢測值的變化；圖12是一示意圖，用于表示煙霧傳感器的迷宮式內(nèi)壁被污染成白色的情況下、用于煙霧濃度的檢測值的變化；圖13是一示意圖，用于表示煙霧傳感器的整個光學(xué)系統(tǒng)被污染成白色的情況下、用于煙霧濃度的檢測值的特性函數(shù)的變化。
參照附圖，結(jié)合目前認(rèn)為最佳的或者說典型的實施例，將詳細(xì)說明本發(fā)明。在下面的說明中，貫穿這幾幅附圖，類似的參考標(biāo)記表示類似的或者相應(yīng)的部件。
首先應(yīng)注意到從圖1中所示內(nèi)容省略的光電煙霧檢測裝置的結(jié)構(gòu)基本上與前文所述的結(jié)構(gòu)相同，而且在根據(jù)本發(fā)明緊急的實施例所述的光電煙霧檢測裝置中，也采用了圖7中所示的電路結(jié)構(gòu)。
更進(jìn)一步地，向光發(fā)射元件11提供驅(qū)動脈沖的時間基本上與圖8中所示的時間相同。由于污染，煙霧傳感器10特性函數(shù)的變化將參照圖9至13在下面說明。
參照圖1，在本發(fā)明的第一實施例所述的光電煙霧檢測裝置中，在緊急情況下由20A表示的控制單元除了包括結(jié)合相關(guān)技術(shù)在前面說明的驅(qū)動電路21、A/D轉(zhuǎn)換器22、煙霧濃度運(yùn)算模塊23A以及傳輸電路24之外，還包括一零濃度檢測值運(yùn)算模塊25、一初始零濃度檢測值存儲裝置26、一變化率運(yùn)算模塊27和一補(bǔ)償運(yùn)算模塊28。
該零濃度檢測值運(yùn)算模塊25是這樣設(shè)計和編程的，即在煙霧濃度Ke為零時，可根據(jù)通過響應(yīng)第二脈沖P2而從光接收元件12輸出的檢測值D的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dd，在用數(shù)學(xué)方法確定該檢測值為一零濃度檢測值VN。另一方面，初始零濃度檢測值存儲裝置26用于把零濃度檢測值VN(即煙霧傳感器10被污染之前的值)的初始值存儲為初始零濃度檢測值VNO。
變化率運(yùn)算模塊27是這樣設(shè)計或編程的，即可根據(jù)零濃度檢測值VN和初始零濃度檢測值VNO，在用數(shù)學(xué)方法確定零濃度檢測值VN和初始零濃度檢測值VNO的比率(即VN/VNO)，或者通過由初始值VNO除零濃度檢測值VN減去初始零濃度檢測值VNO的變化值(以后也稱作變化量)(即|(VN-VNO)/VNO|)作為零濃度檢測值的變化的量ΔVN(也稱作變化率)、而得到絕對變化率。
補(bǔ)償運(yùn)算模塊28是這樣設(shè)計或編程的，即可根據(jù)變化的量或變化率ΔVN在用數(shù)學(xué)方法確定補(bǔ)償值C，用于把檢測值D的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dd的轉(zhuǎn)換特性補(bǔ)償?shù)綗熿F濃度值Vke。
由補(bǔ)償運(yùn)算模塊28用數(shù)學(xué)方法確定的補(bǔ)償值C輸入到煙霧濃度運(yùn)算模塊23A，該模塊23A通過產(chǎn)生煙霧濃度值VKe而在此作出響應(yīng)，從而使用于煙霧濃度Ke的檢測值D輸出特性的變化(該變化與變化率ΔVN相對應(yīng))可被抵銷(參見圖11和13)。更進(jìn)一步地，補(bǔ)償運(yùn)算模塊28產(chǎn)生補(bǔ)償值C，當(dāng)零濃度檢測值的變化率ΔVN增加時，該補(bǔ)償值C可有效地以校正的方式增加相應(yīng)的檢測值D的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dd。為此，補(bǔ)償運(yùn)算模塊28在其內(nèi)與用于固定地存儲分別與變化率ΔVN相對應(yīng)的補(bǔ)償值C的補(bǔ)償值設(shè)定模塊28T相結(jié)合。
現(xiàn)在，詳細(xì)說明煙霧傳感器敏感特性的變化情況。首先，參照圖9至13討論污染趨勢圖，這些附圖示出了以一幅一幅的圖為基礎(chǔ)、檢測值信號D的電平V(檢測電平)對煙霧濃度Ke(％/m)的特性函數(shù)的變化趨勢。
圖9是一示意圖，表示在光發(fā)射元件11和/或光接收元件12的表面(鏡頭)被白色或黑色物質(zhì)或材料污染的情況下、檢測電平Vd1的變化趨勢；還有，圖10表示在迷宮式內(nèi)壁14被白色材料污染的情況下、檢測電平Vd2的變化趨勢，而圖11是一示意圖，表示整個煙霧傳感器10(光發(fā)射元件11和光接收元件12以及迷宮式內(nèi)壁14)被白色材料污染的情況下、檢測電平Vd3的變化趨勢。附帶說明一下，通過分別把圖9和10中示出的特性綜合在一起，可近似地得出圖11中示出的檢測電平Dd3的變化趨勢。
更進(jìn)一步地，圖12示出了迷宮式內(nèi)壁14被黑色材料污染的情況下，檢測電平Vd2的變化趨勢，而圖13的示意圖表示傳感器10作為一整體被黑色材料污染的情況下檢測電平Vd3的變化趨勢。附帶說明一下，通過分別把圖9和12中示出的特性綜合在一起，可近似地得出圖13示出的檢測電平Vd3的變化趨勢。
在圖9至13中的每一幅附圖中，單點(diǎn)劃虛線表示初始特性函數(shù)(即污染前的特性函數(shù))，而實線表示污染后的特性函數(shù)，其中每一特性函數(shù)由一正向傾斜的線性函數(shù)近似表示。而且，在這些附圖中的每一幅附圖中，僅僅為了圖示方便，以便表明直線作為一個整體代表特性函數(shù)，實際上不用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的負(fù)向或減號煙霧濃度Ke范圍內(nèi)的特性函數(shù)由虛線表示。
現(xiàn)在，將首先參照圖9。正如很易于理解的那樣，當(dāng)對光發(fā)射元件11和光接收元件12進(jìn)行污染時，光的傳輸數(shù)量以一定比例減少。結(jié)果，不管污染顏色如何，與由單點(diǎn)劃虛線表示的污染前的特性函數(shù)相比較，污染后表示檢測電平Vd1特性函數(shù)的直線(實線)的傾斜狀態(tài)(傳感器的檢測靈敏度)變得更加平緩。
另一方面，在圖10所示的情況下，由于迷宮式內(nèi)壁14的白色污染，也被稱作噪聲電平的光的反射量(即由迷宮式內(nèi)壁14反射的光量)增加一預(yù)定值。因此，如果與沒有污染情況下的特性函數(shù)(由單點(diǎn)劃虛線表示)相比較，由實線所表示的污染后的檢測電平Vd2的特性函數(shù)在檢測電平增加的方向上移動。
進(jìn)一步的情況如圖11所示，盡管如果與由單點(diǎn)劃虛線表示的沒有污染狀態(tài)下的特性函數(shù)相比較，污染后的特性函數(shù)出現(xiàn)平緩傾斜，但是由實線所表示的污染后的檢測電平Vd3的特性函數(shù)卻在檢測電平增加的方向上移動。結(jié)果，用于零值時的煙霧濃度Ke的電平VN(零濃度檢測值)在初始零濃度檢測值VNO之上增加。
與之相反，在圖12所示的情況下，由于迷宮式內(nèi)壁14的黑色污染，光的反射量(噪聲電平)減少一預(yù)定值，如果與沒有污染情況下的特性函數(shù)相比較(由一單點(diǎn)劃虛線表示)，由一實線表示的污染后的檢測電平Vd2的特性函數(shù)在檢測電平減少的方向上移動。
最后，在圖13所示的情況下，如果與沒有污染情況下的特性函數(shù)相比較(由一單點(diǎn)劃虛線表示)，污染后的檢測電平Vd3的特性函數(shù)(由一實線表示)在污染后檢測電平減小的方向上移動，并出現(xiàn)平緩地傾斜。結(jié)果，如果與初始零濃度檢測值VNO相比較，零濃度檢測值VN降低。
圖2是一示意圖，用于表示檢測值D的電平(檢測電平)Vd對煙霧濃度Ke〔％/m〕的特性函數(shù)的變化以及在假定煙霧傳感器作為一個整體被白色材料污染時的一種補(bǔ)償過程(與圖11所示的情況相對應(yīng))。
參照圖2，一單點(diǎn)劃虛線YO表示污染之前的一特性函數(shù)(即初始特性函數(shù))，而實線Yd表示污染之后的特性函數(shù)(即當(dāng)前的特性函數(shù))。而且，雙點(diǎn)劃虛線Yc1表示在傾斜補(bǔ)償運(yùn)算處理或過程之后得到的特性函數(shù)。雙點(diǎn)劃虛線Yc1表示檢測電平Vd以一預(yù)定的放大倍數(shù)校校正性增加，該放大倍數(shù)與零濃度檢測值VN的變化的量(變化率)ΔVN相對應(yīng)。
從圖2中可看到，由雙點(diǎn)劃虛線表示的、經(jīng)過傾斜補(bǔ)償運(yùn)算過程的特性函數(shù)Yc1的傾斜情況與初始特性函數(shù)YO(由單點(diǎn)劃虛線表示)的傾斜情況相一致。
實際上，通過平移或平行移動過程，傾斜補(bǔ)償運(yùn)算之后的特性函數(shù)的零濃度檢測值VNc和初始零濃度檢測值CNO之間的差別被抵銷了。
圖3是一特性圖，用于圖示特性函數(shù)的斜率變化率ΔA和零濃度檢測值VN的變化率ΔVN之間的關(guān)系，為簡化數(shù)學(xué)運(yùn)算，零濃度檢測值VN的變化率ΔVN定義為VN/VNO，而特性函數(shù)的斜率變化率ΔA定義為A/AO(其中AO表示初始特性函數(shù)的斜率，而A表示污染后的特性函數(shù)的斜率)。
從圖3中可看到，零濃度檢測值VN的變化率ΔVN與初始值“1.0”(VN=VNO)的偏差增大或減少，污染后特性函數(shù)的斜率A的變化率ΔA減小。
圖3中，零濃度檢測值VN的變化率ΔVN作為橫坐標(biāo)(X-軸)，而斜率A的變化率ΔA作為縱坐標(biāo)(Y-軸)。而且，在給定范圍ΔVN≤1.0內(nèi)斜率A的變化率ΔA的函數(shù)由一實線Y1表示，而在給定范圍ΔVN≥1.0內(nèi)的斜率A的變化率ΔA的函數(shù)由一實線Y2表示。在此情況下，函數(shù)Y1和Y2可由下述的表達(dá)式(1)和(2)分別近似表示Y1=0.1X+0.9 ……(1)Y2=-0.1X+1.1……(2)進(jìn)一步地，如圖3所示，分別把環(huán)繞“1.0”的變化率ΔVN延伸的區(qū)域定義為一靈敏度補(bǔ)償區(qū)，而離開“1.0”的變化率ΔVN相對較遠(yuǎn)的區(qū)域定義為故障區(qū)，其中的故障判定過程與在靈敏度補(bǔ)償區(qū)內(nèi)實現(xiàn)的靈敏度補(bǔ)償過程分開執(zhí)行。
此時，應(yīng)注意到盡管省略了其詳細(xì)說明，在故障區(qū)內(nèi)，故障區(qū)識別的有效過程中要涉及到時間因素。如果判斷或檢測出煙霧傳感器10有故障，就發(fā)出相關(guān)的信息，提示調(diào)換煙霧傳感器10，而不會進(jìn)行靈敏度補(bǔ)償過程。
還應(yīng)進(jìn)一步補(bǔ)充說明，補(bǔ)償運(yùn)算模塊28包括一故障區(qū)識別裝置，用于在變化率ΔVN遠(yuǎn)離用于靈敏度補(bǔ)償?shù)念A(yù)定區(qū)時(即陷入故障區(qū)時)，判斷變化率ΔVN是否處于用于補(bǔ)償?shù)念A(yù)定范圍內(nèi)，并產(chǎn)生故障信息，從而不進(jìn)行靈敏度補(bǔ)償就發(fā)出故障信息。
下一步，參照圖4和5以及2、3、7至13所示的流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述的光電煙霧檢測裝置的操作過程。
參照圖4，首先在步驟S1由控制單元20A根據(jù)驅(qū)動脈沖P的時鐘(參見圖8)判斷故障判定過程或程序是否有效。
如果在步驟S1中，在用于故障檢測的第二脈沖P2的輸出時鐘上判斷出故障判斷程序是有效的(即如果判斷步驟S1的結(jié)果為肯定的“是”)，補(bǔ)償值判斷程序或過程(參見圖5)就有效(步驟S2)，圖4中所示的程序在此結(jié)束。
另一方面，如果在步驟S1判斷出故障判斷程序是無效的(即如果判斷步驟S1結(jié)果為否定的“否”)，就意味著要產(chǎn)生用于第一檢測的第一脈沖P1(參見圖8)。于是，組成控制單元20A主要部分的微機(jī)40(參見圖7)向光發(fā)射電路41輸出第一脈沖P1。
通過響應(yīng)光發(fā)射電路41的輸出，光發(fā)射元件11被電觸發(fā)，發(fā)出光束，同時控制單元20A通過A/D轉(zhuǎn)換器22從光接收元件12的輸出端得到檢測值D。接下來，控制單元20A判斷是否設(shè)定了補(bǔ)償標(biāo)志FC(步驟S3)。
如果在步驟S3判斷出已設(shè)定了補(bǔ)償標(biāo)志(即如果判斷步驟S3的結(jié)果為肯定的“是”)，補(bǔ)償運(yùn)算模塊28就對特性函數(shù)Yd進(jìn)行傾斜補(bǔ)償運(yùn)算過程，從而使由圖2中的由虛線表示的特性函數(shù)Yd向由同一圖中的雙點(diǎn)劃虛線表示的特性函數(shù)Yc1傾斜移動(步驟S4)。
接下來，補(bǔ)償運(yùn)算模塊28用數(shù)學(xué)方法確定平移(或平行替換)補(bǔ)償值(步驟S5)，從而進(jìn)行平移補(bǔ)償運(yùn)算過程，使由圖2中的雙點(diǎn)劃虛線表示的特性函數(shù)Yc1向由同一圖中的單點(diǎn)劃虛線表示的特性函數(shù)YO平行移動或平移(步驟S6)。
結(jié)合處理步驟S4，舉例說明，假設(shè)光電煙霧檢測裝置的零濃度檢測電平的初始值VNO已設(shè)定在某時刻，在該時刻其靈敏度在裝運(yùn)時設(shè)定在一制造系數(shù)上。于是，根據(jù)當(dāng)前零濃度檢測值VN相對于光電煙霧檢測裝置在安裝位置的初始值VNO的變化率ΔVN決定斜率補(bǔ)償值，隨后對當(dāng)前檢測電平Vd進(jìn)行斜率或靈敏度補(bǔ)償。
在此方式中，對由于煙霧傳感器的污染變得更加平緩的特性函數(shù)Yd(由實線表示)的斜率(靈敏度)進(jìn)行校正，使其就象由雙點(diǎn)劃虛線Yc1表示的那樣與由雙點(diǎn)劃虛線Yc1表示的初始特性函數(shù)YO的斜率至少基本上一致。
在步驟S5中，根據(jù)所決定的初始零濃度檢測值VNO和斜率補(bǔ)償值(放大倍數(shù))在用數(shù)學(xué)方法確定平移補(bǔ)償值(平行移動)。
接下來，在步驟S6中，利用所確定的平移補(bǔ)償值，對由斜率補(bǔ)償(由圖2中的雙點(diǎn)劃虛線Yc1表示)導(dǎo)出的檢測電平Vd的特性函數(shù)Yc1進(jìn)行校正。更具體地說，利用平移補(bǔ)償值使零濃度檢測值VNc朝初始值(0)方向移動，使當(dāng)前零濃度檢測值VNc與初始零濃度檢測值VNO事實上達(dá)到一致。
通過上述步驟，對基于檢測值D的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dd的特性函數(shù)進(jìn)行校正，使之與初始特性函數(shù)(線性函數(shù))相一致。這樣，借助于煙霧濃度運(yùn)算模塊23A，根據(jù)初始特性函數(shù)(線性函數(shù))，可以非常精確地進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dd到煙霧濃度值VKe的轉(zhuǎn)換。
此時，可假定如圖2所示煙霧濃度Ke取橫坐標(biāo)(X-軸)，而檢測值Vd取縱坐標(biāo)(Y-軸)。那么，由圖2中的單點(diǎn)劃虛線表示初始特性函數(shù)YO以及圖2由實線表示的污染后的特性函數(shù)可由下述表達(dá)式(3)和(4)近似表示。
YO=AO×X+VNO……(3)Yd=A×X+VN……(4)其中，AO表示初始特性函數(shù)的斜率，而A表示污染前特性函數(shù)的斜率。
另一方面，斜率補(bǔ)償特性函數(shù)Yc1(雙點(diǎn)劃虛線)可由下列表達(dá)式(5)近似表示。
Yc1=AO×X+VNc……(5)
而且，平移補(bǔ)償之后，特性函數(shù)Yc2可由上述表達(dá)式(3)近似表示。可以看出，在平移或者平行移動補(bǔ)償之后，特性函數(shù)Yc2和初始特性函數(shù)YO非常一致。
此時，應(yīng)注意，初始零濃度檢測值VNO(常數(shù))表示無煙霧存在情況下的檢測電平(所謂噪聲電平)，而斜率AO表示響應(yīng)煙霧濃度Ke變化的檢測電平Vd的靈敏度(變化率)。
在圖4中所示的處理程序中，當(dāng)由于所謂的老化偏差(即作為時間流失函數(shù)的偏差)，改變零濃度檢測值VN時，就進(jìn)行補(bǔ)償處理步驟S4和S6，人們認(rèn)為老化偏差與其它因素一起都會導(dǎo)致污染。在這種情況下，要有選擇地確定補(bǔ)償值C，使變化率ΔVN降低。
隨后，通過從檢測值減去零濃度檢測值或者把零濃度檢測值加到檢測值上得出一值，把所決定的補(bǔ)償值C應(yīng)用到產(chǎn)品的判定上，進(jìn)行到煙霧濃度Ke的轉(zhuǎn)換。下面的說明是根據(jù)假設(shè)作出的，舉例來說，從零濃度檢測值VN進(jìn)行減法運(yùn)算。在此情況下，對從進(jìn)一步的校正中得出的值進(jìn)行運(yùn)算，使初始特性函數(shù)(直線)通過初始點(diǎn)。
更具體地說，在煙霧濃度運(yùn)算模塊23A中，緊接著根據(jù)補(bǔ)償值C進(jìn)行的補(bǔ)償運(yùn)算過程，從檢測值Vdc減去初始濃度檢測值VNO得出的一個值(Vdc-VNO)，通過參照特性函數(shù)表23T(步驟S7)，把該值轉(zhuǎn)換成煙霧濃度值VKe。
隨后，把該煙霧濃度值VKe提供到傳輸電路24，轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號E，再把該模擬信號E傳送或傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備30。這樣，響應(yīng)第一脈沖P1所觸發(fā)的正常煙霧濃度檢測過程就結(jié)束了。
如上面所清楚看到的那樣，正常煙霧濃度Ke是通過由補(bǔ)償之后(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)電平)的檢測值Vdc減去零濃度檢測值VNO得出的值除以斜率AO確定的。
下面參照圖5，對補(bǔ)償值檢測程序進(jìn)行說明(圖4所示處理過程中的步驟S2)，在驅(qū)動脈沖序列P指示故障檢測程序(即響應(yīng)第二脈沖P2執(zhí)行的程序)時執(zhí)行該檢測程序。
首先在圖5所示的步驟S11中，確定目前是否發(fā)生了故障情形。如果確定沒有故障發(fā)生(即如果判定步驟S11結(jié)果為否定的“否”)，就作出發(fā)生了火情的判斷(步驟S12)。
如果在步驟S11或步驟S12判斷出發(fā)生了故障或火情(即如果步驟S11或步驟S12的判斷結(jié)果為“是”)，就跳過用于確定補(bǔ)償值C的運(yùn)算過程，就把諸如累積的零濃度檢測值VNi和補(bǔ)償計數(shù)器的值CNT等用于用數(shù)學(xué)方法確定補(bǔ)償值的變量清零(步驟S13)，隨后結(jié)束圖5中所示的處理程序。
另一方面，在判斷出步驟S12中沒有火情發(fā)生的情況下(即如果步驟S12的判斷結(jié)果為“否”)，就用數(shù)學(xué)方法確定補(bǔ)償值C。最后，把累積的零濃度檢測值VNi更新為增加了當(dāng)前所得的檢測電平Vd的值(步驟S14)，并增加補(bǔ)償計數(shù)器的值CNT(步驟S15)。
隨后，在步驟S16判斷補(bǔ)償計數(shù)器的值CNT是否已達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)更新時間周期α(如大約12小時)相對應(yīng)的值。如果CNT＜α(如果步驟S16的判斷結(jié)果為“否”)，就原封不動地終止圖5所示的處理程序。
與此相反，如果在步驟S16中判斷出CNT≥α(即如果步驟S16的結(jié)果為“是”)，就在步驟S17中，按照下述表達(dá)式(6)，根據(jù)累積的零濃度檢測值VNi和補(bǔ)償計數(shù)器的值CNT確定一平均零濃度檢測值VNm。
VNm=VNi/CNT……(6)接下來，變化率運(yùn)算模塊27按照下述表達(dá)式(7)，根據(jù)平均零濃度檢測值VNm和初始零濃度檢測值VNO確定變化率ΔVN(步驟S18)。
ΔVN=VNm/VNO……(7)隨后，在步驟S19判斷相對初始值(=1)的變化率ΔVN的絕對偏差值是不是等于或大于用于進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膮⒖贾郸?。如果判斷步驟的結(jié)果為“否”，即|1-ΔVN|＜β，就在步驟S20對補(bǔ)償標(biāo)志FC清零或復(fù)位，之后重新執(zhí)行步驟S13。
與此相反，如果判斷步驟S19的結(jié)果為肯定的“是”(即如果|1-ΔVN|＞β)，就在步驟S21把補(bǔ)償標(biāo)志FC設(shè)定為“1”，然后通過參照存儲在補(bǔ)償運(yùn)算模塊28內(nèi)的轉(zhuǎn)換表根據(jù)變化率ΔVN在緊接步驟S21之后的步驟S22中確定斜率補(bǔ)償值C1。
此時，應(yīng)注意到在運(yùn)算處理步驟S18中，可根據(jù)初始零濃度檢測值VNO直接把零濃度檢測值的變化率ΔVN確定為變化率的絕對值。在此情況下，變化率ΔVN可直接與參考值β進(jìn)行比較。
在此情況下，考慮到變化率ΔVN和污染后的斜率變化率ΔA之間的關(guān)系(即圖3所示的線性比例關(guān)系)，可制備使斜率得到直接補(bǔ)償?shù)膶?yīng)表，并存儲到合并在補(bǔ)償運(yùn)算模塊28內(nèi)的ROM中，從而通過簡單地參照該表有選擇地確定斜率補(bǔ)償值C1。
此時，應(yīng)補(bǔ)充說明一下，盡管可任意地設(shè)定用于進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膮⒖贾郸?，?yōu)選把參考值β設(shè)定為非常接近零的值，從而即便對于少量的變化，補(bǔ)償也是有效的。
最后，考慮到包含在根據(jù)變化率ΔVN確定的斜率補(bǔ)償值C1中可能存在誤差，緊接著步驟S22執(zhí)行斜率補(bǔ)償值C1的校正過程(步驟S23)。之后，返回步驟S13。
更具體地說，在步驟S23中，確定用于進(jìn)一步校正斜率補(bǔ)償值C1的校正值C2，以便根據(jù)初始零濃度檢測值VNO和斜率補(bǔ)償值C1細(xì)微地校正斜率補(bǔ)償值C1，并把生成的經(jīng)校正的斜率補(bǔ)償值C1作為最終的靈敏度補(bǔ)償值。
首先通過借助于諸如鍵盤之類的外部輸入設(shè)備進(jìn)行輸入操作，可把用于細(xì)微地校正斜率補(bǔ)償值C1的校正值C2設(shè)定為一最佳值，并存儲在合并到補(bǔ)償運(yùn)算模塊28內(nèi)的EEPROM中。順便地，應(yīng)指出校正值C2是一與變化率ΔVN無關(guān)的預(yù)定值。
如上所述，根據(jù)變化率ΔVN確定的靈敏度補(bǔ)償值存儲在合并到補(bǔ)償運(yùn)算模塊28中的一存儲器中。因此，在與隨后的第一脈沖P1相對應(yīng)的隨后的檢測時刻，根據(jù)經(jīng)補(bǔ)償?shù)臋z測電平Vdc，可非常精確可靠地確定煙霧濃度值VKe。
在此情況下，考慮到表達(dá)式(4)，由上述表達(dá)式(5)給出的特性函數(shù)Yc1經(jīng)過斜率補(bǔ)償后可近似表示如下Yc1=(A×X+VN)×C1×C2……(8)在表達(dá)式(8)中，可根據(jù)平均零濃度檢測值VNm，確定地得知零濃度檢測值VN。但是，由于不知污染后的斜率A(即后污染斜率A)，要通過利用斜率補(bǔ)償值C1和校正值C2補(bǔ)償特性函數(shù)Yc1。
此時，要補(bǔ)充說明的是，根據(jù)初始特性，可得知上述表達(dá)式(3)中出現(xiàn)的斜率AO和初始零濃度檢測值VNO，根據(jù)檢測電平Vd的平均零濃度檢測值VNm，也可得知表達(dá)式(4)中出現(xiàn)的零濃度檢測值VN。
通過上述的平移過程，補(bǔ)償由表達(dá)式(7)給出的特性函數(shù)Yc1，可使條件VN=VNO得到滿足。但是，在平移補(bǔ)償之后的特性函數(shù)Yc2中，只要求在表達(dá)式(8)中出現(xiàn)的VN×C1×C2的值與初始零濃度檢測值VNO一致。因此，表達(dá)式(8)可由下面的表達(dá)式(9)近似表示如下Yc2=Yc1+(VNO-VN×C1×C2)……(9)在上述表達(dá)式(9)中，數(shù)據(jù)項VNO-VN×C1×C2可重寫如下VNO-VN×C1×C2=VNO×(1-ΔVN×C1×C2)……(10)從上述表達(dá)式(10)可明顯看出，所有參數(shù)都可假定為已知的值。
通過上述補(bǔ)償運(yùn)算過程經(jīng)靈敏度補(bǔ)償之后的最終直線Yc2可由下面的表達(dá)式(11)近似表示。
Yc2=(C1×C2×A)X+VNO……(11)如果表達(dá)式(11)中出現(xiàn)斜率(C1×C2×A)滿足由下述表達(dá)式(12)所給定的關(guān)系，就意味著已完成了補(bǔ)償，從而實現(xiàn)了與初始特性相一致。
也就是說C1×C2×A=AO……(12)順便說明，可由存儲在EEPROM中的兩個參數(shù)K1和K2確定用于斜率補(bǔ)償值C1的更新時間周期α。舉例說明，假設(shè)K1=100、K2=54，那么更新時間周期α為12小時=8(秒)×100×54=43200秒。
一般來說，更新時間周期α可在8秒至520200秒或144.5小時(=8秒×255×255)的范圍內(nèi)可變地設(shè)定。
類似地，可根據(jù)存儲在EEPROM中的參數(shù)K3，可變地設(shè)定用于進(jìn)行靈敏度補(bǔ)償?shù)淖兓师N的參考值β。舉例說明，如果K3=95，可這樣選擇或設(shè)定參考值β，使靈敏度補(bǔ)償對于大于5％的變化率能夠有效，即如果變化率ΔVN等于或小于95％(ΔVN≤95％)。
可在0至100％的范圍內(nèi)可變地設(shè)定變化率ΔVN。上述各種參數(shù)值可存儲在EEPROM中。
更進(jìn)一步地，從圖5所示的步驟S11至S13中可清楚地看到，在破損的故障狀態(tài)下，不執(zhí)行更新斜率補(bǔ)償值C1的過程，而產(chǎn)生與上/下限值間的偏差或出現(xiàn)類似的情況或處于火情狀態(tài)，同時使報警燈46(參見圖7)閃亮。
在此情況下，發(fā)生火情或故障情況之前，就立即把斜率補(bǔ)償值C1保持在有效值。恢復(fù)到正常狀態(tài)時，在恢復(fù)之前立即用保持在該時刻的值進(jìn)行補(bǔ)償。結(jié)果，在正常狀態(tài)連續(xù)更新時間周期α，更新斜率補(bǔ)償值C1。
在控制單元20A復(fù)位時，斜率補(bǔ)償值C1消失，因此，直到更新時間周期α結(jié)束，都不進(jìn)行補(bǔ)償(不把斜率補(bǔ)償值寫入EEPROM)。
現(xiàn)在可以理解，如果煙霧傳感器10的光發(fā)射元件11和光接收元件12的污染程度，使零濃度檢測值VN與初始零濃度檢測值VNO產(chǎn)生變化，補(bǔ)償運(yùn)算模塊28就設(shè)定斜率補(bǔ)償值C1和細(xì)微校正值C2，以便校正地增加檢測電平Vd。
煙霧濃度運(yùn)算模塊23A把通過從經(jīng)補(bǔ)償?shù)臋z測電平Vdc減去初始零濃度檢測值VNO得到的值轉(zhuǎn)換成煙霧濃度值VKe，然后作為模擬數(shù)據(jù)信號E通過傳輸電路24傳送到中心站的接收設(shè)備。
因此，利用安裝在中心站的接收設(shè)備30，根據(jù)表示煙霧濃度值VKe的模擬數(shù)據(jù)這E，可非?？煽康亍⒖勺R別地不斷檢測煙霧濃度，即便在煙霧傳感器10被污染的情況下也可提高準(zhǔn)確性。
在此情況下，這樣設(shè)計或編程補(bǔ)償運(yùn)算模塊28，可用數(shù)學(xué)方法確定補(bǔ)償值C，以便補(bǔ)償性地校正特性函數(shù)的斜率，該特性函數(shù)用于根據(jù)變化率ΔVN的增加，把檢測電平Vd轉(zhuǎn)換成小于初始斜率AO的煙霧濃度值VKe。
進(jìn)一步說，除根據(jù)變化率ΔVN校正特性函數(shù)的斜率外，補(bǔ)償運(yùn)算模塊28還可通過平移零濃度檢測值VN的變化量進(jìn)行加法或減法運(yùn)算，使補(bǔ)償后的特性函數(shù)與污染后的檢測值Vd相一致。
更進(jìn)一步地，結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述的光電煙霧檢測裝置，已作了示范性說明，即假設(shè)用白色材料污染煙霧傳感器之后，對檢測電平Vd變化的進(jìn)行補(bǔ)償(參見圖2)。但是，這種補(bǔ)償過程同樣地應(yīng)用到用黑色材料污染煙霧傳感器之后，對檢測電平Vd變化的進(jìn)行補(bǔ)償(參見圖13)。在此情況下，煙霧和火情檢測的可靠性同樣地得到大幅度提高。
通過詳細(xì)說明，本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)都很清楚了，因此，試圖由附屬權(quán)利要求書覆蓋處于本發(fā)明的真正精神實質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)的裝置的所有這些特征和優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步說，由于對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可很容易地得出多方面的改進(jìn)和組合，因此，并不試圖把本發(fā)明限定為圖示和說明的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)和工作過程。
舉例來說，本發(fā)明所示實施例的上述說明是針對所謂的模擬式煙霧/火情檢測裝置或系統(tǒng)作出的，其中所產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)信號E通過傳輸電路24的接口被傳送到中心站。但是，同樣地可采用這種結(jié)構(gòu)，其中可直接利用煙霧濃度值VKe，以便可識別地確定有火情發(fā)生，并把判斷結(jié)果通過傳輸電路24傳送到中心站或監(jiān)視站。
因此，根據(jù)上述說明，可能對本發(fā)明作許多改進(jìn)、變化和等同替換。因此可以理解在附屬權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)，可以與具體說明不同而實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光電煙霧檢測裝置，包括煙霧傳感器裝置，包括設(shè)置在由迷宮式內(nèi)壁封閉的腔室內(nèi)的光發(fā)射元件和光接收元件，用于從所述光接收元件輸出一表示為檢測值的檢測信號，該檢測值與流動在由所述迷宮式內(nèi)壁封閉的所述腔室內(nèi)的煙霧濃度相對應(yīng)；以及根據(jù)所述檢測值輸出與所述煙霧濃度相對應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的控制裝置，其中所述控制裝置包括一具有把所述檢測值轉(zhuǎn)換成煙霧濃度值的特性函數(shù)的煙霧濃度運(yùn)算模塊；一用于把所述煙霧濃度為零時刻的檢測值存儲為零濃度檢測值的零濃度檢測值存儲單元；一設(shè)計為用于用數(shù)學(xué)方法確定所述零濃度檢測值的變化率的變化率運(yùn)算模塊；以及一設(shè)計為用于補(bǔ)償轉(zhuǎn)換特性、以便根據(jù)變化率把所述檢測值轉(zhuǎn)換成所述煙霧濃度值的補(bǔ)償運(yùn)算模塊，其中所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可使所述煙霧濃度運(yùn)算模塊以下述方式產(chǎn)生一煙霧濃度值，即能夠抵銷所述煙霧濃度的所述檢測值輸出特性的變化，這種變化是根據(jù)所述變化率而產(chǎn)生的。
2.如權(quán)利要求1所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述變化率運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可用數(shù)學(xué)方法把所述變化率確定為由所述零濃度檢測值除以所述零濃度檢測值的初始值得到的一個值，以及所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可在所述零濃度檢測值的所述變化率從數(shù)值“1”增加或者減少時，校正性地增加所述檢測值。
3.如權(quán)利要求1所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述變化率運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可根據(jù)所述零濃度檢測值對所述初始零濃度檢測值的變化量除以所述初始值得到的絕對值，用數(shù)學(xué)方法確定所述變化率，以及所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可根據(jù)所述零濃度檢測值的所述變化率的增加，校正性地增加所述檢測值。
4.如權(quán)利要求2所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可根據(jù)所述變化率校正所述檢測值，并可通過加上或者減去所述零濃度檢測值的變化量在補(bǔ)償之后產(chǎn)生一檢測值。
5.如權(quán)利要求1所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述變化率運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可用數(shù)學(xué)方法把所述變化率確定為由所述零濃度檢測值除以所述零濃度檢測值的初始值得到的一個值，以及所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可在所述變化率從數(shù)值“1”增加或者減少時，校正性地產(chǎn)生一小于其初始斜率的當(dāng)前有效特性函數(shù)的斜率。
6.如權(quán)利要求1所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述變化率運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可根據(jù)所述零濃度檢測值對所述初始零濃度檢測值的變化量除以所述初始值得到的絕對值，用數(shù)學(xué)方法確定所述變化率，以及所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，根據(jù)所述變化率的增加校正性地產(chǎn)生一小于其初始斜率的當(dāng)前有效特性函數(shù)的斜率。
7.如權(quán)利要求5所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可根據(jù)所述變化率校正所述特性函數(shù)的斜率，并可通過把所述零濃度檢測值加上所述零濃度檢測值的變化量、或者從所述零濃度檢測值減去所述零濃度檢測值的變化量、在補(bǔ)償之后建立一特性函數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述控制裝置包括一用于把所述檢測值轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并且所設(shè)計的所述煙霧濃度運(yùn)算模塊可把所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所述煙霧濃度值。
9.如權(quán)利要求1所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊包括補(bǔ)償范圍識別裝置，用于判斷所述變化率是否處于用于補(bǔ)償?shù)念A(yù)定范圍內(nèi)、并在所述變化率超出用于補(bǔ)償?shù)念A(yù)定范圍時產(chǎn)生故障信息。
10.如權(quán)利要求9所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊是這樣設(shè)計的，可在所述變化率處于用于補(bǔ)償?shù)乃鲱A(yù)定范圍內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)一預(yù)定時間期間時，把通過在所述預(yù)定時間期間上求所述零濃度檢測值處理數(shù)據(jù)的平均值得出的一個值作為最終的變化率。
11.如權(quán)利要求1所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊包括一用于在其內(nèi)永久地設(shè)定一與所述變化率相對應(yīng)的補(bǔ)償值的補(bǔ)償值設(shè)定模塊。
12.如權(quán)利要求11所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊包括一校正值設(shè)定裝置，用于根據(jù)所述零濃度檢測值產(chǎn)生一用于校正所述補(bǔ)償值的校正值。
13.如權(quán)利要求12所述的光電煙霧檢測裝置，其特征在于所述校正值設(shè)定裝置包括用于存儲所述校正值的校正值存儲裝置，并且所述校正值可通過所進(jìn)行的外部輸入操作而更改。
全文摘要
一種光電煙霧檢測裝置,不管是否存在污染都能夠產(chǎn)生精確表示煙霧濃度的模擬數(shù)據(jù),用于根據(jù)從煙霧傳感器的輸出端得出的檢測值輸出與煙霧濃度相對應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的控制單元包括:煙霧濃度運(yùn)算模塊、零濃度檢測值存儲裝置,變化率運(yùn)算模塊,補(bǔ)償運(yùn)算模塊,其中所述補(bǔ)償運(yùn)算模塊可使煙霧濃度運(yùn)算模塊產(chǎn)生一煙霧濃度值,即能夠抵銷煙霧濃度檢測值輸出特性的變化,這種變化是根據(jù)所述變化量而產(chǎn)生的。
文檔編號G08B29/24GK1299048SQ0013716
公開日2001年6月13日 申請日期2000年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月10日
發(fā)明者櫻井茂 申請人:能美防災(zāi)株式會社