专利名称：保护器的制作方法
技术领域：
本发明一般性地涉及保护头部、面部和/或眼部的保护器，此保护器具体是但不局限于头盔、面罩、护目镜和其它具有保护目的的头部遮盖物，特别用于但是不局限于工业应用。
这样的保护器的一个例子就是焊接工的头盔。焊接工的头盔与面部和前额相符，并且特别地具有一个带子环绕头部，可以通过调节带子来得到舒适的配戴。头盔是在后部开放的，但是在前面是闭合的，旨在保护焊接工不受从焊接电弧猛烈喷溅出的融化的金属或者其他炽热物的伤害。焊接工头盔的前部具有一个遮光板(visor)，通过它焊接工能够观察焊接电弧。遮光板由不传输紫外线辐射的材料构成，因此保护焊接工的眼睛不受这些辐射的伤害。
但是，喷溅和紫外线辐射不是对焊接工面部仅有的危险。电焊电弧可能产生或喷射出潜在的有毒或有害气体或者蒸气。这些危险通常没有被察觉和记录。类似地，那些进行其他工业操作的人们或者即使进行正常的日常生活的人们可能遇到相似的空气危害。例如，骑脚踏车的人在他们在市区和郊区骑车时，将持续的暴露在氮氧化物中。
在本发明的广泛方面，本发明提供一种用于头部、面部和/或眼部的保护器，其携带有至少一个气体传感器，该传感器装在能够检测到由佩戴此头盔的人吸入的空气的一个或者多个特性的位置，该气体传感器在操作上与此保护器携带的至少一个数据转换、数据传输和/或数据存储装置相关联。
保护器优选为头盔或者面罩，例如焊接工的头盔。
气体传感器优选适用于检测空气中一个或者多个气体种类的浓度。气体种类可以，例如，是臭氧、一氧化二氮或者氧化一氮。
如果需要，保护器可以包含其他的传感器。例如，可能有对于空气中特有物质的传感器。该传感器能够利用以下任一种测量技术激光二极管方法；测量诸如电阻系数的参数的电子方法；和类似于在商用烟雾检测器中使用的任何方法。在另一个例子中，对于电磁辐射的传感器，例如，红外辐射、紫外线辐射或者可见蓝光的传感器被包含在保护器中。在又一个例子中，噪音传感器包括在保护器中。噪音传感器典型地以麦克风为具体形式。在另一个例子中，空气流速传感器定位在保护器的外部或者内部表面处。
所述传感器或者每一个传感器优选在操作中与用于提供对所需参数的即时(实时)测量和/或对该参数的累积(积分)测量的电气或电子装置相关联。
该传感器或者每一个传感器优选可以从该保护器移除，通常是即插即用组件。
保护器优选地具有中央电子数据处理单元，其包含所述的数据转换、数据传输和/或数据存储装置。中央电子数据处理单元典型地包含若干装置，这些装置包括模拟数字信号转换器、能够将来自气体传感器的信号与参考信号进行比较的可编程的比较器和优选为电池的电源。
依照本发明的保护器优选适用于以三种不同方式之一进行工作。首先，保护器可以具有数据转换装置，转换装置将来自至少一个传感器的输入信号转换为显示于保护器上携带的显示器上的输出信号。例如，可以将电子屏幕结合到焊接工头盔的遮光板(visor)中。或者，输出信号不是可视的，而是可以听到的，例如，报警信号。第二，保护器可以具有将来自至少一个传感器的输入信号传输(如果需要，已进行转换)给远程站的数据传输装置。信号可以通过任意已知的无线方式(例如通过射频遥感勘测或者通过所谓的蓝牙技术)进行传输。如果需要，结合了无线信号发送器的保护器也可以结合与报警相关联的无线信号接收器，使得如果在传输给远程站的信号中检测到佩戴保护器的人员所吸入空气中的有害情况的指示，能够将警告消息或者信号传输回该人员。第三，数据存储装置可以被用来记录在所选择时间间隔内，被至少一个传感器所监测的特定参数的值，该数据存储装置可以从保护器上卸下和装上，并且能够装载到远程数据恢复设备，例如个人计算机中。如果工人(operative)佩戴的保护器潜在地受到累积的气体危险，则这种结构特别具有优势。因此能够得到工人是否暴露到危险中的历史记录，并且当累积测量结果显示暴露接近认为不安全的等级的时候，能够使工人从使他或她处于危险的工作撤离。
焊接工头盔形式的保护器将作为例子，参考附图在此处进行描述，其中
图1是头盔的前视示意图；图2是图1中显示的头盔的示意图；并且图3是描述能够由依照本发明的焊接工头盔或者其他保护器完成的功能的功能图。
参考附图，焊接工头盔2，典型地由重型塑料材料制成，在前部是闭合的，在后部是开放的。头盔具有前面部4，其配备有遮光板6，遮光板的位置使得佩戴头盔时其位于眼部。遮光板6由对于可见光谱中某些波长的光透明但对于紫外线辐射不透明的材料制成。(可以在市场上获得的一些已知遮光板对光线进行反应，来保护焊接工不受焊接电弧的强光，但又允许清楚的可视性)。
头盔2具有可调节的头带8，以便能够进行舒适的佩戴。依照本发明，头盔2在其一侧内部携带噪音传感器10。传感器10是在具有中央电子处理单元的电子电路中，此中央电子处理单元安装在盒子12中，盒子12附着在头盔2的前面部4的内表面的底部区域。盒子12还具有用于检测诸如臭氧和氮氧化物等有害气体的存在的传感器11。传感器11能够生成表示空气中一种或者多种有毒气体的浓度和局部压力的信号。有毒气体，例如为臭氧，一氧化二氮或者氧化一氮。一种臭氧传感器的形式包含具有聚丁二烯外层的压电石英晶体。聚丁二烯与臭氧的反应导致传感器质量的增加，并且因此降低振荡频率。频率改变的速率与臭氧的浓度成正比。
盒子12包含数据转换、数据传输和/或数据存储装置，其使得由传感器10进行的测量结果被以实时形式或者在事件之后传输到数据处理单元，而数据处理单元可以包含在盒子12内，并且可操作地与头盔2携带的或者在远程站的显示面板或者报警装置(未显示)相关联，表示测量结果的信号被以无线发送器诸如蓝牙装置(未显示)或者射频信号发射器(未显示)传输。另一种替代方案是中央处理单元具有可移去的数据存储装置，该装置可以记录由传感器在一段时间内得到的测量结果，并且能够随后移去并插入到诸如个人计算机的远程处理器中。
传感器10优选地可逆地容纳在头盔2提供的合适的插座中。传感器11优选地类似容纳在控制盒12的外罩(housing)的外表面处提供的插座中。插座由合适的电气导线(未显示)连接到盒子12中的电子装置。如果需要，头盔2可以包含内部壳和外部壳，并且连接到传感器10的导线位于两个壳之间。附加的传感器可以下文参考图3描述的形式被提供。每个传感器可以是可替代的，例如，通过适用于插入并且从插座中拔出。
来自传感器10和11的信号可以由盒子12中或者远程的电子装置以任意需要的方式进行处理。因此，与盒子12一起的或者在远程位置的中央数据处理单元可以包含用于差分信号的，用于积分信号的，用于将可编程参考信号与信号进行对比的，在检测到有害状况时生成报警信号的，和用于以图形方式显示有害气体的浓度或者局部气压的即时或者累积值的电子装置。中央处理单元可以采用换能器、模拟数字信号转换器、射频无线发送和接收器、随机访问储存器(RAM)和诸如此类的装置。盒子12典型地还包含电池形式的电源。
对盒子12中的组件进行的选择旨在避免头盔2过重，头盔过重会使得焊接工感到不舒适。由于这个原因，在本发明的实施例中经常优选将来自传感器的数据远程进行显示。
头盔2优选地为焊接工个人的。因此能够建立焊接工暴露在有害气体中一段时间的个人记录。优选地，头盔携带多个传感器，使得该记录包含焊接工暴露在多个相关危险中的历史。
现在参考图3来对头盔可以执行的功能的例子进行描述。头盔控制盒具有操作上与之相关联的传感器阵列，其中包含有光/紫外辐射或者感光传感器20，臭氧传感器22，NOx传感器24，颗粒传感器26，红外辐射传感器28，噪音传感器30和内部或者外部空气流速传感器32。这些传感器是已知设备，不需要在此处描述。它们均传输模拟电气信号给中央微处理器和放大器电路34。中央微处理器和放大器电路34典型地包含模拟数字信号转换器。中央微处理器和放大器电路也与存储装置36和38在操作上相关联。存储装置36和38可以简单的为读写随机访问存储(RAM)装置。RAM装置可以与保持工作的电池相关联。存储装置36和38可以预先编程具有与每一个被监控参数相关的算法。
头盔可以还配备有通信处理器40，以使得由传感器收集到的信息能够下载到计算机(未显示)，和射频收发信机42，以使得控制盒能够从远程位置接收信息或将信息发送到远程位置。
微处理器电路34在操作上还与报警装置44相关联，报警装置44适用于在任何传感器检测到有害情况时给出声音和/或视觉报警。报警装置44与可再充电电源46(例如，可再充电电池)相关联。这些电池在操作上可以与图3中描述的系统的其他部分(例如，空气流速传感器32)相关联。该电池可以被塑形，并且可以作为头盔外壳的一部分。
中央微处理器电路34在操作上还可以与复位按钮和电路48相关联，该复位按钮和电路使得由传感器监测的所选参数的累积值复位为零。所述电子电路可以被集成在单个电子芯片或者多个此种芯片中。
权利要求
1.一种用于头部、面部和/或眼睛的保护器，其携带至少一个气体传感器，该传感器位于能够检测到佩戴此保护器的人所吸入空气的一个或者多个特性的位置，气体传感器在操作上与也在头盔上携带的至少一个数据转换、数据传输和/或数据存储装置相关联。
2.如权利要求2所述的保护器，其中，所述头盔是焊接工的头盔或者面罩。
3.如权利要求2所述的保护器，其中，所述头盔是焊接工的头盔。
4.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，气体传感器适用于检测空气中一个或者多个气体种类的浓度。
5.如权利要求4所述的保护器，其中，气体传感器适用于检测空气中臭氧、一氧化二氮或者氧化一氮的浓度。
6.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，保护器另外携带检测空气中颗粒物的传感器。
7.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，保护器另外携带电磁辐射传感器。
8.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，保护器另外携带噪音传感器。
9.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，保护器另外携带气体流速传感器。
10.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，所述数据传输装置是无线数据传输装置。
11.如权利要求10中所述的保护器，其中，无线数据传输装置是射频数据传输装置。
12.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，数据存储装置是可以从保护器上移去的，并且能够加载到远程数据恢复设备中。
13.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，数据转换装置包含模拟数字信号转换器。
14.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，另外包含中央电子数据处理单元，该中央电子数据处理单元包含所述的数据转换、数据传输或者数据存储装置。
15.如权利要求14所述的保护器，其中，中央电子数据处理单元包含可编程的比较器，以便能够将来自气体传感器的信号与参考信号进行比较。
16.如权利要求14或15所述的保护器，其中，电子数据处理单元包含电源。
17.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，气体传感器可以从保护器上移去。
18.如权利要求17所述的保护器，其中，气体传感器是即插即用的组件。
19.如前述权利要求中任一个权利要求所述的保护器，其中，保护器具有在操作上与数据转换装置相关联的信号显示屏。
全文摘要
一种用于保护头部、面部和/或眼部的保护器，例如焊接工的头盔，携带至少一个气体传感器(11)，该气体传感器位于能够检测到佩戴此头盔的人吸入的空气的一个或者多个特性的位置。气体传感器在操作上与此保护器携带的至少一个数据转换、数据传输和/或数据存储装置相关联。
文档编号A61F9/06GK101048120SQ200580036321
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月12日 优先权日2004年10月22日
发明者J·杜菲, J·梅德福思 申请人:英国氧气集团有限公司