环境探测器等效电路，测定气味气压的方法及其探测系统的制作方法

专利名称：环境探测器等效电路，测定气味气压的方法及其探测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种环境探测器的等效电路，该探测器的电阻的变化取决于在周围的环境气体中(即在一种环境中)的被探测对象的状态，即例如取决于一种气体或一种气味，像一种气体探测器，用于探测当发生火灾时产生的一种气体例如CO气全；以及像一种气味探测器(即一种气味传感器)，用于探测当火灾被扑灭时的烟味或气味。此外，本发明涉及一种测定气味气压(odor pressure)的方法，一种用于将气味气压归一化的方法、一种气味探测系统和一种火焰探测系统。
已知的常规的环境探测器，用于探测在它的周围环境中的气味气压的状态，它包括一个传感膜，其电阻根据被探测对象的气味气压(对应于一种气味强度、气味量、气体压力或气体浓度)的变化而变化，以及一个用于加热传感膜的加热器。图8是一种常规的环境探测器的剖视图，例如为一个薄膜型气味探测器。在该图中，参考数字1代表气味探测器，它包括一个绝缘衬底(例如一种氧化铝衬底)2、一个探测器电极3，其安装在一个表面上，例如在该氧化铝衬底2的顶部表面上、一传感膜4，其中沉积或蒸发在氧化铝衬底2的顶部表面2a和探测器电极3的表面上的金属氧化物半导体(例如SnO2、ZnO、TiO2或类似物)构成，其所具有的电阻根据气味气压而变化、一个加热器电极5，其安装在氧化铝衬底2的另一个表面上，例如底部表面2b上、以及一个用作加热器的薄膜(例如铂薄膜)6，其沉积在的氧化铝衬底2的底部表面2b和加热器电极5的表面上。该铂薄膜6经过氧化铝衬底2加热传感膜4。这能促进传感膜4的电阻根据气味气压产生变化，从而提高膜4的敏感性。
常规的气味探测器1正如上述方式构成。然而，存在有两种类型的传感膜4，即n型和p型膜。在传感膜4为n型的情况下，当气味气压施加到其上时，它接受电子而改变它的电阻。相反在p型传感膜4的情况下，当气味气压施加到其上时，从传感膜4上抽出电子，进而导致它的电阻改变。更进一步说，气味探测器1是一种利用取决于气味气压的电阻变化而探测气味的探测器。例如由P.K.Clifford所述论文(参阅福冈化学传感器国际会议公报(Proceed-ing of the International Meeting of Chemical Sensors，Fukuoka)，1983，9月，A113)已经公知由如下方程(1)给出的方次定律可以普遍地适用于气味气压探测器电阻特性。
Z＝AP-a(1)其中Z代表气味探测器1的传感膜4的总电阻；P为气味气压；A为比例常数。附带说，指数“a”随气味而变化，并且满足如下的不等式0＜a＜1。
如上所述，在常规的气味探测器的情况下，指数“a”随气味变化并且小于1。因此常规的气味探测器存在的缺点在于，对待一种混合气体它是十分困难的，而且不可能测定在其成分为未知的混合气味中一种特定气味的个别气味气压本发明的实施消除了常规环境探测器的这些缺点。
因此，本发明的一个目的是提供一种环境探测器的规定的等效电路，其消除了常规的环境探测器的缺点。
此外，本发明的另一个目的是提供一种通过获得和利用电阻rn测定气味气压的方法，该电阻以这样一种方式即使指数“a”变得等于1的方式根据气味气压变化。
另外，本发明的再一个目的是提供一种用于使气味气压归一化的方法。
此外，本发明的还一个目的是提供一种使用这些方法的气味探测系统。
此外，本发明的再一个目的提供一种使用这些方法的火焰探测器。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供一种环境探测器的等效电路，其包括一个饱和电阻ro、一个受周围环境影响的第一电阻ra、以及一个适于根据气味气压而变化的第二电阻rn，其中饱和电阻ro与第一和第二电阻ra和rn的并联电路相串联。
因此，这种等效电路所具有的效果或优点在于电阻rn可以容易地得到。
根据本发明的第二个方面，提供一种用于测定气味气压的方法，其包括的步骤是通过利用一种环境探测器的等效电路得到一个适于根据气味气压而变化的一个第二电阻rn，该探测器具有一个饱和电阻ro、一个受其周围环境影响的第一电阻ra以及第二电阻rn，其中饱和电阻ro与第一和第二电阻ra和rn的并联电路相串联；通过所得到的第二电阻rn测定气味气压。
因此，这一方法所具有的效果在于，气味气压可以由电阻rn容易地测量。
根据本发明的第三个方面，提供一种气味气压归一化的方法，其包括的步骤是通过利用一适于根据气味气压而变化的第二电阻rn，由与一参考气味气压对应的参考电阻rns，利用方程式N＝rns/rn得到归一化的气味气压N，其用于使气味气压归一化。
因此，这种方法所具有的效果在于，由环境探测器探测的气味气压可以容易地被归一化。
提供本发明的第四个方面，提供一种气味探测系统，其包括一个用于探测气味气压的环境探测器，以及一个与该环境探测器相连接的归一化输出部分。在这一气味探测系统中，归一化输出部分包括一个存储器，用于存储负载电阻R的值、由电源提供的电压V的值、环境探测器的饱和电平Em、环境探测器的基础电平、以及其中的参考电阻rns；还包括一个ROM，用于存储如下表达的方程组rn＝R·V(Em－E)(Em－Eo)/Em2(E－Eo)N＝rns/rn＝rns·Em2(E－Eo)/R·V(Em－E)(Em－Eo)其中，rn是适于根据气味气压而变化的电阻。归一化输出部分还包括一个CPU，用于根据这些方程从环境探测器的输出中计算归一化气味气压。
因此，这种气味探测系统具有的效果在于，可以利用一个廉价的环境探测器得到与一个气味气压成比例的测定值。在这一方面，可以采用一个常规的气味探测系统探测一种气味的存在或不存在，但是由于基础电平根据环境而变化的事实，以及在测定混合气味中一种特定气味成分的个别气味气压时存在的困难，这种传统系统不适用于对气味的定量的测定。然而在使用本发明的气味探测系统的情况下，可以进行气味的定量测量。因此，本发明具有的效果在于，可以将一种廉价的气味探测系统应用在很多技术领域，例如污染测定、空调、食品和香料等领域。
根据本发明的第五个方面，提供一种气味探测系统，其包括一个用于探测气味气压的环境探测器和一个与环境探测器相连接的归一化输出部分。在这一气味探测系统中，归一化输出部分包括一存储器，用于存储参考电阻rns、在利用环境探测器测定气味气压时的总电阻的值Zn、在环境探测器的输出饱和时的环境探测器的总电阻的值Zm、以及在环境探测器的输出具有基础电平时的总电阻的值Zo；还包括一个ROM，用于存储下表达的各方程rn＝(Zn－Zm)(Zo－Zm)/(Zo－Zn)N＝rns/rn＝rns(Zo－Zn)/(Zn－Zm)(Zo－Zm)其中N和rn分别是归一化的气味气压和适于根据气味气压而变化的电阻。该归一化输出部分还包括一个CPU，用于根据各方程式从环境探测器的输出中计算归一化的气味气压。
因此，这种气味探测系统具有的效果在于，当测定各参数时，无论是负载电阻R还是电压V都不影响计算的结果，以及除了本发明的第四个方面的气味探测系统的效果之外，该气味探测系统还具有巨大的实用价值。
根据本发明的第六个方面，提供一种火焰探测系统，其包括用于探测气味气压的环境探测器；根据本发明的第四方面的归一化输出部分和火焰判别部分，其与归一化输出部分相连接，用于根据由归一化输出部分输出的代表归一化的气味气压的数据，判别是否有火灾发生。
因此，与常规的火焰探测系统相比较，通过利用气味气压的定量测定，在非常早期的状态就能探测出火焰的徐燃冒烟阶段。在这一点上，常规的火焰探测系统从烟雾或发热来探测火焰。与之相反，本发明的火焰探测系统能够在火焰的生烟阶段之前就能探测气味气压。因此，本发明的探测系统具有的效果在于，在非常早期的阶段就能探测火焰。
通过参阅附图对本发明的各优选实施例的如下介绍，本发明的其它特征、目的和优点将变得更加明显，在所有不同视角的附图中，各相同的参考字母指相同的部分。其中

图1是表示根据本发明的气味探测器的等效电路的电路示意图；图2是表示利用根据本发明的气味探测器的实际测试电路连接的电路示意图；图3A到3D为分别表示根据本发明的探测器对应于在不同环境气体中的气味气压各自的原始数据输出的曲线图；图4A到4D是表示根据本发明的气味探测器的归一化气味气压的曲线图；图5是表示根据本发明的气味探测系统结构的方块示意图；图6是表示根据本发明的火焰探测系统的结构的方块示意图；图7是表示根据本发明怎样将气味强度转变为一种气味指数的曲线图；以及图8是用作环境探测器的常规气味探测器的剖视图。
下面通过参阅各附图详细地介绍本发明的各优选实施例。
尽管气味探测器1的输出的基础电平根据环境气体产生很大的变化(前述的基础电平是当气味气压亦即被探测器探测的气味的(个别)气压为0时获得的电平值)，它的饱和电平则与环境无关地近于恒定。顺便地说，即使当被探测的气味气压为0时，另外的一种不同于被探测气味的气味也存在于正常的环境中。这种另外的气味引起基准电平变化。更特别地，从图3所示的实验结果可以明显看出，与预定的气味气压相对应的探测器输出的饱和电平接近于另一个与基础电平无关的饱和电平，即气味气压变得越高，该饱和电平越接近达到并且最终各饱和电平变为几乎等于另外一个饱和电平。这导致设定图1中的等效电路。
在图1中，参考字母Z表示气味探测器1的总电阻；ro是气味探测器1的饱和电阻，它的数值是探测器1中所固有的；ra是一个受环境，例如温度、湿度和与被探测对象的气味不同的各种气味影响的电阻；而rn则是根据被探测的对象的气味状态而变化的电阻。总电阻Z等效于一个ro与电阻ra和rn的并联电路相串连的等效电路的电阻。假如电阻rn从无穷大变化到0，当探测器的输出饱和时，总电阻Z仅等效于电阻ro。进一步地，当气味气压为0时，电阻rn为无穷大，总电阻Z等于电阻ro和ra之和。因此总电阻Z产生的变化仅取决于环境。因而，这与在实验过程中所观察到的现象是一致的。
因此，通过利用图1所示的等效电路，从饱和电平求出电阻ro并从在气味气压为0时的基础电平求出电阻ra，就可以从探测器的输出逆向地计算电阻rn。
实际电路的构成是将气味探测器1经过一个负载电阻R连接到电源V的两端，如图2所示，该探测器的总电阻为Z。此外，由负载电阻R的两端所引出的电压E取作探测器1的输出。因此，输出E由下面的方程(2)和(2’)所给定E＝R·V/(R＋Z)＝R·V/[R＋ro＋ra·rn/(ra＋rn)](2’)这里令Em和Eo分别表示气味探测器1的输出的饱和电平和它的基础电平。这些电平由如下的方程(3)和(4)给定Em＝R·V/(R＋ro)(3)Eo＝R·V/(R＋ro＋ra)(4)另一方面，设定ra·rn/(ra＋rn)＝r’，得到如下的方程(5)rn＝r’·ra/(ra－r’) (5)此外，由方程(2’)得到如下的方程(6)r’＝R·V/E－R－ro(6)进而由方程(4)得到如下方程(7)ra＝R·V/Eo－R－ro(7)接着，将方程(3)、(6)和(7)代入方程(5)，给出如下的方程(8)rn＝R·V(1/E－1/Em)(1/Eo－1/Em)/(1/Eo－1/E)＝R·V(Em－E)(Em－Eo)/Em2(E－Eo)(8)因此，假如已知气味探测器1的饱和电平Em和基础电平Eo、负载电阻R和电源的电压V，利用方程(8)，就能由气味探测器1的输出E计算根据气味气压而变化的电阻rn。
进而，气味气压n与电阻rn成反比，并且因此，由如下方程(9)给定n＝B/rn(9)其中B是常数。
此外，通过利用与一参考气味气压相对应的参考电阻rns，利用如下的方程(10)给出一个对应于归一化电阻rn的归一化的气味气压NN＝rns/rn＝rns·Em2(E－Eo)/R·V(Em－E)(Em－Eo)(10)因此，假如已知气味探测器1的饱和电平Em和基础电平电平Eo、负载电阻R、电源提供的电压V和参考电阻rns，利用方程(10)，就能从气味探测器1的输出E计算归一化的气味气压N。即，当该归一化的气味气压N为1(参阅图4B)时，探测的气味气压等于参考气味气压。此外，如果归一化的的气味气压N例如为0.5，那么所探测的气味气压等于参考气味气压的一半。
进而，令Zm、Zo和Zn分别表示在气味探测器1的输出饱和时的气味探测器1的总电阻Z的值、在探测器1的输出具有基础电平时的电阻Z的值，以及在利用探测器1测定该气味时的电阻Z的值。然后，归一化的气味气压N利用如下方程(11)给定
N＝rns/rn＝rns(Zo－Zm)/(Zn－Zm)(Zo－Zm)(11)顺便地说，无论是Em和Eo的组合还是Zm和Zo的组合都可以用作探测器本征的一套参数，用于计算归一化的气味气压N。然而，考虑到与负载电阻R和电源V无关，方程(11)更通用。
接着参阅图3A到3D和4A到4D，它们分别表示了由探测器的原始数据输出和归一化的气味气压，它们是在不同的环境下对应于一个恒定的气味气压下得到的。图3A、3B、3C和3D分别表示在干燥的空气中燃烧复印纸片(如用短划线所示)得到的原始数据和在嗅出有咖啡香味的空气中燃烧复印纸片所得到的原始数据(如用点划线所示)，并且分别对应于1×1平方毫米、2×2平方毫米、3×3平方毫米和5×5平方毫米的复印纸片的尺寸。顺便地说，图4A、4B、4C和4D中的每一个表示由方程(10)或(11)所得到的归一化的气味气压，其求得是通过利用在燃烧2×2平方毫米的复印纸所得到的、作为参考气味气压的气味气压以及通过利用根据与图3A、3B、3C、3D的每一个相对应的原始数据，由方程(8)计算rn而实现的。
在下文中，图3B和4B的情况将通过示例的方式予以说明。如在图3B所看到的，分别对应于干燥空气和噢出咖啡香味的空气的探测器原始数据输出的基础电平大约为1.3V和2.0V，因此，它们是彼此很不相同的。此外它们的饱和电平大约是2.5V和大约2.7V，因此其间存在差值。相反，如在图4B中所示，作为这些探测器输出归一化的结果得到的电平基本上是相同的，即对应于相同的气味气压几乎都为1.0而与环境(亦即所选择的干燥空气和嗅觉到咖啡香味的空气)无关。甚至是当该气味气压不是恒定的而随时间变化时，所形成的电平在从图4A到4D的所有情况下与该气味气压成比例，除了在图4D的情况下，接近饱和电平的电平有一小的偏差之外。
实验证实，在图1所示等效电路的情况下，气味气压P近于与该根据气味气压P而变化的电阻rn成反比。因此根据其间的这一反比关系，如下方程成为有效的rn＝C/P(12)其中C是比例常数。
在多于一种气味的混合气味的情况下，总的气味气压P由下式给定P＝P1＋P2＋P3＋……(13)其中P1、P2和P3代表各种气味中个别的气味气压。此外，将方程(13)代入方程(12)得出如下方程(14)rn＝C/(P1＋P2＋P3＋…)(14)将方程(14)右侧的分母和分子都除以常数C，得到如下的方程(15)rn＝1/(P1/C＋P2/C＋P3/C…)(15)这里，方程(15)可以利用设定C/P1＝r1、C/P2＝r2、C/P3＝r3…重新表达如下
rn＝1(1/r1＋1/r2＋1/r3)(16)由方程(16)可以明显看出，电阻rn由并联的电阻r1、r2、r3…组成，它们中的每一个都与对应的气味的个别气味气压成反比。因此，混合气味下的可变电阻可以用等效电阻r1、r2、r3…的并联组合来表示，它们中的每一个与对应的气味的个别气味气压成反比，如图2所示。因而对分别对应于各气味下的电阻ri，可以很容易进行加和减。此外也使测定一种特定的气味气压成为可能。例如，在气味气压起始电平为0的情况下，仅是要探测的气味的气味气压在开始测定时通过调零来进行测定，以便排除要探测的气味以外的所有其它气味的影响。
图5表示本发明的气味探测系统结构的方块示意图。在该图中，参考数字1指连接到一归一化输出部分10的气味探测器。该归一化输出部分10包括一个摸/数变换器(A/D)11，用于将气味探测器1的模拟输出变为数字输出；一个存储器12，用于存储饱和电平Em、基础电平Eo、参考电阻rns、负载电阻R的值、电源提供的电压V的值、以及其中的电阻Zn、Zm和Zo的值；一个只读存储器(ROM)13，其与存储器12相连接，用于存储表示方程(8)和(10)或(11)的数据；以及一个中央处理单元(CPU)14，其与A/D变换器11和ROM13相连接，用于从经数字变换的气味探测器1输出计算一个归一化的气味气压，并输出所计算的归一化的气味气压N，该CPU是由一单片微机构成的。
图6是表示根据本发明的火焰探测系统结构的方块示意图。在该图6中，参考数字1和10代表图5中相同的部分。顺便地说，下文中CPU14将称为第一CPU。此外，与归一化输出部分10相连接的判别部分20包含一数据库单元21，其1包括一个ROM或电可除的可编程只读存储器(EEPROM)，用于存储表示在烟味强度或密度和火焰徐燃冒烟阶段之间的相互关系的数据、装有气味探测器1的房间尺寸与烟味之间的相互关系的数据，以及气味扩散之类特性的数据；还包括一第二CPU22，其与第一CPU14和数据库单元21相连接，用于根据由第一CPU14输出的表示归一化的气味气压N的数据和从数据库单元21读出的数据估算火灾发生的可能性，并且当火灾发生的可能性等于或大于60％时输出报警信号。
顺带地说，在这一实施例的情况下，气味探测器1、归一化输出部分10和火焰判别部分20可以构成为一个火焰探测器。在这样的情况下，可以由归一化输出部分10和火焰判别部分20共用一个CPU。火焰判别部分20向一火焰控制面板或火焰变送器之类的接收部分(图中未示)输出一火灾报警信号。
此外，火焰探测器可以仅由气味探测器1构成或通过将气味探测器1和归一化输出部分10组合构成。此外，火焰判别部分20或归一化输出部分10与火焰判别部分20的组合可以在接收部分提供中。在这种情况下，火焰探测器可以装备一发送/接收电路，用于将气味探测器1的输出或从归一化输出部分10输出的归一化气味气压N变换成一种发送信号，例如在从接收部分接收轮询信号时变换成数字码，以及用于向接收部分输出该发送信号。
此外，可以采用这样一个单元作为火焰判别部分20，即一个根据另一种火焰判别方法判别是否有火灾发生的单元，例如一个单元，其用于预先存储一个被用来判别是否有火灾发生的预定阈值和用于将从归一化输出部分10输出的归一化的气味气压与预设阈值相比较以判别是否发生火灾。
在本发明的实施例中，当在容积为15升的小室中燃烧一张5×5平方毫米的复印纸片时(对应于图7中的曲线A)所产生的气味即烟味用作一个参照气味。进而如在图7中所示，分别对应于复印纸(A)的总电阻Z的值(即1.95KΩ、1.85KΩ和1.8KΩ)的气味指数被确定为1、2、3(顺便地说，对应的气味气压(即气味强度)为18ppm、20ppm和3ppm)。接着，用气味探测器1对出现在该环境中的气味，例如尼古丁(对应于图7中的曲线B)和乙醇(对应于图7中的直线C)进行探测。进而，以在如复印纸情况下相同的总电阻值将这些气味的气味强度变换成气味指数(顺带地说，如在图7中所出现的，对应于一个总电阻值的曲线A和B以及直线C上的气味强度是彼此不同的)。
在图5所示的气味探测系统中，可以采用一个具有与部分10结构一样的气味参数数字化部分，来代替归一化输出部分10。此外，可以将一个显示装置(未表示)连接到CPU的输出端，该CPU用于从气味探测器1的探测输出中计算归一化的气味强度，并且将该气味强度变换成以上参阅图7所作介绍的气味指数。因此，存在于环境中的气味可以以数字形式得到显示。
按照这种方式，根据本发明，存在于环境中的气味可以以数字形式作为与被用作参照气味剂的复印纸的烟味相比较而得到的一种气味强度来显示。因此，存在的气味可以用一种易于为人的感官所发觉的直观方式被显示出来。此外，由于复印纸的烟味被用作产生气味的参照物，即作为参照气味剂，故可以找到一种有用的判别是否发生火灾的气味强度。
由于上述原因，可以根据被探测的气味和探测器安装的地点这两者来选择一种参照气味剂。例如在探测存在于厕所卫生间和腐败食物气味的情况下，含氮的化合物，例如，诸如氨和三甲胺之类的胺、诸如甲硫醇之类的硫醇和含硫化合物可以被用作参照气味剂。此外，在将探测器设置在矿泉中的情况下，硫化氢、二氧化硫或类似物可用作参照气味剂。在将探测器用于酿造业的情况下，醇类例如乙醇可被用作参照气味剂。此外在一般情况下，芳香剂例如丙烯醛、丙酮、臭氧、二氧化氮以及苯或类似物和各种可厌的气味都可以用作参照气味剂。
因而，将可用作参照气味剂的示范性物质的名称列表如下I含硫化合物[1]无机化合物
(1)硫化氢[2]有机化合物(1)硫醇1)甲硫醇2)乙硫醇(2)硫化物1)二甲硫2)二乙硫II，含氮化合物[1]无机化合物(1)阿摩尼亚(氨)[2]有机化合物(1)胺1)甲胺2)乙胺3)三甲胺III碳氢化合物[1]有机化合物(1)丁烯顺带地，有4种异构体IV含氧化合物有机化合物(1)脂族不饱和醛1)丙烯醛(2)脂族酮1)丙酮(3)低脂族羧酸1)丁酸顺带地，有两种异构体。
尽管上面仅是对本发明的优选实施例的说明，应当理解，本发明并不局限于此，在不脱离本发明的构思的情况下，对本技术领域的熟练技术人员来说可做其它改型是显见的。
因而，本发明的保护范围将仅由所提出的权利要求来限定。
权利要求
1.一种环境探测器的等效电路，包括一个饱和电阻；一个第一电阻，其受周围环境的影响；以及一个第二电阻，其适于根据气味气压变化，其中的饱和电阻与第一和第二电阻的并联回路相串联。
2.根据权利要求1所述的环境探测器的等效电路，其特征在于，当环境探测器的输出饱和时，它的总电阻仅等于该饱和电阻。
3.根据权利要求1所述的环境探测器的等效电路，其特征在于，当气味气压为0时，它的总电阻等于饱和电阻和第一电阻之和。
4.一种用于测定气味气压的方法，包括的步骤是通过利用一环境探测器的等效电路，得到一适于根据气味气压而变化的第二电阻，该等效电路包含一饱和电阻、一受周围环境影响的第一电阻和所述第二电阻，饱和电阻与第一和第二电阻的并联电路相串联，以及由所得到的第二电阻测定气味气压。
5.根据权利要求4所述的用于测定气味气压的方法，其中的第二电阻由公式rn＝R·V(Em－E)(Em－Eo)/Em2(E－Eo)求得，其中rn是该第二电阻；R是负载电阻的值；V是由电源提供的电压值；E是环境探测器的输出，其取自负载电阻的两端；Em是当环境探测器的输出饱和时，环境探测器输出的饱和电平；以及Eo是当气味气压为0时，环境探测器输出的基础电平。
6.根据权利要求4所述的用于测定气味气压的方法，其中的气味气压与第二电阻成反比。
7.一种气味气压归一化的方法，包括步骤通过利用一适于根据气味气压变化的电阻，由一对应于参考气味气压的参考电阻由N＝rns/rn得到一归一化的气味气压，用于使一气味气压归一化，其中N是归一化的气味气压；rns是参照电阻；rn是第二电阻。
8.根据权利要求7所述的气味气压归一化方法，其中的第二电阻由公式rn＝R·V(Em－E)(Em－Eo)/Em2(E－Eo)求得，其中R是负载电阻的值；V是电源的供电电压；E是环境探测器的输出，其取自负载电阻的两端；Em是当环境探测器的输出饱和时该环境探测器输出的饱和电平；而Eo是当气味气压为0时，环境探测器输出的基础电平，其中归一化的气味气压N由公式N＝rns/rn＝rns·Em2(E－Eo)/R·V(Em－E)(Em－Eo)求得，其中rns是参考电阻。
9.根据权利要求7所述的气味气压归一化方法，其中的第二电阻由公式rn＝(Zn－Zm)(Zo－Zm)/(Zo－Zn)求得，其中Zm、Zo、Zn分别是在环境探测器的输出饱和时气味探测器的总电阻值、在探测器的输出具有基础电平时的总电阻值、以及当利用所述探测器测定气味时的总电阻的值，其中归一化的气味气压N由公式N＝rns/rn＝rns(Zo－Zn)/(Zn－Zm)(Zo－Zm)求得，其中rns是参考电阻。
10.一种气味探测系统，包括一个环境探测器，用于探测一气味气压；和一个归一化输出部分，其怀该环境探测器相连接；其中所述归一化输出部分包括一个存储器，用于存储负载电阻的值、电源的供电电压值、环境探测器的饱和电平、环境探测器的基础电平和其中的参考电阻；一个ROM，用于存储如下表示的方程组rn＝R·V(Em－E)(Em－Eo)/Em2(E－Eo)N＝rns/rn＝rns·Em2(E－Eo)/R·V(Em－E)(Em－Eo)其中rn是适于根据气味气压而变化的电阻；R是负载电阻的值；V是电源的供电电压值；E是环境探测器的输出，其取自负载电阻的两端；Em是当环境探测器的输出饱和时环境探测器的饱和电平；Eo是当气味气压为0时的环境探测器的基础电平，rns是参考电阻；N是归一化的气味气压；以及一个CPU，用于根据所述方程组由环境探测器的输出计算归一化的气味气压。
11.一种气味探测系统，包括一个环境探测器，用于探测一气味气压，和一个归一化输出部分，其与所述环境探测器相连接，其中归一化输出部分包括一个存储器，用于存储参考电阻、当利用环境探测器测定一气味气压时的总电阻的值、当环境探测器的输出饱和时环境探测器的总电阻的值、以及当环境探测器的输出具有其基础电平时的总电阻的值；一个ROM，用于存储如下表示的方程组rn＝(Zn－Zm)(Zo－Zm)/(Zo－Zn)N＝rns/rn＝rns(Zo－Zn)/(Zn－Zm)(Zo－Zm)其中N、rns、rn、Zm、Zo和Zn分别是归一化的气味气压、参考电阻、适于根据气味气压而变化的电阻、当环境探测器的输出饱和时环境探测器的总电阻的值、当环境探测器的输出具有基础电平时总电阻的值、以及当利用环境探测器测定气味气压时电阻的值；以及一个CPU，用于根据所述方程组，从环境探测器的输出中计算归一化的气味气压。
12.一种火焰探测系统，包括一个环境探测器，用于探测一气味气压，和一个归一化输出部分，其与所述环境探测器相连接，该归一化输出部分包括一个存储器，用于存储负载电阻的值、电源的供电电压值、环境探测器的饱和电平、环境探测器的基础电平和其中的参考电阻；一个ROM，用于存储如下表示的方程组rn＝R·V(Em－E)(Em－Eo)/Em2(E－Eo)N＝rns/rn＝rns·Em2(E－Eo)/R·V(Em－E)(Em－Eo)其中rn是第二电阻；R是负载电阻；V是电源的供电电压；E是环境传感器的输出，其取自负载电阻的两端；Em是当环境探测器的输出饱和时的环境探测器的饱和电平；Eo是气味气压为0时的环境探测器的基础电平；rns是参考电阻；而N是归一化的气味气压；以及一个CPU，用于根据所述方程组从环境探测器的输出中计算归一化的气味气压；以及一火焰判别部分，其与归一化输出部分相连接，用于根据代表由归一化输出部分输出的归一化气味气压的数据判别是否有火灾发生。
13.一种火焰探测系统，包括一个环境探测器，用于探测一气味气压；和一个归一化输出部分，其与所述环境探测器相连接；该归一化输出部分包括一个存储器，用于存储参考电阻、当利用环境探测器测定气味气压时的总电阻的值、当环境探测器饱和时环境探测器的总电阻的值、当环境探测器的输出具有其基础电平时的总电阻的值；一个ROM，用于存储如下表过的方程组rn＝(Zn－Zm)(Zo－Zm)/(Zo－Zn)N＝rns/rn＝rns(Zo－Zn)/(Zn－Zm)(Zo－Zm)其中N、rns、rn、Zm、Zo和Zn分别是归一化的气味气压、参考电阻、适于根据气味气压而变化的电阻、当环境探测器的输出饱和时环境探测器的总电阻的值、当环境探测器的输出具有基础电平时的总电阻的值、以及当利用环境探测器测定气味时的总电阻的值；一个CPU，用于根据所述方程组由环境探测器的输出计算归一化的气味气压；和一火焰判别部分，其与所述归一化输出部分相连接，用于根据代表由归一化输出部分输出的归一化的气味气压判别是否有火灾发生。
14.根据权利要求12或13所述的火焰探测系统，其中的火焰判别部分通过在代表由归一化输出部分输出的归一化的气味气压的数据和一预定阈值之间的比较判别是否有火灾发生。
15.根据权利要求12或13所述的火焰探测系统，其中的火焰判别部分包括一数据库单元，用于至少存储代表烟味的强度和火焰的徐燃冒烟阶段之间的相互关系的数据、表示在房间尺寸与烟味之间的相互关系的数据、以及代表气味扩散特征的数据中的一种数据；以及一判别部分；用于根据由数据库单元读出的数据和代表由归一化输出部分输出的归一化的气味气压的数据，估算火灾发生的可能性，进而输出火灾报警信号。
全文摘要
一种环境探测器的等效电路，具有一饱和电阻、一个受周围环境影响的第一电阻和一个适于根据一气味气压而变化的第二电阻。在该等效电路中，饱和电阻与第一和第二电阻的并联电路相串联。本发明还提供了对气味气压进行归一化的方法以及利用这种方法对环境气味气压进行探测的系统。还包括使用过一方法的火焰探测器。
文档编号G08B17/10GK1122450SQ9510306
公开日1996年5月15日 申请日期1995年3月22日 优先权日1994年3月23日
发明者山中重男 申请人:能美防灾株式会社