一种散射型火灾烟雾探测器及其聚光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火灾烟雾探测器技术领域，尤其涉及一种散射型火灾烟雾探测器用聚光器以及应用该聚光器的散射型火灾烟雾探测器。
【背景技术】
[0002]当前，散射型火灾烟雾探测器是利用火灾烟雾颗粒对光产生散射作用来探测火灾的装置。在火灾探测过程中，当烟雾颗粒和光发生相互作用时，烟雾颗粒可以以同样的波长再辐射已经接收到的光能量，其中再辐射可以在所有的方向上发生，但是在不同方向上其辐射强度也是不同的，这种现象称为散射。为了探测火灾烟雾的存在，可以将光源发出的光束照射到烟雾上，在光路以外的区域，通过测量烟雾颗粒对光的散射作用而产生的光能量来确定烟雾的浓度，这种方法称为散射型火灾烟雾探测法。
[0003]在散射型火灾烟雾探测器中，为了消除外部环境光对受光元件的干扰，一般将发光元件和受光元件安装在光学暗室中，在光学暗室中允许烟雾进入而不允许外部光线进入，以达到消除外部环境光干扰的目的。
[0004]在散射型火灾烟雾探测器的研制过程中，由于烟雾颗粒的散射信号较弱，因此可以通过改善受光元件对散射光线的收集能力，以提高火灾烟雾探测器的探测性能。
[0005]中国发明专利申请CN101833840A公开了一种前/后向散射复合式点型光电感烟火灾探测器及其探测方法；在探测器中采用了聚光透镜，但是，聚光透镜的视场比较小，而且会受到散射角度的限制。
[0006]美国专利申请US 5764142 (Anderson and Tice 1998)提出了使用发光元件发射较细的激光束来减少光束的体积，在此基础上使用算法来减少误报；对于同样浓度的烟雾，使用较细的光束必然会降低散射光的强度，为了保证探测灵敏度进而对光探测器接收光能量的能力提出了更高的要求。
[0007]中国发明专利申请CN1662942A公开了一种散射光报警器，为了增加对火灾烟雾与干扰颗粒的识别能力同时采用前后向散射，但是根据公知原理，后向散射的光强相对前向散射一般比较弱，因此需要通过一定的方式来加强受光器对散射光强的收集能力。
[0008]综上所述，在现有的散射型火灾烟雾探测器中，由于受光元件对散射光线的收集能力较差，从而约束了火灾烟雾探测器的探测性能，这已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0009]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种散射型火灾烟雾探测器及其聚光器，提高了对散射光线的收集能力。
[0010]本发明提出的一种散射型火灾烟雾探测器用聚光器，包括聚光器外壳，聚光器外壳的内部反射面为复合抛物面型反射面，在聚光器外壳的前后两端分别设有光线入口和光线出口，光线入口包括端面光线入口和侧面光线入口，侧面光线入口开设在聚光器外壳的侧面并与端面光线入口相交。
[0011]在进一步实施例中，侧面光线入口所在平面与聚光器外壳的中心轴线之间具有预定夹角；优选地，所述预定夹角小于等于聚光器的最大聚光角。
[0012]在进一步实施例中，侧面光线入口所在平面与聚光器外壳的中心轴线相交的交点处于聚光器外壳的前后两端之间。
[0013]在进一步实施例中，侧面光线入口距离光线出口最近的光线入口位置与光线出口之间具有预定距离。
[0014]在进一步实施例中，端面光线入口为圆弧入口，光线出口为圆形出口，端面光线入口所在圆与光线出口的圆为垂直于聚光器外壳的中心轴线的同心圆。
[0015]在进一步实施例中，聚光器外壳的内部反射面是根据复合抛物面聚光器CPC原理采用对称布置的两段抛物线绕其对称轴线旋转而形成的复合抛物面型反射面；
[0016]优选地，两段抛物线的焦点落在聚光器外壳的光线出口上。
[0017]在进一步实施例中，在聚光器外壳的内部反射面涂覆有反射涂层；
[0018]优选地，根据散射光的波长对反射涂层的反射特性进行设计以提高反射涂层的反射率。
[0019]本发明提出了一种散射型火灾烟雾探测器，包括:探测器壳体、光源、聚光器、光学接收元件，其中，聚光器采用上述散射型火灾烟雾探测器用聚光器；
[0020]探测器壳体内部具有光学探测腔，光源、聚光器、光学接收元件安装在探测器壳体的光学探测腔中，光源用于向光学探测腔中发出照射光束，聚光器用于收集光学探测腔中烟雾颗粒的散射光线，光学接收元件设在聚光器的光学出口位置。
[0021]在进一步实施例中，聚光器包括第一聚光器用于收集烟雾颗粒的前向散射光线，第一聚光器位于照射光束的第一侧，第一聚光器的中心轴线与照射光束的第一夹角Θ front ( Θ lmax，其中Θ Imax为第一聚光器的最大聚光角；
[0022]优选地，第一聚光器的侧面光线入口所在平面与照射光束平行布置，第一聚光器的侧面光线入口所在平面与照射光束边缘之间具有第一预设距离；
[0023]优选地，第一聚光器的中心轴线在侧面光线入口所在平面上的投影直线、投影直线的法线与照射光束的中心轴线位于同一平面上。
[0024]在进一步实施例中，聚光器包括第二聚光器用于收集烟雾颗粒的后向散射光线，第二聚光器位于照射光束的第二侧，第二聚光器的中心轴线与照射光束的第二夹角Θ back <90° + Θ 2max，其中Θ 2max为第二聚光器的最大聚光角；
[0025]优选地，第二聚光器的侧面光线入口所在平面与照射光束垂直布置，第二聚光器的端面光线入口与照射光束边缘之间具有第二预设距离；
[0026]优选地，第二聚光器的侧面光线入口朝向照射光束的出射方向上设置；
[0027]优选地，第二聚光器的中心轴线在侧面光线入口所在平面上的投影直线、投影直线的法线与照射光束的中心轴线位于同一平面上。
[0028]本发明公开的散射型火灾烟雾探测器用聚光器中，聚光器外壳的内部反射面为复合抛物面型反射面，在聚光器外壳的前后两端分别设有光线入口和光线出口，光线入口包括端面光线入口和侧面光线入口，侧面光线入口开设在聚光器外壳的侧面并与端面光线入口相交。通过在聚光器外壳的侧面开设侧面光线入口，增大了光线入口的面积，增加了对散射光线的接收范围，提高了聚光器对散射光线的收集能力，从而提高了火灾烟雾探测器的探测灵敏度和检测精确度。
【附图说明】
[0029]图1为本发明实施例中一种散射型火灾烟雾探测器用聚光器的结构示意图。
[0030]图2为本发明实施例中一种散射型火灾烟雾探测器用聚光器的设计原理图。
[0031]图3为现有技术中复合抛物面聚光器CPC的结构示意图。
[0032]图4为通过光学模拟软件TracePr0对本发明实施例中散射型火灾烟雾探测器用聚光器与现有技术中复合抛物面聚光器CPC对散射光线收集效果的光学模拟示意图。
[0033]图5为通过光学模拟软件TracePr0对本发明实施例中散射型火灾烟雾探测器用聚光器与中国专利申请CN1191361A公开的带有涂层反射器的光电探测器中辐射能收集器对散射光线收