专利名称:环境异常探测装置的制作方法
本发明涉及一种环境异常探测装置，该装置被用来探测代表诸如烟雾、热、气体的指标的异常的模拟信号，并发出警报。
在传统的用于探测火情的烟雾探测器中，有一种累加器型火情探测器，烟雾模拟信号在该探测器的一个累加器中被累加起来，当累加量超过预先确定的量值时，该火情探测器立即启动，从而改善了可靠性。然而，根据这种传统的火情探测器，即使模拟信号的量级很高，也需要很长的时间来启动火情探测器，因而产生了问题。美国专利第3，872，449号描述了这种传统的累加器型火情探测器的一个例子。
本发明就是要克服传统装置的这个缺点，并以提供一种高度可靠的环境异常探测装置为其目的，这种装置在模拟信号达到高量级时能立即发出警报，但其累加器的作用并不降低。
为了达到本发明的上述目的，提供了如权利要求
1所要求的环境异常探测装置，该环境异常探测装置包括探测器，用于探测表示诸如烟雾、热和气体的环境指标的变化的模拟信息并将该模拟信息转换成模拟电信号;抽样电路，用于在每一预定的时间间隔之后从所述探测器抽取模拟信号;数字转换器，用于将所述抽样电路的输出信号转换成步进信号并用于产生多个不同阶梯电平的单元的输出;对所述数字转换器的各个阶梯电平有不同累加时间的累加装置。
本发明的附图简述如下图1是根据本发明的一种实施方案的环境异常探测装置的框图;
图2是表示同传统装置的工作特性相对比的图1所示装置的工作特性的曲线图;
图3是说明图1所示装置的信号处理的程序框图。
下面将参照附图描述根据本发明的一种实施方案的环境异常探测装置。
图1是根据这个实施方案的环境异常探测装置的框图。该探测装置用光散射效应来探测烟的浓度，从而探测火情。该探测装置包括一个诸如发光二极管的发光部件8，用于向需要进行烟雾探测的空间发射光;一个振荡器1，用于脉动地驱动发光部件8;安装在一个装置中的光接收部件9，该光接收部件9不接收直接从发光部件8射来的光，而是只接收被烟雾散射的光;一个放大器2，用于把光接收部件9产生的探测信号适当地放大到给定的幅度;多个比较器3-1至3-n，用于把放大器2的输出电压分别同多个阶梯比较电压E1至En进行比较;多个双输入“与非”门4-1至4-n，用于接收振荡器1的输出和比较器3-1至3-n的输出信号;多个被双输入“与非”门4-1至4-n的输出信号复位的计数器5-1至5-n，用于计数比较器3-1至3-n的输出信号的脉冲数目并用于当计数器5-1至5-n的计数达到各自的预定数值时，在其输出端Q分别产生高电平的(以下称为H)信号;一个多输入“或”门6，用于接收来自输出端Q的多个信号并产生一个出现在输出端7的烟雾探测信号。
现在描述具有上述结构的环境异常探测装置的工作。振荡器1以预定的周期T产生脉冲来脉动地驱动发光部件8。来自振荡器1的脉冲信号将多个双输入“与非”门4-1至4-n的输入端置于高电平。在正常情况下，即在没有烟的情况下，放大器2的输出电压e低于所有的比较电压E1至En。在这种情况下，所有的比较器3-1至3-n的输出都被置于高电平。高电平的信号分别被输到双输入“与非”门4-1至4-n。双输入“与非”门4-1至4-n的输出被置于低(以下称为L)电平，从而使计数器5-1至5-n复位。
为了简单起见，假设比较电压E1至En满足下列关系E1＞E2＞……＞En，并且假设计数器5-1至5-n当计数器5-1至5-n的计数值是21，22，……，2n时产生高电平信号。当烟雾浓度较低因而放大器的输出电压e满足不等式En-1＞e＞En时，只有计数器5-n进行计数。当这种状态的持续时间超过累加时间t(t＝2nT)时，计数器5-n的输出变为高电平。这时通过多输入“或”门6，在输出端7产生一个高电平探测信号。当烟雾浓度很高并且放大器2的输出电压e超过比较电压E1时，所有计数器5-1至5-n都进行计数。计数器5-1在最短的累加时间t(t＝2T)内产生一个输出Q。作为对这个探测信号的响应，一个警报装置、一个安全装置或类似的装置(图中未显示)开始进行工作。
如上面的描述所显示的，当烟的浓度很高时，烟雾探测信号在很短的累加时间内就被探测出来。而当烟的浓度较低时，烟雾探测信号要经过很长一段时间才能被探测出来。根据烟的浓度适当地确定比较电压E1至En和计数器5-1至5-n的预置数，以获得烟的浓度和累加时间之间的反比例关系，从而获得高度可靠的探测。
参见图1，发光部件8，光接收部件9，和放大器2组成探测器，用于将烟雾浓度模拟信息转换成模拟电压信号。振荡器1和双输入“与非”门4-1至4-n组成抽样电路，用于在每一个抽样周期中抽取模拟信号。多个比较器3-1至3-n组成数字转换器，多个计数器5-1至5-n组成累加装置。
图2是曲线图，显示的是用实线b表示的本发明的探测装置的累加时间同烟雾浓度之间的关系，和与之相比较的，用虚线a表示的传统装置的上述关系。在传统装置中，即使烟雾浓度很高，也需要很长的累加时间。而根据本发明，当烟雾浓度增加时，累加时间随着异常程度的增高而变短(在需要时累加时间可变为零)。
在图1所示的实施方案中，显示了一个探测装置，然而，当在一个中心站对覆盖广大监视区域的防火警报系统发出的多个探测信号进行监测时，中心站可以按照终端设备的定时询问或类似方法对多个探测器的模拟信号进行监测。在这种情况下，当信号处理是由安装在中心站的微型计算机进行时，可以获得非常简单的电路布置而不必为每个探测装置配置复杂的电路，从而降低了成本。
现在结合图3的程序框图来描述计算机依照程序进行的烟雾探测信号处理。设比较电压E1′、E2′和E3′满足不等式E1′＜E2′＜E3′，并且预置数n1，n2和n3满足不等式n1＞n2＞n3。在步骤S1，微型计算机利用一个起数字转换器作用的模-数转换装置从给定的探测器读出一个探测电压e0，作为模拟信号，随后程序进行到步骤S2。在步骤S2，微型计算机将探测电压e0同比较电压E1′进行比较，来检验不等式e0≥E1′是否成立。如果步骤S2的结果是“是”(即e0≥E1′成立)，程序进到步骤S3。如果步骤S2的结果是“否”(即e0≥E1′不成立)，程序进到步骤S12。在步骤S12，计算器CNT1被复位到零。在此以后，程序进行到步骤S13。在步骤S3，微处理机使计数器CNT1的计数值加1，随后程序进行到步骤S4。在步骤S4，微处理机检查计数器CNT1的计数值是否为n1。如果步骤S4的结果是“是”(即CNT1的计数值是n1)，程序进行到步骤S11。如果步骤S4的结果是“否”(即CNT1的计数值不是n1)，程序进行到步骤S5。在步骤S5，微处理机将探测电压e。同比较电压E2′进行比较，来检查不等式e0≥E2′是否成立。如果步骤S5的结果是“是”(即e0≥E2′成立)，程序进行到步骤S6。如果步骤S5的结果是“否”(即e0≥E2′不成立)，程序进行到步骤S13。在步骤S13，计数器CNT2被复位到零，随后程序进行到步骤S14。然而，如上所述，如果步骤S5的结果是“是”，计数器CNT2的计数值在步骤S6中加1，随后程序进行到步骤S7。在步骤S7中，微处理机检查计数器CNT2的计数值是否为n2。如果步骤S7的结果是“是”(即CNT2的计数值是n2)，程序进行到步骤S11。如果步骤S7的结果是“否”(即CNT2的计数值不是n2)，程序进行到步骤S8。在步骤S8中，微处理机将探测电压e0同比较电压E3′进行比较，来检验不等式e0≥E3′是否成立。如果步骤S8的结果是“是”(即e0≥E3′成立)，程序进行到步骤S9。如果步骤S8的结果是“否”(即e0≥E3′不成立)，程序进行到步骤S14。在步骤S14中，计数器CNT3被复位到零，随后程序进行到S15。然而，当执行步骤S9时，计数器CNT3的计数值加1，随后程序进行到步骤S10。在步骤S10中，微处理机检查计数器CNT3的计数值是否为n3。如果步骤S10的结果是“是”(即CNT3的计数值是n3)，程序进行到S11。如果步骤S10的结果是“否”(即CNT3的计数值不是n3)，程序进行到S15。步骤S11是在步骤S4、S7或S10被判断为“是”时发出异常探测信号的步骤。在步骤S11完成后，程序进行到步骤S15。步骤S15代表另一程序的节点。当预定的时间间隔过去后，程序回到步骤S1以便从另一个或同一个探测器读出探测电压e0。当从同一探测器读出探测电压e0的读数周期给定为T0时，计数器CNT1至CNT3的累加时间分别给定为T0n1、T0n2和T0n3。计数器CNT1至CNT3分别在步骤S12，S13和S14被复位到“零”。然而，当计数器CNT1至CNT3的计数值不是零时，高度可靠的探测工作借助扣除法而分别进行着。
本发明不仅限于一种光学烟雾探测装置，而是可以扩大到用于探测温度、气体等指标的模拟信号，并根据模拟信号的幅度探测异常的探测装置。
如上所述，在环境异常探测装置的探测操作中，异常探测时间随着代表一定现象的模拟信号所确定的异常程度而变化，从而极大地改善了可靠性并且使探测时间达到了最佳值。
权利要求
1.环境异常探测装置，包括探测器，用来探测代表诸如烟雾、热和气体的环境指标的变化的模拟信息，并将该模拟信息转换为模拟电信号；抽样电路，用于在每一预定的时间间隔之后从所述探测器抽取模拟信号；数字转换器，用于将所述抽样电路的输出信号转换为步进信号并产生多个不同阶梯电平的单元的输出；对所述数字转换器的各个阶梯电平具有不同累加时间的累加装置。
2.根据权利要求
1的装置，其中所述累加装置包括多个计数装置，这些计数装置用于当所述计数装置预先确定的不同预置数同所述数字转换器的不同阶梯电平相对应时产生异常探测信号。
3.根据权利要求
2的装置，其中所述多个计数装置的每一个都包括一种装置，该装置用于在所述数字转换器不产生输出时，清除或扣除相应的计数值，该计数值是与不同的阶梯电平相对应的计数值中的一个。
专利摘要
一种环境异常探测装置，用于探测烟雾、热和气体的异常。该装置包括用于周期性地从用于探测这些现象的探测器抽取模拟信号的取样电路，一种用于借助阶梯电平把抽样信号数字化的数字转换器，以及带有多个计数器以提供与阶梯电平相应的不同的累加时间的累加器，当异常严重时，可以在很短的时间内产生异常信号，而由于累加作用而导致的可靠性并未降低。
文档编号G01N21/53GK85101339SQ85101339
公开日1986年10月1日 申请日期1985年4月1日
发明者木村彻男, 田中征一, 铃木隆司 申请人:日探株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan