专利名称：用于红外光束烟雾探测的装置和方法
用于红外光束烟雾探测的装置和方法本发明涉及投射光束烟雾探测器技术，尤其涉及红外光束烟雾探测系 统的组成部件的改进，以及涉及安装和维护所述系统的方法。投射光束烟雾探测器被典型地应用于仓库、工业设施、和具有非常大 的防护区域和高顶蓬的其它地方，如果基于成本和探测方面考虑，这种环 10境使得点式探测器不实用。光束烟雾探测器以两种主要结构被采用反射 的和端到端的；两个系统使用相同的基本技术，即发散红外(IR)光束的 投射和探测技术。在所考虑的区域中烟雾的存在会相对烟雾量衰减IR光。 如果接收的信号落到最小可接受水平之下，那么火的存在即被探测到。为了识别烟雾的存在，但又不干扰正常的商业操作，光束烟雾探测器 15被定位在靠近屋顶处，这需要特殊的装备、额外的时间和成本、以及需要 经训练的人员进行费力的对准程序。不幸地是，在现有环境中，时间、人 力和成本的这种需要不是总能被满足，从而导致差的对准，而由此低于最 佳性能。由于光束的发散本性，不但在安装过程中，而且在装置的整个使用寿 20命期间，对准是极度重要的。在安装时的一般问题是基于二级物体对准光 束，以及由于工作人员未经训练而造成的完全不对准。为了给安装者提供反馈，在这些装置的对准过程中，许多光束烟雾探测器产品的制造商(例如US5751216中所述)提供了指示所接收的光功率 量的可测量电压或(光发射二极管)LED显示，从而装置被非常好地对齐。25然后通常通过使用机械拇指旋轮，操作员手动地对准系统，直到先前提到的光电方法指示好的对准。这种方法在对准这些光束时应该是足够用的； 然而，从非常接近光束的物体来的反射，或者差的光功率光束集中性，会 导致对准性变差。为了消除对准中的一些问题， 一些产品结合了光学对准 技术，即具有十字准线的外反射镜。不幸地是，这些方法是费时的，在大30距离上是不准确的。另外，采用所有先前应用的对准技术，均需要试行工程师位于光束头处，由于他们的位置，将导致增加的成本和安装的时间。 安装者时间的减少、提高的功能性和质量(通过改进的光束对准)可使得可靠性和消费者信任度提高。IR装置需要准直，以减少发散，从而最大化光功率和范围。现有的大5多数光束烟雾探测器使用结合准直透镜的高功率LED。先前的透镜都以某种方式安装至模制件上，也就是透镜被单独制造，并通过夹子固定或螺丝连接至塑料箱。虽然在一个被报告的情况中，表面安装LED被使用，但 是发光方法在大多数情况下是通过标准圆柱形两针LED实现的。相对LED对准透镜存在许多问题。为了保证好的光束质量，IR LEDio相对准直透镜的位置不得不被控制，并在整个生产过程中是可重复的。 LED和准直透镜之间距离的变化将导致功率波动，而LED准直透镜偏心 将导致歪斜的光束投射。这些因素在现有的光束探测器中没被充分考虑， 但是通过LED的放置和塑料模制件的移动，高度变化是显然的。 一些制 造技术在先前已被应用，但是DFM技术的完全应用被忽视了 。is 为提高光束对准度，第一个发明提供了一种红外光束烟雾探测装置，包括红外发射器或探测器，或者两者，其中所述或每个发射器或探测器被 安装在外壳中用于角度调整，以相对外壳的固定轴线改变光束方向，包括 用于实现光束方向的角度调整的电驱动致动器。相应地，本发明提供了一种对准红外光束烟雾探测系统中红外光束发20射器和探测器对的方法，包括使用电驱动致动器电控光束方向。收发器通常被定位在顶棚高度附近。由于红外光束在可见光谱外，所 以传统上对准是困难的，依赖于初始的粗视觉对准，其后进行计算机程序 驱动的精细调整。单元可能被来自除所期望物体之外的物体的杂散反射所 迷惑，而不能恰当地对准，从而不能适当地发挥功能。甚至在单元在安装25 时被准确地对准的情况下，通过收发器和目标之间相对的运动(典型地由 正常的建筑物运动所引起)，也可能对所述对准形成危害。采用传统的光 束烟雾探测器，不可能在不返回至收发器单元的情况下探测或修正这种误 差。因此，第二个发明提供了一种红外光束烟雾探测装置，包括红外光束 30发射器和可见光光束发射器，所述可见光光束发射器可选择地被设置用于发射与红外光束同轴的被准直可见光光束。第二个发明还提供了一种使红外光束发射器与处于封闭空间中的红 外光束烟雾探测系统中的探测器或反射器对准的方法，包括促使发射器发 射它的红外光束以跨过空间至相应的探测器或反射器，促使相同的发射器 5发射与红外光束同轴的被准直可见光束，观测来自探测器或发射器的可见 光反射，将所述反射与红外探测器或反射器的轴线的已知位置进行比较， 以及调整发射器和探测器或反射器的对准，以放置反射光在轴线上。对于现有系统来说，在探测器被安装之后访问探测器的操作即使能够 实现也是非常不实用的。这是由于多个原因。这些探测器通常被放置在大 10 的开放空间(如仓库或工厂的顶棚)中。这通常需要特殊设备安装和维护 它们，因为它们离地面高。它们也可被安装在当被安装时能够被够到的地 方，但是之后不在能够够到，使得很难到达至探测器。即使安装没有问题， 这也不保证探测器不需要在以后的某天被设置或重新对准。 一些影响(如 建筑物的移动)在一段时间后足以引起探测器未对准，促使重新对准。由 15于这些的原因，任何需要探测器被接近的功能是不期望的。因此，第三个发明提供了一种远程接口单元(RIU)，用于在封闭空间 中的红外烟雾探测系统，包括分布的红外发射器和探测器，RIU被形成以 固定在封闭空间的墙面上，并被电连接至用于供电的外部电缆，以及任选 地用于将数据传输至发射器和探测器以及从发射器和探测器传输数据，并20 且RIU具有用于远程控制发射器和探测器的电子装置，以保证它们的光学对准和确定烟雾的存在，从而触发警报。第三个发明还提供了一种用于封闭空间的红外光束烟雾探测系统，包括上述RIU，通过电缆被连接至多个固定在空间的墙壁上的红外发射器和 探测器，以穿过空间投射红外光束，所述系统对应RIU被设置以接收来自25 所有探测器的探测数据，并对应操作者被设置以利用RIU控制每个发射器和探测器，以可选择地调整它们的光学对准。本发明还提供了一种在封闭空间中安装红外光束烟雾探测系统的方法，具有上述RIU，该方法包括手动操作RIU以电连接每个新发射器或探 测器，用于中心电源和数据传输。 30 此外，本发明提供了一种在封闭空间中安装或维护红外光束烟雾探测系统的方法，具有上述RIU，该方法包括手动操作RIU以调整每对发射器 和探测器的光学对准，发射器和探测器具有通过外部电缆连接至RIU的电 控的角度位置调整装置。另外，本发明提供了一种在封闭空间中监测红外光束烟雾探测系统的 5方法，具有上述RIU，该方法包括从RIU下载存储的数据至手持的远程控 制单元。红外光束探测器通常被安装以保护建筑物的开阔区域，在那里更多的 传统点探测器是不合适的，或者成本效率较低。光束通常被安装在顶棚附 近的高度处，并规则地设置在困难的位置，在这些位置处这需要特殊方法 io接近它们。在这些产品的安装、试运行或维护过程中，使用沿绳子滑下技 术、高空作业用单人座板、脚手架塔、车载升降台或非常高的梯子是常见 的。第四个发明的目的是方便这些过程，并在困难或危险的环境中使产品 的组装简单。15 因此，第四个发明提供了一种红外光束烟雾探测装置，包括底座单元，该单元被固定至安装面或封闭空间的其它结构上，具有内部电线终端配置，用于连接至用于电源和任选地数据传输的外部电缆；头部单元，包括光学部件和电子电路以及连接至电子电路的电子终端配置；底座单元和 头部单元被为刚性地匹配接合在一起，以形成可操作装置，这种配置使得20 —旦头部单元和底座单元被接合，头部单元和底座单元的终端配置相互连 接用于电源和任选地数据传输。由此，本发明还提供了一种在封闭空间中安装红外光束烟雾探测系统 的方法，包括紧固底座单元至安装表面或所述空间中的其它结构上，连 接电缆至那些底座单元；接着将各头部单元(优选地，以可移除的方式)25 装配至底座单元，以形成完整的通过穿过空间的红外光束通信的光电发射 和探测装置；其中每个头部单元包括光学部件和电子电路以及连接至电子 电路的电子终端配置；底座单元和头部单元被形成用于刚性地匹配接合在 一起，以形成可操作装置，这种配置使得一旦头部单元和底座单元被接合， 头部单元的终端配置与底座单元中相应的终端配置相互连接用于电源和30任选地数据传输；匹配接合操作(以及优选地，解除接合操作)能够仅用单手实现，而不用工具。第四个发明提供了一种不用工具的第二固定方法，使安装工程师受、人对应制造进行的设计(DFM)的有益方面可在第五个发明中实现，它5提供了一种红外光束烟雾探测装置，包括外壳，在其中刚性地安装有印 刷电路板，至少一个准直透镜，以及在印刷电路板和透镜之间的光罩；以 及刚性地安装在与光罩对准的印刷电路板上的红外光发射器和/或探测器， 所述光罩与透镜对准，以通过透镜和光罩发射或接收准直的红外光束。10 为了本发明被更好地理解，优选的实施例现在将仅通过例子方式结合附图被描述，其中
图1是显示传统红外光束烟雾探测系统中的单元以及单元之间的连接 的框图；图2是体现本发明的组装后的机动头部的透视图，包括电机致动万向15接头，含有发光二极管(LED)、光电二极管和辅助电子器件的印刷电路 板，光学可见的激光二极管装置，光罩和透镜模制件；图3是图2的机动头部的部件的分解图，以图示此部件中涉及的DFM 技术和组装工序；图4是图2和图3的头部的光学配置的前视平面图； 20 图5是显示图2至图4的头部在横截面上的透视图；图6是从图2至图5的头部的侧面看的透视图；图7是含有后箱的完整的发射器/探测器单元的分解图；图8是从图7的单元的后部看的透视图；图9是从图7和图8的单元的前部看的另一透视图； 25 图10是后箱的平面图，其中匹配部分连接至图7至图9中的单元；图11是沿图IO中线A-A取的截面图；图12a是远程接口单元(RIU)的前视图，RIU包括安装在受控单元 上的用户接口；图12b是与图12a相应的RIU的前视图，但是没有用户接口，用于与 30远程手持控制单元一起使用；图13是图12a中RIU的分解侧视图，安装有用户接口； 图14是红外光束烟雾探测系统的示意框图；图15是显示图14的系统中收发器装置之间发射光束过程的流程图； 图16是显示发射后确认光束定位过程的流程图； 5 图17是显示基于红外光束中的最大光功率的探测的光束头自动对准过程的流程图；图18是显示图2至图17的系统中用于对准的光束的示意图。参见图1，各种单元的相对位置和连接关系可被看见。操作者与低位 io控制器或RIU (远程接口单元)l交互。它通过电缆2连接至远程工作头 部3，典型地设在封闭空间中的高处。在正常工作过程中，工作头部发出 红外光束4至设在某一距离远的目标5处。目标可以是解释信号的接收器 或者是将光束6反射至设在工作头部中的接收器的反射器。机动收发器头部被显示在图2至图6中。图2的组装后的机动头部包 15 括Eaton 300电机致动万向接头8，其上安装有LED、光电二极管和相关 电子电路的PCB9，圆柱形的光学可见激光二极管装置12，光罩13，和透 镜模制件14。红外LED产生准直的可见光束，如图18所示。如图3所示， 对应制造的设计(DFM)技术用在Eaton 300电动机、PCB、红外线、光 罩和透镜模制件这些部件及它们的组装工序中。 20 如图4所示，用于探测红外线的光电二极管10，用于发射红外线的LEDll，和激光二极管12相互设置，并与万向接头8、 PCB9和光罩13 结合。激光二极管12、发射器11和接收器10之间有一定的偏心。LED11相对一对准直透镜16的定位是关键的，以通过在离准直透镜 的距离为焦距的位置处定位LED，保证好的光功率；以及通过使投射的光 25正常入射在准直透镜上，以保证整体光束质量。透镜16是透镜模制件14 的一部分，透镜模制件14形成包括万向接头8在内的整个外壳的一部分。 为了保证这些需求被实现，在采用DFM技术的同时，两个考虑区域 是关键的LED离准直透镜的距离和在PCB上的位置。单个模制件13结合了分别用于红外装置10、 11的圆锥形状的平行光 30罩，和用于激光二极管模块12的圆柱形导向装置。图5和图6分别显示了 PCB、透镜模制件14和万向接头8如何连接 的截面图和三维示意图。这显示了透镜支架、机动万向接头和PCB、 LED 和光电二极管如何被固定，以提供在任意轴线上的最小移动。卡装固定件 15是制造过程中固定部件的优选方法，因为该方法减少了组装时间、人力 5和外部固定件，从而避免了增加成本。如图5所示，透镜模制件14支承PCB， PCB在卡装固定件和透镜模 制件之间承载LED和光电二极管。这种配置方便实现简单的推入配合， 但由于塑料的刚度和对准公差，它以亚毫米公差固定PCB。透镜模制件和 万向接头的卡装固定也在截面上被显示。另外，作为一个物体模制透镜和 io支架减少了透镜和LED之间任何可能的差异，同时透镜模制件被紧固至 PCB。参考图6，透镜模制件以及PCB通过卡装固定件16被紧固至万向接 头。这些方便了组件头部的与万向接头运动一致的精确运动，同时提供了 最小的非故意的运动，如果这种先进的制造技术没有被采用，就会观察到 15非故意运动。为了最小化LED的偏心度和不正确的光传播的可能出现(这是双脚 LED被设置在斜面上的结果)，表面安装技术被使用以减少这些问题。表 面安装LED的应用对相对的准直透镜定位有两个好处。第一，基准(标 记)可被放在现代表面安装技术可以应用的PCB上，以保证非常精确的 20 LED设置，从而保证相对准直透镜的偏心度被最小化。由于这被减小至焊 料流的可重复厚度，因此，表面安装LED还最小化了垂直PCB的位置位 移。通过此工序，零件的倾斜角度也被最小化了。在PCB的支承和固定中，表面安装技术和DFM技术的使用最小化了 整个生产和产品生命周期中相对准直透镜(透镜模制件)位置的所有LED25 运动。由于LED准直透镜色散(variance)的最小化是基于现代制造技术的，所以存在多种方法实现上述目的.-1) 在适当位置利用粘合或嵌入技术将标准双脚二极管固定至PCB。2) 固定光导向装置，它越过LED终止于准直透镜。 30 这提供了公知的和可重复的LED准直透镜置换。3)通过粘合剂、螺钉或其它机械和化学方法，以任何方式永久地固 定透镜、PCB、支架和机动驱动装置，以提供不变的堆叠长度。图7至11显示了发射器/接收器装置的头部如何被组装至后箱70，后 箱70被连接至外部电缆71。5 产品包括两个主要部分后箱70，外部电连接被制作在后箱70中；以及和头部组件72，头部组件72包括所有的电子和光学部件。后箱70可被安装在四个扇形区域中的任何一个中，在外部电缆路线选择上提供灵活性，并且头部组件72可被安装在其正确方向上，而不管后箱的方向。除了电缆连接器外，后箱还包括容纳搭扣配合印刷电路板73 io的装置，它提供头部组件和后箱之间的电连接。第一固定操作涉及固定后箱至固体表面，连接外部电缆至指定的连接器和搭扣连接在PCB73上。第二固定操作通过提供头部组件72至后箱、旋转头部，以及通过卡口式组装件连接两者来完成。这种操作完成后箱至头部组件的电连接和机 15 械连接。卡口式连接使得第二固定操作对于工程师和建筑物使用者来说是可 单手操作的、并且更快和更安全，并以非常简单的处理方式去除了使用工 具的需要。该设计结合了在一个简单操作中实现产品两个关键部件之间电 接触和可靠机械装配的解决方案。20 探测器模块72的后盖201具有四个突出部202，它们与"第一固定"后箱70上的卡口突出部205连接。突出部202具有凸起204，当处于适当 位置时，凸起204位于后箱突出部205的凹槽中。参考图12a, RIU可以通过接口电缆108、 109、 110禾口 111与四个探 测器连接。用户接口包括用于视觉反馈的LCD102、置位开关105、清除25 开关104和万向接头开关103。万向接头开关103包括四个开关。该开关 实现向上运动、向下运动、向左运动和向右运动。具有机动万向接头并且 需要转向的探测器由于万向接头开关103用作操纵杆而受益于万向接头开 关103，允许探测器或其一部分在x轴和y轴两个方向上被操纵。对于具 有多于一个选项的功能和菜单，万向接头开关3允许使用者使用向上、向30下、或者向左、向右位置滚动通过不同选项。使用置位开关105或清除开关104选择置位或清除选项。电缆106、 112给出了从外部电源给单元提供电力的选择。仅一个电 缆将被使用如果进入的优选方法是从上部进入，那么电缆112被使用， 如果底部进入是优选的，那么电缆106将被使用。电缆107是火情报警面 5板和RIU之间的接口 ；任何两者之间的任何通信将通过此电缆实现，并且 在特定结构中供应电力也是通过此电缆。如果没有用户接口，如图12b中显示的可替换的RIU中，那么用户接 口将通过远程诊断单元提供，优选为手持的，该远程诊断单元通过诊断端 口与RIU连接。RIU仍将提供与RIU用户接口 (图12a)相同的功能，但 10任何来自RIU的使用者的干涉或反馈将需要远程诊断单元。参考图13，侧视图显示了RIU的底座单元114和控制单元118。为了 防止任何水或湿气穿过电缆进入底座单元U4的地方而进入，电缆压盖113 被设在每个电缆周围。这些也用作应力释放件，防止电缆在底座单元 PCB116上被终结处的任何不必要的应力。利用紧固安装在墙上或其它支 is承结构上的底座单元，控制单元118可与底座单元114连接。连接器117 提供了两者之间的接口。控制单元118容纳用于控制探测器和火情报警面 板并且与其通信所需的大部分电子装置；其余的电子装置在底座单元 PCB116上。用户接口 119被显示在图13中，但如前所述它可被省略。 图14是典型系统结构的方框图。火情报警面板24连接至RIU25， 20 RIU25与四个探测器28、 29、 30和31连接。第二 RIU26连接至电源单元 27和两个探测器34和35。通过使用反射器32，探测器28被设置作为收发器，并以反射模式被 构造。探测器28发射红外光束，所述红外光束被反射器32发射，然后在 相同的探测器28中通过探测器接收。探测器29和反射器33与探测器28 25 和反射器32相同。探测器30和34被配置成端到端模式。发射器34发射红外光束，所 述红外光束被探测器30接收。探测器31和35被以相同方式配置。 这是仅一个设置的例子。当然还存在许多其它的系统配置方式。 当系统被加电后，系统认出新的探测器并安装它，以从RIU通信数据 30和供应电力。这通常在操作者手动控制下完成。存在其它可选择的方式远程访问探测器。这可通过使用RF (射频) 或IR (红外线)实现，在这种情况中电缆不需要来自RIU，而是需要单独 的电源。利用可获得的技术，如蓝牙或WiFi (两者均为射频通信协议)，可相 5对容易地无线连接探测器和RIU。采用这类技术甚至可以直接连接探测器 至便携设备，如内嵌这种无线技术的袖珍PC或膝上型电脑。具有光学技 术(例如，红外光数据，IrDA)也一样。图15显示了初始化光束的操作的流程图。在所有阶段中，系统利用 LCD屏幕和在低位控制器RIU上的相关控制器。系统需要操作者通过物 io 理装置和/或密码输入的方式，确认他是授权用户123。在第一次进入系统 时，单元自动默认试运行模式124。为了安全目的，系统显示消息，询问 照射激光器是否安全125。一旦接到确认，工作头部中的激光器被激活126， 发送光脉冲，当光脉冲从反射器或探测装置反射时可被操作者清楚地看 见。操作者可在视觉上将其位置与装置的公知轴线进行比较。15 操作者控制工作头部内的电动机，并通过使用低位控制器上的控制能够移动激光127。 一旦操作者高兴地看到激光光束指向所需目标，他进行 确认128，系统关闭激光器129，从低位控制器上去除工作头部中的电机 控制130。接着系统开始使用红外发射器进行自动对准精细调整。图16显示了用于检査光束对准的操作的流程图。在低位控制器RIU20 被试运行获得了 "单元仍处于对准状态"的视觉确认后，操作者可在任何 时候接近低位控制器RIU。系统需要操作者通过物理装置和/或密码确认他 是授权用户132。接着操作者可以使用按键和LCD屏幕选择确认模式133。 为了安全目的，系统显示消息，询问照射激光是否安全134。 一旦接到确 认，激光器被激活产生当前对准的视觉确认135。操作者被提示视觉确认25是否在所需目标上136。如果使用者愿意，他接收当前对准，激光器被关 闭137，操作者返回基础菜单。如果操作者不愿意，则光束被熄灭138， 单元进入如图15中显示的试运行模式。通常的光束头的对准步骤包括远程手动对准和头的自对准协议。光束 系统存在两种可能的操作模式，也就是反射模式和端到端模式，然而，使30用图17中详述的反馈，每种模式方法都设置最大功率。最初，底座板被安装，并通过安装者大概对齐， 一旦完成，头部被连 接——这方便了完全的对准和试运行。对准被首先进行。 一旦手动对准被 初始化(图16)，光束头中的激光二极管被激活。激光二极管被连接至PCB，从而连接至Eaton300电动机。从地面的基座单元处，安装者能够看见投射 5光束，进而通过直觉控制操纵光束至期望目标。 一旦手动对准被实现，激 光二极管的功率被去除，并且"确认"被给出，表示系统可利用IR光束 开始自动对准，自动对准涉及小的递增的万向接头、光束头、底盘中的运动和倾斜方 向，以实现最大被接受功率。 一旦最大功率的位置被达到，系统被认为是 io 对准的。一旦底座板被安装和头部被连接好，手动对准开始。当烟雾探测光束 是红外线时(所以是不可见的)，工作在可见光范围内的激光二极管被使 用以便于手动对准。参考图16，该图显示了涉及对准的一般化的流程图， 手动对准通过安装者给出的命令初始化。在收到这种指令后，激光二极管 15 被激活，以提供IR光束方向的可视表示。当激光二极管变得可操作时， 安装者通过直觉的底座单元输入的激活，继续对准投射激光至目标上，其 中底座单元输入表示万向接头运动。 一旦激光被投射在目标上，手动对准 就完成了。在使用者完成确认时，至激光二极管的电力被停止，自动对准 被启动。20 如图4显示，激光二极管12被定位，非常接近LEDll，以提供实际投射IR光束方向的有效表示。然而，由于LED激光二极管偏心的问题，激光二极管投射的形状和 安装者看可见可见光光束的位置(即从地面水平角度)将会存在一定误差。 为了修正这种小的不对准，在手动对准完成时，自动化步骤被初始化。25 进入自动对准协议，系统试图从逻辑上改变万向接头的盘和倾斜方向，以确定最大光功率的位置。运动方法和顺序依靠操作模式(反射或端 到端)；然而，下面的操作方法是相似的。在自动对准初始化过程中，系 统在没有先前的技术内容涉及最大光功率位置的情况下开始，因此必须依 靠手动对准来提供适当的开始位置。30 参考图17，万向接头将初始沿盘轴线移动，在它移动时，记录的光功率变化被探测到。基于投射光在距离上的分布， 一旦接收功率随着位置的 增加被终止，最大值将被定位。因此，离开最大值的移动导致降低功率。 被探测到的功率减小暗示方向错误，或者，如果先前沿相反方向旋转，那 么最大功率先前已被定位。盘方向中的运动将继续，直到此方向上的最大 5值被定位。 一旦被定位，相同的功率定位方法，如先前所述，将被应用至 倾斜方向上。自动对准过程中没有光功率被探测到的情况，是通过应用先前限定的 手动对准步骤和导致大面积IR照明的光束分散来避免的。 一旦盘和倾斜 方向被检査后最大值被确定，除了参考用的最大功率外，机动万向接头的 10 定位将被记录，用于确定信号在时间和重新对准期间的信号降级。如果没有最大值被定位或没有光功率被探测到，那么这是缺少手动对 准的结果。系统提示试运行工程师再次手动对准头部。在多个工业部门中，存在许多运动被自动化的区域，然而，对于此应 用，运动是异常的，因为螺距倾斜装置被使用。这不意味仅螺距倾斜装置 15 可被使用，以便于对准光学头至目标。其它可能(如果操作上更复杂)的 方法是1) X-Y定位系统对每个轴使用步进电机或DC电机。2) 驱动系统在电机旋转方向被分派给线性运动的每个轴的情况下， 使用单个电机。20 3)应用线性致动器以产生两维运动。4) IR光束通过应用可运动的反射装置在光束头内或外部而转向。5) 光束通过光纤的机械运动而转向。6) 利用平面机械联动装置，以转换旋转或严格的线性运动为控制光 束投射方向的线性运动。
权利要求
1.一种红外光束烟雾探测装置，包括红外发射器或探测器，或者两者，其中所述或每个发射器或探测器被安装在外壳中用于角度调整，以相对外壳的固定轴线改变光束方向，该装置包括用于实现光束方向的角度调整的电驱动致动器。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中，致动器包括万向接头，它将 发射器或探测器安装在外壳中。
3. 根据权利要求1所述的装置，该装置被配置用于通过连接至致动器的电缆上的信号远程控制角度调整。
4. 一种对准红外光束烟雾探测系统中的红外光束发射器和探测器对 的方法，包括使用电驱动致动器电控光束方向。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，每个发射器或探测器被安装 15在外壳中用于角度调整，以相对外壳的固定轴线改变光束方向。
6. 根据权利要求4所述的方法，其中，致动器包括万向接头，它将 发射器或探测器安装在外壳中。
7. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述系统包括远程接口单元 (RIU)，所述远程接口单元通过外部电缆连接至容纳各红外光束发射器和探测器的单元，并具有电子控制电路，所述电子控制电路被设置以通过响 应于来自探测器的指示光信号强度的反馈实现角度调整，而对准每对发射 器和探测器。
8. —种红外光束烟雾探测装置，包括红外光束发射器和可见光束发 射器，所述可见光束发射器被设置有选择地发射与红外光束同轴的准直可见光束。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中，可见光束发射器包括激光器。
10. 根据权利要求9所述的装置，其中，激光器是能够脉冲操作的。
11. 一种红外光束烟雾探测装置，包括红外光束发射器和可见光束发 射器，所述可见光束发射器被设置有选择地发射与红外光束同轴的准直可见光束，其中红外光束发射器被安装在外壳中用于角度调整，以相对外壳的固定轴线改变光束方向，所述装置包括用于实现光束方向的角度调整的 电驱动致动器。
12. —种对准封闭空间中红外光束烟雾探测系统中的红外光束发射器 和探测器或反射器的方法，包括使发射器发射它的红外光束并且经过所述 空间至相应的探测器或反射器，使相同的发射器发射与红外光束同轴的准 直可见光束，观测来自探测器或反射器的可见光的反射，将所述反射与红 外探测器或反射器的轴线的己知位置进行比较，以及调整发射器和探测器 或反射器的对准，以放置反射光在轴线上。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，对准的调整通过探测器和/ 或发射器与固定在空间围墙上的相应外壳之间的连接的电致动而被实现。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中，对准的调整是通过手动的 操作者控制，而被红外发射器和探测器或反射器远程控制。
15. 根据权利要求12所述的方法，其中，可见光束发射器包括激光器。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，激光器是脉冲的。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，至少一个红外发射器和红 外探测器被容纳在一起并与反射器相对设置，以使得红外光束从发射器穿 过空间传播至反射器，并返回至探测器，该方法包括调整发射器和探测器 中的至少一个以对准光束。
18. —种远程接口单元，RIU,用于在封闭空间中的红外烟雾探测系统，包括分布的红外发射器和探测器，RIU被形成以固定在封闭空间的墙 面上，并被电连接至外部电缆，用于提供电力以及任选地用于将数据传输 至发射器和探测器和从发射器和探测器接收数据，并且RIU具有用于远程 控制发射器和探测器的电子装置，以保证它们的光学对准和确定烟雾的存 在，从而触发警报。
19. 根据权利要求18所述的RIU，被形成以通过电缆电连接至火情 报警面板，所述火情报警面板被设置以触发火情警报，并提供火情的位置 指示。
20. 根据权利要求18所述的RIU，包括具有电开关和可视显示的集 30 成用户接口。
21. 根据权利要求18所述的RIU，包括用于操作者控制RIU的远程 控制单元，该单元被设置以在本地与RIU通信。
22. 根据权利要求21所述的RIU，其中，远程控制单元被设置以通 过无线电与RIU通信。
23.根据权利要求21所述的RIU，其中，远程控制单元被设置以与RIU光学通信。
24. —种用于封闭空间的红外光束烟雾探测系统，包括权利要求18 所述的RIU，所述系统通过电缆连接至多个固定在空间的墙面上的红外发 射器和探测器，以穿过空间投射红外光束，所述系统被设置适于RIU接收来自所有探测器的探测数据，并被设置适于操作者利用RIU控制每个发射 器和探测器，以有选择地调整它们的光学对准。
25. 根据权利要求24所述的系统，该系统被设置以从RIU供应电力至所有的发射器和探测器。
26. 根据权利要求24所述的系统，其中，至少一对发射器和探测器 15被容纳在单个单元中，并与远处的反射器对准，以使红外光束从该单元穿过空间至反射器，并返回该单元。
27. 根据权利要求24所述的系统，包括通过电缆连接至RIU的火情报警面板。
28. 根据权利要求24所述的系统，其中，每个红外光发射器和探测 20器被安装在外壳中用于角度调整，以相对外壳的固定轴线改变光束方向，包括用于实现光束方向的角度调整的电驱动致动器，并且所述系统包括可 见光束发射器，所述可见光束发射器被设置成有选择地发射与来自每个红 外光发射器的红外光束同轴的准直可见光束。
29. 根据权利要求24所述的系统，其中，RIU包括底座和头部，它 25们电和机械接合，以提供密封的单元，底座具有用于外部电缆的电连接器，头部具有电子控制电路。
30. 根据权利要求24所述的系统，其中，RIU包括存储器，用于存 储它接收的、在使用中与它的控制操作和/或探测事件和/或光学对准相关 的数据。
31. 根据权利要求30所述的系统，其中，RIU被配置以能够使存储的数据被下载至外部诊断单元。
32. —种在封闭空间中安装红外光束烟雾探测系统的方法，具有权利 要求18所述的RIU，该方法包括手动操作RIU以电连接每个新发射器或 探测器，用于中心电源和数据传输。
33. —种在封闭空间中安装红外光束烟雾探测系统的方法，具有权利要求18所述的RIU，该方法包括手动操作RIU以调整每对发射器和探测 器的光学对准，发射器和探测器具有通过外部电缆连接至RIU的电控的角 度位置调节装置。
34. —种在封闭空间中监测红外光束烟雾探测系统的方法，具有权利 io要求31所述的RIU，该方法包括从RIU下载存储的数据至手持的远程控制单元。
35. —种红外光束烟雾探测装置，包括底座单元，该单元被固定至 安装面或封闭空间的其它结构上，具有内部电线终端配置，用于连接至用 于电源和任选地用于数据传输的外部电缆；头部单元，包括光学部件和电 子电路以及连接电子电路的电子终端配置；底座单元和头部单元被形成用 于刚性地匹配接合在一起，以形成可操作装置，这种配置使得一旦头部单 元和底座单元被接合，头部单元和底座单元的终端配置就相互连接用于电 源和任选地用于数据传输。
36. 根据权利要求35所述的装置，包括在底座单元和头部单元上的 20外围组成之间的卡口连接，以允许头部单元的单手连接和分离。
37. 根据权利要求35所述的装置，其中，底座单元具有印刷电路板， 所述印刷电路板连接至外部电缆，并被配置使得在头部和底座单元完全接 合时，电接触头部中的电子终端配置。
38. 根据权利要求37所述的装置，其中，印刷电路板是在底座单元 25中的推入配合。
39. 根据权利要求35所述的装置，其中，头部单元包括用于发射红外光束的光学部件。
40. 根据权利要求35所述的装置，其中，头部单元包括用于探测红 外光束的光学部件。
41. —种在封闭空间中安装红外光束烟雾探测系统的方法，包括紧固底座单元至安装表面或所述空间中的其它结构上，连接电缆至那些底座单 元；接着将各头部单元装配至底座单元，以形成完整的通过穿过空间的红 外光束进行通信的光电发射和探测装置,-5 其中，每个头部单元包括光学部件和电子电路以及连接电子电路的电子终端配置；底座单元和头部单元被形成用于刚性地匹配接合在一起，以形成可操 作装置，这种配置使得一旦头部单元和底座单元被接合，头部单元的终端 配置与底座单元中的相应终端配置相互连接，用于电源和任选地用于数据 10 传输；匹配连接能够仅用单手实现，而不用工具。
42. 根据权利要求41所述的方法，其中，匹配连接是通过卡口连接 方式。
43. —种红外光束烟雾探测装置，包括15 外壳，在其中刚性地安装有印刷电路板，至少一个准直透镜，以及在印刷电路板和透镜之间的光罩；以及刚性安装在与光罩对准的印刷电路板上的红外光发射器和/或探 测器，所述光罩与透镜对准，以通过透镜和光罩发射或接收准直的红外光 束。
44.根据权利要求43所述的装置，包括一对相互平行邻近的光罩，分别在印刷电路板上的红外发射器和第一准直透镜之间，以及在印刷电路板上的红外探测器和第二准直透镜之间。
45.根据权利要求43所述的装置，其中，透镜被刚性安装在模制件中，所述模制件环绕光罩并形成外壳的一部分。
46.根据权利要求43所述的装置，包括可见光束发射器，所述可见光束发射器安装在印刷电路板上，并延伸穿过外壳内的光罩的一部分。
全文摘要
一种红外光束烟雾探测装置，包括红外发射器或探测器，或者两者，其中所述或每个发射器或探测器被安装在外壳中用于角度调整，以相对外壳的固定轴线改变光束方向，该装置包括用于实现光束方向角度调整的电驱动致动器。另外，红外光束发射器具有可见光束发射器，所述可见光束发射器被设置成有选择地发射与红外光束同轴的准直可见光束。一种远程接口单元(RIU)，用于红外光束烟雾探测系统，包括分布的红外发射器和探测器，RIU被形成以固定在封闭空间的墙面上，并被连接至外部电缆，用于供电以及任选地用于从发射器和探测器传输数据和从发射器和探测器接收数据，并且RIU具有用于通过外部电缆远程控制发射器和探测器的电子装置，以保证它们的光学对准和确定烟雾的存在，从而触发警报。另外，一种红外光束烟雾探测装置，包括底座单元，所述底座单元具有连接至用于电源和任选地用于数据传输的外部电缆的内部电线终端配置；能通过卡口连接至头部单元，头部单元包括光学部件和电子电路以及连接电子电路的电子终端配置。
文档编号G08B17/103GK101223559SQ200680025968
公开日2008年7月16日 申请日期2006年5月16日 优先权日2005年5月16日
发明者詹姆士·沃伦·瑞斯, 马克·怀特 申请人:消防实业有限公司