用于检测散射光信号的设备和方法

用于检测散射光信号的设备和方法
【专利摘要】描述了一种用于检测散射光信号的设备和方法。光源（10）向光呈现会出现颗粒的散射光区域（15）。为了降低成本以及提高检测精度的目的，设备（100）包括用于检测散射光的多个光传感器（21、22、23、24、25、26、27、28、29、30）以及用于评估由光传感器检测到的信号的评估单元，其中所述传感器（21、22、23、24、25、26、27、28、29、30）各自以相对于入射轴（11）的传感器角度（W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、W10）布置以检测来自散射光区域的散射光，其中多个光传感器（21、22、23、24、25、26、27、28、29、30）中的一个光传感器是参考传感器，并且其中所述评估单元被设计为将其它光传感器的信号轮廓与参考传感器的信号轮廓相关联，其中光传感器（21、22、23、24、25、26、27、28、29、30）的信号轮廓用于分类任何会出现在散射光区域（15）内的颗粒。
【专利说明】用于检测散射光信号的设备和方法
[0001]本发明涉及用于检测散射光信号的设备和方法。
[0002]尤其是在火灾检测设备的领域，以光学原理操作的烟雾检测器是众所周知的，其中在散射光区域中可能分布在空气中的颗粒会存在，散射光区域受到来自光源的光的照射。导致该颗粒的可以是例如灰尘颗粒或烟草烟雾颗粒，也可以是必须要被检测的室内火。从光源发射的光的直接光路径以外，传统设备提供了为光传感器的布局，例如光二极管、光敏电阻或者具有对应的关联放大器电路等。传感器检测任何可以由颗粒散射的光并且一旦例如超出特定阈值来发出警报信号。
[0003]此外，用于将不同类型的颗粒分类的系统是已知的，也就是说，尤其是用于根据颗粒特性来将不同类型的火分类的系统。例如，从公布号为EP2281286A1的专利申请中可以得知的能够区分灰尘颗粒和在火灾中生成的颗粒的设备。除了散射光传感器(光传感器)，用于分类颗粒类型的传统系统通常还利用其它类型的传感器，例如气体传感器等。
[0004]被列举的传统设备具有的缺点是，在相对昂贵的配置中，根据不同种类的颗粒的分类仅是不可靠地可能的并且没有有效的变量扰动检测和/或抑制；或者相对昂贵的传感器技术需要被使用例如气体传感器等。这些设备提高了成本和电路复杂度。
[0005]此外，气体传感器尤其具有需要相对高能量的缺点。
[0006]本发明基于的目的是，进一步地开发用于检测散射光信号的传统设备从而该设备可以被简单和节约地配置和制造，并且检测精度被提高。此外，能量消耗被降低。
[0007]该目的通过根据独立权利要求1的设备和根据独立权利要求24的方法被实现。
[0008]从属权利要求阐述了本发明方案的有益的进一步的发展。
[0009]本发明基于下述基本常识:
[0010]光学地在检测散射光信号中工作，尤其在烟雾检测器等中的设备的基本原理是利用分布在周围空气中的不同类型的颗粒的不同散射特性。因此周围的空气构成了载流(carrier fluid),在该载流中,通常意味着固体,但也当然包括液体微粒的颗粒被分散。
[0011]根据颗粒大小和散射光区域所暴露至的光的波长的关系，不同的反射和散射机理作用于不同的颗粒或不同类型的颗粒。虽然可以期望在颗粒大小与入射光波长的某些条件下，散射光将从颗粒的所有空间方向上被观测到，在波长与颗粒大小的其它条件下的会有其它的每次反射和/或散射颗粒的强度分布结果，例如立体角相关或极化相关的强度分布。
[0012]也就是说，照射颗粒的光束落至其上的颗粒的立体角相关散射光分布不仅依赖于入射光的波长，但是也依赖于观测角度、颗粒大小、颗粒媒介的反射率以及入射辐射的极化。
[0013]在非常小的颗粒的范围中，在与激发光的波长相关的每种情况中，被称为瑞利散射的入射电磁波的弹性散射机制通常占主导。在激励光的波长符合于接近颗粒大小的范围内，入射电磁波的弹性散射的散射机制可以由Mie理论来描述，该理论描述了散射过程的精确解决方案，并且需要假设颗粒几何(球形颗粒)。对于更大的颗粒大小，散射可以由传统颗粒几何折射来描述。[0014]在瑞利散射的领域中以及在Mie散射的领域中，在颗粒处的散射辐射的散射强度是其它项目的函数:立体角、颗粒大小(颗粒半径)、偏振面、散射角以及悬浮媒介(例如，尤其在空气中)的复合折射率。
[0015]由颗粒本身散射的光的空间分布具有依赖于观测角度的强度轮廓。在散射过程中，尤其在瑞利散射以及Mie散射的领域中，在各自散射颗粒上的衍射、折射和反射的相互作用元素都作用于这些强度轮廓。由于这种互相作用散射过程不仅是强度轮廓方向上的依赖，而且接下来散射强度也在其各自的极化方向变化。
[0016]同样以散射光的方向作用的事实是，例如以基于输出的散射光方向，使用的光传感器的光圈是有限的。因此同样需要将空间检测角考虑在内。
[0017]上面指出的在散射过程中的不同成分之间的相互作用因此包括在颗粒处的衍射、折射和反射的相互作用。再次，并且由于关于空间检测角度的光传感器的限制以及由于所依赖的其它方面:颗粒半径、入射光的波长、周围介质的折射率、散射角度以及偏振角，由不同类型的颗粒散射的散射光的强度轮廓尤其依赖于传感器相对于散射光区域的位置以及会在传感器前方的偏振滤波器的位置。
[0018]颗粒的成分的环境因而被利用，其中该颗粒例如一旦特定类型的表现出特征性分布的火而发展，从而在散射光区域分别地重叠不同的散射机制或散射特征同样地产生各自的特有的、依赖于位置并且依赖于极化的密度分布。
[0019]也就是说，当颗粒发展时，例如在火灾的过程中，在对于散射光区域的特定位置测得的散射光的强度表现出了与位置相关并且与极化相关的特征图案。
[0020]虽然在与不同颗粒类型相关的特征图案之间仍然有冲突，并且因此不同类型的火，在关于散射光区域的仅一个测量点仅有一个极化的情况中，这种图案相关的冲突的可能性随着测量点和/或检测到的极化方向的增加而降低。
[0021]对于用于检测散射光信号的发明性设备，目标尤其通过包括光源、用于检测散射光的多个光传感器以及评估由光传感器检测到的信号的评估单元的设备来完成。因此光源在一个散射光区域发射光，从而入射光定义了入射轴。光传感器中的每一个被放置在相对于入射轴的传感器角度来检测来自散射光区域的散射光。多个光传感器中的至少一个，优选地被放置在大体正确传感器角度的光传感器被配置为参考传感器。为了分类任何可能存在于散射光区域内的颗粒的类型，评估单元本身被配置为将其他光传感器的信号轮廓与至少一个参考传感器的信号轮廓相关。
[0022]当然，在这里还要被注意的是，光源在散射区域以有限低延展(expansion)发射光速。光源发射的优选方向，即尤其是在最大相对强度的光方向，应该被理解为入射光的入射轴，同样在有限延展的入射光束的情况中。
[0023]因此对于多个光传感器来说不必被离散地或者甚至点状地配置，平的或者甚至蜂窝状的传感器，例如电荷耦合设备(CCD)或者使用CMOS技术生产的用于检测散射光的传感器是可能的，只要它们能够实现仅一个依赖于位置的入射光强度的评估。可以理解的是，因此多个光传感器是尤其实现仅一个依赖于位置的入射光强度的评估的蜂窝状或平设备例如是以蜂窝状或平面耦合的传感器点的形式。
[0024]任何类型的光敏半导体元件，例如光二极管以及光敏电阻、光电晶体管或光电倍增管尤其适合作为光传感器(光电探测器)。[0025]同样要注意到的是，多个光传感器的传感器角度中的每一个之间彼此不同。因此光传感器通常被放置在一个平面中从而传感器角度可以在相同平面内被定义，其中传感器角度在每种情况相关于激励光的入射轴。在这里还要被结合注意的是，事先关于由光源自然发射的光束的有限延展形成的状态同样基于哪个单独传感器的自身的传感器角度被确定而应用于光传感器的检测方向。
[0026]在光传感器的个体实例不在一个共同平面的情况中，也就是说，尤其是在入射轴和个体传感器轴不相交(入射轴和传感器轴是偏斜线)的情况中，传感器角度应该被理解为:被定义在平行于入射轴和平行于传感器角度之间的在空间的一个点处交叉的角度。
[0027]还应该被注意到的是，其它传感器的信号轮廓和参考传感器的信号轮廓之间的联系被方便地对于参考传感器的信号强度归一化。从而可行的是，例如可能的是随着各自测得的信号轮廓的时间而连续地归一化，即时间离散信号取样，例如将每个其它光传感器的测量信号的每个个体样本相对应于相同的取样情况的参考传感器的信号轮廓的那些样本的归一化。
[0028]然而这种与参考传感器的信号轮廓的关系，即尤其这种相对于参考传感器的信号的归一化，同样在个体测量点随着时间流逝的回归的方面是可行的，其中对于参考传感器的回归线的斜率(slope)在该情况中被固定为一。对于剩余的传感器，参考被定为参考传感器的信号强度来为各自的传感器执行传感器的信号强度的可应用的回归，其中在理想情况中信号强度与测得的散射光强度成比例，因此对于剩余的传感器的最佳拟合线的斜率与归一化为一的参考传感器的斜率相关联。
[0029]用于检测散射光信号的发明设备相比较于现有技术的设备具有一系列的优点。例如，在不同检测角度使用多个光传感器得到可靠度的经济并节能的可能性并且精确地分类散射光区域内存在的颗粒的类型。尤其是，多个光传感器的提供保证了特定类型的颗粒的颗粒样式特征的可靠分配。虽然个体散射光传感器的模式冲突是可能的，尤其当会导致错误分类的噪声消除或噪声降低回归方法被使用时，提供多个光传感器大幅度地降低了这种模式冲突的可能性。因此检测和分类的精确度提高而不需要使用例如昂贵并且耗能浪费的气体传感器等。
[0030]由于多个光传感器中的一个被用作参考传感器，即其被检测到的信号轮廓被用作参考信号，个体信号轮廓很大程度上地独立于绝对散射光强度，这降低了校准的复杂度并进一步简化了分类。
[0031]在这里将要被结合注意到的是，随着在每个采样实例时信号轮廓与参考传感器的信号轮廓的连续关系，作为整体的轮廓信号始终将参考传感器作为参考值，这使得能够实现了以分类会出现在散射光区域中的任何颗粒为目的与存储的数据进行简单可行比较(同样的归一化)。
[0032]对颗粒类型的分类可以区分真火灾和错误变量。尤其是对错误警报的可靠性的级别可以因此显著地提高。例如，来自香烟的烟雾可以被识别是扰动量并且这可以作为信息被转发。然而，来自缆线的烟雾(阴燃火)会因此触发报警。
[0033]因此，根据本发明的一个方面，还提供了一种评估单元，该评估单元被设计为优选地根据被分类的颗粒类型自动区分火参数和错误变量。结合于此，例如有利地进一步提供被分配至评估单元的警报设备，同样被设计为优选地根据被分类的颗粒类型自动发出警报或无危险信号。因此对于颗粒类型来说警报设备针对预定义或可预定义对颗粒类型发出警报是有优势的。因此对于火灾警报来说，例如一旦分类过程的终止发送信号是可行的，从而这尤其保证了不考虑任何警报阈值，也就是说不依赖于警报阈值。
[0034]对颗粒类型的发明性分类不仅增加了抗错误警报的可靠性，也使得能够针对性的手动或自动消防措施的初始化是根据被分类的颗粒类型的。结合于此，对于火警来说极具优势的是，当在分类的过程中稳定模式被可靠地检测到的时候，不依赖任何警报阈值而发送信号。在此可替换的是，虽然在分类的过程中另一种类型的颗粒被检测到时对错误变量的参考被发射，然而对于特定类型分类来说导致火警是有利的。
[0035]根据本发明的解决方案的又一个方面，评估设备进一步被设计为将从来自多个光传感器中检测到的信号的信号轮廓中得到的数据与信号模式相比较。这种比较优选地保证了时间上的连续。当检测到的信号的信号轮廓和信号模式中的一个之间有足够高的对应度时，标识被分类的颗粒类型的标识信号被发射。
[0036]结合于此需要被注意到的是，在多个光传感器的情况中，术语“模式信号轮廓”指的是信号轮廓的阵列，即被应用的每个传感器的随着时间轴的信号轮廓被比较于来自模式信号轮廓阵列的各自传感器的对应的模式信号轮廓。当然，同样在这种情况中术语“信号轮廓”或“模式信号轮廓”不应该反过来被解读为以下效果:只有实际被记录的单个传感器的信号轮廓被互相比较，而例如不执行信号的信号处理。因此，在评估设备被设计为独立比较信号轮廓和模式信号轮廓的情况中同样可行的是，执行信号轮廓的回归，例如在相对于参考传感器的信号归一化以及在将被检测到的信号的最佳拟合线的各自斜率相对于模式信号轮廓斜率的阵列归一化之后。
[0037]需要注意的是，对于这种与模式信号轮廓的比较，信号轮廓例如按先后顺序在字段中缓冲，具有待选的适合的先后比较间隔。例如有利地选择比较间隔以实现检测精度，该检测精度针对分类足够高同时保证了直到标识信号被输出，预设(例如通过外部条件、标准或其它规则)的最大时间延迟没有被超出。
[0038]当然，例如在环形缓冲器中的“并发(concurrent)”缓冲同样是可行的，其中对应于比较间隔的所述环形缓冲器的各自的并发存储器被用于比较。于是在这种情况中这种类型的延迟可以被减轻。
[0039]因此模式信号轮廓优选地在测试过程(测试火等)中同单一或类似光源以及多个光传感器布局一起被记录并且被存储在适合的存储器中。因此需要注意到的是，这种模式信号轮廓的记录使用与随后将针对用于检测散射光信号的本发明设备中的评估被使用的相同的传感器的空间布局而自然地被执行。
[0040]比较所基于的对应度可以由用户或操作者来预定义或者设置。因此，对应度可以基于传统统计或其它适合的程序而被确定，尤其是传统和已知的模式匹配方法。
[0041]标识信号可以是适合于进一步数字或模拟处理的信号，其中该信号例如适用于编码检测到的颗粒类型(即火的分类类型或其它颗粒的分类类型)。然而，在最简单的情况中，对于标识信号来说，被输出至合适的光显示器也是可行的，例如用户或操作者可以接下来读出其上的分类的显示器屏幕等。对于标识信号来说激活诸如继电器等的电子或机电开关也是可行的，从而向例如附加连接的机制传输火的存在。
[0042]通过将检测到的信号与模式信号轮廓(或者模式信号轮廓各自的阵列)的主要地自动比较，因此得到进一步的用于选择(选择合适的灭火剂或惰化装置、选择适合的惰化级别等)的依赖于火类型的动作变得简单从而可以对火执行有效措施。虽然检测到的信号和模式信号轮廓之间的这种比较没有必要自动地执行，这种自动并主要自主的对火类型的分类具有的好处是信号的依赖于火类型的进一步自动的处理以及对任何潜在的操作或用户节省可观的时间。
[0043]关于评估设备的设计，一方面优选地同样能够根据由参考传感器检测到的散射光的强度确定颗粒级别。另一方面，对于评估设备来说直到颗粒类型超出下阈值(“最小颗粒级别)时才执行模式匹配具有额外的好处。本发明的检测设备的进一步开发用于进一步改善检测精度，同时伴随着进一步降低错误检测。
[0044]根据本发明的又一个方面，光源被提供来基本发射波长范围在大约560-420纳米范围内的单色光。光源优选地发射大约470至大约450纳米范围内的光。这些波长对应于绿色至蓝色光的光谱。因此使用相对短波长的光具有的好处是，占主导的颗粒大小通常出现在显著地表现为瑞利和Mie散射的典型火中，在这两种散射中，短波长的光被散射比相对长波长的光更加强烈，因此在检测散射光的光传感器处导致了强度的优势分布。
[0045]根据本发明的又一个方面，提供了光传感器中的至少一个包括用于使待检测的散射光偏振的偏振滤波器。
[0046]在光传感器的至少一个上使用偏振滤波器，可以进一步降低由这种附加散射特征的额外评估导致的模式冲突的风险，这提高了检测精度。
[0047]在此结合可以提供的是，多个光传感器并且优选地每个光传感器包括偏振滤波器。至少两个偏振滤波器的偏振平面因此被放置为大体上彼此垂直。至少另一个偏振滤波器的偏振平面相对于至少一个另外的偏振滤波器旋转，其中这些偏振滤波器被分配给多个传感器中的不同的光传感器，然后将保证仍然分别得到足够不同的信号轮廓或模式信号轮廓，即使当特定类型的颗粒的强度分布仅最低程度地依赖于观测角度时，但作为回报，在偏振方向上更加强烈，这甚至在这种情况中愈发进一步降低了模式冲突的风险并且再次提高了检测/分类精度。由于偏振滤波器的制造容易并且价格低廉，通过使用偏振滤波器以及其彼此间的特定排列可得到的精度的增加可以极其经济地被实现。
[0048]根据本发明的又一个方面，每个光传感器被提供有大体上被朝着共同的散射光区域检测区排列。
[0049]这种朝着共同检测区的排列是散射光区域的子集，并且通常围绕着共同的散射光中心，这可以再次进一步提高检测精度。因此尤其考虑到的实际情况为:光传感器的光圈(aperture)通常有限地小并因此得到依赖于立体角的各自光传感器的接收波瓣(lobe)的形式和/或延展。对于共同检测区域的排列可以因此进一步降低测量误差。
[0050]根据本发明的又一个方面，单个或所有光传感器被设计为光二极管。在半导体二极管中，PN结被直接暴露至在待检测的散射光，其中在PN结中的散射光的光子导致电子空穴对的形成。这种光二极管相对地价格低廉并且允许简单的电路结构，因此不需要复杂的电子控制。根据操作模式(特征的类型)，这种光二极管此外可以通过多数量级(multipleorders of magnitude)来被操作,优选地在线性范围内。
[0051]然而，使用其他适合的光传感器，例如光电晶体管或者甚至光电倍增器当然也是可行的。与光二极管相比，光电倍增器具有数量级更高敏感度并且是基于次级电子倍增效应的。使用外部光效应(photoeffect)通过对其他的下游电极施加加速电压，来加速这些释放的原电子，在下游电极处此时由各自加速的电子诱发的进一步释放次级电子发生。最终在阳极上的入射倍增电子的量被估计并转变至进一步的可处理电子信号。
[0052]在此结合或单独的是，光源是发光二极管同样是可行的。这种激励散射光区域的发光二极管是很经济的并且同样在有益波长范围内时可得到的。对于用于检测散射光信号的发明性设备的可想象的温度补偿，例如在脉冲模式中极容易地操作这种发光二极管以降低热发展是可以想象的。当然，如果考虑到接受更大的热发展是可适用的，连续激励无论如何也是可行的。
[0053]根据本发明的又一个方面，提供的设备包括一个在第一传感器角度的光传感器，一个在第二传感器角度的光传感器以及一个在第三传感器角度的光传感器，其中第一传感器角度是锐角并且与第二传感器角度的和是360°，以及其中第三传感器角度是钝角。
[0054]这种特定的部署使得能够使用在特定空间布局中相对少的传感器得到彼此之间非常容易区分的单个颗粒类型模式。优选地，第一传感器角度在此等于大约45°，因此优选地导致了第二传感器角度的大小为大约315°。第三传感器角度优选地等于大约112°。参考传感器被优选地按照大约90°的传感器角度放置。以直角放置的参考传感器在此已经证明尤其在给定多个可想象的颗粒类型(颗粒属性)时归一化各自其他光传感器的信号上具有优势。
[0055]也就是说:相比较于其它传感器角度，使用以直角放置的参考传感器，模式冲突的风险被降低。此外，相比较于在其它参考传感器的角度，通过使用以直角排布的传感器，更高的分类精度可以被获得，并且相对独立于在各自配置中提供的其它传感器的总数量以及同样相对独立于它们的传感器角度而被同样的获得。
[0056]相比较于其它参考传感器角度，通过提供以直角放置的参考传感器，当只具有少量传感器的经济型机构被提供时，火的类型可以被更精确地分类。
[0057]关于被检测的信号的质量，按照直角放置的参考传感器也极具优势，这是由于以90°角被放置的参考传感器表现出了“中性”角位置，从而其不是正向发射器(forwardemitter)或反向发射器(reverse emitter)。测试表明，参考传感器的90°角度得到了用于物质区分的最佳模式。
[0058]根据本发明的又一个方面，提供了上述的特定布局的第一、第二和第三传感器以及用于在第一传感器角度的光传感器、在第二传感器角度的光传感器和在第三传感器角度的光传感器的参考传感器，以及参考传感器各自包括偏振滤波器。参考传感器、在第一传感器角度的光传感器以及在第三传感器角度的光传感器的偏振滤波器在此在第一偏振平面中彼此排列，然而在第二传感器角度的光传感器的偏振滤波器被排列在垂直于第一偏振平面的第二偏振平面。就单个被确定的模式的特定特征变得更清晰而言，这种偏振滤波器的单独偏振平面的布局被证明为是极有优势的，从而进一步提高了检测/分类精度。
[0059]根据本发明的又一个方面，评估设备被设计为根据对信号模式的集群(BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE、PVC、ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP)的主分量分析(principal componentanalysis)，通过关联从检测到的信号的信号轮廓的分布中得到的数据来确定对应度。这种关联，即将已知的随机方法分别地应用于检测到的信号或模式信号，使得检测到的信号轮廓与模式信号轮廓的相似度容易且有效地被确定，其中计算花费以及因此的电路复杂度可以被保持在合理的限制以内，因此是经济的。
[0060]然而同样可行的是，评估设备被设计为根据对信号模式的集群(BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE, PVC, ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP)的主分量分析，通过对从检测到的信号的信号轮廓的分布得到的数据的距离测定来确定对应度。
[0061]这种主分量分析(PCA)在此具有的优势是使用非参数方法来在噪声散射光信号的数据集上提取相关信息，其中原则上不需要得知潜在散射光分布的数学的自由度。因此考虑到:通过确定模式信号轮廓，超出实际所需的维度被记载，主分量分析不需要所需的参数方法用于降低评估所需的维度，从而可以容易地提取相关信息(主成分)。
[0062]然而同样可行的是，评估设备被设计为根据对信号模式的集群(BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE, PVC, ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP)的主分量分析，通过对从检测到的信号的信号轮廓的分布得到的数据的神经网络评估来确定对应度。所述神经网络优选地具有至少38个神经元。神经网络评估可以在评估从信号轮廓中检测到的信号的过程中使用同时的高检测精度的模式信号轮廓对发明性设备的简单的“训练”。
[0063]根据本发明的又一个方面，信号模式对应于来自下列组中的一个或多个的颗粒发射的颗粒分布信号:灰尘发射、蒸汽发射、烟草烟雾发射、阴燃纸火、阴燃纸板火、开纸火、开纸板火、ABS火、正庚烷(n-heptane)火、PVC火、棉火、木火或其它颗粒发射事件。
[0064]因此，可以实现根据典型发生的火的特定组输出灭火指令或者甚至自动灭火或惰化动作。当有其它类型的不能被分类为任何特定事件的颗粒发射被检测到时，则在这种情况中“最差情况方案”可以被假定并且在每种情况中，全惰化或利用所有有效方式的消防响应被例如初始化。在所有其它情况中，当得知特定火类型时，可选灭火是可行的。
[0065]根据本发明的又一个方面，设备被用于吸入(aspirative)火检测系统。该吸入火检测系统优选地包括用于将待分类的空气供给至用于检测散射光信号的设备的散射光区域的可控有源(active)空气源。如果例如封闭室内被保持在恒定基本惰化(inertization)级别，这种吸入火检测系统的使用具有上述所有优势或者在某些时候甚至是规定的。在这种情况中，当火灾发生时，在没有吸入火检测系统的情况下，则可能颗粒将不会到达散射光区域。因此，对散射光区域的有源空气源可以提高检测精度，尤其是在基本或恒定惰化级别的封闭室内。
[0066]尤其在这种环境中，进一步可行的是，设备包括用于检测最小颗粒级别的机制以及用于可选择地允许待分类的空气供给至散射光区域的机制。接下来，当检测到最小颗粒级别的超标时，待分类的空气的供给被精确地实现。因此这保证了在空闲时没有空气流经发明性设备的散射光区域，从而为光传感器防止了杂质。直到最小烟雾级别(最小颗粒级另Ij)发生，空气供给才可以进入散射光区域。
[0067]需要注意的是，从这点来说，降低，即氧气含量的减少可以通过例如引入适合的诸如氮的惰性气体来实现，其中氮优选地通过氮生成器来生成。术语“可控降低”相当于技术上可控以及优选的规范过程。在一种适用的并且优选地自动运行的技术规范过程中，将被渲染惰性的在封闭室内的氧气浓度例如被连续地由适合的传感器测量并连续地与理想或默认值相比较，其中该理想或默认值作为目标值通过适宜地引入惰性气体来达到。优选地所述目标值被惰化系统自动设置，该系统包括用于检测散射光信号的发明性设备，意味着根据由设备分类的火的类型，适合的或足够的惰化级别被确定来根据需要有效地对特定燃烧材料灭火。
[0068]结合于此需要提到的是，惰化级别，也就是目标氧气浓度通常在特定时间周期内被维持，其中技术调整系统本身在此按序被借以使用。可以例如，通过需要一定时间量来结束(conclude)的惰化实施灭火动作。
[0069]当然，同样可能的是，在设备分类火之后，通过使用表格目标值被手动确认并且被手动地登记至适用的惰化系统。
[0070]根据本发明的又一个方面，控制信号是标识识别的模式信号轮廓的标识信号，并且惰化系统被进一步设计为自动地设置降低的氧气含量。
[0071]关于发明方法，目的尤其通过用于检测散射光信号的方法而被达成，该方法包括的方法步骤为:提供光、检测散射光以及优选地连续将光传感器轮廓与参考传感器的信号轮廓相关联。在提供光的方法步骤中，优选地光在大约560至420nm的范围内被提供，尤其优选地从大约470至450nm的范围内，并且尤其来自散射光区域内的发光二极管。入射光在此定义了入射轴。在检测散射光的方法步骤中，在任何会出现在散射光区域中的颗粒上反射的散射光通过多个光传感器被检测，其中多个光传感器优选地是每个以相对于入射轴的传感器角度被放置的多个光二极管。关于优选地连续将光传感器信号轮廓与参考传感器的信号轮廓相关联的方法步骤，用于分类会出现在散射光区域内的颗粒类型的信号轮廓被与在参考传感器信号轮廓上的光传感器信号轮廓相关联，优选地与以直角被放置的传感器角度的参考传感器的信号轮廓相关联。
[0072]上文描述的关于发明设备的优点同样适用于发明方法。
[0073]根据本发明的又一个方面，关于该方法，提供了一种方法还包括方法步骤:优选地连续地将使用参考传感器的信号轮廓从信号轮廓中检测到的信号中得到的数据与信号模式相比较，以及方法步骤:一旦与所述信号模式具有足够高的对应度，优选地向用于控制在封闭室内的氧气含量的降低的惰化系统发射标识信号，其中该标识信号标识被分类的颗粒的类型。
[0074]下面将参考附图极其详细地描述本发明解决方案的实施方式。示出如下:
[0075]图1是根据本发明第一实施方式的用于检测散射光信号的设备的示意图；
[0076]图2是根据本发明第二实施方式的用于检测散射光信号的设备的示意图；
[0077]图3是在散射光检测过程中的随着时间的光传感器的信号轮廓，其中该传感器被应用在根据图1的图的左侧设备中；
[0078]图4a描述了关于参考传感器信号的来自图3的信号轮廓的回归线；
[0079]图5是类似于图3的被布置在图1的右侧的光传感器的信号轮廓；
[0080]图6是类似于图4的对于被布置在图1的右侧的光传感器的相对于相同参考传感器的回归线；
[0081]图7是在图4和图6中确定的关于用于执行的颗粒测量的传感器指数的最佳拟合线的斜率；
[0082]图8是类似于图3的对于第二测试火的信号轮廓；
[0083]图9是类似于图4的对于第二测试火的回归线；
[0084]图10是类似于图5的对于第二测试火的信号轮廓；
[0085]图11是类似于图6的对于第二测试火的回归线；[0086]图12是类似于图7的对于第二测试火的最佳拟合线的斜率；
[0087]图13是类似于图3的对于第三测试火的信号轮廓；
[0088]图14是类似于图4的对于第三测试火的回归线；
[0089]图15是类似于图5的对于第三测试火的信号轮廓；
[0090]图16是类似于图6的对于第三测试火的回归线；
[0091]图17是类似于图7的对于第三测试火的最佳拟合线的斜率；
[0092]图18是针对不同类型的火执行主分量分析(主成分2 (PC2)与主成分I (PCl))的传感器数据的适用群集的描述；
[0093]图19是类似于图18的针对第三主成分(PC3)与第一主成分(PCl)的群集的描述；以及
[0094]图20是类似于图18和图19的针对第三主成分(PC3)与第二主成分(PC2)的群集的描述。
[0095]图1示出了用于检测散射光信号的发明设备100的第一实施方式的原理图。该设备100包括光源10，该光源10沿着在散射光区域15内的由虚线表示的入射轴11发射光。
[0096]所述光源10在图1的实施方式中被设计为发光二极管，并且因此以有限的小波瓣发射光。所述入射轴11被得当地确定从而使其沿着会根据光源光锥连接辐射锥的各自中心的线行走，其中该光源光锥被描述在延展至垂直于图1的纸平面的散射光区域15的剖面上。
[0097]所述光源10发射波长范围从大约560至大约420nm的实质上的单色光(绿色至蓝色范围的可视光)。所述光源10优选地发射从大约470至大约450nm范围内的光(蓝色范围的可视光)。
[0098]波长在这种范围内的光相比较于更长波长的光通过控制颗粒的散射机制(瑞利/Mie散射)而被更强烈地散射，与更长波长光相比较，这导致了在散射光检测器21、22、23、
24、25、26、27、28、29、30的相对高的信号级别，并且因此导致了相对良好的信噪比。
[0099]在根据图1的第一实施方式中，多个光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30被布置在相同的平面中，所述光源10也被布置在该平面中，每个传感器以相对于入射轴11的传感器角度Wl、W2、W3、W4、W5、W6、Tl、W8、W9、WlO被布置，并且沿着围绕散射光区域15的中心的检测区域16的方向上排列。
[0100]因此，根据第一实施方式，光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30的传感器角度Wl、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、WlO在每种情况中彼此不同。此外，光传感器21、
22、23、24、25、26、27、28、29、30被布置在一个平面内，即根据图1描述的纸平面。因此，在每种情况中与激励光的入射轴11相关的传感器角度可以被限定在相同平面中。结合于此，需要考虑到的是，前文中关于由光源自然地发射的光束的有限延展的评述也适用于光传感器 21、22、23、24、25、26、27、28、29、30 的检测方向，根据于此，单个传感器 21、22、23、24、25、
26、27、28、29、30 的各自传感器角度 Wl、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、WlO 被确定。
[0101]偏离于此，对于单个光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30不被设置在共同平面也是可行的。也就是说，尤其是在入射轴11和传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30的单个传感器轴不相交(入射轴11和传感器轴是偏斜线)的情况中，传感器角度W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、W10应该被理解为可以被定义为在平行于入射轴11和平行于传感器轴之间的在空间中相交在一点的角度。
[0102]在根据图1的第一实施方式中，在根据图1的实施方式中的光传感器21、22、23、
24、25、26、27、28、29、30中的每一个被设计为光二极管，并且被提供有各自的偏振滤波器41、42、43、44、45、46、47、48、49、50。每个偏振滤波器 41、42、43、44、45、46、47、48、49、50 偏振任何可能正在冲击光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30的散射光，其中当来自光源10的激励光冲击颗粒时该散射光由任何将被分类的在散射光区域15内的颗粒散射。
[0103]代替光二极管，在原则上任何其他类型的光敏半导体元件也适合作为光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30 (光检测器)，例如光敏电阻器、光电晶体管或光电倍增管。
[0104]因此光传感器21、22、23、24、25的偏振滤波器41、42、43、44、45排列在共同的偏振平面上，同时光传感器26、27、28、29、30的偏振滤波器46、47、48、49、50垂直于所述共同偏振平面排列。
[0105]在这点上要注意到的是，尤其对于上述的平面或蜂窝式传感器，这种偏振滤波器也可以被直接放置在传感器芯片上，即在传感器芯片表面上。也就是说，尤其是对于集成的平面或蜂窝状传感器解决方案(CDD、CMOS等)，可以在各自传感器位置、或者各自的检测位置的各自的传感器阵列的传感器表面上提供一层，直接或间接地与传感器芯片接触并且具有偏振效应。
[0106]根据图1的实施方式，基本以直角传感器角度W3布置的光传感器23用作该第一实施方式中的参考传感器，即其它传感器21、22、24、25、26、27、28、29、30的检测信号分别地与参考传感器23或其信号轮廓相关联。
[0107]还需要被注意的是，其它传感器21、22、24、25、26、27、28、29、30的信号轮廓与参考传感器的信号轮廓的关联被便利地相对于参考传感器23的信号强度归一化。因此可能的是，例如各自测得的信号轮廓随着时间的连续归一化，即在时间离散信号取样的情况中，例如其它光传感器21、22、24、25、26、27、28、29、30的每个测量信号的每个单独采样相对于对应于相同米样情况的参考传感器23的信号轮廓米样的归一化。
[0108]由于根据图1中描述的第一实施方式的光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30的相对大的数量，模式冲突以及因此的检测冲突会被大幅地预防，意味着如在根据图1的第一实施方式中给定相对大数量的光传感器，可以得到高精度的信号模式和/或信号模式阵列。然而需要被指出的是，根据各自的应用，相当少的传感器21、22、23、24、25、26、27、28,29,30可以被使用并且仍然保证得到高检测精度，这将在下文中参照图2被更详细地描述。
[0109]在围绕散射光区域15的特定位置测得的散射光的强度(例如在火灾中)表现出与位置相关的以及与偏振相关的特征模式可以使用根据图1的设备可靠并轻易地检测到。
[0110]使用仅检测围绕散射光区域15的一个信号测量位置的不具有前置的偏振滤波器的传统设备，极有可能的是冲突会通过所有方式发生在不同类型的火的检测模式之间。使用根据图1的第一实施方式中描述的具有多个光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30的发明，其中一个传感器23是参考传感器，这种与模式相关的冲突的可能性降低。
[0111]图2示出了与图1类似的发明设备100的第二实施方式的原理结构，然而使用数量明显减少的光传感器。对于光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30以及使用的光源10的配置和效果，与第一实施方式有关的评述适用于第二实施方式。
[0112]在用于检测散射光信号的设备100中，除了再次被设计为发光二极管的光源10，只有四个光传感器21、23、24、40被提供，该四个传感器以在各自的传感器角度被布置，例如关于散射光中心15的W1、W3、W4、W10。基本以直角传感器角度W3布置的光传感器23再次作为参考传感器。同样在第二实施方式中，所有光传感器21、23、24、40被提供为具有相应地布置的偏振滤波器41、43、44、50。
[0113]因此光传感器21优选地以大约45°的锐角Wl被布置；关于光源10与光传感器21相对布置的传感器30优选地在大约315°的角度W10，从而锐角Wl和角WlO之和等于圆周角，即360°。光传感器24以钝角W4被布置，其中该钝角W4优选地等于大约112°。虽然光传感器21、23、24的偏振滤波器41、43、44排列在相同的偏振平面，相比之下光传感器30的偏振滤波器50的偏振平面被旋转90°。对于根据图2中的第二实施方式的特定实施，虽然减少了传感器的数量，显著的特征信号模式或信号模式阵列可以被确定，利用根据应用通过模式匹配至信号模式阵列中的一个而自动地分类，分别散射的光信号以高检测/分类精度被检测
[0114]用于评估由光传感器21、22、23、24、25、26、27、28、29、30检测到的信号的评估设
备没有在图1或图2中示出，其中，该评估设备根据在下面的附图中的代表，实现了描述的传感器的信号轮廓相对于参考传感器的信号轮廓(根据图1和2的实施方式中的参考传感器23)的归一化。
[0115]方便地，这种评估设备是数字评估单元，尤其是微计算机、嵌入式系统等。在这种情况中，在光传感器信号值的取样过程中，通过选择适合的模拟/数字转换器来保证足够的振幅分辨率。取样以足够高的取样率被进一步明显地实现，从而防止混淆错误。
[0116]这种评估单元(在图1和图2中未示出)优选地被配置为优选连续地将光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)的检测到的信号与在下面的图中描述的信号模式相比较。当与信号模式中的一个的对应度足够高时，这种相应地设计的评估设备可以优选地依照分类输出标识颗粒类型的标识信号。
[0117]这种标识信号也可以优选地被输出至未被示出的简单光显示器(发光二极管或光显示器屏幕等)或继电器控制。此外该标识信号还可以被输出至惰化系统(同样未在图1和2中被示出)，其中该系统基于在标识信号中编码的自动分类的火类型为特定类型的火实施合适的惰化过程。
[0118]图3示出了根据图1的第一实施方式的在第一测试测量中随着时间轴的传感器21、22、23、24、25的信号轮廓图。在这里被描述的是光传感器21、22、23、24、25的输出电压和/或检测电压DS。图3中描述的第一测试测量的实现是通过在开纸火的过程中使用根据第一实施方式的设备，从而得到被布置在图1中的入射轴的左侧的光传感器21、22、23、24,25的特征模式信号轮廓。因此光传感器21被归为定义为SlPAP的信号轮廓；信号轮廓S2PAP、S3PAP、S4PAP以及S5PAP类似地对应于由光传感器22、23、24、25在O至大约500秒的周期中发射的测量信号。需要在这里指出的是，通过选择足够高的采样率，时间离散信号轮廓测量也可以必然地被执行，从而信号轮廓可以进一步地在数字处理系统中被容易地处理。
[0119]图4描述了与图3相关的回归线，跟随有来自图3的单个测量点与参考传感器23的输出信号S3PAP的关联。在因而实现了测量信号相对于参考传感器23的输出信号的归一化之后，其最佳拟合线R3PAP的斜率等于一，然而与光传感器21、22、24、25相关联的其它最佳拟合线R1PAP、R2PAP、R4PAP和R5PAP的斜率不等于一。
[0120]图5示出了同样在上述的开纸火的第一测试测量过程中的图1中的入射轴右侧的光传感器26、27、28、29、30的信号轮廓。因此信号轮廓S6PAP、S7PAP、S8PAP、S9PAP和SlOPAP对应于由光传感器26、27、28、29、30发射的信号轮廓。
[0121]接下来图6描述了相关的回归线S6PAP、S7PAP、S8PAP、S9PAP和S10PAP，类似于图4的描述也是关于参考传感器23的检测信号轮廓(即信号轮廓S3PAP)。
[0122]最后图7示出了在纸火过程中发生的散射光的测量中来自图4和图6的的回归线的相关的分布模式。来自图4和图6的回归线的斜率MR在图7中以随着传感器指数IDX的柱状图被示出，其中传感器指数I至10对应着光传感器21至30。
[0123]在图7中得到的模式是在纸火过程中的时散射光分布的特征，并且可以被用于接下来的模式匹配，尤其并且优选地在相应设置的评估设备中的自动模式匹配。尤其是当根据图2中的第二实施方式的具有减少数量的传感器的设备在随后的实际测量中被使用时，图7的模式分布(使用正确指定的传感器指数IDX)可以被使用。因此确定的是，尤其使用了根据图2的第二实施方式的特定传感器布局，对应于传感器指数1、3、4和10的光传感器
21、23、24和30的传感器信号有能力在相对于参考传感器23的信号轮廓(传感器指数3)的归一化过程中以足够高的精度分类火的类型。
[0124]图8至12，以及13至17分别描述了针对第二测试测量(烟草火ZIG)和第三测试测量(聚氯乙烯PVC火)的信号模式、其回归线以及与斜率相关的模式分布。特定地，图8/10示出了来自第二测试测量的在O至大约500秒周期内的烟草火的过程中的信号轮廓，分别地是在与图9中的回归线(左侧)和图11中的回归线(右侧)相关联的图1左侧的光传感器
21、22、23、24、25和在图1的右侧的传感器26、27、28、29、30的每种情况中。回归线再次关于用作参考传感器的光传感器23的传感器信号(信号轮廓S3ZIG)而实施。即使仅从最简单的视觉比较，对于来自图12的烟草火的特征模式明显地区别于来自图7的纸火的特征模式，这显示了用于检测散射光信号的发明设备的良好适用性，其中在该设备中光传感器的信号轮廓用于分类任何会出现在散射光区域15内的颗粒的类型。在这里同样明显的是，根据图2中的第二实施方式的(仅考虑传感器指数1、3、4和10)减少数量的传感器的斜率轮廓有能力以高精度分类火的类型。
[0125]图13和15再次示出了来自在PVC火中的过程中的测试测量的左侧/右侧传感器的信号轮廓，具有图14和16中的其各自的回归线(再次与作为参考传感器的光传感器23的检测信号相关联)。比较在图17中示出的在PVC火过程中的回归线的斜率MR的模式，再次示出了与图7和12相比，明显不同的散射光特征实现了检测和分类的高精度。
[0126]图18至20明确了区别于使用主分量分析(PCA)的回归线的测量信号的另一种可行应用。
[0127]由于参数方法会需要对光源和散射光传感器的数学系统的结构进行复杂并CPU密集的辨别，应用主分量分析在当前情况中尤其地具有优势。主分量分析(PCA)仅基于统计方法实现了维度降低。
[0128]图18至20描述了根据下降至三个主成分PC1、PC2、PC3的主分量分析的模式信号轮廓的个体群集 BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE, PVC, ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP,其中图 18描述了主成分2 (PC2)对主成分I (PC1)，图19描述了主成分3 (PC3)对主成分I (PCl)以及图20描述了主成分3 (PC3)对主成分2 (PC2)。因此个体群集BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE, PVC, ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP对应于下述类型的火的特征:
[0129]群集火类型
[0130]BUC 山毛榉材
[0131]BAU 棉
[0132]PUR 聚氨酯
[0133]HEP正庚烷
[0134]ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯
[0135]PAP 纸
[0136]PAE纸板
[0137]PVC 聚氯乙烯
[0138]ZIG 香烟
[0139]ZRE雪茄
[0140]MEH 粉尘
[0141]ZEM 泥尘
[0142]TEP毡毯
[0143]当使用根据本发明的用于检测散射光信号的设备来测量实际火灾时，基于来自图18至20的群集，通过使用主分量分析与根据对来自图19至20的信号模式的群集(模式群集)的主成分分析获得的检测信号(测得的群集)的信号轮廓分布的距离测定来完成评估。
[0144]在此主分量分析提供了相对简单的维度降低的优势与因而关联的噪音降低的优势，其中本质上只有分别地与火或颗粒分类相关的信号分量被考虑在内。
[0145]在这里要指出的是，上述的单独或以任何组合的所有元件，尤其在附图中描述的细节被声明为本发明的本质，这些元件的修改对于本领域技术人员将是熟悉的。
[0146]参考符号列表
[0147]10光源
[0148]11入射轴
[0149]15散射光区域
[0150]16检测区域
[0151]21，22，23，24，25，26，27，28，29，30 光传感器
[0152]41，42，43，44，45，46，47，48，49，50 偏振滤波器
[0153]100用于检测散射光信号的设备
[0154]DS检测信号
[0155]S1PAP, S2PAP, S3PAP, S4PAP S5PAP,传感器信号
[0156]S6PAP, S7PAP, S8PAP, S9PAP, S10PAP,
[0157]S1ZIG, S2ZIG, S3ZIG, S4ZIG, S5ZIG, S6ZIG,
[0158]S7SIG, S8ZIG, S9ZIG, S10ZIG, S1PVC,
[0159]S2PVC, S3PVC, S4PVC, S5PVC, S6PVC,[0160]S7PVC, S8PVC S9PVC, SlOPVC
[0161]R1PAP, R2PAP, R3PAP, R4PAP, R5PAP,回归轮廓
[0162]R6PAP, R7PAP, R8PAP, R9PAP, R10PAP,
[0163]R1ZIG, R2ZIG, R3ZIG, R4ZIG, R5ZIG,
[0164]R6ZIG, R7ZIG, R8ZIG, R9ZIG, R10ZIG,
[0165]R1PVC, R2PVC, R3PVC, R4PVC, R5PVC,
[0166]R6PVC, R7PVC, R8PVC, R9PVC RlOPVC
[0167]MR回归轮廓斜率
[0168]IDX传感器指数
[0169]BUC, BAU, PUR, HEP, ABS, PAR, PAE,信号轮廓群集
[0170]PVC, ZIG, ZRG, MEH, ZEM, TEP
[0171]Wl, W2, `W3, W4, W5, W6, W7, W8, W9, WlO 传感器角度
【权利要求】
1.一种用于检测散射光信号的设备(100)，其中该设备包括: 光源(10)； 用于检测散射光的多个光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30);以及 用于评估由所述光传感器检测到的信号的评估单元，其中 所述光源(10)在一个散射光区域(15)内发射光,从而入射光定义入射轴(11)， 其中所述光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30 )中的每一个光传感器以相对于所述入射轴(11)的传感器角度(Wl、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、WlO )而被布置从而检测来自所述散射光区域(15)的散射光，其中所述多个光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29,30)中的至少一者为参考传感器， 其中为了分类任何可能存在于所述散射光区域(15)内的颗粒的类型，所述评估单元被设计为将其它光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)的信号轮廓与所述至少一个参考传感器的信号轮廓相关联。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述评估单元还被设计为优选地根据被分类的颗粒类型自动区分火参数和错误变量。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其中还提供了警报设备，该警报设备被设计为优选地根据被分类的颗粒类型自动发射警报。
4.根据 权利要求3所述的设备(100)，其中所述警报设备将针对其发出警报的颗粒类型是预设的或可预设的。
5.根据权利要求3或4所述的设备(100)，其中所述警报设备被设计为发出独立于阈值的警报。
6.根据权利要求3至5中任一项权利要求所述的设备(100)，其中所述警报设备被设计为根据被分类的颗粒类型，发射不同的信号，尤其是警报或无危险信号。
7.根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的设备(100)，其中所述多个传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)中的以基本直角的传感器角度(W3)布置的一个传感器(23)是参考传感器。
8.根据权利要求1至7中任意一项权利要求所述的设备，其中所述评估设备还被设计为将从所述多个光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)检测到的信号的信号轮廓中得到的数据与信号模式相比较，并且一旦存在与信号模式足够高的对应度，发射用于标识被分类的颗粒类型的标识信号。
9.根据权利要求1至8中任意一项权利要求所述的设备，其中所述评估设备还被设计为根据由所述参考传感器检测到的所述散射光的强度，确定颗粒级别。
10.根据权利要求1至9中任意一项权利要求所述的设备，其中所述评估设备还被设计为直到所述颗粒级别超出最小颗粒级别时才执行模式匹配。
11.根据权利要求1至10中任意一项权利要求所述的设备，其中所述光源(10)大体上发射波长范围在大约560至大约420纳米范围内的单色光。
12.根据权利要求1至11中任意一项权利要求所述的设备，其中所述光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)中的至少一个光传感器包括用于偏振将被检测的散射光的偏振滤波器(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50)。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述多个光传感器(21、22、23、24、25、26、27、`28、29、30 )各自包括偏振滤波器(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50 )，其中至少两个偏振滤波器(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50)的偏振平面被布置为大体上彼此垂直。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30 )中的每个光传感器各自包括偏振滤波器(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50 )，其中至少两个偏振滤波器(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50)的偏振平面被布置为大体上彼此垂直。
15.根据权利要求1至14中任意一项权利要求所述的设备，其中所述光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)中的每一个光传感器大体上朝着所述散射光区域(15)的共同检测区域(16)排列。
16.根据权利要求1至15中任意一项权利要求所述的设备，其中单个或所有光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)被设计为光二极管和/或其中所述光源(10)是发光二极管。
17.根据权利要求1至16中任意一项权利要求所述的设备，其中所述设备包括在第一传感器角度(Wl)的光传感器(21 )、在第二传感器角度(WlO)的光传感器(30)以及在第三传感器角度(W4)的光传感器(24)，并且其中所述第一传感器角度(Wl)是锐角且与所述第二传感器角度(WlO)之和是360°，以及其中所述第三传感器角度(W4)是钝角。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一传感器角度(Wl)约等于45°并且所述第二传感器角度(WlO)约等于315°，以及其中所述第三传感器角度(W4)约等于112°。
19.根据权利要求17或18所述的设备，其中所述参考传感器(23)、在所述第一传感器角度(Wl)的光传感器(21)、在所述第二传感器角度(WlO)的光传感器(30)以及在所述第三传感器角度(W4)的光传感器(24)各自包括偏振滤波器，并且其中所述参考传感器(23)、所述第一传感器角度(Wl)的所述光传感器(21)以及在所述第三传感器角度(W4)的所述光传感器(24)的偏振滤波器(43、41、44)在第一偏振平面内彼此排列，并且其中在所述第二传感器角度(WlO)的所述光传感器(30)的偏振滤波器(50)在垂直于所述第一偏振平面的第二偏振平面内排列。
20.根据权利要求1至19中任意一项权利要求所述的设备，其中所述估计设备被设计为根据对所述信号模式的群集(BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE, PVC, ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP)的主分量分析，通过关联从检测到的信号的所述信号轮廓的分布中得到的数据来确定所述对应度。
21.根据权利要求1至19中任意一项权利要求所述的设备，其中所述估计设备被设计为根据对所述信号模式的群集(BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE, PVC, ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP)的主分量分析，通过对从检测到的信号的所述信号轮廓的分布中得到的数据的距离确定来确定所述对应度。
22.根据权利要求1至19中任意一项权利要求所述的设备，其中所述估计设备被设计为根据对所述信号模式的群集(BUC、BAU、PUR、HEP、ABS、PAP、PAE, PVC, ZIG、ZRE、MEH、ZEM、TEP)的主分量分析，通过对从检测到的信号的所述信号轮廓的分布中得到的数据的神经网络分析来确定所述对应度。
23.根据权利要求1至22中任意一项权利要求所述的设备，其中所述信号模式对应于来自下面的组中的事件发生中的一者或多者的颗粒分布信号:灰尘发射； 蒸汽发射； 烟草烟雾发射； 阴燃纸火； 阴燃纸板火； 开纸火； 开纸板火； ABS 火； 正庚烷火； PVC 火； 棉火； 木火； 其它颗粒发射。
24.根据权利 要求1至23中任意一项权利要求所述的设备，其中所述设备被用于吸入火检测系统中，其中所述吸入火检测系统包括用于将待分类的空气提供至所述散射光区域(15)的有源空气源。
25.一种用于检测散射光信号的方法，其中该方法包括以下方法步骤: 在散射光区域(15)中提供光，其中入射光定义了入射轴(11);以及 通过多个光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30 )检测在任何可能出现在所述散射光区域(15)内的颗粒上反射的散射光，优选地使用以相对于所述入射轴(11)的传感器角度(Wl、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、W10)布置的多个光二极管， 其中下面的方法步骤也被提供: 将所述光传感器(21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)的信号轮廓与参考传感器的信号轮廓相关联，以用于分类可能出现在所述散射光区域(15)内的颗粒的类型。
26.根据权利要求25所述的方法，其中下面的方法步骤也被提供: 根据由所述参考传感器检测到的所述散射光的强度，确定颗粒级别。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其中该方法还包括下面的方法步骤: 将从信号中获得的数据与信号模式相比较，其中该信号是使用所述参传感器的信号轮廓从所述信号轮廓中检测到的；以及 一旦存在与所述信号模式中的一个信号模式的足够高的对应度，为了在封闭室内的氧气含量的可选择地自动控制的降低，向惰化系统发射标识信号，其中所述标识信号标识已分类的颗粒的类型。
28.一种用于封闭室内的氧气含量的可选择的自动控制的降低并用于在被定义的或可被定义的时间周期内维持降低的氧气含量的惰化系统，其中所述惰化系统包括根据权利要求I至23中任意一项权利要求所述的用于检测散射光信号的设备，其中所述惰化系统被设计为根据控制信号设置所述氧气含量。
29.根据权利要求28所述的惰化系统，其中所述控制信号是标识被分类的颗粒的标识信号，并且所述惰化系统被设计为自动地设置所述降低的氧气含量并在所述定义的或可被定义的时间周期内维持所述降低的氧气含量。
【文档编号】G08B17/107GK103782327SQ201380002342
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】E-W·万格, A·西门斯 申请人:艾摩罗那股份公司