專利名稱：聲波式煙傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用聲波、優(yōu)選使用了超聲波的煙傳感器。
背景技術(shù)：
以往，煙傳感器作為感知發(fā)生火災(zāi)時(shí)等所產(chǎn)生的煙霧，發(fā)出火災(zāi)報(bào)警
的火災(zāi)感知器被廣泛使用。作為煙傳感器，例如有日本特開2001-34862號(hào) 公報(bào)所記載的光散射式煙傳感器、和日本特開昭61-33595號(hào)公才艮所記載的 光衰減式煙傳感器。
光"ft射式煙傳感器的結(jié)構(gòu)是，利用由光電二極管構(gòu)成的受光元件，接 收從由發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光元件照射向監(jiān)視空間的光的由煙顆粒所散 射的散射光，在監(jiān)視空間中如果存在煙顆粒，則產(chǎn)生散射光，從而使受光 元件的受光量增加，由此，才艮據(jù)受光元件的受光量的增加量，可檢測(cè)出是 否存在煙顆粒。但是，由于為了防止干擾光，需要設(shè)置迷宮體，所以，在 空氣流小的情況下，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙顆粒需要長時(shí)間才能i^監(jiān)視空間內(nèi)， 因而存在著響應(yīng)性差的問題。
而光衰減式煙傳感器的結(jié)構(gòu)是，由受光元件直M收M光元件照射 的光，只要在發(fā)光元件與受光元件之間的監(jiān)視空間內(nèi)存在煙顆粒，受光元 件的受光量就會(huì)減少，因此，才艮據(jù)受光元件的受光量的減少量，可檢測(cè)出 煙顆粒的存在與否。但是，存在著在未發(fā)生火災(zāi)時(shí)因受背景光的影響而產(chǎn) 生誤報(bào)警(誤報(bào))的情況。而且，在光衰減式煙傳感器是分離型的情況下， 需要4吏發(fā)光元件與受光元件的光軸高精度一致，因而存在著施工煩瑣的問 題。
并且，光散射式煙傳感器和光衰減式煙傳感器，在不是煙而是水蒸氣 ii^到監(jiān)視空間的情況下，有時(shí)也會(huì)發(fā)生誤報(bào)警，因而不能在廚房和浴室 中使用，關(guān)于這一點(diǎn)，也有待于改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是鑒于上述的問題而提出的，其目的是，提供一種具有良好的響應(yīng)性，并JJL生誤報(bào)少、可靠性高的煙傳感器。
即，本發(fā)明的煙傳感器的特征是，具有向監(jiān)視空間提供聲波的聲>^1 生部、控制聲波發(fā)生部的控制部、隔著監(jiān)視空間接收來自聲波發(fā)生部的聲 波的聲波接收部、和使用聲波接收部的輸出，檢測(cè)監(jiān)視空間的異常的信號(hào) 處理部，信號(hào)處理部具有煙濃度推定部，其根據(jù)聲波接收部的輸出與基 準(zhǔn)值之間的差，推定監(jiān)視空間的煙濃度；和煙濃度判定部，其^L據(jù)煙濃度 推定部求出的煙濃度與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較的結(jié)果，判定上述異常。
根據(jù)本發(fā)明的煙傳感器，可避免在光衰減式煙傳感器中成為問題的背 景光的影響，提高煙的檢測(cè)靈敏度，并且不需要設(shè)置在光散射式煙傳感器 中所必要的迷宮體，煙顆粒容易擴(kuò)散到監(jiān)視空間中，從而可提高響應(yīng)性。
聲波發(fā)生部所產(chǎn)生的聲波只要能夠達(dá)成上述煙傳感器的效果，則沒有 特殊的限定，例如優(yōu)選使用頻率為lkHz以上的聲波。另外，根據(jù)下述的 原因，最好使用具有20kHz以上頻率的超聲波。即，在使用超聲波的情況 下，由于相對(duì)監(jiān)視空間中的煙濃度的增加通過監(jiān)視空間時(shí)的超聲波的衰減 量大，所以可提高煙的檢測(cè)靈敏度。另外，還具有周圍的人聽不到進(jìn)行煙 檢測(cè)時(shí)的聲波，方向性強(qiáng)，容易實(shí)施外干擾超聲波的屏蔽等的效果。
在本發(fā)明的理想實(shí)施方式的煙傳感器中，聲波發(fā)生部具有提供具有不 同頻率的多種聲波的功能，信號(hào)處理部具有存儲(chǔ)部，其中保存有表示在存
的聲波發(fā)生部所提供的聲波的頻率與聲波接收部的輸出之間的關(guān)系的數(shù) 據(jù)；煙顆粒判定部，其使用對(duì)實(shí)際的監(jiān)視空間提供上述多種聲波的每一種 而獲得的聲波接收部的輸出和存儲(chǔ)部的數(shù)據(jù)，決^視空間中存在的煙顆 粒的種類，煙濃度推定部在由煙顆粒判定部決定的煙顆粒與作為監(jiān)視對(duì)象 而預(yù)先決定的顆粒一致時(shí)，推定監(jiān)視空間的煙濃度。在這種情況下，通過 由顆粒判定部推定在監(jiān)視空間中存在的顆粒的種類，例如，如果能夠識(shí)別 煙顆粒和水蒸氣，則相比光^t射式煙傳感器和光衰減式煙傳感器，可更正 確地進(jìn)行煙檢測(cè)，從而可提供適合在廚房和浴室中使用的煙傳感器。另夕卜， 由于在監(jiān)視空間中檢測(cè)出的煙顆粒是作為監(jiān)視對(duì)象而預(yù)先決定的煙顆粒
的情況下，推n視空間的煙濃度，所以在不^J^^iW象的情況下，可省
略之后的煙濃度的推定所必要的運(yùn)算處理。并且，還能夠識(shí)別出火災(zāi)的詳 細(xì)性質(zhì)，例如能夠根據(jù)一般火災(zāi)的黑煙中，識(shí)別出發(fā)生了在燃料類火災(zāi)中 產(chǎn)生的焦油狀黑煙那樣的粘性大液狀顆粒的情況。另外，監(jiān)視空間的煙濃度可以根據(jù)向監(jiān)視空間提供了特定頻率的超聲波時(shí)的聲波接收部的輸出 的基準(zhǔn)值的變化量進(jìn)行推定。
理想的是，保存在存儲(chǔ)部中的數(shù)據(jù)包括被定義為隔著處于基準(zhǔn)狀態(tài) 的監(jiān)視空間接收到聲波時(shí)的聲波接收部的輸出與隔著實(shí)際的監(jiān)視空間接 收到聲波時(shí)的聲波接收部的輸出之間的差的輸出變化量、與聲^Ut生部所 提供的聲波的頻率之間的關(guān)系、或上述輸出變化量除以規(guī)定的基準(zhǔn)值后的 輸出變化率與聲波發(fā)生部所提供的聲波的頻率之間的關(guān)系中的任意一種。 如果使用輸出變化率，即使聲波接收部的輸出的基準(zhǔn)值在對(duì)應(yīng)聲^LJL生部 的輸出頻率發(fā)生變動(dòng)的情況下，也能夠不受基準(zhǔn)值變動(dòng)的影響，推n視 空間中存在的顆粒的種類。
理想的是，聲波發(fā)生部由具有提供不同頻率的多種聲波的功能的單一 聲波發(fā)生元件構(gòu)成，控制部控制聲波發(fā)生元件，將上述多種聲波順序提供 給監(jiān)視空間。在這種情況下，與具有多個(gè)可發(fā)送各種聲波的聲波發(fā)生元件 的情況相比，可實(shí)現(xiàn)聲波發(fā)生部的小型化、低成本化。
理想的是，聲波發(fā)生部定期地向監(jiān)視空間提禍現(xiàn)定頻率的聲波，信號(hào) 處理部根據(jù)通過向監(jiān)視空間提供該規(guī)定頻率的聲波而獲得的聲波接收部 的輸出，變更聲^L^生部的控制條件和對(duì)聲波接收部的輸出的信號(hào)處理?xiàng)l 件的至少一方。在這種情況下，可定期地消除聲波發(fā)生部的輸出變動(dòng)和聲 波接收部的靈敏度變動(dòng)，可長期以穩(wěn)定的靈敏度檢測(cè)煙顆粒。
理想的是，聲波發(fā)生部通過通電的發(fā)熱體的溫度變化對(duì)空氣產(chǎn)生熱沖 擊而發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生部。在這種情況下，超聲波發(fā)生部具有平坦 的頻率特性，能夠使所發(fā)生的超聲波的頻率在寬范圍內(nèi)變化。另外，從超 聲波發(fā)生部提供殘響少的單脈沖狀的超聲波。
理想的是，聲波發(fā)生部具有M基板、設(shè)在M141上的發(fā)熱體層、
和設(shè)在發(fā)熱體層與i^a之間的多孔質(zhì)構(gòu)造的隔熱層。在這種情況下，
由于隔熱層由多孔質(zhì)層構(gòu)成，所以，與隔熱層由非多孔質(zhì)層構(gòu)成的情況相 比，可提高隔熱層的隔熱性，提高超聲波發(fā)生效率，降低電力消耗。
理想的是，控制部控制超聲波發(fā)生部，向監(jiān)視空間提供單脈沖狀的超 聲波。在這種情況下，聲波接收部不容易受來自周邊部件的反射波的干涉 的影響，從而可提高煙濃度推定部的煙濃度的推定精度。
另外，理想的是，在信號(hào)處理部檢測(cè)到異常時(shí)，控制部控制聲波發(fā)生
9部，使其發(fā)出與提供給監(jiān)視空間的超聲波不同的可聽波段頻率的報(bào)警音。
在這種情況下，由于從聲》:^生部發(fā)出警報(bào)音，所以不需要另外設(shè)置輸出 警報(bào)音的揚(yáng)聲器等，從而可實(shí)現(xiàn)小型化和低成本化。
理想的是，信號(hào)處理部還具有根據(jù)聲波從聲波發(fā)生部到達(dá)聲波接收
部所用的時(shí)間求出聲速的聲速檢測(cè)部、根據(jù)上述聲速推定監(jiān)視空間的溫度 的溫度推定部、和根據(jù)由溫度推定部推定出的溫度與規(guī)定的閾值的比較結(jié) 果，判定監(jiān)視空間的異常的溫度判定部。特別理想的是，信號(hào)處理部還具 有火災(zāi)判定部，其在煙濃度判定部和溫度判定部的判定中至少有一方是異 常的情況下，判定為有火災(zāi)。在這種情況下，在把煙傳感器作為火災(zāi)感知 器使用時(shí)，不需要另外使用溫度檢測(cè)元件，根據(jù)火突發(fā)生時(shí)的溫度上升， 可檢測(cè)到火突，根據(jù)煙的檢測(cè)和溫度的檢測(cè)的雙方，可更正確地進(jìn)行火災(zāi) 的監(jiān)測(cè)。另外，理想的是，還具有頻率修正部，其根據(jù)由溫度推定部推定 的溫度，使用聲速檢測(cè)部求出的聲速，修正從聲波發(fā)生部提供的聲波的頻 率。相比另外設(shè)置求出聲速的機(jī)構(gòu)的情況，可簡(jiǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)。
理想的是，本發(fā)明的聲波式煙傳感器具有筒體，該筒體的內(nèi)空間被作 為聲波的傳播路徑使用，通過把該筒體配置在聲波發(fā)生部與聲波接收部之 間，來縮窄聲波的擴(kuò)散范圍。在這種情況下，通過使來自聲波發(fā)生部的聲 波通過筒體內(nèi)來抑制擴(kuò)散，可抑制因在聲波發(fā)生部與聲波接收部之間的聲 波的擴(kuò)ltit成的聲壓下降。因此，在監(jiān)視空間中無煙顆粒的狀態(tài)下可維持 高的由聲波接收部接收的聲波的聲壓，使聲波接收部的輸出相對(duì)煙濃度的
變化量的變化量比較大，具有提高了SN比的優(yōu)點(diǎn)。
理想的是，聲波發(fā)生部具有與筒體的聲波入射口對(duì)置配置的聲波發(fā)生 面，聲波發(fā)生面的面積等于或大于聲波入射口的開口面積。在這種情況下， 在筒體例如是直管狀時(shí)，由于從聲波發(fā)生部的聲波發(fā)生面提供的聲波以平 面波的方式在筒體內(nèi)傳播，所以聲波不會(huì)在沿著筒體的長度方向的側(cè)面反 射而產(chǎn)生聲波干涉，從而可防止聲壓的下降。
另外，理想的是，控制部控制聲波發(fā)生部，以使在比超聲波在筒體的 長度方向的兩端之間傳播所需要的傳播時(shí)間長的送波時(shí)間中，連續(xù)地向監(jiān) 視空間提供筒體所固有共振頻率的超聲波。在這種情況下，由于筒體作為 音響管發(fā)揮功能，由此在筒體內(nèi)發(fā)生共振，使來自聲波發(fā)生部的聲波的聲 壓增大，所以，相對(duì)煙濃度的變化量的聲波接收部的輸出的變化量增大， 提高了 SN比。另外，通過共振在筒體的長度方向的端面反射的聲波，其從而使相對(duì)煙濃度的變化量的聲波接 收部的輸出的變化量進(jìn)一步增大。
另外，理想的是，筒體的長度方向的兩端面被封閉，在一方的端面上 配置有聲波發(fā)生部，在沿著長度方向的側(cè)面中的基于來自聲波發(fā)生部的聲 波的壓力變化最大的位置上配置有聲波接收部。在這種情況下，最大P艮度 增大對(duì)應(yīng)煙濃度的變化量的聲波接收部的輸出的變化量。另外，在使兩端 面封閉的音響管共振的情況下，通過使聲波在端面>^射而形成共振，特別 是波長短的超聲波，在端面的側(cè)面即使存在微小的凹凸，在端面反射時(shí)其 聲壓會(huì)下降，但通過把聲波接收部設(shè)在筒體的側(cè)面，與把聲波接收部設(shè)在 筒體的端面上的情況相比，可以把筒體的端面做成凹凸少的平坦面，結(jié)果， 聲波接收部不會(huì)阻礙筒體的端面的聲波反射，可更有效地利用共振增加聲 壓。
另外，理想的是，控制部控制聲波發(fā)生部，向監(jiān)視空間提供筒體的內(nèi) 部空間的長度方向的尺寸除以自然數(shù)得出的長度的波長的聲波，聲波接收 部被配置在筒體的長度方向的中央部。在這種情況下，由于從聲波發(fā)生部
長的聲波，所以，在筒體的長度方向的中央部，基于聲波的壓力變化總是 最大。因此，只要滿足上述的波長的條件，即使在不同的聲波頻率的情況 下，也能夠由配置在筒體的長度方向的中央部的聲波接收部，在聲波的壓 力變化最大的位置，監(jiān)測(cè)聲壓，與在多個(gè)部位配置聲波接收部的情況相比， 可降低成本。
理想的是，本發(fā)明的聲波式煙傳感器具有把來自聲波發(fā)生部的聲波向 聲波接收部反射的反射部件。在這種情況下，來自聲波發(fā)生部的聲波不會(huì)
以直接波到達(dá)聲波接收部，至少有l(wèi)次^L^射面反射，所以在聲波發(fā)生部 與聲波接收部之間容易產(chǎn)生共振。另外，理想的是，控制部控制聲波發(fā)生 部，以比聲波從聲波發(fā)生部傳播到聲波接收部所需要的傳播時(shí)間長的時(shí) 間，連續(xù)地向監(jiān)視空間提供基于從聲波發(fā)生部提供且被聲波接收部接收的 聲波的傳播距離的共振頻率的聲波。在這種情況下，具有在聲波發(fā)生部與
聲波接收部之間產(chǎn)生共振，增大聲壓，從而提高SN比的優(yōu)點(diǎn)。另外，由
反射部件反射的聲波，其實(shí)際的聲波的傳播距離對(duì)應(yīng)反射的次數(shù)而延長， 從而具有可進(jìn)一步增大對(duì)應(yīng)煙濃度的變化量的聲波接收部的輸出的變化 量的優(yōu)點(diǎn)。
11另外，理想的是，反射部件具有與聲波發(fā)生部相鄰配置的第1 Jl射板、
和隔著監(jiān)視空間與第1反射板對(duì)置，且與聲波接收部相鄰配置的第2反射 板。在這種情況下，來自聲波發(fā)生部的聲波在反射面反射，從而可在聲波 發(fā)生部與聲波接收部之間有效地產(chǎn)生共振。另外，理想的是第l反射板和 第2反射板的至少一方具有面向監(jiān)視空間的凹形曲面。由于反射面把來自 聲波發(fā)生部的聲波聚集在聲波接收部，所以可抑制因聲波的擴(kuò) :成的聲 壓的下降，使對(duì)應(yīng)煙濃度的變化量的聲波接收部的輸出的變化量增大，提 高SN比。
作為本發(fā)明的更理想的實(shí)施方式的煙傳感器，聲波發(fā)生部具有向煙能 夠從外部空間進(jìn)入的監(jiān)視空間提供聲波的第1聲波發(fā)生部、和向煙不能進(jìn) 入的參照空間提供聲波的第2聲波發(fā)生部，聲波接收部具有接收來自第1 聲波發(fā)生部的聲波的第1聲波接收部、和接收來自第2聲波發(fā)生部的聲波 的第2聲波接收部，信號(hào)處理部使用第1聲波接收部和第2聲波接收部的 輸出，檢測(cè)監(jiān)視空間的異常。在這種情況下，由于把基于煙傳感器的周圍 環(huán)境(例如，溫度)的變化的基準(zhǔn)值、與第l聲波接收部的實(shí)際測(cè)定輸出 進(jìn)行比較，所以可更準(zhǔn)確地檢測(cè)出監(jiān)視空間的異常。
理想的是，煙濃度推定部根據(jù)第1聲波接收部的輸出與基準(zhǔn)值之間的 差，推定監(jiān)視空間的煙濃度，還具有輸出修正部，其根據(jù)第2聲波接收部 的輸出的隨時(shí)間變化修正第l聲波接收部的輸出。在這種情況下，即使有 對(duì)應(yīng)煙傳感器的周圍環(huán)境的變化或第1聲波發(fā)生部和第1聲波接收部的隨 時(shí)間變化，來自第l聲波發(fā)生部的聲波的聲壓發(fā)生變化、或即使煙濃度一 定而在介質(zhì)、即空氣中傳播時(shí)的聲波的衰減率發(fā)生變化、或第l聲波接收 部的靈敏JLiL生變化的情況，也能夠通過輸出修正部的修正來消fiM^因于 這些變化的第1聲波接收部的輸出變動(dòng)的影響。因此，可抑制誤報(bào)的發(fā)生， 提高煙傳感器的可靠性。
另外，理想的是，具有被配置在聲波發(fā)生部與聲波接收部之間，內(nèi)空 間被作為聲波的傳播路徑使用的筒體，筒體具有把內(nèi)空間分割成監(jiān)視空間 和參照空間的分隔壁，提供監(jiān)視空間的筒體的一部分具有煙能夠從外部空 間i^監(jiān)視空間內(nèi)的大小的連通孔，第1聲波發(fā)生部和笫2聲波發(fā)生部由 被配置在筒體的一端部的單一聲波發(fā)生元件構(gòu)成，從而能夠向監(jiān)視空間和 參照空間的雙方同時(shí)提供聲波，第1聲波接收部和第2聲波接收部被配置 在筒體的另 一端部，可以隔著監(jiān)視空間和參照空間分別接^單一聲波發(fā)生元件提供的聲波。在這種情況下，由于第l聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生 部由單一聲波發(fā)生元件構(gòu)成，所以第1聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部具有
同樣的隨時(shí)間變化，即^基于第1聲波發(fā)生部的隨時(shí)間變化使來自第1聲 波發(fā)生部的聲波的聲壓發(fā)生變化，也能夠通過上述的輸出修正部的修正， 確實(shí)地除去起因于該變化的第2聲^X生部的輸出變動(dòng)的影響，減少誤報(bào)。
另外，理想的是，參照空間具有煙遮蔽部，該煙遮蔽部具有至少不能 使煙進(jìn)入的大小的微細(xì)孔。在這種情況下，由于通過微細(xì)孔量筒參照空間 和外部空間，所以，既能夠阻斷浮游顆粒向參照空間的i^V，還能夠把火 災(zāi)感知器的周圍環(huán)境的例如濕度和大氣壓等的變化通過微細(xì)孔反映在參 照空間中，因此，可切實(shí)地進(jìn)行輸出修正部的修正。
另夕卜，理想的是，控制部同步控制第l聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部， 使第1聲波接收部和第2聲波接收部的輸出成為相同頻率和相同相位，信 號(hào)處理部使用相當(dāng)于第1聲波接收部和第2聲波接收部的輸出之差的差動(dòng) 輸出，檢測(cè)異常。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，起因于煙傳感器的周圍環(huán)境的變化的第2 聲波接收部的輸出變動(dòng)不會(huì)對(duì)差動(dòng)輸出產(chǎn)生影響，結(jié)果可提高監(jiān)視空間中 的煙濃度的推定精度。
理想的是，第1聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部各自具有提供不同頻率 的多種聲波的功能，信號(hào)處理部具有存儲(chǔ)部和煙顆粒判定部，該存儲(chǔ)部存 儲(chǔ)有表示在監(jiān)視空間中存在的煙顆粒的種類和煙顆粒濃度不同的多個(gè)測(cè) 試M下預(yù)先測(cè)試出的、第1聲》M生部提供的聲波的頻率與差動(dòng)輸出之 間的關(guān)系的數(shù)據(jù)，該煙顆粒判定部使用通過向?qū)嶋H的監(jiān)視空間提供多種聲 波的每一個(gè)而獲得的聲波接收部的輸出和存儲(chǔ)部的數(shù)據(jù)，決定在該監(jiān)視空 間中存在的煙顆粒的種類，煙濃度推定部在由煙顆粒判定部推定的煙顆粒 與作為監(jiān)視對(duì)象而預(yù)先決定的煙顆粒一致時(shí)，推n視空間的煙濃度。在 這種情況下，由于煙顆粒判定部推n視空間中存在的煙顆粒的種類，所 以可以識(shí)別出例如煙顆粒和水蒸氣，從而可提供適合4吏用在廚房和浴室中 的煙傳感器。另外，還能夠識(shí)別出火災(zāi)的詳細(xì)性質(zhì)，例如能夠從一般火災(zāi) 的黑煙中，識(shí)別出發(fā)生了在燃料類火災(zāi)中產(chǎn)生的焦油狀黑煙那樣的粘性大 液狀顆粒的情況。結(jié)果，與光"R射式煙傳感器和光衰減式煙傳感器相比， 可提供關(guān)于存在于監(jiān)視空間中的煙的更準(zhǔn)確的信息。
理想的是，保存在存儲(chǔ)部中的數(shù)據(jù)包含差動(dòng)輸出除以第2聲波接收部 的輸出而得出的值與第l聲^it生部輸出的聲波的頻率之間的關(guān)系。在這
13種情況下，可不受第2聲波接收部的輸出的變動(dòng)的影響，推定監(jiān)視空間中 存在的煙顆粒的種類。
另外，理想的是，在監(jiān)視空間與參照空間之間配置有隔壁，監(jiān)視空間 被定義在第1聲波發(fā)生部與隔壁的一個(gè)表面之間，參照空間被定義在第2 聲波發(fā)生部與隔壁的相反側(cè)的表面之間，第1聲波接收部和第2聲波接收 部由單一的差動(dòng)型聲波接收部構(gòu)成，該差動(dòng)型聲波接收部被配置在隔壁 上，并且具有面對(duì)監(jiān)視空間的第1受波部和面對(duì)參照空間的第2受波部， 差動(dòng)型聲波接收部，在控制部同步控制第1聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部 時(shí)，把由第1受波部受波的聲波與由第2受波部受波的聲波之間的聲壓差 作為差動(dòng)輸出來提供。由此，不會(huì)出現(xiàn)如把第1聲波接收部和第2聲波接 收部分別設(shè)置，把兩者的輸出差作為差量輸出的情況那樣，在第l聲波接 收部和第2聲波接收部各自產(chǎn)生的噪聲分別重疊在差量輸出上的情況，從 而可降低差動(dòng)輸出中包含的噪聲，可提高SN比。
理想的是，信號(hào)處理部還具有輸出修正部，其把只從第2聲波發(fā)生部 向參照空間提供了聲波時(shí)的差動(dòng)型聲波接收部的輸出作為參照值測(cè)量出 來，根據(jù)參照值的隨時(shí)間變化，修正差動(dòng)輸出。在這種情況下，即使差動(dòng) 型聲波接收部的靈敏度發(fā)生變化，也能夠通過輸出修正部的修正來除去差 動(dòng)輸出的從基準(zhǔn)值的變化量的變動(dòng)，從而可長期以穩(wěn)定的精度監(jiān)測(cè)煙顆 粒。
作為本發(fā)明的更理想的實(shí)施方式的聲波式煙傳感器，聲波發(fā)生部具有 提供比聲波接收部具有靈敏度的固定頻率高的頻率的第1聲波的第1聲波 發(fā)生部、和提供比第1聲波的頻率高出固定頻率的頻率的笫2聲波的第2 聲波發(fā)生部，控制部控制第1聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部，向監(jiān)視空間 同時(shí)提供第1聲波和第2聲波，聲波接收部接收第1聲波和第2聲波在監(jiān) 視空間中相互干涉而形成的干涉波。在這種情況下，既可以把第l聲波和 第2聲波的頻率設(shè)定得比較高，由能夠把聲波接收部接收的干涉波的頻率 設(shè)定得比較低。即，通過提高來自聲波發(fā)生部的聲波的頻率，可提高基于 監(jiān)視空間中存在的煙顆粒的聲波的聲壓變化率，并且，通過把聲波接收部 接收的疏密波的頻率設(shè)定得低，可提高靈敏度，結(jié)果具有提高SN比的優(yōu) 點(diǎn)。
另外，理想的是，具有內(nèi)空間被作為聲波的傳播路徑使用，且被配置 在第1聲波發(fā)生部與聲波接收部之間，縮窄聲波的擴(kuò)散范圍的第1筒體、和內(nèi)空間被作為聲波的傳播路徑使用，且被配置在第2聲波發(fā)生部與聲波 接收部之間，縮窄聲波的擴(kuò)散范圍的第2筒體，相對(duì)聲波接收部，把第1 筒體和第2筒體配置成，使從第1筒體的聲波發(fā)射口提供的聲波和從第2 筒體的聲波發(fā)射口提供的聲波在聲波接收部的近前相互干涉。在這種情況 下，可抑制監(jiān)視空間中傳播的聲波因擴(kuò)散導(dǎo)致的聲壓的下降。而且，由于 在第1筒體和第2筒體的外側(cè)產(chǎn)生干涉波，所以在聲波接收部接收的干涉 波的頻率低的情況下，也不會(huì)因每一個(gè)筒體的內(nèi)周面的粘性阻抗導(dǎo)致的干 涉波的衰減。因此，使對(duì)應(yīng)煙濃度的變化的聲波接收部的輸出的變化量增 大，提高SN比。
另外，理想的是，具有內(nèi)空間被作為聲波的傳播路徑使用，且被配置 在第1聲i^L生部和第2聲波發(fā)生部的一方與聲波接收部之間，縮窄聲波 的擴(kuò)散范圍的筒體，相對(duì)聲波接收部，把筒體配置成，使從筒體的聲波發(fā) 射口提供的聲波與第l聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部的另一方提供的聲波 在聲波接收部的近前產(chǎn)生干涉。在這種情況下，通過設(shè)置筒體，可抑制第 1聲;^Ut生部和第2聲波發(fā)生部的一方與聲波接收部之間的聲波的擴(kuò)散導(dǎo) 致的聲壓的下降。另外，由于關(guān)于來自第1聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部 的另一方的聲波，可不受筒體的限制設(shè)定頻率，所以可自由設(shè)定相當(dāng)于來 自第1聲波發(fā)生部的聲波的頻率與來自第2聲波發(fā)生部的聲波的頻率之差 的固定頻率。即，具有可以把干涉波的頻率調(diào)整為聲波接收部的靈^L度高 的頻率。
關(guān)于本發(fā)明的更具體的特征及其效果，通過參照以下的為了實(shí)施本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施方式，可進(jìn)一步明確理解。


圖l是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖2 (A)和(B)是火災(zāi)感知器的概略俯視圖、和概略側(cè)視圖。
圖3是火災(zāi)感知器的超聲波發(fā)生元件的概略剖面圖。
圖4 (A)和(B)是火災(zāi)感知器的受波元件的被剖切一部分的概略
立體圖和概略剖面圖。
圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的火突感知器的方框圖。
圖6是表示超聲波發(fā)生部的輸出頻率于受波元件所接收的聲壓的單
位衰減率的關(guān)系的曲線圖。圖7是表示超聲波發(fā)生部的輸出頻率與受波元件所接收的聲壓的相
對(duì)單位衰減率的關(guān)系的曲線圖。
圖8是表示第2實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的動(dòng)作例的流程圖。
圖9是表示煙濃度與特定頻率的超聲波的衰減率的關(guān)系的曲線圖。
圖IO是第2實(shí)施方式的第1變形例的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖11是第2實(shí)施方式的第2變形例的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖12是第2實(shí)施方式的第3變形例的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖13是第2實(shí)施方式的第4變形例的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖14 (A)和(B)是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略
俯視圖和概略側(cè)視圖。
圖15 (A)和(B)是表示被配置在聲波發(fā)生部與受波元件之間的
筒體的概略立體圖。
圖16是表示聲波發(fā)生部、受波元件和筒體的位置關(guān)系的概略側(cè)視圖。
圖17是表示聲波發(fā)生部、受波元件和筒體的位置關(guān)系的其他例的概 略俯視圖。
圖18是表示被配置在聲波發(fā)生部與受波元件之間的另外的筒體的 概略俯視圖。
圖19是表示被配置在聲波發(fā)生部與受波元件之間的其他的另外的 筒體的概略側(cè)視圖。
圖20是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的火突感知器的概略側(cè)視圖。
圖21是表示筒體內(nèi)的聲壓的時(shí)間變化的曲線圖。
圖22是表示被配置在筒體兩端部的聲波發(fā)生部和受波元件的概略 側(cè)視圖。
圖23是表示被配置在筒體一端部的聲波發(fā)生部和受波元件的概略 側(cè)視圖。
圖24是表示被配置在筒體一端部的聲波發(fā)生部和被配置在筒體側(cè)
面的受波元件的概略側(cè)視圖。
圖25是表示被配置在筒體一端部的聲波發(fā)生部和被配置在筒體側(cè)
面中央部的受波元件的概略側(cè)視圖。
圖26是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略側(cè)視圖。 圖27是本發(fā)明的第6實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略側(cè)視圖。 圖28是第6實(shí)施方式的第1變形例的火災(zāi)感知器的概略側(cè)視圖。圖29是第6實(shí)施方式的第2變形例的火災(zāi)感知器的概略側(cè)視圖。
圖30是第6實(shí)施方式的第3變形例的火災(zāi)感知器的概略側(cè)視圖。
圖31是本發(fā)明的第7實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖32是第7實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略俯視圖。
圖33是表示第7實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的動(dòng)作例的流程圖。
圖34是第7實(shí)施方式的變形例的火災(zāi)感知器的概略俯視圖。
圖35是本發(fā)明的第8實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略俯視圖。
圖36是第8實(shí)施方式的變形例的火災(zāi)感知器的概略側(cè)視圖。
圖37是第8實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的火災(zāi)感知器的概略俯視圖。
圖38 ( A)和(B)是本發(fā)明的第9實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略
側(cè)視圖和概略立體圖。
圖39是本發(fā)明的第10實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖40是第10實(shí)施方式的變形例的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖41是第10實(shí)施方式的變形例的火災(zāi)感知器的概略俯視圖。
圖42是第11實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖43 (A) ~ (E)是第11實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的動(dòng)作說明圖。
圖44是本發(fā)明的第12實(shí)施方式的火突感知器的方框圖。
圖45是第12實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略立體圖。
圖46是第12實(shí)施方式的變形例的火災(zāi)感知器的概略立體圖。
圖47 (A)和(B)是在第12實(shí)施方式中使用的差動(dòng)型受波元件的
概略剖面圖和概略俯視圖。
圖48是表示第12實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的動(dòng)作例的流程圖。
圖49是本發(fā)明的第13實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖50是本發(fā)明的第14實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖51 (A) ~ (C)是第14實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
圖52 ( A)和(B)是本發(fā)明的第15實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略
側(cè)視圖。
圖53 (A)和(B)是本發(fā)明的第16實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的概略 立體圖。
圖54是本發(fā)明的第17實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，作為本發(fā)明的聲波式煙傳感器的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)使用了超聲波的火災(zāi)感知器進(jìn)行詳細(xì)說明。 (第1實(shí)施方式)
如圖1所示，本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器主要由以下各部分構(gòu)成，即，
向監(jiān)視空間提供超聲波的聲波發(fā)生部1、控制聲波發(fā)生部1的控制部2、隔 著監(jiān)視空間檢測(cè)來自聲波發(fā)生部1的超聲波的聲壓的作為超聲波接收部的 受波元件3、和根據(jù)受波元件3的輸出，判斷有無火災(zāi)的信號(hào)處理部4。
如圖2 (A)和圖2 (B)所示，聲波發(fā)生部1和受波元件3被相互分 離地對(duì)置配置在由圓板狀印刷141構(gòu)成的電路基敗5上?？刂撇?和信號(hào) 處理部4被設(shè)在電路基板5上。圖2 (A)中，符號(hào)6 ^1凈皮設(shè)置在受波元件 3周圍的隔音壁，其用于阻止聲波發(fā)生部1以外發(fā)生的超聲波射入受波元 件3。隔音壁6的形成可有效減少火突檢測(cè)中的誤報(bào)。另外，在電路基敗5 上設(shè)有防止超聲波的反射的吸音層(未圖示)，可防止由電路基板5反射的 超聲波作為反射波形成干擾，射入受波元件3的情況。吸音層的形成在作 為來自聲波發(fā)生部1的超聲波而使用連續(xù)波的情況下有效。
作為本實(shí)施方式的聲波發(fā)生部1，使用通過對(duì)空氣施加熱沖擊而產(chǎn)生 超聲波的超聲波元件，相比壓電元件，可提供殘響時(shí)間短的超聲波。另夕卜， 作為受波元件3，使用共振特性的Q值比壓電元件充分小的，所接收的信 號(hào)中包含的殘響成分的發(fā)生時(shí)間短的靜電電容型微音器。
如圖3所示，聲波發(fā)生部l主要構(gòu)成部分包括由單晶硅p型珪141 構(gòu)成的^^J4111、形成在M;i4111的表面(圖3中的上面)上的由 多孔質(zhì)硅層構(gòu)成的隔熱層(斷熱層)12、在隔熱層12的上面作為發(fā)熱體而 形成的由金屬薄膜構(gòu)成的發(fā)熱體層13、和在^SAM 11的上面與發(fā)熱體 層13電連接的一對(duì)焊盤14。另外，M基板11的平面形狀為長方形狀， 隔熱層12和發(fā)熱體層13各自的平面形狀也是長方形狀。另外，在基礎(chǔ)基 板11上面的未形成隔熱層12的區(qū)域，形成有由硅氧化膜構(gòu)成的絕緣膜(未 圖示)。
在聲波發(fā)生部l中，當(dāng)通過對(duì)發(fā)熱體層13兩端的焊盤14之間通電， 使發(fā)熱體層13產(chǎn)生急劇溫度變化時(shí)，與發(fā)熱體層13接觸的空氣(介質(zhì)) 發(fā)生急劇的溫度變化(熱沖擊)。因此，與發(fā)熱體層13接觸的空氣，在發(fā) 熱體層13的溫度上升時(shí)膨脹，在發(fā)熱體層13的溫度下降時(shí)收縮，所以， 通過適宜地控制對(duì)發(fā)熱體層13的通電，可產(chǎn)生在空氣中傳播的超聲波。筒
18要地講，由于構(gòu)成聲波發(fā)生部1的超聲波發(fā)生元件通過把隨著對(duì)發(fā)熱體層
13的通電的發(fā)熱體層13的急劇的溫度變化轉(zhuǎn)換成介質(zhì)的膨脹收縮，來產(chǎn) 生在介質(zhì)中傳播的超聲波，所以，與壓電元件那樣的利用^振動(dòng)產(chǎn)生超 聲波的情況相比，可向監(jiān)視空間提供殘響少的單脈沖狀的超聲波。
構(gòu)成隔熱層12的多孔質(zhì)硅層具有約60%~約70%的多孑L度，可以把作
為^l基板11使用的^i^的一部分通過在由氟化氫水溶液和乙醇的混
合液構(gòu)成的電解液中實(shí)施陽極氧化處理而形成。通過陽極氧化處理而形成 的多孔質(zhì)硅層包含多量由結(jié)晶粒徑為納米級(jí)的微結(jié)晶硅構(gòu)成的納米結(jié)晶 硅。多孑L質(zhì)硅層由于多孔度越高，導(dǎo)熱率和熱容量越小，所以，通過使隔 熱層12的導(dǎo)熱率和熱容量比^ 基& 11的導(dǎo)熱率和熱容量小，使隔熱層 12的導(dǎo)熱率和熱容量之積比^基板11的導(dǎo)熱率和熱容量之積充分小， 可高效率地把發(fā)熱體層13的溫度變化傳遞給空氣。另外，在發(fā)熱體層13 與空氣之間可獲得高效率的熱交換，^fill^L 11可高效率接收來自隔熱層 12的熱，從而能夠使隔熱層12的熱i5ti4散熱。因此，可防止來自發(fā)熱體 層13的熱被蓄積在隔熱層12中的情況。
另外，把導(dǎo)熱率為148W/ (m . K)、熱容量為1.63xl06J/ (m3 ■ K) 的單晶v^J4l通過陽極氧化而形成的多孔度為約60%的多孔質(zhì)硅層，在導(dǎo) 熱率為約1W/ (m K)、熱容量為約0.7xl06J / (m3 K)，多孔度為約 70%的多孔質(zhì)硅層的情況下，導(dǎo)熱率為約0.12W/(m'K)、熱容量為約 0.5xl06J / (m3 K)。本實(shí)施方式的隔熱層12由多孔度約為70%的多孔 質(zhì)硅層形成。
發(fā)熱體層13雖然是由作為高熔點(diǎn)金屬的一種的鎢形成，但發(fā)熱體層 13的材料不限于鎢，也可以采用例如鉭、鉬、銦、鋁等。另外，在聲波發(fā) 生部1中，是把^li4111的厚度設(shè)為300-700 pim、把隔熱層12的厚 度設(shè)為1 ~ 10 n m、把發(fā)熱體層13的厚度設(shè)為20~100nm、把各個(gè)焊盤14 的厚度設(shè)為0.5]11111，但這些厚度只是一例，不是僅限于此。另外，作為基 礎(chǔ)M 11的材料是采用了 Si,但^5dl基fel 11的材料不限于Si，例如也可 以采用Ge、 SiC、 GaP、 GaAs、 InP等通過陽極氧化處理可形成多孔質(zhì)化 的其他半導(dǎo)體材料，在使用任意材料的情況下，可把通過使基礎(chǔ)基板11 的一部分形成多孔質(zhì)化而形成的多孔質(zhì)層作為隔熱層12。
聲波發(fā)生部1在隨著通過一對(duì)焊盤14對(duì)發(fā)熱體層13的通電的發(fā)熱體 層13的溫度變化的同時(shí)，發(fā)生超聲波，在對(duì)發(fā)熱體層13施加的由驅(qū)動(dòng)電
19壓波形或驅(qū)動(dòng)電流波形構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)輸入波形設(shè)為例如頻率為fl的正弦波
波形的情況下，理想的是，在發(fā)熱體層13中產(chǎn)生的溫度振動(dòng)頻率成為驅(qū)動(dòng) 輸入波形的頻率n的2倍的頻率O,可發(fā)生驅(qū)動(dòng)輸入波形fl的大致2倍
頻率的超聲波。即，本實(shí)施方式的聲波發(fā)生部l具有平坦的頻率特性，能 夠使產(chǎn)生的超聲波的頻率在寬范圍變化。另外，在把正弦波波形的半周期
的孤立波作為驅(qū)動(dòng)輸入波形，向一對(duì)焊盤14之間施加的情況下，可發(fā)生殘 響少的約1周期的單脈沖狀的超聲波。通過使用這樣的單脈沖狀的超聲波， 由于不容易產(chǎn)生基于反射的干擾，所以可省略上述的吸音層。另外，由于
隔熱層12由多孔質(zhì)層構(gòu)成，所以相比隔熱層12由非多孔質(zhì)層(例如Si02 膜等)的情況，可提高隔熱層12的隔熱性，提高超聲波發(fā)生效率，還具有 可節(jié)約消耗電力的效果。
控制聲波發(fā)生部1的控制部2，雖然未圖示，但由通過向聲波發(fā)生部l 施加驅(qū)動(dòng)輸入波形來驅(qū)動(dòng)聲波發(fā)生部1的驅(qū)動(dòng)電路、和控制該驅(qū)動(dòng)電路的 由微計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制電路構(gòu)成。
構(gòu)成受波元件3的靜電電容型微音器，如圖4 (A)和圖4 (B)所示， 具有設(shè)置了貫通硅基板的厚度方向的窗孔31的矩形形狀的框架30、和以 跨在框架30的對(duì)置的2邊上的形式配置的懸臂梁式受壓部32。在框架30 的上面形成熱氧化膜35，在熱氧化膜35上形成硅氧化膜36，在硅氧化膜 36上形成硅氮化膜37。受壓部32的一端部通過珪氮化膜37被支撐在框架 30上，另一端部被配置成與硅氮化膜37的上方對(duì)置。在與受壓部32的另 一端部對(duì)置的硅氮化膜37上，形成有由金屬薄膜(例如，鉻膜等)構(gòu)成的 固定電極34,在受壓部32的另一端部的上面，形成有由金屬薄膜(例如， 鉻膜等)構(gòu)成的可動(dòng)電極33。另外，在框架31的下面，形成有硅氮化膜 38。受壓部32由在與硅氮化膜37、 38不同的工序中形成的硅氮化膜形成。
在由該靜電電容型微音器構(gòu)成的受波元件3中，由于形成了把固定電 極34和可動(dòng)電極33作為電極的電容器，所以，在受壓部32通過接受疏密 波的壓力而在固定電極34和可動(dòng)電極33之間的距離發(fā)生了變化時(shí)，電極 之間的靜電電容發(fā)生變化。因此，在設(shè)在固定電極34和可動(dòng)電極33上的 焊盤(未圖示)之間如果施加有直流偏置電壓，則，在焊盤之間對(duì)應(yīng)超聲 波的聲壓而發(fā)生微小的電壓變化，從而能夠把超聲波的聲壓轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)。
信號(hào)處理部4，如圖1所示，具有煙濃度推定部41，其才艮據(jù)受波元件3的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量，推定聲波發(fā)生部1與受波元件3之間 的監(jiān)視空間的煙濃度；煙濃度判定部42，其把由煙濃度推定部41所推定 的煙濃度與規(guī)定的閣值進(jìn)行比較，判定火災(zāi)的有無；聲速檢測(cè)部43,其根 據(jù)受波元件3接收到聲波發(fā)生部1所提供的超聲波所用的時(shí)間，求出聲速； 溫度推定部44，其根據(jù)由聲速檢測(cè)部43求出的聲速，推定監(jiān)視空間的溫 度；和溫度判定部45，其把由溫度推定部44推定的溫度與規(guī)定的溫度進(jìn) 行比較，判定火災(zāi)的有無。信號(hào)處理部4由微計(jì)算機(jī)構(gòu)成，上述各部41~45 通過在上述微計(jì)算機(jī)中安裝適宜的程序來實(shí)現(xiàn)。另外，信號(hào)處理部4中設(shè) 有對(duì)受波元件3的輸出信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器等。
煙濃度推定部41根據(jù)受波元件3的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量來推 定煙濃度。如果來自聲波發(fā)生部l的超聲波的頻率固定，則衰減量與監(jiān)視 空間內(nèi)的煙濃度大致成比例地增加，所以，如果預(yù)先保存有預(yù)先測(cè)定的煙 濃度與衰減量的關(guān)系數(shù)據(jù)(例如煙濃度與衰減量的關(guān)系式)，則可根據(jù)衰 減量來推定煙濃度。
煙濃度判定部42在煙濃度推定部41推定的煙濃度小于上述閾值的情 況下，判定為"無火災(zāi)"，在大于等于上述閾值的情況下判定為"有火災(zāi)，，， 并向控制部2輸出火災(zāi)感知信號(hào)。這里，控制部2在接收到火災(zāi)感知信號(hào) 時(shí)，控制對(duì)聲波發(fā)生部l的驅(qū)動(dòng)輸入波形，使聲波發(fā)生部l發(fā)生由可聽波 段的聲波構(gòu)成的報(bào)警音。這樣，由于從聲波發(fā)生部l可發(fā)出報(bào)警音，所以， 不需要另外設(shè)置輸出報(bào)警音的揚(yáng)聲器等，從而可實(shí)現(xiàn)火災(zāi)感知器整體的小 型化和低成本化。
聲速檢測(cè)部43使用聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的距離、和受波元 件3接收到聲波發(fā)生部1提供的超聲波所用的時(shí)間，求出聲速。溫度推定 部44利用大氣中的聲速與絕對(duì)溫度的公知的關(guān)系式，根據(jù)上述聲速推定監(jiān) 視空間的溫度。溫度判定部45在溫度推定部44推定出的溫度小于上述規(guī) 定溫度的情況下，判定為"無火災(zāi)"，在大于等于上述規(guī)定溫度的情況下， 判定為"有火災(zāi)"，并向控制部2輸出火災(zāi)感知信號(hào)。控制部2才艮據(jù)該火災(zāi) 感知信號(hào)，控制對(duì)聲波發(fā)生部l的驅(qū)動(dòng)輸入波形，使其發(fā)出由可聽波段的 聲波構(gòu)成的報(bào)警音。另夕卜，在本實(shí)施方式中，采用了把從煙濃度判定部42 和溫度判定部45輸出的火災(zāi)感知信號(hào)輸出到控制部2的結(jié)構(gòu)，但也可以向 控制部2以外的外部通才艮裝置輸出。
根據(jù)上述的本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，^f艮據(jù)受波元件3的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量推定的煙濃度與規(guī)定的閾值比較，由此來判定火災(zāi)的 有無，所以，可消除在光衰減式煙傳感器中成為問題的背景光的影響，可 減少誤報(bào)的發(fā)生。另外，由于不需要光散射式煙傳感器中必要的迷宮體， 在火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙顆粒容易擴(kuò)散到監(jiān)視空間中，所以，與光散射式煙傳感器 相比，可提高響應(yīng)性。另外，在本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器中，由于才艮據(jù)聲
速檢測(cè)部43求出的聲速推定監(jiān)視空間的溫度,根據(jù)推定的溫度判定火臾的 有無，所以，不需要額外使用溫度檢測(cè)元件，根據(jù)火突發(fā)生時(shí)的溫度上升， 也可以感知火災(zāi)，從而可更正確地感知火突的發(fā)生。
(第2實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖5所示，除了控制部2和信號(hào)處理部 4的結(jié)構(gòu)不同以外，其他與第1實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于與第1實(shí) 施方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
通過預(yù)備實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了聲波發(fā)生部1的輸出頻率與聲壓的單位衰減率 的關(guān)系是如圖6所示，根據(jù)監(jiān)視空間中存在的(浮游的)煙顆粒的種類而 不同。這里，在^監(jiān)視空間中不存在煙顆粒的狀態(tài)下由受波元件3接收 的聲壓(以下稱為基準(zhǔn)聲壓)設(shè)為IQ，把在監(jiān)視空間中存在利用光衰減式 煙濃度計(jì)評(píng)價(jià)為x%/m的濃度的煙顆粒的狀態(tài)下由受波元件3接收的聲壓 i殳為Ix時(shí)，聲壓的衰減率被定義為(I。-Ix)/I。。特別是把x-l時(shí)的衰減率 定義為單位衰減率。另外，對(duì)于基準(zhǔn)聲壓I。和聲壓Ix，除了監(jiān)視空間中的 煙顆粒的有無以外，是在相同條件下檢測(cè)出的。圖6中，"A"是表示在監(jiān) 視空間中存在黑煙的煙顆粒的情況下的輸出頻率與聲壓的單位衰減率的 關(guān)系的近似曲線(黑圓點(diǎn)是測(cè)定數(shù)據(jù))，"B"是表示在監(jiān)視空間中存在白 煙的煙顆粒的情況下的輸出頻率與聲壓的單位衰減率的關(guān)系的近似曲線 (黑方塊是測(cè)定數(shù)據(jù))，"C"是表示在監(jiān)視空間中存在水蒸氣的煙顆粒的 情況下的輸出頻率與聲壓的單位衰減率的關(guān)系的近似曲線(黑三角是測(cè)定 數(shù)據(jù))。這里所示的單位衰減率是在把聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的距 離設(shè)定為30cm時(shí)的對(duì)應(yīng)每個(gè)輸出頻率的數(shù)據(jù)。另外，圖6中的右端的各 個(gè)數(shù)據(jù)是輸出頻率為82kHz時(shí)的數(shù)據(jù)，圖7表示把輸出頻率為82kHz時(shí) 的數(shù)據(jù)作為1,對(duì)各個(gè)輸出頻率的單位衰減率實(shí)施了歸一化的結(jié)果。圖7 中，橫軸表示輸出頻率，縱軸表示相對(duì)的單位衰減率。另外，白煙的煙顆 粒的大小為800nm左右，黑煙的煙顆粒的大小為200nm左右，水蒸氣的 顆粒的大小為數(shù)n m ~20 y m左右。在本實(shí)施方式中，根據(jù)上述的關(guān)系，控制部2控制聲波發(fā)生部1向監(jiān) 視空間順序提供不同頻率的多種超聲波。信號(hào)處理部4的特征點(diǎn)是具有存 儲(chǔ)部48和煙顆粒判定部46。該存儲(chǔ)部48至少存儲(chǔ)有受波元件3的基準(zhǔn)輸 出(對(duì)于基準(zhǔn)聲壓的受波元件3的輸出)、對(duì)應(yīng)在監(jiān)視空間中存在的煙顆粒 的種類和煙顆粒濃度的聲^LiL生部1的輸出頻率與受波元件3的輸出的相 對(duì)單位衰減率的關(guān)系lt據(jù)(上述圖7抽出的翁:據(jù))、和關(guān)于煙顆粒的特定頻 率(例如82kHz)下的單位衰減率(上述圖6抽出的數(shù)據(jù))，該煙顆粒判 定部46使用從聲波發(fā)生部1向?qū)嶋H的監(jiān)視空間提供的各個(gè)頻率的超聲波的 受波元件3的輸出與*在存儲(chǔ)部48中的關(guān)系數(shù)據(jù)，推定在該監(jiān)視空間中 存在的煙顆粒的種類。煙濃度推定部41對(duì)于由煙顆粒判定部46推定的煙 顆粒，根據(jù)對(duì)應(yīng)特定頻率(例如82kHz)的超聲波的受波元件3的輸出的 從基準(zhǔn)值開始的衰減量，推定監(jiān)視空間的煙濃度。然后，煙濃度判定部42 將由煙濃度推定部41推定的煙濃度與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較,判定火災(zāi)的有 無。
下面，參照?qǐng)D8的流程圖，對(duì)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的動(dòng)作例進(jìn)行 說明。首先，從聲波發(fā)生部l向監(jiān)視空間順序提供多種超聲波，由信號(hào)處 理部4測(cè)量對(duì)應(yīng)各個(gè)超聲波的受波元件3的輸出(步驟Sll )。煙顆粒判定 部46 ^個(gè)輸出頻率，根據(jù)受波元件3的輸出和M在存儲(chǔ)部48中的基 準(zhǔn)輸出，求出聲壓的衰減率(步驟S12)，計(jì)算出相對(duì)輸出頻率為82kHz 的聲壓的衰減率的20kHz下的聲壓的衰減率之比(步驟S13)。在存儲(chǔ)部 48中，作為聲^^生部1的輸出頻率與受波元件3的輸出的相對(duì)單位衰減 率的關(guān)系數(shù)據(jù)，保存有相對(duì)輸出頻率為82kHz的相對(duì)單位衰減率的20kHz 下的相對(duì)單位衰減率之比(在圖7的情況下，白煙為0、黑煙為0.2、水蒸 氣為0.5 ),煙顆粒判定部46將計(jì)算出的衰減率之比與保存在存儲(chǔ)部48中 的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，把關(guān)系數(shù)據(jù)中最接近衰減率之比的種類的煙顆粒推 定為在監(jiān)視空間中存在的煙顆粒(步驟S14)。例如，在煙顆粒是白煙的情 況下，如圖9所示那樣，可以用直線表示利用光衰減式煙濃度計(jì)測(cè)量的煙 濃度與聲壓的衰減率的關(guān)系。在本實(shí)施方式中，如果推定的煙顆粒種類是 白煙或黑煙(監(jiān)視對(duì)象的煙顆粒)，則轉(zhuǎn)到煙濃度推定部41中的處理(步 驟S15)。因此，在推定為煙顆粒種類是水蒸氣的情況下，由于不是火災(zāi)， 所以省略其后的處理。煙濃度推定部41對(duì)于推定的種類的煙顆粒，計(jì)算出 對(duì)于特定頻率(例如82kHz)的超聲波的受波元件3的輸出的衰減率與保存在存儲(chǔ)部48中的單位衰減率之比，在其比值為y的情況下，把監(jiān)視空間 的煙濃度推定為相當(dāng)于利用光衰減式煙濃度計(jì)的評(píng)價(jià)中的煙濃度y%/m (步驟S16 )。煙濃度判定部42將在步驟S16中推定的煙濃度與規(guī)定的閾 值(例如，利用光衰減式煙濃度計(jì)的評(píng)價(jià)中成為10%/111的煙濃度)進(jìn)行 比較，在推定的煙濃度小于上述閾值的情況下，判定為"無火災(zāi)"，在大 于等于上述閾值的情況下，判定為"有火災(zāi)"，并向控制部2輸出火災(zāi)感知 信號(hào)。
在上述的說明中，是使用了輸出頻率為82kHz時(shí)的衰減率和20kHz 時(shí)的衰減率，但，不限于這些輸出頻率的組合。也可以使用不同組合的輸 出頻率，或使用對(duì)應(yīng)更多輸出頻率的衰減率，在這樣的情況下，可提高煙 顆粒種類的推定精度。另夕卜，在本實(shí)施方式中，煙濃度推定部41把1個(gè)頻 率作為特定頻率的對(duì)象，但也可以把多個(gè)頻率作為特定頻率的對(duì)象，求出 對(duì)每個(gè)特定頻率推定出的煙濃度的平均值。在這種情況下，也可提高煙濃 度的推定精度。另外，煙顆粒判定部46與煙濃度推定部41和煙濃度判定 部42同樣，也通過在構(gòu)成信號(hào)處理部4的微計(jì)算機(jī)中安裝適宜的程序來實(shí) 現(xiàn)。
另外，為了提高煙顆粒判定部46中的煙顆粒種類的推定精度，控制部 2使聲波發(fā)生部1提供的超聲波的頻率從規(guī)定的頻率范圍(例如 20kHz 82kHz )的下限頻率(例如20kHz )變化到上限頻率(例如82kHz )。 在本實(shí)施方式中，雖然是控制為向監(jiān)視空間順序提供不同頻率的4種超聲 波，但從聲波發(fā)生部l提供的超聲波的頻率不限于4種，只要是多種即可， 例如，如果釆用2種，相比使用3種以上的超聲波的情況，可減輕控制部 2和信號(hào)處理部4的負(fù)擔(dān)，并且可簡(jiǎn)化控制部2和信號(hào)處理部4。
另外，在本實(shí)施方式種，作為聲波發(fā)生部l而使用了在實(shí)施方式l種 說明的超聲波發(fā)生元件，由于可發(fā)生單脈沖狀的超聲波，所以只要把順序 向監(jiān)視空間提供的超聲波分別設(shè)定為不同頻率的單脈沖狀的超聲波，則與 使用不同共振頻率的多個(gè)壓電元件作為聲波發(fā)生部1，從各個(gè)壓電元件提 供連續(xù)波的超聲波的情況相比，可實(shí)現(xiàn)低成本化和低消耗電力化。而且， 由于可利用1個(gè)超聲^^L生元件生成多種超聲波，所以，與使用多個(gè)用于 發(fā)生各種超聲波的超聲波發(fā)生元件的情況相比，可實(shí)現(xiàn)聲波發(fā)生部1的小 型化和低成本化。
另夕卜，M在存儲(chǔ)部48種的關(guān)系數(shù)據(jù)只要是表示聲^iL生部1的輸出
24頻率與受波元件3的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量的關(guān)系的數(shù)據(jù)即可，也 可以是取代上述的相對(duì)單位衰減率，而采用了受波元件3的輸出的從基準(zhǔn) 值開始的衰減量、或受波元件3的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量除以基準(zhǔn) 值(1。)的衰減率、或單位衰減率的關(guān)系數(shù)據(jù)。
根據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，根據(jù)與在第1實(shí)施方式中說明的相同 的理由，與光JL射式煙傳感器相比，可提高響應(yīng)性，并且與光衰減式煙傳 感器相比，可減少火災(zāi)檢測(cè)中的誤報(bào)的發(fā)生。而且，在煙顆粒判定部46 中，由于通過推定監(jiān)視空間中存在的煙顆粒種類，可識(shí)別固體的煙顆粒和 水蒸氣，所以，與光^L射式煙傳感器和光衰減式煙傳感器相比，可減少因 水蒸氣引起的誤才艮的發(fā)生，成為能夠適用于廚房和浴室中的火災(zāi)感知器。 并且，由于煙顆粒判定部46能夠識(shí)別白煙的煙顆粒和黑煙的煙顆粒，所以 可獲得關(guān)于火災(zāi)性質(zhì)的信息。并且，由于能夠識(shí)別在^:置有火災(zāi)感知器的 室內(nèi)的掃除和頂棚內(nèi)的電氣施工等時(shí)浮游的粉塵和煙顆粒，所以，可有效 減少因粉塵引起的誤報(bào)的發(fā)生。
作為本實(shí)施方式的第1變形例，如圖10所示，也可以利用相互的輸出 頻率不同的多個(gè)超聲波發(fā)生元件la構(gòu)成聲波發(fā)生部l。在這種情況下，作 為各個(gè)超聲波發(fā)生元件la，使用如壓電元件那樣利用機(jī)械振動(dòng)發(fā)生超聲波 的元件，通it^各個(gè)超聲波發(fā)生元件la以各自的共振頻率驅(qū)動(dòng)，可提高聲 波t生部1的超聲波的聲壓。如果提高了聲波發(fā)生部1的超聲波的聲壓， 則擴(kuò)大了由受波元件3受波的超聲波的聲壓的變動(dòng)范圍，結(jié)果，具有使受 波元件3的輸出的變化量相對(duì)煙濃度的變化量的增大，提高了 SN比的優(yōu) 點(diǎn)。另外，設(shè)置與各個(gè)超聲^J^生元件la分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)受波元件3，構(gòu) 成為各個(gè)受波元件3接收來自與各個(gè)對(duì)應(yīng)的各個(gè)超聲波發(fā)生元件1 a的超聲 波。因此，通過作為各個(gè)受波元件3而使用共振特性的Q值比較大的壓電 元件等，并且把各個(gè)受波元件3用于接收各自的共振頻率的超聲波，可提 高受波元件3的靈敏度和提高SN比。在這種情況下，不僅可以順序驅(qū)動(dòng) 各個(gè)超聲波發(fā)生元件la，順序發(fā)送多種超聲波，而且能夠一齊驅(qū)動(dòng)多個(gè)超 聲波發(fā)生元件la,同時(shí)發(fā)送多種超聲波。如果同時(shí)發(fā)送多種超聲波，則通 過同時(shí)檢測(cè)出多種超聲波的聲壓的衰減量，可不受監(jiān)視空間的隨時(shí)間變化 (例如煙顆粒的濃度的時(shí)間變化)的影響，能夠?qū)τ谕粭l件的多種超聲 波檢測(cè)出聲壓的衰減量，可更高精度地推定出煙顆粒的種類和煙濃度。
另外，作為本實(shí)施方式的第2變形例，如圖ll所示那樣，也可以對(duì)由多個(gè)超聲波發(fā)生元件la構(gòu)成的聲波發(fā)生部1設(shè)置單一的受波元件3，通過 順序驅(qū)動(dòng)各個(gè)超聲波發(fā)生元件la，順序向監(jiān)視空間提供多種超聲波，利用 單一的受波元件3順序接收這些多種超聲波。在這種情況下，作為受波元 件3,例如在第1實(shí)施方式中說明的靜電電容型的微音器那樣，優(yōu)選使用 共振特性的Q值小的元件。根據(jù)圖11的結(jié)構(gòu)，與設(shè)置多個(gè)受波元件3的 情況相比，可實(shí)現(xiàn)受波元件3的低成本化、和火災(zāi)感知器的小型化。
另外，作為本實(shí)施方式的第3變形例，如圖12所示那樣，也可以使用 壓電型超聲波傳感器等能夠在超聲波的發(fā)送和接收的雙方中使用的超聲 ^JL生元件la，通過把超聲波發(fā)生元件la不僅與控制部2連接，而且還 與信號(hào)處理部4連接，把超聲波發(fā)生元件la兼用作受波元件3。在該變形 例中，利用多個(gè)超聲波發(fā)生元件la構(gòu)成聲波發(fā)生部l,通過與聲波發(fā)生部 1對(duì)置配置反射壁7， M各個(gè)超聲波發(fā)生元件la提供的超聲波反射向該 超聲波發(fā)生元件la,以分別接收來自各個(gè)超聲波發(fā)生元件la的超聲波的 反射波。在這種情況下，超聲波在反射壁7與超聲波發(fā)生元件la之間往復(fù)， 由作為受波元件3而發(fā)揮功能的超聲波發(fā)生元件la所接收，因此，超聲波 發(fā)生元件la與反射壁7之間的空間成為監(jiān)視空間。雖然需要反射壁7，但 可實(shí)現(xiàn)由于減少了元件數(shù)量的低成本化。
并且，作為本實(shí)施方式的第4變形例，如圖13所示那樣，作為聲波發(fā) 生部1，也可以使用在第1實(shí)施方式中說明的單一的超聲波發(fā)生元件，通 過由控制部2順序改變向聲波發(fā)生部1提供的驅(qū)動(dòng)輸入波形的頻率，順序 向監(jiān)視空間提供不同頻率的多種超聲波，并且設(shè)置多個(gè)受波元件3。在這 種情況下，通過作為受波元件3而使用共振特性的Q值比較大的壓電元件 等，把各個(gè)受波元件3用于各自的共振頻率的超聲波的接收，可提高受波 元件3的靈敏度，結(jié)果可提高SN比。另外，在利用1個(gè)受波元件3接收 多種超聲波的結(jié)構(gòu)中，如果對(duì)于每個(gè)頻率的受波元件3的靈敏度不同，則 會(huì)對(duì)各種超聲波SN比產(chǎn)生差異，但在如上述那樣的分別利用不同的受波 元件3進(jìn)行各種超聲波的接收的結(jié)構(gòu)中，通過將各個(gè)受波元件3的靈敏度 預(yù)先調(diào)整為一致，可抑制對(duì)各種超聲波SN比的差異。
另外，在上述的實(shí)施方式中，理想的是，信號(hào)處理部4定期地根據(jù)與 規(guī)定的頻率(例如，與上述特定頻率相同的82kHz)的超聲波對(duì)應(yīng)的受波 元件3的輸出，變更控制部2的聲波發(fā)生部1的控制條件和受波元件3的 輸出的信號(hào)處理?xiàng)l件中的至少一方，以消除聲波發(fā)生部1的輸出變動(dòng)和受
26波元件3的靈敏度變動(dòng)。從而可長期穩(wěn)定地保持火災(zāi)感知器的火災(zāi)判定精 度。
另外，在本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器中，也可以和第1實(shí)施方式同樣地， 在信號(hào)處理部4中設(shè)置聲速檢測(cè)部43、溫度推定部44、和溫度判定部45。
另外，除了構(gòu)成為把聲波發(fā)生部l、控制部2、受波元件3和信號(hào)處理 部4設(shè)置在1枚電路基板5上，并收納在盒體(未圖示)內(nèi)的一體型火災(zāi) 感知器以外，也可以構(gòu)成為分別獨(dú)立構(gòu)成具有聲波發(fā)生部1和控制部2的 聲波發(fā)送單元、和具有受波元件3和信號(hào)處理部4的聲波接收單元，并且 把兩者相互對(duì)置配置的分離型的火災(zāi)感知器。另外，聲波發(fā)生部l不限于 圖3所示的超聲波發(fā)生元件，例如，也可以是把鋁制薄板作為發(fā)熱體部， 利用基于隨著向該發(fā)熱體部的通電的發(fā)熱體部的急劇溫度變化的熱沖擊， 來發(fā)生超聲波的元件。
在上述的各個(gè)實(shí)施方式中，通過使控制部2控制聲波發(fā)生部1，使其 發(fā)出具有防蟲效果的頻率的超聲波，可防止昆蟲ii^監(jiān)視空間，從而可減 少由昆蟲引起的誤報(bào)。例如，也可以定期地發(fā)送與為了推定煙濃度而從聲 波發(fā)生部l提供的超聲波不同的具有防蟲效果的頻率的超聲波。或者，也 可以把為了推定煙濃度而從聲波發(fā)生部1發(fā)送的超聲波的頻率設(shè)定為具有 防蟲效果的頻率。
(第3實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火突感知器，如圖14 (A)和圖14 (B)所示，除了在 聲波發(fā)生部1與受波元件3之間配置了把內(nèi)空間作為超聲波的傳播路使用 的縮窄了超聲波的擴(kuò)散范圍的筒體50以外，與第l實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因
此，對(duì)于與第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)ie4目同的符號(hào)，并省略重復(fù)i兌明。
筒體50被配置在監(jiān)視空間中的超聲波傳播路徑的至少一部分上。具體 是，本實(shí)施方式的筒體50具有長度方向的兩端面開放的大致長方體的方筒 構(gòu)造，通過把長度方向的一端面(圖14 (A)中的右端面)接近聲波發(fā)生 部1配置，使該一端面被聲波發(fā)生部1所封閉，另一端面(圖14 (A)中 的左端面)與受波元件3離開規(guī)定的距離。通過設(shè)置筒體50，可抑制因來 自聲波發(fā)生部1的超聲波擴(kuò)散而導(dǎo)致的聲壓下降。
另外，在本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器中，如圖15 (A)所示，構(gòu)成聲波發(fā)生部1的超聲波發(fā)生元件的發(fā)熱體層13的表面(參照?qǐng)D3)被面向筒體 50的超聲波入射口配置，并且形成與超聲波入射口相同的形狀或更大的形 狀，理想的是形成大致相同形狀的大小。作為一例，在筒體50的超聲波入 射口的開口面積為iomm平方的正方形狀時(shí)，把發(fā)熱體層13的表面做成 10mm平方的正方形狀。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于發(fā)熱體層13的急劇的溫度變化 可均勻傳導(dǎo)到筒體50的超聲波入射口的全區(qū)域，所以，來自聲波發(fā)生部l 的超聲波能夠以平面波的形式在筒體50內(nèi)傳播。因此，不會(huì)產(chǎn)生基于筒體 50側(cè)面的>^射波的干擾，從而可防止超聲波的聲壓下降。
或者，如圖15 (B (所示，在使用多個(gè)超聲波發(fā)生元件構(gòu)成聲波發(fā)生 部1,對(duì)這些超聲波發(fā)生元件同步驅(qū)動(dòng)的情況下，如果把通過把這些多個(gè) 超聲波發(fā)生元件排列而形成的聲波發(fā)生部1的超聲波發(fā)生面面對(duì)筒體50 的超聲波入射口配置，并且形成與超聲波入射口相同或更大的形狀，理想 的是，大致相同形狀，則可獲得與上述圖15 (A)的情況同等的效果。作 為一例，在筒體50的超聲波入射口的開口面積為10mm平方的正方形狀 時(shí)，各個(gè)超聲波發(fā)生元件的各自的發(fā)熱體層13為5mm平方的正方形狀， 只要把這些4個(gè)超聲波發(fā)生元件排列，形成10mm平方的正方形狀的超聲 ^Lt生面即可。
另外，筒體50也可以采用如圖16所示那樣利用筒體50覆蓋聲波發(fā)生 部1的結(jié)構(gòu)、和圖17所示那樣把筒體50的一端面從聲波發(fā)生部1離開規(guī) 定的距離而對(duì)置配置的結(jié)構(gòu)。并且，在聲波發(fā)生部l的中心軸與受波元件 3的中心軸不在同一軸上的情況下，也可以如圖18所示那樣，在聲波發(fā)生 部1與受波元件3的之間沿著傳播路徑配置彎曲的筒體50。并且，也可以 把如圖19所示那樣的，與長度方向正交的截面隨著超聲波的傳播方向而逐 漸增大的，音響喇p八作為筒體5(H吏用。另外，筒體50不限于方筒，也可 以是圓筒。
根據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，在獲得與在第1實(shí)施方式中說明的相 同效果的基礎(chǔ)上，由于通過設(shè)置筒體50可抑制基于超聲波的擴(kuò)散的聲壓下 降，所以還具有提高了 SN比的效果。而且，在把聲波發(fā)生部l的發(fā)熱體 層13的表面形成為與筒體50的超聲波入射口大致相同的大小的情況下， 可避免因筒體50內(nèi)的超聲波的相互干涉而導(dǎo)致的聲壓下降，因此，是非常 理想的。
(第4實(shí)施方式)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖20所示，除了在聲波發(fā)生部1與受波 元件3之間，以封閉筒體50的長度方向的兩端面的方式，配置了具有與聲 l良生部l與受波元件3的間隔相同長度的筒體50以外，與第1實(shí)施方式 實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于與第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)記相同的符號(hào)， 并省略重復(fù)的說明。
如圖20所示那樣配置的筒體50具有與兩端面被封閉的音響管相同的 固有共振頻率。即，在把筒體50的長度方向的尺寸設(shè)為L時(shí)，與滿足L-(n/2) x入的關(guān)系(其中n是自然數(shù))的波長A對(duì)應(yīng)的頻率f (把超聲波 的傳播速度i殳為c，定義為f = c /入)成為筒體50的共振頻率。因此，當(dāng) 滿足I^(n/2) x人的關(guān)系的超聲波的連續(xù)波從長度方向的端面入射到筒 體50內(nèi)時(shí)，通過使該超聲波的至少一部分在筒體50的長度方向的兩端面 反復(fù)進(jìn)行反射，反射波與來自聲波發(fā)生部l的直接波重疊而形成共振，在 筒體50的內(nèi)部，如圖21所示那樣，隨著時(shí)間的經(jīng)過，超聲波的聲壓逐漸 增大。
因此，在本實(shí)施方式中，在控制部2中，通過控制聲波發(fā)生部1，使 其向筒體50內(nèi)提供固有共振頻率的超聲波，在筒體50內(nèi)產(chǎn)生共振，增大 來自聲波發(fā)生部l的超聲波的聲壓。在這種情況下，為了在筒體50內(nèi)產(chǎn)生 共振，需要從聲波發(fā)生部1提供超過L/入的多周期(以下稱為m周期) 的超聲波，而不是單脈沖狀的超聲波。因此，控制部2控制聲波發(fā)生部1， 使其向筒體50內(nèi)提供m (> L / A )周期的超聲波的連續(xù)波。換言之，控 制部2控制聲波發(fā)生部1，使從聲波發(fā)生部1連續(xù)提供的超聲波的發(fā)送時(shí) 間tp (即tp-mx人/c)大于在筒體50的長度方向的兩端之間超聲波的傳 播所需要的傳播時(shí)間ts (即ts = L/c )(即，tp> ts )。受波元件3在筒體50 內(nèi)產(chǎn)生共振《狄聲波的聲壓達(dá)到了飽和時(shí)(圖21中的"S"的時(shí)刻)檢測(cè) 超聲波的聲壓。通常，由于來自聲波發(fā)生部l的超聲波的發(fā)送結(jié)束時(shí)刻， 超聲波的聲壓達(dá)到飽和，所以作為一例，只要在來自聲波發(fā)生部l的超聲 波的發(fā)送結(jié)束的同時(shí)，在受波元件3中檢測(cè)超聲波的聲壓即可。
在本實(shí)施方式中，如圖22所示，在筒體50的一端面上配置聲波發(fā)生 部l，在另一端面上配置受波元件3。在兩端面封閉的音響管中，由于基于 超聲波的壓力變化在兩端部最大，所以，受波元件3可在基于超聲波的壓 力變化最大的部位檢測(cè)超聲波的聲壓。換言之，受波元件3可以在超聲波 的聲壓的波腹(即空氣的移動(dòng)速度的節(jié))的部位檢測(cè)超聲波的聲壓(在圖22中，"W1"和"W2"在縱方向上的間隔表示壓力變化的大小)。其結(jié)果， 可最大限度增大相對(duì)煙濃度的變化量的受波元件3的輸出的變化量。另外， 在形成了如圖23所示那樣，在把聲波發(fā)生部1和受波元件3排列配置在筒 體50的一端面上，封閉了筒體50的長度方向的另一端面(圖23中的右端 面)的形狀的情況下，受波元件3也可在基于超聲波的壓力變化最大的部 位檢測(cè)聲壓。
另外，也可以如圖24所示那樣，把聲波發(fā)生部1配置在兩端面封閉的 筒體50的一端面上，把受波元件3配置在沿著長度方向的側(cè)面上的基于來 自聲波發(fā)生部1的超聲波的壓力變化最大的位置?；诔暡ǖ膲毫ψ兓?最大的部位不僅在兩端封閉的音響管長度方向上的兩端部，而且在沿著長 度方向從一端面離開每X/2 (入是超聲波的波長)處。只要在該部位配置 受波元件3，即可與上述的情況同樣地最大限度增大對(duì)應(yīng)煙濃度的變化量 的受波元件3的輸出變化量。
并且，圖25是表示把受波元件3配置在筒體50的側(cè)面上的基于距聲 波發(fā)生部1的超聲波的壓力變化最大的位置上的情況的其他例，具體是， 以控制部2控制聲波發(fā)生部1，使其向監(jiān)視空間提供具有筒體50內(nèi)部空間 中的長度尺寸L除以自然數(shù)n的長度的波長入(即入=L /n )的超聲波為 前提，把受波元件3配置在筒體50的長度方向的中央部。主要是，當(dāng)從聲 ^Jt生部l提供來波長入(=L/n)的超聲波時(shí)，筒體50的長度方向的中 央部必然是從長度方向的一端面離開入/2的n倍的位置，該位置的基于超 聲波的壓力變化總是最大。在該結(jié)構(gòu)中，只要滿足了上述波長人(=L/n) 的條件，即使在超聲波的頻率不同的情況下，也能夠由被配置在筒體50 的長度方向中央部的受波元件3在超聲波的壓力變化最大的位置檢測(cè)聲 壓，相比針對(duì)超聲波的頻率把受波元件3配置在不同位置的情況，可簡(jiǎn)化 筒體50的設(shè)計(jì)。
另外，在使兩端面封閉的音響管共振的情況下，通過使超聲波在長度 方向的各個(gè)端面進(jìn)行反射而產(chǎn)生共振，特別是，波長短的超聲波，在端面 上即使存在微d、的凹凸，也會(huì)導(dǎo)致因在端面反射時(shí)形成干擾而導(dǎo)致聲壓下 降，但只要如圖24那樣把受波元件3配置在筒體50的側(cè)面，與設(shè)在筒體 50的端面上的情況相比，能夠把筒體50的端面做成凹凸少的平坦面，結(jié) 果，受波元件3不會(huì)阻礙在筒體50的端面的超聲波的反射，可獲得基于共 振的聲壓增加。另外，在圖22至圖25的結(jié)構(gòu)中，由于筒體50內(nèi)成為監(jiān)視空間，所以，在沿著筒體50的長度方向的側(cè)面上，設(shè)有把煙等導(dǎo)入內(nèi)部的 孔(未圖示)。另外，為了更容易導(dǎo)入煙，也可以在一部分開放的其他實(shí) 施方式的筒體上設(shè)置該孔。另外，孔的配置位置不限于筒體的側(cè)面。
另外，由于作為超聲波的傳播速度的聲速c根據(jù)介質(zhì)的溫度變化而變 化，所以，筒體50的共振頻率不是恒定的，其根據(jù)基于介質(zhì)溫度變化的聲 速變化而變動(dòng)。因此，為了使來自聲波發(fā)生部1的超聲波的頻率與筒體50 的共振頻率準(zhǔn)確一致，需要根據(jù)隨著溫度變化的聲速變化來修正來自聲波 發(fā)生部l的超聲波的頻率。在本實(shí)施方式中，在控制部2中i殳有頻率^務(wù)正 部(未圖示)，用于根據(jù)隨著溫度變化的聲速變化修正來自聲波發(fā)生部1 的超聲波的頻率。因此，即使因聲速變化使筒體50的共振頻率發(fā)生變動(dòng)， 由于來自聲波發(fā)生部1的超聲波的頻率被頻率修正部修正為變動(dòng)后的筒體 50的共振頻率，所以，在筒體50內(nèi)可切實(shí)產(chǎn)生共振。另外，該頻率《多正 部，使用在第1實(shí)施方式中說明的聲速檢測(cè)部43中，根據(jù)從聲波發(fā)生部1 發(fā)i^聲波到受波元件3接收到該超聲波的時(shí)間差求出的聲速，來實(shí)施對(duì) 來自聲波發(fā)生部l的超聲波的頻率修正，結(jié)果，相比另外設(shè)置求得聲速的 裝置的情況，可簡(jiǎn)化煙感知器的結(jié)構(gòu)。
下面，說明本實(shí)施方式的具體例。在聲速為340m/s、筒體50長度方 向上的尺寸L為34mm時(shí)，為了滿足L-(n/2) x入的關(guān)系，只要把聲 波發(fā)生部1發(fā)送的超聲波的頻率f (= c /入)設(shè)定為例如100kHz (n = 20 )、 或50kHz (n = 10)即可。即，100kHz和50kHz是筒體50的共振頻率， 通過從聲波發(fā)生部l發(fā)送這些頻率的超聲波，如圖21所示，對(duì)應(yīng)時(shí)間變化， 超聲波的聲壓通過共振而增大。這里，如上所述，由于需要向監(jiān)視空間提 供m (>L/X )周期的超聲波的連續(xù)波，所以，控制部2控制聲波發(fā)生部 1，使聲波發(fā)生部l例如在100kHz的情況下連續(xù)提供100周期，在50kHz 的情況下連續(xù)提供50周期左右的超聲波。在此結(jié)構(gòu)中，在筒體50內(nèi)發(fā)生 共振，超聲波的聲壓達(dá)到了飽和時(shí)(圖21中的"S，，時(shí)刻)由受波元件3 檢測(cè)出的超聲波的聲壓,是在沒有筒體50的結(jié)構(gòu)中發(fā)送接收了單脈沖狀超 聲波的情況的數(shù)十倍的聲壓。
另夕卜，作為本實(shí)施方式的變形例，也可以采用只封閉筒體50的長度方 向上的一端部(另一端面為開口 )的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，筒體50具有與 長度方向的一端封閉的音響管相同的固有共振頻率。即，在把筒體50的長 度方向的尺寸設(shè)為L時(shí)，與滿足L- (l/4 + n/2) x入的關(guān)系(其中，n=0、 1、 2、 3、)的波長入對(duì)應(yīng)的頻率f ( = c/X )，成為筒體50的共振 頻率。因此，當(dāng)從長度方向的端面向筒體50內(nèi)射入滿足L-(l/4 + n/2) x入的關(guān)系的超聲波的連續(xù)波時(shí)，通過使該超聲波的至少一部分在筒體50 的長度方向上的兩端面反復(fù)進(jìn)行反射，^^射波與來自聲波發(fā)生部1的直 接波重疊而產(chǎn)生共振，從而在筒體50的內(nèi)部，如圖21所示那樣，對(duì)應(yīng)時(shí) 間的經(jīng)過，聲壓增大。在這種情況下，為了在筒體50內(nèi)產(chǎn)生共振，控制部 2控制聲波發(fā)生部l發(fā)送m (>L/X )周期的超聲波的連續(xù)波，而不是單 脈沖狀的超聲波。換言之，控制部2控制聲波發(fā)生部1，使從聲波發(fā)生部l 連續(xù)提供的超聲波的發(fā)送時(shí)間tp ( = mx人/c)大于在筒體50的長度方向 的兩端之間超聲波的傳播所需要的傳播時(shí)間ts(-L/c)(即，tp>ts)。另夕卜， 在把筒體50的一方的端面形成開口端的情況下，由于在從開口端僅離開A L的外側(cè)，產(chǎn)生超聲波的聲壓的節(jié)(即空氣的移動(dòng)速度的波腹)，所以只要 對(duì)在求共振頻率時(shí)使用的長度L進(jìn)行上述AL的修正(開口端的修正)， 即可求出正確的共振頻率。
根據(jù)上述的本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，通過在筒體50內(nèi)產(chǎn)生共振，可 進(jìn)一步抑制聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的聲壓的下降，使對(duì)應(yīng)煙濃度 的變化量的受波元件3的輸出的變化量增大，從而可提高SN比。而且， 通過共振而在筒體50的長度方向的端面反復(fù)進(jìn)行反射的超聲波中，由于實(shí) 效傳播距離對(duì)應(yīng)反射次數(shù)而延長，所以，這種特性也有助于對(duì)應(yīng)煙濃度的 變化量的受波元件3的輸出的變化量的增大，從而相比由受波元件3接收 非共振的單脈沖狀的超聲波的情況，超聲波的衰減量可增大數(shù)倍。
(實(shí)施方式5)
本實(shí)施方式的火突感知器，如圖26所示，除了使聲波發(fā)生部l和受波 元件3的對(duì)置面分別形成反射超聲波的第1反射面Rel和第2反射面Re2 以外，與第l實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于與第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成 要素標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
在本實(shí)施方式中，聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的超聲波的傳播路 徑，與在兩端具有第l和第2及Jt面Rel、 Re2的氣柱同樣，具有固有共 振頻率。即，在把聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的距離設(shè)為L時(shí)，與滿 足l^(n/2) x入的關(guān)系(其中，n是自然數(shù))的波長A對(duì)應(yīng)的頻率f(把 波的傳播速度設(shè)為c，定義為f = c /入)，成為聲波發(fā)生部1與受波元件3 之間的超聲波的傳播路徑中的共振頻率。因此，在從聲波發(fā)生部l發(fā)送滿足L-(n/2) x入的關(guān)系的超聲波的連續(xù)波時(shí)，該超聲波的至少一部分 在第2反射面Re2 ^L^射而成為反射波(圖26中虛線所示)，該反射波進(jìn) 一步在第1反射面Rel祐反射而成為反射波，這些反射波與從聲波發(fā)生部 1發(fā)送的后續(xù)的超聲波在同相位重疊而形成共振，隨著時(shí)間的經(jīng)過，超聲 波的聲壓增大。
因此，控制部2通過控制聲^LiL生部1，向監(jiān)視空間提供基于距離L 的超聲波的傳播路徑中的固有共振頻率的超聲波，在聲波發(fā)生部1與受波 元件3之間的超聲波傳播路徑中產(chǎn)生共振，可增大超聲波的聲壓。另外， 與第4實(shí)施方式同樣地，由控制部2控制聲波發(fā)生部1，使從聲波發(fā)生部1 連續(xù)發(fā)送的發(fā)送時(shí)間tp大于在聲波發(fā)生部1與受波元件3之間超聲波傳播 所需要的時(shí)間ts。由此，來自聲波發(fā)生部1的超聲波至少與第2反射面Re2 的反射波重疊而形成共振，因此，可抑制聲波發(fā)生部1與受波元件3之間 的超聲波的聲壓下降。受波元件3在聲波發(fā)生部1與受波元件3之間形成 共振并且聲壓達(dá)到了飽和時(shí)，檢測(cè)超聲波的聲壓。
另外，與第4實(shí)施方式同樣，由于在控制部2中設(shè)有根據(jù)隨著溫度變 化的聲速變化來修正來自聲波發(fā)生部1的超聲波的頻率的頻率修正部(未 圖示)，所以，在聲波發(fā)生部1與受波元件3之間可確實(shí)產(chǎn)生共振。
下面，說明本實(shí)施方式的具體例。在聲速為340m/s、聲波發(fā)生部l與 受波元件3之間的距離L為34mm時(shí)，為了滿足I^(n/2) x入的關(guān)系， 只要^fc^聲波發(fā)生部1發(fā)送的超聲波頻率f (= c /入)i殳定為例如105kHz (11 = 21)即可。即，105kHz是傳播路徑的共振頻率，通過從聲波發(fā)生部 1提供該頻率的超聲波，佳爽聲波的聲壓通過共振而增大。這里，由于需 要發(fā)送m (>L/X )周期的超聲波的連續(xù)波，所以控制部2控制聲波發(fā)生 部l,在105kHz的情況下向監(jiān)視空間連續(xù)提供至少ll周期的超聲波。在 使用105kHz的超聲波的情況下，只要從聲波發(fā)生部1發(fā)送連續(xù)105周期 的超聲波，則在超聲波在兩反射板Rel、 Re2之間5次往復(fù)的期間，通過 反射波之間或反射波與來自聲波發(fā)生部1的直接波的重疊，而使聲壓增大。 此結(jié)構(gòu)的在產(chǎn)生共振，聲壓達(dá)到了飽和時(shí)受波元件3所檢測(cè)出的超聲波的 聲壓，是發(fā)送接收了共振頻率以外的單脈沖狀的超聲波時(shí)的數(shù)十倍的聲 壓。
根據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，在具有與第1實(shí)施方式所述的效果相 同的效果的基礎(chǔ)上，通過在聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的超聲波傳播
33路徑中產(chǎn)生共振，可抑制超聲波在監(jiān)視空間中進(jìn)行傳播的期間的聲壓下
降，結(jié)果可提高SN比。并且，通過共4^反射面Rel、 Re2反射的超聲 波，其實(shí)效的傳播距離對(duì)應(yīng)反射的次數(shù)而延長，超聲波實(shí)際上是經(jīng)過數(shù)倍 于聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的距離L的傳播距離才到達(dá)受波元件3。 這種情況也有助于對(duì)應(yīng)煙濃度的變化量的受波元件3的輸出變化量的增 大，相比由受波元件3接收到非共振單脈沖狀的超聲波的情況，超聲波的 衰減量增大數(shù)倍。
(第6實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖27所示，除了在聲波發(fā)生部l和受波 元件3的對(duì)置面設(shè)置了用于提高超聲波的反射率的反射板60以外，與第5 實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于與第5實(shí)施方式以及第5實(shí)施方式所引用 的實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
即，在本實(shí)施方式中，對(duì)置配置有一對(duì)板狀反射板60，聲波發(fā)生部l 和受波元件3被配置在各個(gè)反射板60的大致中央部。聲波發(fā)生部1的與受 波元件的對(duì)置面、以及受波元件3的與聲波發(fā)生部1的對(duì)置面與各個(gè)>^射 板60的表面成為同一面。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，在聲波發(fā)生部1與受波元件3之間 的傳播路徑中，超聲波即使擴(kuò)散，通過受波元件3或聲波發(fā)生部1周圍的 反射板60的反射，也被反射回傳播路徑中，因此，可抑制基于超聲波的擴(kuò) 散的聲壓下降，從而可增大對(duì)應(yīng)煙濃度的變化量的受波元件的輸出的變化 量，提高SN比。
作為本實(shí)施方式的第1變形例，如圖28所示，也可以^^用^L彎曲成拋 物面狀的反射板61。由于該反射板61作為反射面而具有凹型曲面，所以 各個(gè)反射板在反射超聲波時(shí)，超聲波被集中到受波元件3,從而可進(jìn)一步 抑制基于超聲波的擴(kuò)散的聲壓下降。另外，也可以把作為反射面而具有凹 型曲面的反射板61只配置在聲波發(fā)生部1和受波元件3的任意一方的一 側(cè)。
另外，作為本實(shí)施方式的第2變形例，如圖29所示，也可以在一對(duì)平 板狀反射板60的一方排列配置聲波發(fā)生部1和受波元件3。由此可實(shí)現(xiàn)基 于元件數(shù)量的減少的低成本化。另外，在此結(jié)構(gòu)中，來自聲波發(fā)生部l的 超聲波不是直接到達(dá)受波元件3，而是至少被對(duì)置配置的反射板60反射一 次，因此，在聲波發(fā)生部1與受波元件3之間容易發(fā)生共振?；蛘?，也可
34以如圖30所示那樣，取代與聲波發(fā)生部1和受波元件3對(duì)置配置的平板狀 反射板60，而配置拋物面狀的反射板61。從而可提高集音功能，進(jìn)一步抑 制超聲波因擴(kuò)散導(dǎo)致的聲壓下降。
另外，在圖29和圖30所示的結(jié)構(gòu)中，在把聲波發(fā)生部1與受波元件 3之間的距離設(shè)為L時(shí)，反射板彼此之間的距離成為L/2,因此，與滿足 L/2= (n/2) x入的關(guān)系(其中n是自然數(shù))的波長入對(duì)應(yīng)的頻率f，成 為聲波發(fā)生部1與受波元件3之間的超聲波傳播路徑中的共振頻率。
(第7實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖31所示，除了由第I聲波發(fā)生部IOO 和第2聲波發(fā)生部110構(gòu)成發(fā)送超聲波的聲波發(fā)生部，由第1受波元件120 和第2受波元件130構(gòu)成接^聲波的聲波接收部，并且信號(hào)處理部4具 有后述的輸出修正部49以夕卜，與第1實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于相同 的構(gòu)成要素標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
在本實(shí)施方式中，如圖32所示，在圓盤狀的由印刷皿構(gòu)成的電路基 板5的表面上，隔著監(jiān)視空間對(duì)置配置第1聲波發(fā)生部100和第1受波元 件120，隔著參照空間對(duì)置配置第2聲波發(fā)生部110和第2受波元件130。 并且控制部2和信號(hào)處理部4被配置在電路1415上。
第1聲波發(fā)生部100與第1受波元件120之間的監(jiān)視空間，為了監(jiān)視 火災(zāi)的有無，通向火災(zāi)感知器周圍的外部空間(外氣)，第2聲波發(fā)生部 110與第2受波元件130之間的參照空間至少由阻擋包含煙顆粒的浮游顆 粒的阻擋壁所包圍。即，第1聲波發(fā)生部100向監(jiān)視空間發(fā)送超聲波，第 2聲波發(fā)生部110向參照空間發(fā)送超聲波。
在第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110的各個(gè)中，可以使用與 第1實(shí)施方式相同的超聲波發(fā)生元件，在第1受波元件120和第2受波元 件130各個(gè)中可采用與第1實(shí)施方式相同的靜電電容型微音器。另一方面， 控制第1聲波發(fā)生部100和第2聲滋JC生部110的控制部2由向第1聲波 發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110提供驅(qū)動(dòng)輸入波形，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電 路、和控制該驅(qū)動(dòng)電路的由微計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制電路構(gòu)成。
信號(hào)處理部4的特征是，在具有煙濃度推定部41、煙濃度判定部42、 聲速檢測(cè)部43、溫度推定部44、溫度判定部45的基礎(chǔ)上，還設(shè)有用于修 正第1受波元件120的輸出的輸出修正部49。即，煙濃度推定部41根據(jù)檢測(cè)來自第1聲波發(fā)生部100的超聲波的 聲壓的第1受波元件120的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量，推定煙濃度。 煙濃度判定部42在煙濃度推定部41推定的煙濃度小于閾值的情況下，判 定為"無火災(zāi)"，在大于等于閾值的情況下判定為"有火災(zāi)"，并向控制部 2輸出火災(zāi)感知信號(hào)?？刂撇?在接收到火災(zāi)感知信號(hào)后，從第1聲波發(fā) 生部100發(fā)出由可聽波段的聲波構(gòu)成的報(bào)警音。另一方面，聲速檢測(cè)部43 根據(jù)從第1聲波發(fā)生部100發(fā)出超聲波但第1受波元件120接收到該超聲 波的時(shí)間差，求出聲速。溫度推定部44根據(jù)由聲速檢測(cè)部43求出的聲速， 推g視空間的溫度。溫度判定部45把由溫度推定部44推定的溫度與規(guī) 定的溫度進(jìn)行比較，判定火災(zāi)的有無，與煙濃度推定部41同樣地，在大于 等于閾值的情況下，判定為"有火災(zāi)"，并向控制部2輸出火突感知信號(hào)。
另外，信號(hào)處理部4由微計(jì)算機(jī)構(gòu)成，構(gòu)成信號(hào)處理部4的各個(gè)部 分(40-45、 49)通過在微計(jì)算機(jī)中安裝適宜的程序來實(shí)現(xiàn)。
下面，對(duì)作為本實(shí)施方式的特征部的輸出修正部49進(jìn)行詳細(xì)i兌明。 第1受波元件120的輸出，除了對(duì)應(yīng)監(jiān)視空間的煙濃度的增減而變動(dòng)以外， 還可能根據(jù)起因于設(shè)置了火災(zāi)感知器的周圍環(huán)境的變化(例如溫度、濕度、 大氣壓等的變化)、第1聲波發(fā)生部100和第1受波元件120的隨時(shí)間變化 (例如，老化)的來自第1聲波發(fā)生部100的超聲波的聲壓變化、以及第 1受波元件120的靈敏度變化而變動(dòng)。在本實(shí)施方式中，輸出修正部49根 據(jù)來自第2受波元件130的輸出(參照值)的初始值的變化率，修正第1 受波元件120的輸出，在除去上述的輸出變動(dòng)的影響后，把第l受波元件 120的被修正的輸出分別送到聲速檢測(cè)部43和煙濃度推定部41。
如果具體地說明，則是，輸出修正部49接收用于檢測(cè)從第2聲波發(fā) 生部110發(fā)送到參照空間的超聲波的聲壓的第1受波元件130的輸出，求 出基于預(yù)定的第2受波元件130的輸出的初始值的變化率的修正系數(shù)，把 使用該修正系數(shù)修正的第1受波元件120的輸出，輸出到煙濃度推定部41。 這里，第2受波元件130的輸出的初始值，是在例如周圍環(huán)境(例如，溫 度、濕度、大氣壓)被設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)，并且未產(chǎn)生隨時(shí)間變化時(shí)(例 如，出廠前)檢測(cè)出的第2受波元件130的輸出值，并且被預(yù)先M在輸 出修正部49中?；蛘撸部梢栽跓焸鞲衅鞯脑O(shè)計(jì)階段，把同等的初始值設(shè) 定在程序上。另外，在本實(shí)施方式中，在每次驅(qū)動(dòng)第1聲波發(fā)生部100， 檢測(cè)監(jiān)視空間的煙濃度之前，驅(qū)動(dòng)第2聲波發(fā)生部110，檢測(cè)第2受波元
36件130的輸出，計(jì)算出修正泉數(shù)。因此，在每次進(jìn)行監(jiān)視空間中的煙濃度 檢測(cè)時(shí)，更新修正系數(shù)。
作為一例，在本實(shí)施方式中，以相同的條件(例如發(fā)送的超聲波的 聲壓、頻率)驅(qū)動(dòng)笫1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110，并且以相 同的條件(例如直流偏壓)使用第1受波元件120和第2受波元件130， 并且，把第1聲波發(fā)生部100與第1受波元件120的位置關(guān)系、和第2聲 波發(fā)生部110與第2受波元件130的位置關(guān)系設(shè)定為相同，浮游顆粒不會(huì) i^Aj^視空間，在監(jiān)視空間與參照空間^目同的狀態(tài)(例如溫度、濕度、 大氣壓)時(shí)，第1受波元件120的輸出與第2受波元件130的輸出成為大 致相同。在這種情況下，第2受波元件130的輸出的初始值、與第1第1 受波元件120的輸出的基準(zhǔn)值成為大致相同的值。這里，控制部2雖然不 需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110，但分別控制其， 使第1聲波發(fā)生部100與第2聲波發(fā)生部110的超聲波的累計(jì)發(fā)送時(shí)間相 同。
參照空間由于^皮隔斷壁8包圍，所以，關(guān)于溫度，雖然與外部空間 (外氣)以AJ^視空間成為相同，但煙顆粒和水蒸氣等不會(huì)i^，這些的 存在，超聲波不會(huì)衰減。另外，隔斷壁8上設(shè)有過濾器(例如多孔質(zhì)陶資 過濾器)，該過濾器形成有多個(gè)浮游顆粒不能通過的微細(xì)孔9未圖示)，通 過孩i細(xì)孔^f吏參照空間和外部空間連通。因此，在參照空間中，除了溫度以 外，關(guān)于濕度和大氣壓，也和外部空間和監(jiān)視空間的相同。
由此，第2受波元件130的實(shí)際輸出的上述初始值的變化率，根據(jù) 周圍環(huán)境(例如溫度、濕度、大氣壓)的變化、或第2聲波發(fā)生部110和 第2受波元件130的隨時(shí)間變化(與第1聲波發(fā)生部100和第1受波元件 120的隨時(shí)間變化相同)來決定。由于第1受波元件120的輸出是 使用基 于該變化率的修正系數(shù)來修正，所以，可獲得除去了周圍環(huán)境的變化和隨 時(shí)間變化的影響的第1受波元件120的輸出，由煙濃度判定部42和溫度判 定部45使用該輸出，實(shí)施以后的火災(zāi)判定?？偠灾梢猿ネ獠扛蓴_ 因素，只才艮據(jù)反映監(jiān)視空間的煙濃度的信息，進(jìn)行正確的火災(zāi)判定。
下面，參照?qǐng)D33的流程圖，對(duì)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的一個(gè)動(dòng)作 例進(jìn)行具體說明。首先，在火災(zāi)感知器的出廠前，驅(qū)動(dòng)第2聲波發(fā)生部110， 取得第2受波元件130的輸出的初始值，并把該初始值M在輸出修正部 49中(步驟S1)。然后，在把火災(zāi)感知器設(shè)置在所希望的場(chǎng)所之后，在驅(qū)動(dòng)第1聲波發(fā)生部100之前，驅(qū)動(dòng)第2聲波發(fā)生部110，獲得第2受波元 件130的實(shí)際輸出。根據(jù)該第2受波元件130的實(shí)際輸出的從上述初始值 開始的變化率，計(jì)算出修正系數(shù)(步驟S2)。然后，驅(qū)動(dòng)第l聲波發(fā)生部 100,取得來自第1受波元件120的輸出，在輸出修正部49中，通過使用 上述修正系數(shù)修正該輸出，從第1受波元件120的輸出中除去周圍環(huán)境的 變化和隨時(shí)間變化的影響(步驟S3)。然后，使用1務(wù)正后的第1受波元件 120的輸出，在煙濃度推定部41中推n視空間的煙濃度，在煙濃度判定 部42中判定火災(zāi)的有無(步驟S4)。步驟S4結(jié)束后，返回計(jì)算修正系數(shù) 的步驟S2，定期第反復(fù)進(jìn)行上述的步驟S2 S4的動(dòng)作。
另外，作為本實(shí)施方式的變形例，也可以分別構(gòu)成第1聲波發(fā)生部 100和第2聲波發(fā)生部110、第1受波元件120和第2受波元件130，以不 同的條件驅(qū)動(dòng)第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110，并且以不同的 條件使用第1受波元件120和第2受波元件130。并且，如圖34所示，第 1聲波發(fā)生部100與第1受波元件120的位置關(guān)系也可以與第2聲波發(fā)生 部110與第2受波元件130的位置關(guān)系相互不同。在圖34的情況下，把第 1聲波發(fā)生部100與第1受波元件120之間的距離設(shè)定為大于第2聲波發(fā) 生部110與第2受波元件130之間的距離。
另外，也可以采用每當(dāng)進(jìn)行了多次監(jiān)視空間的煙濃度檢測(cè)后，進(jìn)行 1次1，正系數(shù)的計(jì)算的結(jié)構(gòu)。例如，在修正系ltt生變動(dòng)的情況少的環(huán)境 下，希望通過減少修正系數(shù)的計(jì)算(即更新)頻度，以減少電力消耗。
才艮據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，不僅可獲得與第1實(shí)施方式所述的 效^目同的效果，而且，由于在由輸出l務(wù)正部49除去第1受波元件120 的輸出變動(dòng)后，進(jìn)行火災(zāi)判定，所以，可減少誤報(bào)的發(fā)生，進(jìn)一步提高火 災(zāi)感知器的動(dòng)作可靠性。
(第8實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火突感知器，如圖35所示，除了在第I聲波發(fā)生部IOO 與第1受波元件120之間配置筒體51，并且在第2聲波發(fā)生部110與第2 受波元件130之間配置筒體52以外，其他與第7實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因此， 對(duì)于與第7實(shí)施方式和第7實(shí)施方式所引用的實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo) 記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
筒體51、 52，如圖35所示，分別是直管狀的方筒，其長度方向的
38一端面分別被第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110封閉，其另 一端 面分別被第1受波元件120和第2受波元件130封閉。因此，筒體51的內(nèi) 部皿視空間，筒體52的內(nèi)部相當(dāng)于參照空間。在筒體51上，設(shè)有多個(gè) 可通過包含煙顆粒的浮游顆粒的大小的孔53，并通過孔53佳i視空間于 外部空間連通。另一方面，筒體52被兼用做隔斷壁8，在至少一部分上具 有過濾器(例如多孔質(zhì)陶瓷過濾器)，該過濾器形成了多個(gè)不能通過浮游 顆粒的大小的微細(xì)孔(未圖示)。這樣，由于來自第1聲波發(fā)生部100和第 2聲波發(fā)生部110的超聲波通過筒體51、 52的內(nèi)部，所以可防止超聲波的 聲壓因擴(kuò)散而下降的情況。
另外，如果使筒體51、 52的長度尺寸、開口形狀相同，則在監(jiān)視空 間和參照空間為同樣的氣氛環(huán)境(例如溫度、濕度、大氣壓)時(shí)，第l受 波元件120的輸出于第2受波元件130的輸出的一致度高。其結(jié)果，輸出 修正部49中的第1受波元件120的輸出的修正精度進(jìn)一步提高。
例如，假設(shè)第1受波元件120和第2受波元件130基于周圍環(huán)境的 變化和隨時(shí)間變化，產(chǎn)生了所謂Msens的量(0 Msens 1)的靈敏度下 降，并且如果把第2受波元件130的輸出設(shè)為Pref、把第2受波元件130 的輸出(參照值)的初始值設(shè)為PrefO、把第1受波元件120的輸出設(shè)為 Pmes、把第1受波元件120的輸出的基準(zhǔn)值設(shè)為PmesO、把由輸出修正部 49 〈務(wù)正后的Pmes i殳為Pmes，、把Pmes， 的從PmesO開始的衰減量i殳為 APmes，貝'J，可根據(jù)Pref- (l-Msens) xprefo的式中，計(jì)算出l務(wù)正系 數(shù)(l-Msens)，并且，如果^f吏用該l多正系數(shù)，才艮據(jù)Pmes， =Pmes x (1/ (l-Msens))計(jì)算出Pmens，，則可才艮據(jù)PmesO-Pmes，求出衰減量Apmes。
作為本實(shí)施方式的變形例，如圖36所示，也可以把筒體51、 52重 疊配置在電路基板5的表面上。另外，也可以如圖37所示那樣，只在第l 聲波發(fā)生部100與第l受波元件120之間設(shè)置筒體51。在圖37的情況下， 通過4吏筒體51形成為比第1聲波發(fā)生部100與第1受波元件120的間隔短， 并且配置成使長度方向的各個(gè)端面分別與第1聲波發(fā)生部100和第1受波 元件120分離，而在長度方向的兩端面形成開口。在這種情況下，對(duì)于來 自第1聲波發(fā)生部100的超聲波，由于也是使其通過筒體51內(nèi)來抑制擴(kuò)散， 所以可抑制因超聲波的擴(kuò)散導(dǎo)致的聲壓下降。另外，由于第l聲滋l生部 100或第1受波元件120與筒體51之間成為監(jiān)視空間，所以也可以沒有孔 53。才艮據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，不僅可獲得與第7實(shí)施方式中所述 的效果相同的效果，而且由于通過配置筒體51，可抑制第1聲波發(fā)生部100 與第1受波元件120之間的超聲波因擴(kuò)散而導(dǎo)致的聲壓下降，所以，可使 對(duì)應(yīng)煙濃度的變化量的第1受波元件120的輸出的變化量變得比較大，結(jié) 果可進(jìn)一步達(dá)到提高SN比的效果。
(第9實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖38 (A)和圖38 (B)所示，除了通 過利用分割壁54將筒體50的內(nèi)部空間上下2等分，來形成監(jiān)視空間和參 照空間，并且，利用單一超聲波發(fā)生元件140形成第1聲波發(fā)生部100和 第2聲波發(fā)生部110以外，其他與第7實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于與 第7實(shí)施方式和第7實(shí)施方式所引用的實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo)記相 同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
本實(shí)施方式的筒體50在監(jiān)視空間側(cè)具有連通監(jiān)視空間和外部空間 的可通過包含煙顆粒的浮游顆粒的大小的孔53，第1受波元件120和第2 受波元件130被配置在監(jiān)視空間和參照空間的各自的一端。筒體50中的形 成參照空間的部分兼用^t隔斷壁8,其至少一部分上具有形成了多個(gè)不能 通過浮游顆粒的大小的微細(xì)孔(未圖示)的過濾器(例如多孔質(zhì)陶瓷過濾 器)。另夕卜，第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110由在監(jiān)視空間和參 照空間的另 一端橋形配置的單一聲波發(fā)生元件140提供。另夕卜，在圖38( B) 中，省略了第1受波元件120和第2受波元件130的圖示。
下面，具體說明本實(shí)施方式的特征部。筒體50是具有10mm平方的 正方形開口面的方筒狀，通過由分隔壁54把內(nèi)部空間2等分，監(jiān)視空間和 參照空間分別具有5mmxl0mm的開口面。這里，超聲波發(fā)生元件140中 的對(duì)作為介質(zhì)的空氣施加振動(dòng)的超聲波發(fā)生面是10mm平方的正方形。超 聲波發(fā)生元件140被配置成向監(jiān)視空間和參照空間均等地發(fā)送超聲波。在 這種情況下，第2受波元件130的輸出的初始值與第1受波元件120的輸 出的基準(zhǔn)值成為相同的值。另外，在未配置成向監(jiān)視空間和參照空間均等 地發(fā)送超聲波的情況和監(jiān)視空間和參照空間的形狀不同的情況下，只要使 用第2受波元件130的輸出的初始值與第1受波元件120的輸出的基準(zhǔn)值 的比率，計(jì)算出修正系數(shù)即可。
根據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，不僅可獲得與第7實(shí)施方式中說明的效果相同的效果，而且由于第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 由單一超聲波發(fā)生元件140構(gòu)成，所以第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā) 生部110具有相同的隨時(shí)間的變化，從而具有由輸出修正部49可確實(shí)除去 起因于來自第1聲波發(fā)生部100的超聲波的聲壓變化的第1受波元件120 的輸出變動(dòng)的影響。
(第10實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火突感知器，如圖39所示，除了發(fā)i!Ul聲波的聲波發(fā)生 部由第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110構(gòu)成，接M聲波的聲波 接收部由第1受波元件120和第2受波元件130構(gòu)成，并且信號(hào)處理部4 具有輸出修正部49以外，其他與第2實(shí)施方式的煙傳感器實(shí)質(zhì)相同。因此， 對(duì)于與第2實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說 明。
在本實(shí)施方式中，控制部2控制第1聲波發(fā)生部100順序向監(jiān)視空 間提供不同頻率的多種超聲波。信號(hào)處理部4具有存儲(chǔ)部48、煙顆粒判定 部46、煙濃度推定部41和煙濃度判定部42。該存儲(chǔ)部48至少存儲(chǔ)有第1 受波元件120的基準(zhǔn)輸出(對(duì)于基準(zhǔn)聲壓的第1受波元件120的輸出)、對(duì) 應(yīng)在監(jiān)視空間中存在的浮游顆粒種類和浮游顆粒濃度的第1聲波發(fā)生部 100的輸出頻率與第1受波元件120的輸出的相對(duì)單位衰減率的關(guān)系數(shù)據(jù)、 和關(guān)于煙顆粒的特定頻率(例如82kHz)下的單位衰減率。該煙顆粒判定 部46使用從第l聲波發(fā)生部IOO向?qū)嶋H的監(jiān)視空間提供的各個(gè)頻率的超聲 波的第1受波元件120的輸出與保存在存儲(chǔ)部48中的關(guān)系數(shù)據(jù)，推定在該 監(jiān)視空間中浮游的煙顆粒的種類。該煙濃度推定部41在由煙顆粒判定部 46推定的煙顆粒是作為J^W"象預(yù)先決定的顆粒的情況下，根據(jù)特定頻率 的超聲波的第1受波元件120的輸出的自基準(zhǔn)值開始的變化量，推定監(jiān)視 空間的煙濃度。該煙濃度判定部42將由煙濃度推定部推定的煙濃度與規(guī)定 的閾值進(jìn)行比較，判定火災(zāi)的有無。另外，在信號(hào)處理部4中，與第7實(shí) 施方式同樣，設(shè)有根據(jù)第2受波元件130的輸出的自初始值開始的變化率， 修正第1受波元件120的輸出的輸出修正部49，在煙顆粒判定部46和煙 濃度推定部41中，使用被輸出修正部49修正后(即，除去了周圍環(huán)境的 變化和隨時(shí)間變化的影響)的第1受波元件120的輸出進(jìn)行處理。
控制部2通過使向第1聲波發(fā)生部100提供的驅(qū)動(dòng)輸入波形的頻率 順序變化，從第1聲》M生部IOO順序發(fā)送不同頻率的多種超聲波。例如，第1聲波發(fā)生部100發(fā)送的超聲波的頻率范圍是20kHz 82kHz。另夕卜，在 本實(shí)施方式中，控制部2控制第l聲波發(fā)生部100，順序發(fā)送不同頻率的4 種超聲波。
另外，在本實(shí)施方式中，在從第1聲波發(fā)生部100發(fā)送各種超聲波 之前，從第2聲波發(fā)生部110也發(fā)送與第1聲波發(fā)生部100相同頻率的超 聲波，根據(jù)第2受波元件130的輸出的自初始值開始的變化率，計(jì)算出修 正系數(shù)。即，控制部2通過順序改變向第2聲波發(fā)生部110施加的驅(qū)動(dòng)輸 入波形的頻率，從第2聲波發(fā)生部110順序發(fā)送不同頻率的多種超聲波。 例如，第2聲波發(fā)生部110發(fā)送的超聲波的頻率范圍是20kHz 82kHz。
M在存儲(chǔ)部48中的關(guān)系數(shù)據(jù)只要是表示第1聲波發(fā)生部100的輸 出頻率與第1受波元件120的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量的關(guān)系的數(shù)據(jù) 即可，也可以是取代上述的相對(duì)單位衰減率，而采用了例如第l受波元件 120的輸出的從基準(zhǔn)值開始的衰減量、和第1受波元件120的輸出的>^基 準(zhǔn)值開始的衰減量除以基準(zhǔn)值后的衰減率、或單位衰減率的關(guān)系數(shù)據(jù)。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，不僅具有第2實(shí)施方式所述的效果，而且 由于還可獲得第7實(shí)施方式所述的輸出修正的效果，所以可提供一種響應(yīng) 性良好，而且誤報(bào)少的火災(zāi)感知器。
作為本實(shí)施方式的變形例，也可以如圖40所示那樣，分別利用輸出 頻率相互不同的多個(gè)超聲波發(fā)生元件構(gòu)成第1聲波發(fā)生部100和第2聲波 發(fā)生部110。在這種情況下，通過作為各個(gè)超聲波發(fā)生元件而使用如壓電 元件那樣通過機(jī)械振動(dòng)發(fā)生超聲波的元件，分別以各自的共振頻率驅(qū)動(dòng)各 個(gè)超聲波發(fā)生元件，可提高從第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 各自發(fā)送的超聲波的聲壓，提高SN比。另外，不僅可順序驅(qū)動(dòng)各個(gè)超聲 波發(fā)生元件來順序發(fā)送多種超聲波，而且可一齊驅(qū)動(dòng)多個(gè)超聲波發(fā)生元件 來通it^送多種超聲波。在這種情況下，可同時(shí)檢測(cè)出多種超聲波的聲壓 的衰減量，不受監(jiān)視空間的短期的隨時(shí)間變化(例如浮游顆粒的濃度變化) 的影響，對(duì)多種超聲波檢測(cè)出聲壓的衰減量，可更高精度推定浮游的顆粒 的種類和煙濃度。
另外，在圖40所示的火突感知器的情況下，理想的是，如圖41所 示那樣，把第1受波元件120與構(gòu)成第1聲波發(fā)生部100的多個(gè)超聲波發(fā) 生元件的各個(gè)對(duì)置配置，并且把第2受波元件130與構(gòu)成第2聲波發(fā)生部110的多個(gè)超聲波發(fā)生元件的各個(gè)對(duì)置配置。在這種情況下，如果在第1 受波元件120和第2受波元件130各自中使用共振特性的Q值比較大的壓 電元件，并且把第1受波元件120和第2受波元件130用在各自的共振頻 率的超聲波接收中，則可提高第1受波元件120和第2受波元件130的靈 敏度。
或者，根據(jù)圖12的火災(zāi)感知器相同的技術(shù)思想，對(duì)第1聲波發(fā)生部 100和第1受波元件120、以及第2聲波發(fā)生部110和第2受波元件130， 由壓電型超聲波傳感器等能夠在超聲波的發(fā)送接收雙方使用的超聲波發(fā) 生元件來兼用。在這種情況下，雖然需要設(shè)置M各個(gè)超聲波發(fā)生元件發(fā) 送的超聲波向該超聲波發(fā)生元件反射的反射面，然而可實(shí)現(xiàn)基于元件數(shù)量 的減少的低成本化。
另外，也可以是在每次從第1聲波發(fā)生部100發(fā)送多種超聲波時(shí)進(jìn) 行l(wèi)次修正系數(shù)的計(jì)算的結(jié)構(gòu)，例如，在修正系數(shù)變動(dòng)少的環(huán)境下，通過 減少修正系數(shù)的計(jì)算(即更新)的頻度，可降低電力消耗。在這種情況下， 不需要從第2聲波發(fā)生部110發(fā)送多種超聲波，只要根據(jù)相對(duì)特定頻率(例 如82kHz)的超聲波的第2受波元件130的輸出的初始值的變化量，計(jì)算 出修正系數(shù)即可。
另外，在本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器中，也和第7實(shí)施方式同樣，通 過在信號(hào)處理部4中設(shè)置聲速檢測(cè)部43、溫度推定部44、溫度判定部45, 可進(jìn)一步提高火災(zāi)的判定精度。
(第11實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火突感知器，如圖42所示，除了聲波發(fā)生部由第l聲波 發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110構(gòu)成，接收超聲波的聲波接收部由第1 受波元件120和第2受波元件130構(gòu)成，并且具有放大第1受波元件120 和第2受波元件130的輸出之差的差動(dòng)放大部9以外，其他與第1實(shí)施方 式的煙傳感器實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于與第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo) 記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的i兌明。
在本實(shí)施方式中，與圖35所示的情況相同，在圓盤狀的由印刷141 構(gòu)成的電路1415的表面上，隔著監(jiān)視空間對(duì)置配置有第1聲波發(fā)生部100 和第1受波元件120，隔著參照空間配置有第2聲波發(fā)生部110和第2受 波元件130。控制部2、差動(dòng)放大部9和信號(hào)處理部4祐i殳置在電路J^5上。另外，在第1聲波發(fā)生部IOO與第l受波元件120之間配置有筒體51， 在第2聲波發(fā)生部110與第2受波元件130之間配置有筒體52。由于由第 1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110分別提供的超聲波通過筒體51、 52的內(nèi)部，所以可防止超聲波的聲壓因擴(kuò)散導(dǎo)致的降低。另外，在筒體51 上設(shè)有多個(gè)可通過包含煙顆粒的浮游顆粒的大小的孔53,通過空53構(gòu)成 監(jiān)視空間與外部空間的連通。另一方面，筒體52M揮隔斷壁的功能，其 在至少一部分上具有形成了多個(gè)不能通過浮游顆粒的大小的微細(xì)孔(未圖 示)的過濾器(例如多孔質(zhì)陶瓷過濾器)。由此，在參照空間中，除了溫 度以外，關(guān)于濕度和大氣壓的務(wù)降，都與外部空間和監(jiān)視空間相同。
在第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110各自中，可以使用與 第1實(shí)施方式相同的聲波發(fā)生元件，在第1受波元件120和第2受波元件 130的各自中，可采用與第1實(shí)施方式相同的靜電電容型微音器。另外， 信號(hào)處理部4除了從后述的差動(dòng)放大部9接收輸出以外，具有與第1實(shí)施 方式的信息處理部相同的功能。
另一方面，控制部2由向第1聲波發(fā)生部100和第2聲滋JC生部110 通過施加驅(qū)動(dòng)輸入波形，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路、和控制該驅(qū)動(dòng)電路的由微 計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制電路構(gòu)成。該控制部2具有同步模式和非同步模式的2 種控制模式，該同步模式使第1超聲波發(fā)生部100和第2超聲波發(fā)生部110 發(fā)送超聲波，且使從第1超聲波發(fā)生部100和第2超聲波發(fā)生部110各自 發(fā)送的超聲波頻率相同、ibf目位相同。該非同步模式以只從第l超聲^OL 生部100和第2超聲波發(fā)生部110的一方發(fā)iil^聲波。
在本實(shí)施方式中，對(duì)第l超聲波發(fā)生部IOO和第2超聲波發(fā)生部110 以同一條件(例如超聲波的聲壓)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且在同一條件(例如直流 偏置電壓)下使用第1受波元件120和第2受波元件130。另外，第1超 聲波發(fā)生部100與第1受波元件120的位置關(guān)系、和第2超聲波發(fā)生部110 與第2受波元件130的位置關(guān)系祐i殳定為相同。因此，在控制部2以同步 模式對(duì)第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110進(jìn)行了控制時(shí)，只要浮 游顆粒未ii^視空間，監(jiān)視空間與參照空間為相同的狀態(tài)(例如溫度、 濕度、大氣壓)，第1受波元件120的輸出與第2受波元件130的輸出不僅 頻率和相位相同，而且強(qiáng)度又相同。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的特征部的差動(dòng)放大部9進(jìn)行詳細(xì)說明。差動(dòng) 放大部9，如上述那樣，取得第1受波元件120和第2受波元件130的輸
44出差量，并將該差量放大輸出，以下，把控制部2以同步模式對(duì)第l聲波 發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110進(jìn)行了控制時(shí)的差動(dòng)放大部9的輸出稱 為差動(dòng)輸出。即，差動(dòng)輸出相當(dāng)于在控制部2以使第1受波元件120和第 2受波元件130的輸出頻率相同且相位相同的方式對(duì)第1超聲>&^生部100 和第2超聲波發(fā)生部110進(jìn)行了同步控制時(shí)的、第1受波元件120與第2 受波元件130的輸出之差。因此，如上述那樣，只要浮游顆粒未i^Aj&視 空間，監(jiān)視空間與參照空間為相同的狀態(tài)(例如溫度、濕度、大氣壓)， 差動(dòng)輸出為零。因此，在本實(shí)施方式中，差動(dòng)輸出的初始值為零。
差動(dòng)輸出被送到信號(hào)處理部4的煙濃度推定部41，在煙濃度推定部 41中，根據(jù)控制部2以同步模式對(duì)第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部 110進(jìn)行了控制時(shí)的差動(dòng)放大器9的輸出，即差動(dòng)輸出的上述初始值(零) 的變化量，推定煙濃度。即，隔著監(jiān)視空間接收來自第1聲波發(fā)生部100 的超聲波的第1受波元件120的輸出的衰減量，相對(duì)監(jiān)視空間的煙濃度大 致成比例增加，但通過隔斷浮游顆粒的ii^的參照空間接收來自第2聲波 發(fā)生部110的超聲波的第2受波元件130的輸出不根據(jù)監(jiān)視空間的煙濃度 變化，因此，相當(dāng)于第1受波元件120和第2受波元件130的輸出之差的 差動(dòng)輸出的變化量于監(jiān)視空間的煙濃度大致成比例增加。因此，如果根據(jù) 預(yù)測(cè)的煙濃度與差動(dòng)輸出的變化量的關(guān)系數(shù)據(jù)，預(yù)先求出并保存煙濃度與 變化量的關(guān)系式，則可根據(jù)差動(dòng)輸出的變化量推定煙濃度。另外，由于根 據(jù)煙濃度推定部41的輸出判定火災(zāi)的有無，并發(fā)出才艮警音的結(jié)構(gòu)與第1 實(shí)施方式相同，所以省略i兌明。
另一方面，聲速檢測(cè)部43使用第1聲波發(fā)生部100與第1受波元件 120之間的距離、和來自第1聲波發(fā)生部100的超聲波被第1受波元件120 接收到的時(shí)間差，求出聲速。另外，除了用于推定煙濃度的來自第l聲波 發(fā)生部100的超聲波之外，也可以由控制部2以非同步模式控制第1聲波 發(fā)生部100,使第1聲波發(fā)生部100定期發(fā)送規(guī)定頻率的超聲波，由聲速 檢測(cè)部43根據(jù)該超聲波被第1受波元件120接收到時(shí)的時(shí)間差，求出聲速。 或者，也可以從第2聲波發(fā)生部110發(fā)送超聲波，根據(jù)該超聲波被第2受 波元件130接收到時(shí)的時(shí)間差求出聲速。溫度推定部44利用公知的大氣中 的聲速與絕對(duì)溫度的關(guān)系式，根據(jù)聲速推定監(jiān)視空間的溫度。另外，由于 根據(jù)溫度推定部44的輸出判定火災(zāi)的有無，并發(fā)出報(bào)警音的結(jié)構(gòu)與第1 實(shí)施方式相同，所以省略i兌明。下面，參照?qǐng)D43對(duì)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的動(dòng)作進(jìn)行說明，控制 部2通過定期第以同步模式控制第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部 110，從第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110同時(shí)發(fā)ilUl聲波。這里， 在監(jiān)視空間中如果無煙(在圖5 (E )中，"無煙")，則圖5 (A)所示的第 2受波元件130的輸出與圖5 (B)所示的第1受波元件120的輸出相同， 兩者的差量如圖5(C)所示，為零。因此，將圖5 (C)的差量放大后的 差動(dòng)放大部9的輸出，即(圖5 (D)的差動(dòng)輸出也是零(初始值)。這里， 煙濃度推定部41雖然是根據(jù)差動(dòng)輸出的初始值的變化量來推定監(jiān)視空間 的煙濃度，但由于差動(dòng)輸出的自初始值開始的變化量為零，所以，推定的 煙濃度小于閾值，在煙濃度判定部42中判斷為"無火災(zāi)"。
另一方面，在監(jiān)視空間內(nèi)如果有煙(圖5 (E)中，"有煙")，則雖 然圖5 (A)所示的第2受波元件130的輸出不變化，但圖5 (B)所示的 第1受波元件120的輸出對(duì)應(yīng)監(jiān)視空間的煙濃度而衰減，如圖5 ( C )所示 那樣兩者之間產(chǎn)生差。因此，放大了圖5 ( C )的差量的差動(dòng)放大部9的輸 出，即差動(dòng)輸出4(初始值)開始變化(圖5(D))。此時(shí)的差動(dòng)輸出的 初始值的變化量與監(jiān)視空間的煙濃度大致成比例地增加。這里，煙濃度推 定部41根據(jù)差動(dòng)輸出的自初始值開始的變化量，推定監(jiān)視空間的煙濃度， 煙濃度判定部42在由煙濃度推定部41推定的煙濃度大于等于閾值時(shí)，判 定為"有火災(zāi)"。
作為本實(shí)施方式的變形例，也可以對(duì)第1聲波發(fā)生部100和第2聲 波發(fā)生部110以其他條件驅(qū)動(dòng)，并且對(duì)第1受波元件120和第2受波元件 130在其他條件下使用。在這種情況下，在監(jiān)視空間中沒有浮游顆粒的進(jìn) 入，監(jiān)視空間和參照空間為相同的狀態(tài)(例如溫度、濕度、大氣壓)時(shí)， 即使從第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110發(fā)iiii目同頻率相同相位 的超聲波，差動(dòng)輸出也不成為零，但只要把此時(shí)的差動(dòng)輸出設(shè)定為初始值， 可以根據(jù)該初始值的差動(dòng)輸出的變化量推定監(jiān)視空間的煙濃度。
根據(jù)本實(shí)施方式火災(zāi)感知器，不僅可獲得第1實(shí)施方式所述的效果， 而且通過設(shè)置差動(dòng)放大部9，不^_才艮據(jù)第1受波元件120單體的輸出，而 且根據(jù)差動(dòng)輸出的初始值的變化量推定監(jiān)視空間的煙濃度，因此，即使有 周圍環(huán)境的變化，也能夠不受該變化的影響，高精度推定除監(jiān)視空間的煙 濃度，結(jié)果可進(jìn)一步提高火災(zāi)感知器的動(dòng)作可靠性。即，由于對(duì)應(yīng)周圍環(huán) 境的變化(例如溫度、濕度、大氣壓等的變化)，從第1聲波發(fā)生部100
46發(fā)送的超聲波的聲壓發(fā)生變化、即使煙濃度一定，在作為介質(zhì)的空氣中傳
播時(shí)的超聲波的衰減率發(fā)生變化、第1受波元件120的靈敏JL良生變化， 所以第1受波元件120的輸出有時(shí)與監(jiān)視空間的煙濃度無關(guān)地發(fā)生變化， 但由于在第2受波元件130的輸出中也產(chǎn)生與此時(shí)的第1受波元件120的 輸出變動(dòng)同等的輸出變動(dòng)，所以在相當(dāng)于第1受波元件120和第2受波元 件130的輸出之差的差動(dòng)輸出中，第1受波元件120的輸出變動(dòng)與第2受 波元件130的輸出變動(dòng)相互抵消，由此，可確實(shí)除去輸出變動(dòng)的影響。
(第12實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖44所示，除了第1聲波發(fā)生部100 和第2聲波發(fā)生部110由單一差動(dòng)型受波元件200構(gòu)成以外，其他與第11 實(shí)施方式相同。因此，對(duì)于與第1實(shí)施方式和第11實(shí)施方式所引用的實(shí)施 方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
在本實(shí)施方式中，如圖45所示，形成監(jiān)視空間的筒體51、和形成 參照空間的筒體52，在電路基板5的厚度方向上重疊配置。由此，監(jiān)視空 間和參照空間隔著隔壁55上下相鄰。隔壁55也可以是筒體51和筒體52 的共用的側(cè)壁。另夕卜，筒體51的長度方向的與第1聲波發(fā)生部100的相反 側(cè)的端面、和筒體52的長度方向的與第2聲滋發(fā)生部110的相反側(cè)的端面 分別被封閉。
差動(dòng)型受波元件200被配置在分隔上述監(jiān)視空間和參照空間的隔壁 55上。該差動(dòng)型受波元件200在筒體51的內(nèi)部空間即監(jiān)視空間側(cè)、和筒 體52的內(nèi)部空間即參照空間側(cè)，分別形成由接收聲壓的受壓部，利用兩個(gè) 受壓部檢測(cè)出聲壓之差。另外，雖然在圖44中省略了圖示，但在差動(dòng)型受 波元件200與信號(hào)處理部4之間設(shè)有放大差動(dòng)型受波元件200的輸出的放 大器。這里，把由放大器對(duì)在控制部2以同步模式控制了第1聲波發(fā)生部 100和第2聲波發(fā)生部110時(shí)的差動(dòng)型受波元件200的輸出進(jìn)行了放大后 的輸出作為差動(dòng)輸出。即，通過這樣第把第1受波元件120和第2受波元 件130作為單一的差動(dòng)型受波元件200,能夠從差動(dòng)型受波元件200直接 取出相當(dāng)于第1受波元件120和第2受波元件130的輸出差量的成分，因 此，不需要如第11實(shí)施方式中所說明的那樣取得第1受波元件120和第2 受波元件130的差量的差動(dòng)放大部9。
另外，作為本實(shí)施方式的變形例，也可以如圖46那樣把單一的筒體50的內(nèi)部空間利用設(shè)置在長度方向的中央部的隔壁55， 2等分為監(jiān)視空間 和參照空間。該筒體50在監(jiān)視空間側(cè)具有形成為可通過包含煙顆粒的浮游 顆粒的大小的連通監(jiān)視空間內(nèi)外的孔53，第1聲波發(fā)生部100和第2聲波 發(fā)生部110被配置在筒體50的長度方向的兩端面。筒體50中的形成參照 空間的部分兼用做隔斷壁，其至少一部分上具有形成了多個(gè)不能通過浮游 顆粒的大小的微細(xì)孔(未圖示)的過濾器(例如多孔質(zhì)陶瓷過濾器)。通 過利用該微細(xì)孔連通參照空間和外部空間，即可阻擋浮游顆粒向參照空間 的進(jìn)入，也能夠把火災(zāi)感知器的周圍環(huán)境的例如濕度和大氣壓等的變化通 過微細(xì)孔反映在參照空間中，從而能夠從差動(dòng)輸出中除去這些變化所引起 的輸出變動(dòng)的影響。
下面，對(duì)本實(shí)施方式中使用的差動(dòng)型受波元件200進(jìn)行說明。該差 動(dòng)型受波元件200由靜電電容型微音器構(gòu)成，該靜電電容型微音器具有相 互對(duì)置配置的固定電極和可動(dòng)電極，其通過對(duì)應(yīng)受壓部接收的聲壓之差使 固定電極與可動(dòng)電極之間的距離發(fā)生變化，來改變電極之間的靜電容量。 例如，如圖47 (A)和圖47 (B)所示，差動(dòng)型受波元件200具有分別形 成了在厚度方向上貫通珪M的窗孔211的矩形框狀的一對(duì)框架210、被 夾在兩框架210之間的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的固定板230、和在各個(gè)框架210 的固定板230的相反側(cè)的表面上形成為分別封閉窗孔211的形狀的由導(dǎo)電 性材料構(gòu)成的一對(duì)可動(dòng)板220。固定板230在窗孔211內(nèi)具有固定電極232, 各個(gè)可動(dòng)板220在與固定電極232對(duì)置的部位分別具有可動(dòng)電極222。這 里，在可動(dòng)板220的可動(dòng)電極222的周圍，形成有將可動(dòng)電極222保持成 能夠在框架210的厚度方向振動(dòng)的可彎曲部223。并且，兩可動(dòng)電極222 通過設(shè)在固定電極232上的透孔233，利用由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的連接片224 相互連接，并一體動(dòng)作。各個(gè)可動(dòng)板220分別與形成在窗孔211周圍的焊 盤221電連接，固定板230通過形成在框架210上的貫通孔布線234，與 形成在一方的框架210的一個(gè)表面上的焊盤231電連接。雖然在圖47 (A) 中省略了圖示，^f匡架210在固定板230、可動(dòng)板220、各個(gè)焊盤221、 231、 和貫通孔布線234的接觸部位具有絕緣膜。另外，在本實(shí)施方式中，是分 別由金屬薄膜形成可動(dòng)板220和固定板230，但也可以使用其他材料形成。 另外，可彎曲部223例如也可以是波紋構(gòu)造。
在圖47 (A)和圖47 (B)所示的結(jié)構(gòu)的由靜電電容型微音器構(gòu)成 的差動(dòng)型受波元件200中，由于形成了把固定電極232和兩個(gè)可動(dòng)電極222作為電極的電容器，所以各個(gè)可動(dòng)電極222分別作為受壓部發(fā)揮功能，在 通過接受疏密波的壓力，固定電極232與各個(gè)可動(dòng)電極222之間的距離發(fā) 生變化時(shí)，這些電極之間的靜電容量發(fā)生變化。這里，由于兩可動(dòng)電極222 一體動(dòng)作，所以固定電極232與兩可動(dòng)電極222之間的靜電容量，根據(jù)由 一方的可動(dòng)電極222接受的聲壓與另一方的可動(dòng)電極222接受的聲壓的差 量而變化。因此，如果向與固定電極232電連接的焊盤231、和分別與各 個(gè)可動(dòng)電極222電連接的焊盤221之間施加直流偏置電壓，則在焊盤之間 對(duì)應(yīng)超聲波的聲壓而產(chǎn)生微小的電壓變化，因此能夠把超聲波的聲壓轉(zhuǎn)換 成電信號(hào)。這里，由于兩焊盤221通過連接片224電連接，所以，只需把 直流偏置電壓施加在任意一方的焊盤221與焊盤231之間即可。另外，也 可以通過使用絕緣材料形成連接片224，構(gòu)成兩可動(dòng)電極222電分離的結(jié) 構(gòu)，測(cè)量固定電極232與任意一方的可動(dòng)電極222之間的靜電容量的變化。
這樣構(gòu)成的差動(dòng)型受波元件200，通過在分隔監(jiān)視空間和參照空間 的隔壁55上，把一方的可動(dòng)板222朝向監(jiān)視空間配置，把另一方的可動(dòng)板 220朝向參照空間配置，輸出在監(jiān)視空間從第1聲波發(fā)生部IOO接收的超 聲波的聲壓、和在參照空間從第2聲波發(fā)生部110接收的超聲波的聲壓之 差。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，差動(dòng)型受波元件200具有平坦的頻率特性，而且具有輸 出中的殘響成分的發(fā)生期間短的優(yōu)點(diǎn)。
另外，本實(shí)施方式的信號(hào)處理部4具有輸出修正部(未圖示)，該輸 出修正部在控制部2以非同步模式控制第2聲;妓生部110，只從第2聲 ^JL生部110發(fā)送出超聲波的狀態(tài)下，測(cè)量差動(dòng)型受波元件200的輸出， 根據(jù)該差動(dòng)型受波元件200的輸出的自初始值開始的變化量，修正差動(dòng)輸 出。即，輸出修正部保持基于差動(dòng)型受波元件200的輸出的自初始值開始 的變化率的修正系數(shù)，把使用該修正系數(shù)修正后的差動(dòng)輸出輸出到煙濃度 推定部41。差動(dòng)型受波元件200的輸出的初始值是在火災(zāi)感知器未發(fā)生隨 時(shí)間變化(例如，老化)時(shí)(例如制造過程和出廠前)檢測(cè)出的差動(dòng)型受 波元件200的輸出值，其被預(yù)先保持在輸出修正部中?；蛘撸部梢园巡?動(dòng)型受波元件200的輸出的初始值設(shè)定在程序中。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成 為控制部2和信號(hào)處理部4在每次驅(qū)動(dòng)第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā) 生部IIO，檢測(cè)監(jiān)視空間的煙濃度之前，驅(qū)動(dòng)第2聲波發(fā)生部110，測(cè)量差 動(dòng)型受波元件200的輸出，計(jì)算出修正系數(shù)的結(jié)構(gòu)，因此，在每次進(jìn)行監(jiān) 視空間中的煙濃度的檢測(cè)時(shí)，修正系數(shù)被更新。而且，差動(dòng)型受波元件200的輸出的初始值的變化率根據(jù)第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 和差動(dòng)型受波元件200的隨時(shí)間變化(例如老化)來決定，如果^^吏用基于 該變化率的修正系數(shù)修正差動(dòng)輸出，可獲得除去了隨時(shí)間變化等的影響的 差動(dòng)輸出，結(jié)果可提高監(jiān)視空間中的煙濃度的推定精度。
下面，參照?qǐng)D48的流程圖，對(duì)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器的動(dòng)作例進(jìn) 行說明。首先，在火災(zāi)感知器的出廠之前，以非同步模式驅(qū)動(dòng)第2聲波發(fā) 生部110，取得差動(dòng)型受波元件200的輸出(參照值)的初始值，把該初 始值保持在輸出修正部中(步驟S1)。然后，在把火災(zāi)感知器設(shè)置在所希 望的場(chǎng)所后，在以同步模式驅(qū)動(dòng)第1聲i^生部100和第2聲波發(fā)生部110 之前，以非同步模式驅(qū)動(dòng)第2聲波發(fā)生部110，測(cè)量差動(dòng)型受波元件200 的輸出，根據(jù)該差動(dòng)型受波元件200的輸出的從上述初始值開始的變化率， 計(jì)算出修正系數(shù)(步驟S2)。然后，以同步模式同時(shí)驅(qū)動(dòng)第1聲^JL生部 100和第2聲波發(fā)生部110,取得差動(dòng)輸出，在輸出修正部中通過對(duì)該差動(dòng) 輸出使用上述修正系數(shù)進(jìn)行修正，從差動(dòng)輸出中除去隨時(shí)間變化的影響 (步驟S3)。然后，使用修正后的差動(dòng)輸出，由煙濃度推定部41推定監(jiān)視 空間的煙濃度，在煙濃度判定部42中判定火災(zāi)的有無(步驟S4)。步驟 S4結(jié)束后，返回計(jì)算修正系數(shù)的步驟S2，并且定期地反復(fù)上述步驟S2 S4 的動(dòng)作。
例如，假i殳差動(dòng)型受波元件200基于隨時(shí)間變化，產(chǎn)生了所謂Msens 的量(0 Msens 1)的靈敏度下降，并且如果把只從第2聲波發(fā)生部110 發(fā)送超聲波時(shí)的差動(dòng)型受波元件200的輸出(參照值)設(shè)為Pref、把差動(dòng) 型受波元件200的輸出的初始值設(shè)為PrefO、把只從第1聲波發(fā)生部100 發(fā)送了超聲波時(shí)的差動(dòng)型受波元件200的輸出設(shè)為Pmes、把差動(dòng)型受波 元件200的輸出的初始值"^殳為PmesO，則輸出1務(wù)正部可才艮據(jù)Pref =
(l-Msens) xprefo的式，計(jì)算出修正系數(shù)(l-Msens),并且，使用該修 正系數(shù)，根據(jù)PmesO — PrefO = (1 / (l-Msens)) x (Pmes國Pref),修正
(Pmes-Pref )。
另外，也可以采用每當(dāng)進(jìn)行了多次監(jiān)視空間的煙濃度推定后，進(jìn)行 1次修正系數(shù)的計(jì)算的結(jié)構(gòu)。例如，在修正系氣良生變動(dòng)少的環(huán)境下，通 過減少修正系數(shù)的計(jì)算(即更新)頻度，可減少電力消耗。
根據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，由于把第1受波元件120和第2受 波元件130作為單一的差動(dòng)型受波元件200，所以具有可減少在差動(dòng)輸出中包含的噪聲，提高SN比的效果。另外，通過定期地由輸出修正部修正 差動(dòng)輸出，可除去基于第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110和差動(dòng) 型受波元件200的隨時(shí)間變化(例如老化)的差動(dòng)輸出的變動(dòng)，從而可提 高煙感知的長期的動(dòng)作可靠性。
(第13實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖42所示，除了發(fā)M聲波的聲波發(fā)生 部由第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110構(gòu)成，接M聲波的聲波 接收部由第1受波元件120和第2受波元件130構(gòu)成，并且信號(hào)處理部4 具有后述的差動(dòng)放大部9以外，其他與第2實(shí)施方式的煙傳感器實(shí)質(zhì)相同。 因此，對(duì)于與第2實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo)^^目同的符號(hào)，并省略重 復(fù)的說明。
在本實(shí)施方式中，控制部2以同步模式控制第1聲波發(fā)生部100和 第2聲波發(fā)生部110，使第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110分別 順序發(fā)送不同頻率的多種超聲波。信號(hào)處理部4的存儲(chǔ)部48至少存儲(chǔ)第2 受波元件130的輸出、監(jiān)視空間中存在的煙顆粒的種類和煙顆粒濃度對(duì)應(yīng) 的第1聲i^生部100的輸出頻率和差動(dòng)輸出的相對(duì)單位變化率(相當(dāng)于 第1受波元件120的輸出的相對(duì)單位衰減率)的關(guān)系數(shù)據(jù)、和關(guān)于煙顆粒 的在特定頻率(例如，82kHz)時(shí)的差動(dòng)輸出的單位變化率。顆粒判定部 46使用從第1聲波發(fā)生部100向?qū)嶋H的監(jiān)視空間發(fā)送的各個(gè)頻率的超聲波 的差動(dòng)輸出和保存在存儲(chǔ)部48中的關(guān)系數(shù)據(jù)，推定在監(jiān)視空間中存在的煙 顆粒的種類。另夕卜，煙濃度推定部41在推定的煙顆粒是預(yù)先設(shè)定為監(jiān)M 象的煙顆粒的情況下，根據(jù)對(duì)應(yīng)上述特定頻率的超聲波的差動(dòng)輸出的自初 始值開始的變化量，推定監(jiān)視空間的煙濃度。煙濃度判定部42將由煙濃度 推定部41推定的煙濃度與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，判定火災(zāi)的有無。另夕卜， 也可以作為特定頻率而把多個(gè)頻率作為對(duì)象，求出對(duì)每個(gè)特定頻率推定出 的煙濃度的平均值。在這種情況下，可進(jìn)一步提高煙濃度的推定精度。
M在存儲(chǔ)部48中的關(guān)系數(shù)據(jù)只要是表示第1聲波發(fā)生部100的輸 出頻率與差動(dòng)輸出的初始值的變化量的關(guān)系的數(shù)據(jù)即可，也可以是取代上 勤目對(duì)單位變化率而釆用可例如差動(dòng)輸出的初始值的變化量、或差動(dòng)輸出 的初始值的變化量除以第2受波元件130的輸出后的變化率、或單位變化 率的關(guān)系數(shù)據(jù)。另外，在本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器中，也和第ll實(shí)施方式同樣，把
聲速檢測(cè)部43、溫度推定部44、溫度判定部45設(shè)在信號(hào)處理部4中，從 而可進(jìn)一步提高火災(zāi)的判定精度。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，不僅可獲得與第2實(shí)施方式所述的效果相 同的效果，而且還可獲得第11實(shí)施方式所述的基于設(shè)置差動(dòng)放大部9的效 果，因此，可提供響應(yīng)性優(yōu)良，誤才艮少的火災(zāi)感知器。
(第14實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖50所示，除了作為聲波發(fā)生部而具有 第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110，受波元件3接收具有相當(dāng)于 第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110發(fā)生的超聲波的頻率差的頻率 (固定頻率)的疏密波(干涉波)以外，其他與第1實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。 因此，對(duì)于與第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo)ie^目同的符號(hào)，并省略重 復(fù)的說明。
第1聲波發(fā)生部100和第2聲^L發(fā)生部110的各自中，可使用與第1 實(shí)施方式相同的超聲波發(fā)生元件，在受波元件3中可采用與第1實(shí)施方式 相同的靜電電容型微音器。另一方面，控制第1聲波發(fā)生部100和第2聲 ^L發(fā)生部110的控制部2由對(duì)第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 通過施加驅(qū)動(dòng)輸入波形進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路、和控制該驅(qū)動(dòng)電路的由微計(jì) 算機(jī)構(gòu)成的控制電路構(gòu)成。信號(hào)處理部4與第1實(shí)施方式相同，具有煙濃 度推定部41、煙濃度判定部42、聲速檢測(cè)部43、溫度推定部44、和溫度 判定部45。
在本實(shí)施方式中，由控制部2進(jìn)行控制，使第1聲波發(fā)生部100， 如圖51 (A)所示，發(fā)送第l頻率的超聲波(以下稱為第l超聲波)，使第 2聲波發(fā)生部110，如圖51(B)所示，發(fā)送比第l頻率高的第2頻率的超 聲波(以下稱為第2超聲波)。第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 都被與受波元件3對(duì)置地排列設(shè)置在同一面上。這里，第2頻率被設(shè)定為 比第1頻率高出規(guī)定的固定頻率，固定頻率被設(shè)定為至少比第1頻率低。 并且，控制部2控制第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110,使從第1 聲波發(fā)生部100和第2聲滋發(fā)生部110的雙方同時(shí)向監(jiān)視空間發(fā)送超聲波。 從第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110各個(gè)發(fā)送的超聲波如果因監(jiān) 視空間的介質(zhì)(空氣)的非線性而產(chǎn)生相互干涉，則如圖51 (C)所示那
52樣，產(chǎn)生具有相當(dāng)于兩個(gè)超聲波的頻率差的頻率(固定頻率)的疏密波，
即干涉波。另外，圖51 (A)中的"W1"、圖51 (B)中的"W2"分別表 示第1超聲波和第2超聲波，圖51(C)中的"W3"表示干涉波。即，在 監(jiān)視空間中，當(dāng)作為1次波入射了第1超聲波(Wl)和第2超聲波(W2 ) 時(shí)，作為2次波而產(chǎn)生第2頻率與第1頻率之差的固定頻率的干涉波(W3 )。
另一方面，作為受波元件3，采用對(duì)上述固定頻率的疏密波具有充 分靈敏度的受波元件，受波元件3不檢測(cè)從第1聲波發(fā)生部100和第2聲 波發(fā)生部110各自發(fā)送的超聲波本身的聲壓，而檢測(cè)干涉波的聲壓。因此，。 根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，可以在^C^第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生 部110發(fā)送的超聲波的第1頻率和第2頻率設(shè)定得比較高的同時(shí)，把受波 元件接收的干涉波的頻率(即固定頻率)設(shè)定得比較低。
下面，說明本實(shí)施方式的具體例。在聲速c為340m/s、第l聲波發(fā) 生部100和第2聲波發(fā)生部110與受波元件3之間的距離為34mm時(shí)，設(shè) 定來自第1聲波發(fā)生部100的第1超聲波的頻率為200kHz、設(shè)定來自第2 聲波發(fā)生部110的第2超聲波的頻率為220kHz。這里，控制部2控制第1 聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110,分別連續(xù)發(fā)送例如各100周期左 右的超聲波。在這種情況下，在監(jiān)視空間中，產(chǎn)生第1頻率(=200kHz) 與第2頻率(=220kHz)之差即固定頻率(=20kHz)的干涉波。因此，在 受波元件3中可檢測(cè)出20kHz的疏密波的聲壓，即^A—般的受波元件3 (不限于上述的靜電電容型微音器，也包括例如駐極體電容型微音器)， 也能夠以充分的靈敏度檢測(cè)出聲壓。
另外，信號(hào)處理部4的聲速檢測(cè)部43，可以定期地發(fā)送不同于用于 推定煙濃度的超聲波的規(guī)定頻率的疏密波，根據(jù)該疏密波被受波元件3接 收到時(shí)的時(shí)間差，求出聲壓，也可以使用為了推定煙濃度而發(fā)送的超聲波 求出聲速。由于根據(jù)求出的聲速推^J^視空間的溫度，根據(jù)推定的溫度， 判定火災(zāi)的有無的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同，所以省略i兌明。
根據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，不僅可獲得與第1實(shí)施方式所述的 效^目同的效果，而且由于受波元件3接收低頻率的干涉波，所以即4tA 一般的受波元件也能夠以充分的靈敏度檢測(cè)出聲壓。另一方面，由于從第 1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110發(fā)送的超聲波的頻率高，所以基 于監(jiān)視空間內(nèi)的煙顆粒的受波元件3的輸出衰減量比較大，從而還具有提 高SN比的效果。
53(第15實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖52 (A)和圖52 (B)所示，除了在 第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110與受波元件3之間配置有把內(nèi) 空間作為聲波的傳播路徑使用的，縮窄了聲波的擴(kuò)散范圍的筒體50以外， 其他與第14實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。因此，對(duì)于與第14實(shí)施方式和第14實(shí)施 方式所引用的實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素，標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的 說明。
圖52 (A)所示的筒體50是直管狀的方筒，在長度方向的一端面配 置有第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110,并且在另一端面上配置 有受波元件3。通過設(shè)置筒體50， ^^聲波通過筒體50的內(nèi)部空間，來抑 制擴(kuò)散，從而可抑制超聲波的聲壓下降。另外，由于這種結(jié)構(gòu)是筒體50 內(nèi)成為監(jiān)視空間，所以在例如筒體50的側(cè)面形成有把煙等導(dǎo)入內(nèi)部的孔 (未圖示)。
另外，筒體50與長度方向的兩端面被封閉的音響管同樣，具有固有 的共振頻率。即，在把筒體50的長度方向的尺寸設(shè)定為L時(shí)，與滿足L-
(n/2) x入的關(guān)系(其中n是自然數(shù))的波長入對(duì)應(yīng)的頻率f (用c表示 波的傳播速度，可表示為f-c/X )成為筒體50的共振頻率。在本實(shí)施方 式中，控制部2使第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110發(fā)送筒體50 固有共振頻率的超聲波。由此，在筒體50內(nèi)通過產(chǎn)生共振，可增大超聲波 的聲壓。在這種情況下，由于為了在筒體50內(nèi)產(chǎn)生共振，而需要提供超過 L/入的多周期(以下稱為m周期)的超聲波，所以，控制部2使第1聲波 發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110發(fā)送m (>L/X )周期的超聲波的連續(xù) 波。換言之，控制部2控制第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110, 使從各個(gè)聲波發(fā)生部連續(xù)發(fā)i^聲波的發(fā)送時(shí)間tp (即tp = m x人/ c)大 于在筒體50的長度方向上的兩端之間傳播超聲波所需要的傳播時(shí)間ts
(即，t^L/c)(即，tp>ts)。受波元件3在筒體50內(nèi)產(chǎn)生共振，并且超 聲波的聲壓達(dá)到了飽和時(shí)檢測(cè)干涉波的聲壓。由于通常是在來自音源部1 的超聲波的發(fā)送結(jié)束時(shí)，超聲波的聲壓達(dá)到飽和，所以，作為一例，只要 在來自第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110的超聲波的發(fā)送結(jié)束的 同時(shí)，在受波元件3中檢測(cè)出干涉波的聲壓即可。
另外，如圖52 (B)所示那樣，把第1聲波發(fā)生部100和第2聲波 發(fā)生部110分別配置在通過50的長度方向的各個(gè)端面上，在沿著筒體50的長度方向的側(cè)面上的中央部配置受波元件3。
根據(jù)本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，不僅可獲得與第14實(shí)施方式所述的 效^目同的效果，而且由于在第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 與受波元件3之間的超聲波的傳播路徑上設(shè)置了筒體50，可抑制超聲波的 擴(kuò)散，防止聲壓的下降。并且由于在筒體50內(nèi)通過產(chǎn)生共振使超聲波的聲 壓增大，所以可進(jìn)一步提高SN比。特別是在基于共振而在筒體50的長度 方向的端面反復(fù)反射的超聲波中，實(shí)際的傳播距離隨著反射的次數(shù)而延 長，超聲波實(shí)際上是經(jīng)it^目當(dāng)于筒體50的長度方向的尺寸L的數(shù)倍的傳 播距離才到達(dá)受波元件3。其結(jié)果，超聲波的衰減量與由受波元件3接收 非共振的單脈沖狀的超聲波的情況相比，增大了數(shù)倍，從而有利于提高檢 測(cè)靈敏度。
(第16實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，除了第1聲波發(fā)生部100、第2聲波發(fā)生 部110和受波元件3的配置關(guān)系不同以外，其他與第15實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。 因此，對(duì)于與第15實(shí)施方式和第15實(shí)施方式所引用的實(shí)施方式相同的構(gòu) 成要素，標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
在圖53 (A)所示的火災(zāi)感知器中，使用長度方向的一端作為超聲 波的it射端而形成開口，另一端與第1聲波發(fā)生部100連接的筒體51、和 一端作為超聲波的發(fā)射端而形成開口 ，另 一端與第2聲波發(fā)生部110連接 的筒體52。兩筒體(51、 52)被配置成V字型，以使各自的發(fā)射端朝向受 波元件3, M射端發(fā)射的超聲波在受波元件3近前(受波元件3與發(fā)射 端之間)相互交叉，利用介質(zhì)(空氣)的非線性形成干涉，從而產(chǎn)生干涉 波。
另外，各個(gè)筒體(51、 52)與長度方向的一端面被封閉的音響管同 樣，具有固有的共振頻率。即，在把各個(gè)筒體(51、 52)的長度方向的尺 寸設(shè)定為L時(shí)，與滿足1^= (l/4 + n/2) x入的關(guān)系(其中n = 0、 1、 2、 3…)的波長入對(duì)應(yīng)的頻率f (=c/X )成為筒體(51、 52)的共振頻率。 因此，在向筒體(51、 52)內(nèi)射入滿足1^= (l/4 + n/2) x入的關(guān)系的超 聲波的連續(xù)波時(shí)，該超聲波的至少一部分在筒體的兩端面反復(fù)反射，反射 波與直接波重疊而產(chǎn)生共振，在筒體內(nèi)部，超聲波的聲壓增大。在這種情 況下，為了在筒體內(nèi)產(chǎn)生共振，控制部2控制第1聲波發(fā)生部IOO和第2聲波發(fā)生部IIO，發(fā)送m (>L/X )周期的超聲波的連續(xù)波。換言之，控 制部2控制第1聲^LiL生部100和第2聲i^L生部110,使從第1聲i^ 生部100和第2聲波發(fā)生部IIO各自連續(xù)發(fā)送超聲波的發(fā)送時(shí)間tp ( = m x入/c)大于在筒體(51、 52)的長度方向上的兩端之間傳播超聲波所需 要的時(shí)間仁(=L/c)(即，tp>ts)。另外，在把一方的端面作為開口端的 情況下，由于在開口端外僅AL的外側(cè)，產(chǎn)生超聲波的聲壓的節(jié)(即，空 氣的移動(dòng)速度的波腹)，所以，只要將求出共振頻率時(shí)使用的長度L修正 AL(開口端的修正)，可求出更準(zhǔn)確的共振頻率。
下面，說明本實(shí)施方式的具體例。在聲速c為340m/s、各個(gè)筒體(51、 52)的長度方向上的距離為34mm時(shí)，為了滿足L-(1/4 + n/2) x入的 關(guān)系，只要設(shè)定來自第1聲波發(fā)生部100的第1超聲波的頻率為202.5kHz、 設(shè)定來自第2聲波發(fā)生部110的第2超聲波的頻率為222.5kHz即可。這里， 如上述那樣，控制部2控制第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110， 發(fā)送m (>L/X )周期的連續(xù)的超聲波(例如，IOO周期左右的超聲波)。 在監(jiān)視空間中，產(chǎn)生第1頻率(=202.5kHz )與第2頻率(=222.5kHz)之 差即固定頻率(二20kHz)的干涉波。因此，在受波元件3中可檢測(cè)出20kHz 的疏密波的聲壓，即^^:一般的受波元件3也能夠以充分的靈敏度檢測(cè)出 聲壓。另外，由于第1超聲波和第2超聲波的頻率分別是202.5kHz和 222.5kHz，所以，在監(jiān)視空間中如果存在煙顆粒，則產(chǎn)生與相當(dāng)于200kHz 的頻率的超聲波同等程度的聲壓下降，受波元件3的輸出的衰減量變得比 較大。
根據(jù)本實(shí)施方式，由于在筒體(51、 52)的外側(cè)產(chǎn)生干涉波，所以， 即使在受波元件3接收的干涉波的頻率低的情況下，也不會(huì)因筒體內(nèi)周面 的粘性阻抗使干涉波衰減。即，在筒體(51、 52)的截面面積(管徑)小 的情況下，因筒體的內(nèi)周面的粘性阻抗，通過筒體內(nèi)的某個(gè)頻率以下的疏 密波的聲壓可能會(huì)下降。但是，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，由于通過筒體(51、 52)內(nèi)的超聲波具有高的頻率，所以，可避免上述的問題，而且由于通過 產(chǎn)生共振使超聲波的聲壓增大，所以相對(duì)煙濃度的變化的受波元件3的輸 出的變化量增大，因而提高了SN比。
另外，也可以如圖53 (B)所示那樣，只設(shè)置通過來自第1聲波發(fā) 生部100的超聲波的筒體51,使從該筒體51的發(fā)射端發(fā)射端超聲波和從 第2聲波發(fā)生部110發(fā)送的超聲波在受波元件3近前形成干涉。這里，第1聲波發(fā)生部100、第2聲波發(fā)生部110、筒體51和受波元件3被配置成 使第2聲波發(fā)生部110從側(cè)方向筒體51的發(fā)射端與受波元件3之間發(fā)射超 聲波的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由于對(duì)從第2聲波發(fā)生部110發(fā)送的超聲波，可不受 因設(shè)置了筒體51的限制，來設(shè)定頻率，所以，可自由設(shè)定相當(dāng)于與來自第 1聲波發(fā)生部100的超聲波的頻率差的固定頻率。即，能夠把干涉波的頻 率調(diào)整為受波元件3的接收靈敏度最高的頻率。
下面，結(jié)合以下的具體例對(duì)上述的效果進(jìn)行進(jìn)一步的說明。在聲速 c為340m/s、筒體51的長度方向上的距離為34mm時(shí)，為了滿足L-(1/4 + n/2) x入的關(guān)系，只要設(shè)定來自第1聲波發(fā)生部100的第l超聲波的 頻率為202.5kHz (n=40 )即可。另 一方面，關(guān)于來自第2聲波發(fā)生部110 的第2超聲波的頻率，由于不需要調(diào)整為筒體51的共振頻率，作為，優(yōu)選 根據(jù)受波元件3的靈敏度的頻率特性進(jìn)^i免定。即，在受波元件3的靈敏 度相對(duì)例如12kHz的疏密波成為最大的情況下，優(yōu)選把第2頻率設(shè)定為比 第1頻率(=202.5kHz)高12kHz的214.5kHz。在這種情況下，在監(jiān)視空 間中，產(chǎn)生第1頻率(=202.5kHz)與第2頻率(=214.5kHz )之差即固定 頻率(=12kHz)的干涉波。因此，在受波元件3中可檢測(cè)出12kHz的疏 密波的聲壓，可以在靈敏度最大的頻率下動(dòng)作。另外，在圖53 (B)的結(jié) 構(gòu)中，第1聲波發(fā)生部100與第2聲波發(fā)生部110的關(guān)系也可以相反。
(第17實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的火災(zāi)感知器，如圖54所示，除了作為超聲波發(fā)生部而具 有第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110，受波元件3接^目當(dāng)于從 第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110發(fā)送的超聲波的頻率差的頻率 (固定頻率)的疏密波(干涉波)以外，其他與第2實(shí)施方式實(shí)質(zhì)相同。 因此，對(duì)于與第2實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略重復(fù) 的說明。
在本實(shí)施方式所使用的第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 的各個(gè)中，可以使用與第1實(shí)施方式相同的超聲波發(fā)生元件，在受波元件 3中可以采用與第1實(shí)施方式相同的靜電電容型微音器。
控制部2通過順序改變向第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 施加的驅(qū)動(dòng)輸入波形的頻率，從第1聲波發(fā)生部100和第2聲波發(fā)生部110 各個(gè)順序發(fā)送不同頻率的多種超聲波。另外，控制部2使來自第1聲》^L生部100的超聲波的頻率在規(guī)定的頻率范圍(例如20kHz 82kHz)內(nèi)變化。 此時(shí)，第2聲波發(fā)生部110發(fā)送比來自第1聲波發(fā)生部100的超聲波高出 固定頻率(例如12kHz)的頻率范圍(例如32kHz 94kHz )的超聲波。另 外，來自第2聲波發(fā)生部110的超聲波的頻率被設(shè)定為總是比來自第1聲 波發(fā)生部100的超聲波的頻率高出固定頻率。換言之，順序向監(jiān)視空間提 供來自第l聲波發(fā)生部IOO的第l超聲波和來自第2聲波發(fā)生部110的第 2超聲波的多種組合，并且第2超聲波的頻率比第1超聲波的頻率高出固 定頻率。
信號(hào)處理部4采用與第2實(shí)施方式的信號(hào)處理部4相同的結(jié)構(gòu)。即， 信號(hào)處理部4具有煙顆粒判定部46、煙濃度推定部41、煙濃度判定部42， 并通過在微計(jì)算機(jī)中安裝適宜的程序來實(shí)現(xiàn)。信號(hào)處理部4中的處理，處 理對(duì)接收到疏密波的受波元件3的輸出實(shí)施以外，與第2實(shí)施方式相同。
根據(jù)本實(shí)施方式，與第2實(shí)施方式所勤目同，由于才艮據(jù)監(jiān)視空間中 存在的煙顆粒的種類和煙濃度進(jìn)行火災(zāi)判定，所以，可提供抑制誤報(bào)的發(fā) 生，動(dòng)作可靠性高的火災(zāi)感知器。另外，通過提高來自第l聲波發(fā)生部100 和第2聲波發(fā)生部110的各個(gè)的超聲波的頻率，可提高基于存在于監(jiān)視空 間中的煙顆粒的超聲波的衰減率，并且在受波元件3中，接^目當(dāng)于這些 超聲波的頻率差的頻率(固定頻率)的疏密波(干涉波)，所以，即使使 用一般的受波元件也能夠以充分的靈敏度檢測(cè)出聲壓，結(jié)果，具有提高SN 比的優(yōu)點(diǎn)。
在上述的各個(gè)實(shí)施方式中，作為本發(fā)明的煙傳感器的理想的實(shí)施方 式，對(duì)火災(zāi)感知器進(jìn)行了詳細(xì)說明。在火災(zāi)感知器的情況下，根據(jù)因監(jiān)視 空間內(nèi)的煙顆粒的增加而產(chǎn)生的超聲波接收部的輸出的減少量(衰減量) 進(jìn)行火災(zāi)的判定，但，本發(fā)明的煙傳感器的用途不限于此。例如，在監(jiān)視 空間內(nèi)需要保持某種程度的濃度的煙的情況下，可用于在煙濃度低于規(guī)定 值時(shí)，判定為監(jiān)視空間的異常。也可以把始終存在某個(gè)濃度的煙的監(jiān)視空 間設(shè)定為基準(zhǔn)狀態(tài)，在煙濃度降低時(shí)，根據(jù)超聲波接收部的輸出的增加量， 檢測(cè)出監(jiān)視空間的異常。
產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的可能性
根據(jù)本發(fā)明，由于根據(jù)隔著監(jiān)視空間接收到來自聲波發(fā)生部的超聲 波的受波元件的測(cè)定輸出、于基準(zhǔn)值之間的差，推定監(jiān)視空間的煙濃度，
58把推定的煙濃度于規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，判定監(jiān)視空間的異常，所以，不 需要設(shè)置在光^t射式煙傳感器中必要的迷宮體，在監(jiān)視空間中煙顆粒容易 擴(kuò)散，因此，相比光散射式煙傳感器，提高了響應(yīng)性。另外，由于可排除 在光衰減式煙傳感器中成為問題的背景光的影響，所以可減少誤報(bào)，提高 煙傳感器的可靠性。并且，在判定煙顆粒的種類時(shí)，由于能夠從監(jiān)視對(duì)象 外的顆粒中識(shí)別出監(jiān)視對(duì)象的煙顆粒，所以可進(jìn)一步減少誤凈艮的發(fā)生，并 且在把監(jiān)視對(duì)象外的顆粒設(shè)定為水蒸氣的情況下，可提供適合在廚房和浴 室中使用的火災(zāi)感知器。
這樣，本發(fā)明的聲波式煙傳感器，由于可解決光學(xué)式煙傳感器中的 問題，所以能夠使用在以前未配置煙傳感器的場(chǎng)所，從而可期待以火災(zāi)感 知器為主的更廣范圍的用途。
權(quán)利要求
1. 一種聲波式煙傳感器，其特征在于，具有向監(jiān)視空間提供聲波的聲波發(fā)生部、控制上述聲波發(fā)生部的控制部、隔著上述監(jiān)視空間接收來自聲波發(fā)生部的聲波的聲波接收部、和使用上述聲波接收部的輸出檢測(cè)上述監(jiān)視空間的異常的信號(hào)處理部，上述信號(hào)處理部具有煙濃度推定部，其根據(jù)上述聲波接收部的輸出與基準(zhǔn)值之間的差，推定上述監(jiān)視空間的煙濃度；和煙濃度判定部，其根據(jù)將由上述煙濃度推定部求出的煙濃度與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較的結(jié)果，判定上述異常。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波是 具有20kHz以上的頻率的超聲波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波發(fā) 生部具有提供具有不同頻率的多種聲波的功能，上述信號(hào)處理部具有存儲(chǔ) 部，其中保存有表示在存在于上述監(jiān)視空間中的煙的種類和煙濃度不同的 多個(gè)測(cè)試條件下預(yù)先測(cè)試出的上述聲波發(fā)生部所提供的聲波的頻率與上 述聲波接收部的輸出之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)；煙顆粒判定部，其使用通過向?qū)?際的監(jiān)視空間提供上述多種聲波的每一種而獲得的上述聲波接收部的輸 出和上述存儲(chǔ)部的數(shù)據(jù)，決定上述監(jiān)視空間中存在的煙顆粒的種類，上述 煙濃度推定部在由上述煙顆粒判定部決定的煙顆粒與作為監(jiān)視對(duì)象而預(yù) 先決定的顆粒一致時(shí)，推定上述監(jiān)視空間的煙濃度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，保存在上述 存儲(chǔ)部中的數(shù)據(jù)包括被定義為隔著處于基準(zhǔn)狀態(tài)的監(jiān)視空間接收到聲波 時(shí)的上述聲波接收部的輸出與隔著實(shí)際的監(jiān)視空間接收到聲波時(shí)的上述 聲波接收部的輸出之間的差的輸出變化量、與上述聲^L^生部所提供的聲 波的頻率之間的關(guān)系，或者上述輸出變化量除以規(guī)定的基準(zhǔn)值后的輸出變 化率與上述聲波發(fā)生部所提供的聲波的頻率之間的關(guān)系的任意一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波發(fā) 生部由具有提供不同頻率的多種聲波的功能的單一聲波發(fā)生元件構(gòu)成，上 述控制部控制上述聲波發(fā)生元件，將上述多種聲波順序提供給監(jiān)視空間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波發(fā) 生部定期地向監(jiān)視空間提皿定頻率的聲波，上述信號(hào)處理部根據(jù)向監(jiān)視 空間提供該規(guī)定頻率的聲波而獲得的上述聲波接收部的輸出，變更上述聲波發(fā)生部的控制條件和對(duì)上述聲波接收部的輸出的信號(hào)處理?xiàng)l件中的至 少一方。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波發(fā) 生部是利用通電使發(fā)熱體的溫度變化對(duì)空氣產(chǎn)生熱沖擊而發(fā)生超聲波的 超聲波發(fā)生部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波發(fā) 生部具有1^M、設(shè)在上述M基仗上的發(fā)熱體層、和設(shè)在上iOL熱體 層與上述J^J41之間的多孔質(zhì)構(gòu)造的隔熱層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述控制部 控制上述超聲波發(fā)生部，向監(jiān)視空間提供單脈沖狀的超聲波。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，在上述信 號(hào)處理部檢測(cè)到異常時(shí)，上述控制部控制上述聲波發(fā)生部，使其發(fā)出與提 供給監(jiān)視空間的超聲波不同的可聽波段頻率的報(bào)警音。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述信號(hào) 處理部還具有根據(jù)聲波從聲波發(fā)生部到達(dá)聲波接收部所用的時(shí)間求出聲 速的聲速檢測(cè)部、根據(jù)上述聲速推定上述監(jiān)視空間的溫度的溫度推定部、 和根據(jù)由上述溫度推定部推定出的溫度與規(guī)定的閾值的比較結(jié)果判定監(jiān) 視空間的異常的溫度判定部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述信號(hào) 處理部還具有火災(zāi)判定部，其在上述煙濃度判定部和上述溫度判定部的判 定中至少有一方是異常的情況下，判定為有火災(zāi)。
13. 才艮據(jù)權(quán)利要求ll所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，還具有頻 率修正部，其根據(jù)由上述溫度推定部推定的溫度，使用上述聲速檢測(cè)部求 出的聲速，修正從上述聲》^iL生部提供的聲波的頻率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，具有筒體， 該筒體的內(nèi)空間被作為聲波的傳播路徑使用，通過把該筒體配置在上述聲 ^JL生部與上述聲波接收部之間，來縮窄聲波的擴(kuò)散范圍。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波 發(fā)生部具有與上述筒體的聲波入射口對(duì)置配置的聲波發(fā)生面，上述聲波發(fā) 生面的面積等于或大于上述聲波入射口的開口面積。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述控制部控制上述聲波發(fā)生部，以至少比超聲波在筒體的長度方向的兩端之間傳 播所需要的傳播時(shí)間長的送波時(shí)間，連續(xù)地向監(jiān)視空間提供上述筒體的固 有共振頻率的超聲波。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述筒體 的長度方向的兩端面^L封閉，在一方的端面上配置有上述聲波發(fā)生部，在 沿著長度方向的側(cè)面的基于來自上述聲波發(fā)生部的聲波的壓力變化最大 的位置上配置有上述聲波接收部。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述控制 部控制上述聲波發(fā)生部，向監(jiān)視空間提供上述筒體的內(nèi)部空間的長度方向 的尺寸除以自然數(shù)得出的長度的波長的聲波，上述聲波接收部被配置在上 述筒體的長度方向的中央部。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，具有把來 自上述聲波發(fā)生部的聲波向上述聲波接收部反射的反射部件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述控制 部控制上述聲波發(fā)生部，以比上述聲波從聲波發(fā)生部傳播到聲波接收部所 需要的傳播時(shí)間長的時(shí)間，連續(xù)地向監(jiān)視空間提供基于從上述聲波發(fā)生部 提供且被上述聲波接收部接收的聲波的傳播距離的共振頻率的聲波。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述反射 部件具有與上述聲波發(fā)生部相鄰配置的第1>^射板、和隔著上述監(jiān)視空間 與第1反射板對(duì)置且與上述聲波接收部相鄰配置的第2反射板。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述第l 反射板和第2反射板的至少一方具有面向上述監(jiān)視空間的凹形曲面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波 發(fā)生部具有向煙能夠從外部空間^的監(jiān)視空間提供聲波的第1聲波發(fā)生 部、和向煙不能ii^的參照空間提供聲波的第2聲波發(fā)生部，上述聲波接 收部具有接收來自上述第1聲波發(fā)生部的聲波的第1聲波接收部、和接收 來自第2聲波發(fā)生部的聲波的第2聲波接收部，上述信號(hào)處理部使用第1 聲波接收部和第2聲波接收部的輸出，檢測(cè)上述監(jiān)視空間的異常。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述煙濃 度推定部根據(jù)上述第l聲波接收部的輸出與基準(zhǔn)值之間的差，推定上述監(jiān) 視空間的煙濃度；還具有輸出修正部，其根據(jù)上述第2聲波接收部的輸出的隨時(shí)間變化修正上述第1聲波接收部的輸出。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，具有被配 置在上述聲波發(fā)生部與上述聲波接收部之間，內(nèi)空間被作為聲波的傳播路 徑使用的筒體，上述筒體具有把內(nèi)空間分割成上述監(jiān)視空間和上述參照空 間的分隔壁，提供上述監(jiān)視空間的上述筒體的一部分具有使煙能夠從外部 空間iiAJi:視空間內(nèi)的大小的連通孔，上述第1聲波發(fā)生部和上述第2聲 波發(fā)生部由被配置在上述筒體的一端部的單一聲波發(fā)生元件構(gòu)成，從而能 夠向上述監(jiān)視空間和上述參照空間的雙方同時(shí)提供聲波，上述第1聲波接 收部和上述第2聲波接收部被配置在上述筒體的另一端部，可以隔著上述 監(jiān)視空間和上述參照空間分別接收從上述單一聲波發(fā)生元件提供的聲波。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述參照 空間具有煙遮蔽部，該煙遮蔽部具有至少不能使煙^的大小的微細(xì)孔。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述控制 部同步控制第1聲波發(fā)生部和第2聲波發(fā)生部，使第1聲波接收部和第2 聲波接收部的輸出成為相同頻率和相同相位，上述信號(hào)處理部使用相當(dāng)于 第1聲波接收部和第2聲波接收部的輸出之差的差動(dòng)輸出，檢測(cè)上述異常。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述第l 聲波發(fā)生部和上述第2聲波發(fā)生部各自具有提供不同頻率的多種聲波的功 能，上述信號(hào)處理部具有存儲(chǔ)部和煙顆粒判定部，該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)有表示在試出的、上述第1聲^L^生部提供的聲波的頻率與上述差動(dòng)輸出之間的關(guān) 系的數(shù)據(jù)，該煙顆粒判定部使用通過向?qū)嶋H的監(jiān)視空間提供上述多種聲波 的每一個(gè)而獲得的上述第l聲波接收部的輸出和上述存儲(chǔ)部的數(shù)據(jù)，決定 在該監(jiān)視空間中存在的煙顆粒的種類，上述煙濃度推定部在由上述煙顆粒 判定部推定的煙顆粒與作為監(jiān)視對(duì)象而預(yù)先決定的煙顆粒一致時(shí)，推定上 述監(jiān)視空間的煙濃度。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，保存在上 述存儲(chǔ)部中的數(shù)據(jù)包含上述差動(dòng)輸出除以上述第2聲波接收部的輸出而得 出的值與上述第1聲》^JC生部輸出的聲波的頻率之間的關(guān)系。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，在上述監(jiān) 視空間與上述參照空間之間配置有隔壁，上述監(jiān)視空間被定義在第l聲波 發(fā)生部與上述隔壁的一個(gè)表面之間，上述參照空間被定義在第2聲波發(fā)生部與上述隔壁的相反側(cè)的表面之間，第1聲波接收部和第2聲波接收部由 單一的差動(dòng)型聲波接收部構(gòu)成，該差動(dòng)型聲波接收部被配置在上述隔壁 上，并且具有面對(duì)上述監(jiān)視空間的第1受波部和面對(duì)上述參照空間的第2 受波部，上述差動(dòng)型聲波接收部，在上述控制部同步控制第l聲波發(fā)生部 和上述第2聲波發(fā)生部時(shí)，把由上述第1受波部接收的聲波與由上述第2 受波部接收的聲波之間的聲壓差作為上述差動(dòng)輸出來提供。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述信號(hào) 處理部還具有輸出修正部，其把只從第2聲波發(fā)生部向參照空間提供了聲 波時(shí)的上述差動(dòng)型聲波接收部的輸出作為參照值測(cè)量出來，根據(jù)上述參照 值的隨時(shí)間的變化，修正上述差動(dòng)輸出。
32. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，上述聲波 發(fā)生部具有提供比上述聲波接收部具有靈敏度的固定頻率高的頻率的第1 聲波的第1聲波發(fā)生部、和提供比上述第1聲波的頻率高出上述固定頻率 的頻率的第2聲波的第2聲^JL生部，上述控制部控制第1聲波發(fā)生部和 第2聲波發(fā)生部，向監(jiān)視空間同時(shí)提供上述第l聲波和第2聲波，上述聲 波接收部接收上述第1聲波和上述第2聲波在監(jiān)視空間中相互干涉而形成 的干涉波。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，具有內(nèi)空 間被作為聲波的傳播路徑使用、且被配置在上述第1聲波發(fā)生部與上述聲 波接收部之間、縮窄聲波的擴(kuò)散范圍的第l筒體，和內(nèi)空間被作為聲波的 傳播路徑使用、且被配置在上述第2聲波發(fā)生部與上述聲波接收部之間、 縮窄聲波的擴(kuò)散范圍的第2筒體，相對(duì)上述聲波接收部，把上述第l筒體 和第2筒體配置成使從上述第1筒體的聲波發(fā)射口提供的聲波和從上述 第2筒體的聲波發(fā)射口提供的聲波在上述聲波接收部的近前相互干涉。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的聲波式煙傳感器，其特征在于，具有內(nèi)空 間被作為聲波的傳播路徑使用、且被配置在上述第1聲波發(fā)生部和上述第 2聲波發(fā)生部中的一方與上述聲波接收部之間、縮窄聲波的擴(kuò)散范圍的筒 體，相對(duì)上述聲波接收部，把上述筒體配置成使從上述筒體的聲波發(fā)射 口提供的聲波與上述第1聲i^生部和上述第2聲波發(fā)生部的另一方提供 的聲波在上述聲波接收部的近前產(chǎn)生干涉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有良好的響應(yīng)性，且誤報(bào)少的聲波式煙傳感器。該聲波式煙傳感器具有向監(jiān)視空間提供聲波的聲波發(fā)生部、隔著監(jiān)視空間接收來自聲波發(fā)生部的聲波的聲波接收部、和使用聲波接收部的輸出，檢測(cè)監(jiān)視空間的異常的信號(hào)處理部，信號(hào)處理部具有根據(jù)聲波接收部的輸出與基準(zhǔn)值之間的差，推定監(jiān)視空間的煙濃度的煙濃度推定部；和根據(jù)將由煙濃度推定部求出的煙濃度與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較的結(jié)果，判定異常的煙濃度判定部。
文檔編號(hào)G08B17/10GK101449304SQ200780017260
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者寺澤富三, 本多由明, 渡部祥文, 西川尚之, 高田裕司 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社