專利名稱：顆粒探測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案涉及適于 探測(cè)煙霧的系統(tǒng)和方法，更特別涉及可用于動(dòng)態(tài)視頻煙霧探測(cè)的系統(tǒng)和方法。雖然便于在 本文中描述本發(fā)明，但本發(fā)明不應(yīng)被視為受限于示例出的應(yīng)用領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)視頻煙霧探測(cè)(AVSD)是艾克利斯公司(Xtralis Pty Ltd)為使用視頻分析 技術(shù)探測(cè)空氣體積中的煙霧的顆粒探測(cè)系統(tǒng)(最優(yōu)選煙霧探測(cè)系統(tǒng))創(chuàng)造的新名詞，所述 空氣體積被例如激光器或其它電磁(EM)輻射源主動(dòng)照明。在VFS Technologies Pty Ltd 申請(qǐng)的國(guó)際專利公開(kāi) WO 2004/102498 和 WO 2006/001723中描述了進(jìn)行AVSD的系統(tǒng)和方法，上述文獻(xiàn)的內(nèi)容通過(guò)引用全部并入本文中。在那些文獻(xiàn)中公開(kāi)的基礎(chǔ)系統(tǒng)中，激光束穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積。放置圖像傳感 器以使其能夠捕捉至少部分所述光束的圖像。對(duì)捕獲的圖像進(jìn)行分析，以通過(guò)確定在圖像 中捕捉到的散射EM輻射水平來(lái)確定在所述體積中煙霧的存在。正如在上述專利公開(kāi)文獻(xiàn)中提到的那樣，這樣的系統(tǒng)可能面臨的一個(gè)問(wèn)題是除了 煙霧之外的物體也可能進(jìn)入所述光束或所述圖像傳感器的視場(chǎng)。這可能造成多種影響。首 先由于與煙霧的效果相似，可能引起虛警(false alarm)。第二，侵入物可能通過(guò)封鎖受監(jiān) 測(cè)的體積的光束的路徑或通過(guò)封鎖所述圖像傳感器對(duì)部分光束的視野從而阻止系統(tǒng)探測(cè) 煙霧。第三，當(dāng)人(或動(dòng)物)經(jīng)過(guò)所述光束時(shí)可能是不安全的。因此，這樣的系統(tǒng)需要既能 防止物體侵入所述光束又能在這樣的侵入現(xiàn)象發(fā)生時(shí)改善對(duì)系統(tǒng)造成的負(fù)面影響的機(jī)構(gòu) 和方法。需要考慮的另一個(gè)問(wèn)題是這種系統(tǒng)的裝配和維護(hù)。AVSD系統(tǒng)一般具有EM輻射源， 所述EM輻射源發(fā)射EM輻射線使其通過(guò)一段延伸的距離。在大部分情況下，系統(tǒng)組件需要 在該延伸的距離的范圍內(nèi)精確地對(duì)準(zhǔn)。組件的對(duì)準(zhǔn)需要在調(diào)試中以及在所述系統(tǒng)的工作過(guò) 程中周期性地進(jìn)行以保證正常工作。由于控制空氣體積(例如大面積、高頂封閉區(qū)域如門廊等)中的環(huán)境使其適于使 用AVSD系統(tǒng)是相對(duì)困難的，因此，AVSD系統(tǒng)必需足夠健壯以應(yīng)付寬范圍的環(huán)境。例如，這 樣的環(huán)境經(jīng)常具有寬范圍的可能的背底光強(qiáng)度，例如白天和夜晚的光強(qiáng)度差異，也可能具 有迅速波動(dòng)的背底光強(qiáng)度。因此，需要改進(jìn)AVSD系統(tǒng)的敏感度、可用性和健壯性的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的實(shí) 施方案的其它目的和方面將通過(guò)以下的描述變得顯而易見(jiàn)。本發(fā)明人不認(rèn)為本說(shuō)明書中的所有信息均為普通常識(shí)，或能夠合理預(yù)見(jiàn)本領(lǐng)域技 術(shù)人員在本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日時(shí)就已經(jīng)確定、了解本說(shuō)明書中的所有信息、認(rèn)為本說(shuō)明書中 的所有信息均與現(xiàn)有技術(shù)關(guān)聯(lián)或以任何方式結(jié)合了本說(shuō)明書中的任意信息。

發(fā)明內(nèi)容
在本說(shuō)明書中，AVSD系統(tǒng)指的是適于直接探測(cè)在受監(jiān)測(cè)的體積中的顆粒的顆粒探 測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含至少一個(gè)照明裝置(也被稱作初級(jí)光源)，用于使輻射線穿過(guò)至少 部分所述受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，用以捕捉來(lái)自照明裝置的至少部分輻射線的圖 像；以及分析捕獲的圖像的裝置，以基于在圖像中捕獲的輻射線來(lái)探測(cè)在所述體積內(nèi)顆粒 的存在。術(shù)語(yǔ)“光”應(yīng)被理解為包括任意波長(zhǎng)的電磁(EM)輻射，包括EM譜中可見(jiàn)光譜和不 可見(jiàn)部分的輻射，如紅外線、紫外線或更長(zhǎng)或更短波長(zhǎng)的波帶。在一些實(shí)施方案中，使用的 光將限制為窄波帶，而在其它一些實(shí)施方案中，所述光會(huì)覆蓋寬的波帶寬度。所述輻射線可為任意的幾何形狀，包括準(zhǔn)直的、平面的、發(fā)散的。AVSD系統(tǒng)可包括多個(gè)初級(jí)光源和/或多個(gè)傳感器，被配置為從不同的角度監(jiān)測(cè)所 述體積。AVSD系統(tǒng)可另外包含一個(gè)或更多個(gè)次級(jí)光源，用于除了初級(jí)顆粒探測(cè)之外的目的。所述初級(jí)光源可為激光器、激光二極管、LED或其它足夠強(qiáng)的光源。在一些實(shí)施方 案中，光源產(chǎn)生相干光是有利的，但是在所有實(shí)施方案中可能不是必需的，甚或都是不希望 的。光傳感器可為視頻攝像機(jī)或類似物，或?qū)ｉT制造的光傳感器，所述專門制造的光 傳感器包括用于將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置和任選的與之相伴的光接收光學(xué) 器件。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，所述光傳感器可另外包含一個(gè)或多個(gè)濾波器或偏振光 學(xué)器件。在本發(fā)明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)“感興趣區(qū)”用來(lái)指初級(jí)光源發(fā)出(無(wú)論是直接 發(fā)出還是通過(guò)反射發(fā)出)的光與相應(yīng)的傳感器的視場(chǎng)交叉的區(qū)域，所述傳感器接收來(lái)自此 區(qū)域的散射光。所述AVSD系統(tǒng)的光源可包括一個(gè)或更多個(gè)適于使所述光源發(fā)出的光具有一種或 多種預(yù)定特性的光學(xué)組件。例如，所述光學(xué)組件可包括準(zhǔn)直器、聚焦或散焦透鏡、鏡、棱鏡或 類似物，這些光學(xué)組件被構(gòu)造為賦予發(fā)出的光束預(yù)定的特性。在一個(gè)優(yōu)選形式中AVSD系統(tǒng)為煙霧探測(cè)器。在第一方面，本發(fā)明提供了一種被構(gòu)造為用于探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探 測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感 器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像 中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)存在的顆粒；光源，被構(gòu)造為用于照明表面從而為所 述受監(jiān)測(cè)的體積的至少擴(kuò)展的部分提供背底；以及光傳感器，適于接收從背底表面反射的 光；用于分析所述光傳感器的輸出的裝置，以確定背底表面上投影的存在。優(yōu)選所述用于確定陰影的存在的裝置包括用于儲(chǔ)存預(yù)先記錄的參比圖像的裝置 和用于將所述光傳感器的輸出與所述預(yù)先記錄的參比圖像進(jìn)行對(duì)比從而確定陰影的存在 的裝置。優(yōu)選所述系統(tǒng)包括用于在探測(cè)到陰影時(shí)指示故障狀態(tài)的故障提示裝置。所述故障 提示裝置包括用于確定故障狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的裝置，其中所述系統(tǒng)被構(gòu)造為在故障狀態(tài)持續(xù) 了預(yù)定的持續(xù)時(shí)間后指示故障狀態(tài)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述表面可用非準(zhǔn)直的或發(fā)散的光束照明。被構(gòu)造為照明表面的光源可另外用于顆粒探測(cè)。所述光源能夠發(fā)出準(zhǔn)直輻射線射入所述體積，并 掃過(guò)所述體積以照明所述表面的擴(kuò)展部分。所述光源可發(fā)射非準(zhǔn)直的或發(fā)散的光束。在第二方面，本發(fā)明提供一種用于識(shí)別在AVSD系統(tǒng)的光傳感器的至少部分視場(chǎng) 內(nèi)物體的存在的方法，所述方法包括·照明所述光傳感器視場(chǎng)內(nèi)的至少部分表面；·分析所述光傳感器的輸出以確定表面照明的變化；和·當(dāng)所述光傳感器的輸出滿足一項(xiàng)或多項(xiàng)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)識(shí)別出存在物體。所述分析光傳感器的輸出的步驟可包括將光傳感器的輸出與光傳感器的參比輸 出進(jìn)行比較。優(yōu)選所述分析步驟包括確定在光傳感器的輸出中存在至少一塊在所述參比輸出 中不存在的陰影。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，可使用非準(zhǔn)直或發(fā)散的光束照明所述表面?；蛘?，準(zhǔn) 直的光束和方法包括將所述光束掃過(guò)所述表面以照亮寬闊部分的所述表面。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；初級(jí)圖像 傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；所述初級(jí)照明裝置和初級(jí)圖像傳感器 設(shè)置在所述受監(jiān)測(cè)的體積的非相對(duì)側(cè)；至少一個(gè)反射器，被構(gòu)造為使所述初級(jí)光源發(fā)出的 光射向預(yù)定的目標(biāo)位置以使光路穿過(guò)至少部分所述受監(jiān)測(cè)的體積；分析捕獲的圖像的裝 置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒的存在。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種AVSD系統(tǒng)，包括被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積內(nèi)的顆粒 的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)光源，安裝在所述受監(jiān)測(cè)的體積的第一側(cè)并被構(gòu)造為發(fā)射輻射線；反射器，被 構(gòu)造為接收所述初級(jí)光源發(fā)出的入射光束并反射反射光束，所述反射器被放置為使至少所 述反射光束穿過(guò)所述受所述系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積；以及光傳感器，被安裝為使其能夠在前向散 射幾何條件下接收從反射光束散射的光；用于分析所述光傳感器的輸出的裝置，以基于散 射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒的存在。優(yōu)選所述初級(jí)光源和初級(jí)光傳感器位于所述受監(jiān)測(cè)的體積的同側(cè)。所述初級(jí)光源和初級(jí)光傳感器可基本位于同一位置。所述初級(jí)光源和初級(jí)光傳感 器也可以安裝在同一機(jī)殼內(nèi)。優(yōu)選所述初級(jí)光傳感器的視場(chǎng)包含至少部分入射到反射器上的光束和反射光束。 所述初級(jí)光傳感器的視場(chǎng)可包含預(yù)定的目標(biāo)位置。所述反射器可包括多個(gè)反射面。所述反射器優(yōu)選為適于以相對(duì)于入射光束基本固 定的角度反射光束的角反射器。無(wú)論是所述光源還是一個(gè)或多個(gè)所述反射器均可為可控制的，以改變所述入射光 束或反射光束路徑。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包含被放置為接收所述反射光束的第二光傳感器。優(yōu)選至少部分所述反射光束穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積。在另一方面，本發(fā)明提供一種包含在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè) 系統(tǒng)內(nèi)發(fā)出輻射線的標(biāo)志光源的AVSD系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)出至少一束
24輻射線使其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線 的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi) 顆粒的存在；其中在所述系統(tǒng)中至少一束所述輻射線為標(biāo)志光束，所述標(biāo)志光束使所述光 傳感器能夠確定光束穿過(guò)基本不存在會(huì)被所述系統(tǒng)探測(cè)到的顆粒的體積的路徑。優(yōu)選所述系統(tǒng)包含發(fā)出標(biāo)志光束的第二光源。優(yōu)選所述標(biāo)志光束包括一種波長(zhǎng)組 分，所述波長(zhǎng)組分在比那些能被所述系統(tǒng)探測(cè)到的顆粒更小的顆粒上產(chǎn)生在所述光傳感器 的光接收波段范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的散射。所述標(biāo)志光束可為短波光束。所述標(biāo)志光束可為一束藍(lán)光或紫外光。所述標(biāo)志光 束可為初級(jí)光源產(chǎn)生的光束。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射至少一束輻射線使其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的空氣體積， 所述至少一束輻射線包含兩種或更多種波長(zhǎng)組分；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所 述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所 述體積內(nèi)顆粒的存在。優(yōu)選可以確定來(lái)自至少兩種波長(zhǎng)組分的散射信號(hào)?？蓪?duì)所述有至少兩種波長(zhǎng)的散射信號(hào)進(jìn)行處理以確定與所述受監(jiān)測(cè)的體積內(nèi)的 顆粒尺寸分布相關(guān)的數(shù)據(jù)。所述標(biāo)志光束可在電磁譜的可見(jiàn)波段內(nèi)。所述系統(tǒng)可包含至少一個(gè)發(fā)射光束的初級(jí)光源，所述初級(jí)光源與所述標(biāo)志光束的 源之間具有已知的位置關(guān)系。所述系統(tǒng)可包含發(fā)射用于探測(cè)顆粒的第一光束的初級(jí)光源和用于產(chǎn)生所述標(biāo)志 光束的標(biāo)志光源，其中所述初級(jí)光源和標(biāo)志光源以預(yù)定的位置關(guān)系安裝在普通機(jī)殼中。所述標(biāo)志光束和初級(jí)光束可以以下關(guān)系之一配置兩條光束是共軸的；兩條光束 是平行的。所述初級(jí)光束可在電磁譜的可見(jiàn)波段之外?？砷g歇性地點(diǎn)亮所述標(biāo)志光源。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光源配置方案，包含被構(gòu)造 為在第一方向上發(fā)出光束的發(fā)光元件和被放置為反射由所述發(fā)光元件發(fā)出的至少部分光 束的反射器，所述發(fā)光元件和反射器被安裝為使所述發(fā)光元件和反射器的相對(duì)取向是可變 的以控制由反射器反射出的光束。優(yōu)選所述發(fā)光元件與反射器的相對(duì)取向在兩個(gè)維度上是可變的。所述光源配置方案可進(jìn)一步包含被構(gòu)造為接收光束的光傳感器。優(yōu)選所述光傳感 器的安裝位置與所述反射器位置的相對(duì)關(guān)系使所述光傳感器接收的光束在所述反射器處 反射。本發(fā)明的另一方面提供了一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括照明裝置，包括如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的光源，用于發(fā)射輻射線使 其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像； 分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒的存在。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括反射目標(biāo)，所述反射目標(biāo)被配置為反射至少一束從所述光源發(fā)出的光束。所述反射目標(biāo)包括向后反射部件，所述向后反射部件被構(gòu)造為使光束的反射路徑 與其入射到所述向后反射部件上的路徑基本相反。所述系統(tǒng)可包含次級(jí)光源，將所述第二 光源放置為使其與所述光源配置方案之間具有已知的物理關(guān)系。在另一方面，本發(fā)明提供一種確定在AVSD系統(tǒng)中光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)(alignment)的 方法，所述方法包括發(fā)出光束使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積；將光束掃過(guò)預(yù)定區(qū)域；在光傳感器 處接收至少部分所述光束；以及基于接收到的光的至少一個(gè)測(cè)得的參數(shù)確定所述光束的對(duì) 準(zhǔn)狀態(tài)。所述測(cè)得的參數(shù)可包含以下特征中的一項(xiàng)或多項(xiàng)光強(qiáng)、斑點(diǎn)尺寸、接收的總輻照 度、光強(qiáng)花樣。所述方法優(yōu)選包括使反射器朝著光傳感器向后反射回來(lái)至少部分光束，以使出射 光束或反射光束均穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的體積。所述掃射光束的步驟可包括將光束掃過(guò)目標(biāo)上預(yù)定的角度范圍或預(yù)定的線形范 圍或區(qū)域。所述方法可包括以下步驟分析掃過(guò)光束時(shí)得到的接收到的光，以識(shí)別作為構(gòu)成 AVSD系統(tǒng)的一部分的反射器的反射特征的光接收花樣。所述反射器可包含賦予它的光反射至少一種可探測(cè)的特征的光學(xué)特性。例如所述 反射器的光學(xué)特性可包括用于形成由所述反射器反射的光的可探測(cè)的花樣的裝置，所述花 樣是由至少部分反射器的反射率、折射和/或衍射特性形成的。優(yōu)選所述可探測(cè)的花樣由以下中的任意一項(xiàng)或多項(xiàng)造成反射器各處反射率的變 化；條形碼；花樣；全息圖；已知的反射譜。所述方法接下來(lái)可包括基于確定的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)改變光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)以使所述光束 以預(yù)定的方式對(duì)準(zhǔn)。所述將光束掃過(guò)預(yù)定區(qū)域的步驟可包括以預(yù)定的花樣掃射光束。例如，所述花樣 可為線形花樣、光柵花樣、螺旋花樣或其它花樣。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種確定在AVSD系統(tǒng)中光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的方法，所述 方法包括用光傳感器探測(cè)由初級(jí)或次級(jí)光源發(fā)出的光，并基于接收到的光的至少一項(xiàng)測(cè) 得的參數(shù)確定所述光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。所述測(cè)得的參數(shù)可包括以下特征中的任意一項(xiàng)或多項(xiàng)光強(qiáng)、斑點(diǎn)尺寸、接收的總 輻照度、光強(qiáng)花樣。所述用光傳感器探測(cè)初級(jí)或次級(jí)光源發(fā)出的光的步驟包括將上述任一光束以預(yù) 定的花樣掃過(guò)光傳感器。例如，所述花樣可為以下花樣中的任意一種或多種線形花樣、光 柵花樣、螺旋花樣或其它花樣。所述方法接下來(lái)可包括基于確定的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)改變系統(tǒng)發(fā)出的光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)， 以使所述光束以預(yù)定的方式對(duì)準(zhǔn)。在另一方案中，本發(fā)明提供了一種顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)包括初級(jí)光 源；至少一個(gè)光傳感器，被構(gòu)造為探測(cè)從所述初級(jí)光源發(fā)出的光束散射的光；和反射器，被 構(gòu)造為使至少部分來(lái)自所述初級(jí)光源的光束朝著所述光傳感器反射并穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積， 其中所述反射器被構(gòu)造為使被其反射后的光束的方向能夠發(fā)生改變。優(yōu)選可繞至少一個(gè)軸控制所述反射器。優(yōu)選可繞2個(gè)軸控制所述反射器。所述初級(jí)光源可包括光束對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)以 使發(fā)出的光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)能夠發(fā)生改變。本發(fā)明還可提供一種用在AVSD系統(tǒng)中的方法，所述方法包括將由光源發(fā)出的光 束在第一預(yù)定偏差范圍內(nèi)對(duì)準(zhǔn)反射器；在第二預(yù)定偏差的范圍內(nèi)朝預(yù)定點(diǎn)反射所述光束。所述方法可包括移動(dòng)所述光源以使所述光束對(duì)準(zhǔn)反射器和/或移動(dòng)所述反射器 以使所述光束對(duì)準(zhǔn)所述預(yù)定點(diǎn)。所述第二預(yù)定偏差可比所述第一預(yù)定偏差更嚴(yán)格。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在AVSD系統(tǒng)中的方法，所述方法包括探測(cè)在一 段時(shí)間內(nèi)存在的散射光；分析在至少部分所述體積的范圍內(nèi)感受到的光的至少一項(xiàng)特征， 以確定所述光是否被受監(jiān)測(cè)的體積中的固體物質(zhì)或顆粒散射。所述方法可包括分析依賴于位置的散射特性以確定所述光是否被固體物質(zhì)或顆 粒散射。所述方法可包括分析接收到的光的經(jīng)時(shí)或空間強(qiáng)度特征，以確定固體物質(zhì)的存 在。所述方法還可包括分析探測(cè)到的光以識(shí)別標(biāo)示出固體物質(zhì)邊緣的探測(cè)到的光的特征。 所述方法可進(jìn)一步包括將來(lái)自初級(jí)光源的光束掃過(guò)延伸部分的所述體積，并探測(cè)從掃過(guò) 的光束散射的光。所述方法可包括重復(fù)上述步驟中的任意一步或多步，以確認(rèn)已探測(cè)到固體物質(zhì) 的邊緣。所述方法可包括當(dāng)探測(cè)到固體物質(zhì)時(shí)指示故障。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在AVSD系統(tǒng)中的方法，所述方法包括調(diào)節(jié)光源 發(fā)射強(qiáng)度和調(diào)節(jié)相應(yīng)的傳感器的敏感度，從而使得當(dāng)發(fā)出的光強(qiáng)度到達(dá)峰值時(shí)，所述光傳 感器的敏感度從峰值下降。在另一方面，本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件表面上的障礙物的方法， 所述方法包括照明所述表面附近的區(qū)域以照明所述光學(xué)組件表面上的障礙物；探測(cè)被照明 的障礙物反射的光。在另一方面，本發(fā)明提供一種顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)光源，用于發(fā)出 輻射線并將其射入受監(jiān)測(cè)的體積；用于確定從所述初級(jí)光源接收到的、穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的 體積后的光的強(qiáng)度的裝置；以及監(jiān)控系統(tǒng)，適于基于確定的光強(qiáng)確定所述光束是否至少部 分被侵入物遮擋。所述用于確定從所述初級(jí)光源接收到的光強(qiáng)的裝置可為光探測(cè)器。所述 系統(tǒng)可包含反射器以朝著所述用于確定從所述初級(jí)光源接收到的光強(qiáng)的裝置反射所述光 束ο所述監(jiān)控系統(tǒng)可構(gòu)造為當(dāng)探測(cè)到侵入物時(shí)，降低由所述初級(jí)光源發(fā)出的光的水平。在另一方面，本發(fā)明提供一種監(jiān)控AVSD系統(tǒng)的光束的方法，所述方法包括監(jiān)測(cè) 從初級(jí)光源接收到的光強(qiáng)，并且當(dāng)探測(cè)到接收到的光強(qiáng)度下降時(shí)確定有侵入物進(jìn)入了光路。所述方法可包括當(dāng)探測(cè)到侵入物時(shí)降低光束功率。所述方法可包括反射所述光束 使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積。在另一方面，本發(fā)明提供一種維持AVSD系統(tǒng)中的初級(jí)光源的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的方法，所 述方法包括監(jiān)測(cè)從初級(jí)光源接收到的光強(qiáng)，并調(diào)整所述初級(jí)光源的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)以嘗試實(shí)現(xiàn)
27預(yù)定的光強(qiáng)特征。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述預(yù)定的光強(qiáng)特征基于以下之中的一項(xiàng)或全部預(yù)定的強(qiáng) 度水平和基本恒定的強(qiáng)度水平。所述方法可包括將來(lái)自所述初級(jí)光源的光朝著用于探測(cè)反射光束強(qiáng)度的裝置反 射。所述調(diào)整初級(jí)光源的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的操作可包括以下之中至少一項(xiàng)改變所述光源的 發(fā)射方向和改變反射器的反射角。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的組件，所述組件包括機(jī)殼和固 定安裝在機(jī)殼上的傾斜敏感元件。例如所述傾斜敏感元件可包括以下的一種或多種加速 計(jì)、電容式傾斜傳感器、電解式傾斜傳感器、液中氣泡式傾斜傳感器、水銀傾斜傳感器和單 擺式傾斜傳感器。所述組件可包括底座，在所述底座上安裝著一個(gè)或更多個(gè)光學(xué)組件。所述機(jī)殼可 包括窗口，光可以穿過(guò)所述窗口射向所述光學(xué)組件或從所述光學(xué)組件射出。所述傾斜敏感元件可與控制系統(tǒng)傳感耦合，以探測(cè)所述組件的傾斜。所述組件可 包括被配置為在多于一個(gè)方向上監(jiān)測(cè)所述組件傾斜的多個(gè)傾斜敏感元件。在另一方面，本發(fā)明提供一種在AVSD系統(tǒng)中確定物體侵入所述光傳感器的視場(chǎng) 的方法，所述方法包括發(fā)出光束并使其穿過(guò)所述光傳感器的至少部分視場(chǎng)；分析所述光 傳感器的輸出以確定物體是否已經(jīng)侵入了光束。所述發(fā)出光束并使其穿過(guò)所述光傳感器的至少部分視場(chǎng)的步驟包括將線形光束 掃過(guò)部分所述受監(jiān)測(cè)的體積。所述分析光傳感器的輸出的步驟可包括識(shí)別在所述傳感器的輸出中存在的以下 特征中的任意一項(xiàng)或多項(xiàng)陰影、反射、折射、衍射花樣或閃光。所述方法可包括提供用于監(jiān)測(cè)受初級(jí)光源影響的圖像捕捉設(shè)備的部分視場(chǎng)的次 級(jí)光源。優(yōu)選所述方法包括提供覆蓋所述光傳感器視場(chǎng)的擴(kuò)展區(qū)域的次級(jí)光源，并分析所 述光傳感器的輸出以確定介入所述次級(jí)光源和圖像捕捉裝置之間的物體的存在。在另一方面，本發(fā)明提供一種檢測(cè)侵入AVSD系統(tǒng)的圖像傳感器的視場(chǎng)的物體的 方法，所述方法包括使用光源照明受監(jiān)測(cè)的體積的區(qū)域；分析所述圖像傳感器的輸出，以 基于來(lái)自物體的反射或陰影識(shí)別物體。所述方法包括將光束掃過(guò)部分受監(jiān)測(cè)的體積，以至少暫時(shí)照明在初級(jí)光束的位 置和圖像捕捉裝置之間的體積的區(qū)域，從而嘗試識(shí)別封鎖了在所述圖像捕捉裝置與位于初 級(jí)光束位置時(shí)的光束之間的視線的物體。在另一方面，本發(fā)明提供一種在AVSD系統(tǒng)中探測(cè)進(jìn)入受系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積中的侵 入物的方法，所述方法包括捕捉至少部分受監(jiān)測(cè)的體積的多幅圖像；確定在受監(jiān)測(cè)的體 積的一部分內(nèi)或后面的圖像的至少一個(gè)基本不隨時(shí)間變化的特征；和分析包含所述特征的 后續(xù)圖像；以及當(dāng)所述特征的表象改變時(shí)；指示至少有潛在的侵入物進(jìn)入所述體積。所述特征可為在所述圖像傳感器的視場(chǎng)中襯于初級(jí)光束之后的背底特征。所述方法可包括照明所述背底。所述照明優(yōu)選為不可見(jiàn)的。所述照明背底的步驟可包括提供多個(gè)次級(jí)光源以照明所述背底。優(yōu)選所述次級(jí) 光源為L(zhǎng)ED。
所述照明背底的步驟可包括發(fā)射光花樣到背底表面上。在將花樣射到背底表面上的一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法可包括嘗試在至少一幅 圖像中識(shí)別所述花樣，并且當(dāng)看不到期望部分的花樣時(shí)，確定侵入物進(jìn)入了感興趣區(qū)。在另一方面，本發(fā)明提供一種識(shí)別受AVSD系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積中的物體的方法，所述 方法包括(a)從至少兩個(gè)空間上分開(kāi)的位置捕捉所述體積的圖像；(b)識(shí)別在其中一個(gè)位 置捕獲的圖像中的可疑的侵入對(duì)象；和(c)識(shí)別在另一個(gè)位置上與第一幅圖像幾乎同時(shí)捕 獲的圖像中的相同物體，并計(jì)算所述可疑侵入物體的位置。所述方法可包括重復(fù)步驟a-c以跟蹤所述可疑侵入物。所述方法可包括當(dāng)識(shí)別出侵入物體時(shí)指示故障狀態(tài)。在另一方面，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；多個(gè)圖像傳感器， 被構(gòu)造為在視場(chǎng)有所重疊的前提下捕捉圖像，所述圖像傳感器中的一個(gè)或多個(gè)被放置為捕 捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射 輻射探測(cè)所述體積中存在的顆粒；和侵入物探測(cè)裝置，被構(gòu)造為分析攝像機(jī)的輸出并識(shí)別 其中一個(gè)攝像機(jī)捕獲的圖像中的可疑侵入對(duì)象，識(shí)別由另一個(gè)攝像機(jī)與第一幅圖像幾乎同 時(shí)捕獲的圖像中的相同物體，并計(jì)算所述可疑的侵入物體的位置。至少一個(gè)所述攝像機(jī)也可為系統(tǒng)的初級(jí)圖像捕捉傳感器。在另一方面，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括第一初級(jí)光源和被放置為探測(cè)從所述第一光源發(fā)出的光束散射的光的第一 光傳感器；第二初級(jí)光源和被放置為探測(cè)從所述第二光源發(fā)出的光束散射的光的第二光傳 感器；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射探測(cè)所述體積中存在 的顆粒，其中所述系統(tǒng)的幾何關(guān)系為所述第一光傳感器被配置為監(jiān)控所述第一光源和第二 光傳感器之間的區(qū)域，所述第二光傳感器被配置為監(jiān)控所述第二光源和第一光傳感器之間 的區(qū)域。所述系統(tǒng)還可包括一個(gè)或多個(gè)在所述第一初級(jí)光源和第二圖像捕捉設(shè)備之間延 伸的次級(jí)光源，以及一個(gè)或多個(gè)在所述第二初級(jí)光源和第一圖像捕捉設(shè)備之間延伸的次級(jí) 光源。本發(fā)明的一個(gè)方面還提供一種用于前述的本發(fā)明的實(shí)施方案的顆粒探測(cè)系統(tǒng)的 組件，所述組件包括普通機(jī)殼，所述普通機(jī)殼內(nèi)安裝有初級(jí)光源和圖像捕捉設(shè)備，以及在 它們之間的一個(gè)或多個(gè)次級(jí)光源。優(yōu)選所述圖像捕捉設(shè)備和光源被配置為線形排列方式。 所述次級(jí)光源可為一列LED、熒光管或其它擴(kuò)展光源。所述次級(jí)光源可形成基本均勻的線形 照明花樣或間歇照明花樣。所述組件可被構(gòu)造為使所述初級(jí)光源適于作為第一初級(jí)光源工作，并且圖像捕捉 裝置適于作為第二圖像捕捉裝置工作。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系 統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包括初級(jí)照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積； 圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在 所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在；和至少一個(gè)次級(jí)照明裝置，發(fā) 出至少部分在電磁譜的可見(jiàn)部分內(nèi)的光，所述方法包括探測(cè)環(huán)境光水平；基于環(huán)境光水平設(shè)定所述次級(jí)光源的光強(qiáng)，從而將所述次級(jí)光源發(fā)出的光的可見(jiàn)度最小化，但維持從所 述次級(jí)光源發(fā)出的光可被所述系統(tǒng)的光傳感器探測(cè)到。所述設(shè)定次級(jí)光源的光強(qiáng)的步驟可包括選擇多種預(yù)定的強(qiáng)度水平之一。在另一方面，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放 置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲 的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在，其中所述系統(tǒng)的至少一個(gè)組件為偏振選擇性 的。優(yōu)選所述系統(tǒng)適于使用預(yù)定的電磁輻射的偏振探測(cè)顆粒。優(yōu)選所述系統(tǒng)可被構(gòu)造 為在兩個(gè)偏振狀態(tài)下探測(cè)顆粒。所述系統(tǒng)的光源或光傳感器之一或兩者均以偏振選擇的方 式工作。至少一個(gè)照明裝置任選地適于發(fā)射偏振光束。照明裝置可被構(gòu)造為接收具有(一種或多種)選擇性偏振的光。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系 統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像 傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述 圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在，所述方法包括測(cè)試具有至少一項(xiàng) 特征偏振性質(zhì)的至少一種散射光組分，并處理所述測(cè)試以確定在受監(jiān)測(cè)的體積中的一種或 多種空氣中的顆?；蛭矬w的至少一項(xiàng)特征。所述方法可包括探測(cè)多種偏振態(tài)下的光，由此可確定在受監(jiān)測(cè)的體積內(nèi)的空氣 中的顆?；蛭矬w的特征。所述方法可包括測(cè)試兩個(gè)偏振態(tài)下的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度。所述偏振 狀態(tài)之一可為非偏振態(tài)或圓偏振態(tài)。所述方法可包括使用初級(jí)光源發(fā)射具有已知的偏振的光，并測(cè)試具有已知的偏 振選擇性的散射光。所述對(duì)空氣中的顆粒測(cè)得的特征可包括以下之中的一項(xiàng)或多項(xiàng)在確定尺寸以上 的顆粒的濃度；在確定的尺寸以下的顆粒的濃度；在尺寸范圍內(nèi)的顆粒的濃度。有利地，所 述方法可用于探測(cè)在光束路徑中存在的大顆?；蛭矬w。在另一方面，本發(fā)明提供一種探測(cè)具有預(yù)定的尺寸特征的顆粒的方法，所述方法 包括發(fā)射具有已知的偏振態(tài)的光束并使其穿過(guò)含有待測(cè)顆粒的體積；測(cè)試從具有預(yù)定的 偏振態(tài)的光束散射的光，從而選擇發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏振，以能夠選擇性地探 測(cè)具有預(yù)定尺寸特征的顆粒。在另一方面，本發(fā)明提供一種探測(cè)侵入從AVSD系統(tǒng)的光源發(fā)出的光束中的物體 的方法，所述方法包括發(fā)射具有已知的偏振態(tài)的光束并使其穿過(guò)體積；測(cè)試從具有預(yù)定 的偏振態(tài)的光束散射的光，從而選擇發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏振，以能夠選擇性地 探測(cè)在預(yù)定尺寸以上的物體。在上述方面，所述發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏振可優(yōu)選為平行或垂直。它們 可成一定的中間角度，但這樣可能會(huì)降低選擇性。當(dāng)所述發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏振為平行時(shí)，所述方法可適于測(cè)試尺寸小 于預(yù)定水平的顆粒。當(dāng)所述發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏振為垂直(即正交偏振)時(shí)， 所述方法可適于測(cè)試尺寸大于預(yù)定水平的顆?；蛭矬w。
所述方法包括測(cè)試來(lái)自多種預(yù)定的偏振態(tài)的光束的光。優(yōu)選獨(dú)立測(cè)試每種偏振 態(tài)。所述方法可包括在每種偏振狀態(tài)下均進(jìn)行測(cè)試以確定所述體積內(nèi)的空氣中的顆 粒的特征或確定用于后續(xù)處理中的校正因子。在另一方面，本發(fā)明提供一種在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中灰塵拒判(rejection)的方法， 所述方法包括使用本發(fā)明前述方面的方法來(lái)探測(cè)具有預(yù)定尺寸特征的顆粒，所述預(yù)定尺 寸特征基本排除灰塵。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光傳感器，所述光傳感器包括 具有偏振敏感元件的光敏元件，所述光敏元件被構(gòu)造為僅使具有預(yù)定偏振的光能夠到達(dá)所 述光敏元件。優(yōu)選可改變所述偏振敏感元件的偏振角。優(yōu)選所述偏振敏感元件為偏振濾波器。在另一方面，本發(fā)明提供一種包含如上所述的光傳感器的顆粒探測(cè)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括用于發(fā)出具有已知偏振的光的偏振光源。所述系統(tǒng)可包括能夠測(cè)試光的多偏振的光傳感器。所述光傳感器可被構(gòu)造為選擇 性地測(cè)試光的多偏振，或者所述傳感器適于同時(shí)測(cè)試所述多偏振。所述光傳感器可包括多 個(gè)能夠接收各自的光的偏振的光接收子系統(tǒng)。在另一方面，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括初級(jí)照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的第一空氣體積；圖像傳感器，被 放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕 獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在；空氣循環(huán)裝置，被構(gòu)造為將空氣從第二體積 移動(dòng)到所述第一體積中以使所述第二體積中的顆粒能夠被探測(cè)到。在一個(gè)優(yōu)選的形式中，所述第一體積和第二體積是基本分開(kāi)的空氣體積。所述第一和第二空氣體積可為以下的一種或多種相鄰的房間；一個(gè)房間和一個(gè) 設(shè)備間(equipment cabinet)。所述循環(huán)裝置可包括被構(gòu)造為拉動(dòng)空氣穿過(guò)在所述第一和第二空氣體積之間的 墻壁上的孔的風(fēng)扇。所述循環(huán)裝置優(yōu)選被構(gòu)造為將空氣從所述第二體積引入所述第一體積 并使其進(jìn)入或靠近由所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)的初級(jí)光源發(fā)出的光束。在另一方面，本發(fā)明提供一種用被配置為監(jiān)測(cè)多個(gè)空氣體積之一的顆粒探測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)所述多個(gè)空氣體積的方法，所述方法包括拉動(dòng)空氣從所述第二空氣體積進(jìn)入所述第 一空氣體積，從而使在第二體積中的顆粒會(huì)被所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到。所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)可被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒，所述系統(tǒng)包括照明裝置， 用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻 射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體 積中顆粒的存在。在另一方面，本發(fā)明提供一種包含初級(jí)煙霧探測(cè)子系統(tǒng)和第二顆粒探測(cè)子系統(tǒng)并 被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的煙霧探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射 線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像； 分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包含適于當(dāng)探測(cè)到煙霧時(shí)發(fā)出警報(bào)的報(bào)警子系統(tǒng)，所述報(bào)警子 系統(tǒng)被構(gòu)造為當(dāng)所述第二顆粒探測(cè)子系統(tǒng)探測(cè)到煙霧時(shí)發(fā)出第一個(gè)低水平警報(bào)，而當(dāng)所 述初級(jí)煙霧探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到煙霧時(shí)發(fā)出第二個(gè)高水平警報(bào)。優(yōu)選所述初級(jí)煙霧探測(cè)子系統(tǒng) 是標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的煙霧探測(cè)系統(tǒng)。最優(yōu)選所述初級(jí)煙霧探測(cè)子系統(tǒng)為吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在被配置為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系 統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像 傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所 述圖像中捕獲的散射輻射以探測(cè)所述體積中顆粒的存在，所述方法包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的光束 以探測(cè)由部分光路的折射率的變化引起的接收到的信號(hào)的變化，從而識(shí)別所述體積內(nèi)的熱 源。在另一方面，本發(fā)明提供一種探測(cè)火焰的方法，所述方法包括發(fā)射激光束穿過(guò)受 監(jiān)測(cè)的體積，并監(jiān)測(cè)所述光束以探測(cè)由部分光路的折射率的變化引起的接收到的信號(hào)的變 化，從而識(shí)別所述體積內(nèi)的火焰。優(yōu)選地，所述方法包括探測(cè)以下之中至少一項(xiàng)在目標(biāo)上的光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的快 速變化和在目標(biāo)上接收到的強(qiáng)度的變化。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系 統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像 傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述 圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在，所述方法包括用第一圖像傳感器 收集來(lái)自包含至少部分所述輻射線的視場(chǎng)中的光以收集所述輻射線被所述體積中的顆粒 散射的光；以及用第二光傳感器收集來(lái)自基本相同的視場(chǎng)的光，但基本排除所述輻射線被 所述體積中的顆粒散射的光。優(yōu)選同時(shí)進(jìn)行所述用系統(tǒng)的第一和第二光接收部件收集光的步驟。優(yōu)選所述系統(tǒng)的第一和第二光接收部件構(gòu)成所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)的同一光傳感器 的部分。在一個(gè)特別優(yōu)選的形式中，所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)的第一和第二光接收部件是普通成 像芯片的部分。所述方法可包括過(guò)濾到達(dá)所述第二光接收部件的光。濾波器優(yōu)選為窄波帶的波 長(zhǎng)濾波器或偏振濾波器。本方法可包括在所述系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)處接收光并使接收到的光分裂以在所述第 一和第二光接收部件處分別接收。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光傳感器，所述光傳感器包括 被構(gòu)造為將圖像分為兩條通路的光接收光學(xué)器件，所述通路之一包括濾波器以阻止具有特 定特征的光的傳送，而在另一通路中傳送所述具有特定特征的光。所述光傳感器可包括被 配置為在各個(gè)不同的部件處同時(shí)接收來(lái)自各個(gè)通路的光的普通光敏元件。所述濾波器優(yōu)選為波長(zhǎng)濾波器或偏振濾波器。另一通路可另外包括具有不同的濾 波特性的濾波器。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，所述方法包括用光傳 感器捕捉一系列圖像幀，所述系列圖像包括打開(kāi)關(guān)聯(lián)光傳感器的初級(jí)光源的多幅“開(kāi)幀(onframes) ”和關(guān)聯(lián)光傳感器的初級(jí)光源關(guān)閉的多幅“閉幀(off frames) ”，其中所述閉幀可散 布在所述開(kāi)幀之間；以及使用因子f處理所述開(kāi)幀和/或閉幀以校正所述開(kāi)幀和閉幀之間 的平均照明水平的差異。 在優(yōu)選的形式中，f以以下方式中的至少一種進(jìn)行計(jì)算
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2^offX + fhffi其中μ為兩個(gè)背底區(qū)域內(nèi)的像素強(qiáng)度的平均值，1和2位于感興趣區(qū)的相對(duì)側(cè)， 用下標(biāo)標(biāo)示，下標(biāo)“on”和“off”表示圖像為發(fā)光器打開(kāi)的幀還是發(fā)光器關(guān)閉的幀。在另一方面，本發(fā)明提供一種處理來(lái)自顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光散射信號(hào)的方法，所述 方法包括接收光散射信號(hào)；識(shí)別所述信號(hào)中的接收到的散射光強(qiáng)度的臨時(shí)峰；和將信號(hào) 中的接收到的散射光強(qiáng)度中的臨時(shí)增量平滑化。在所述方法中，當(dāng)與基于空間的平均強(qiáng)度相比時(shí)，所述接收到的散射光強(qiáng)度的臨 時(shí)峰具有預(yù)定數(shù)目的像素的大小。優(yōu)選所述峰具有1像素的持續(xù)寬度。當(dāng)與基于時(shí)間的平均強(qiáng)度相比時(shí)，所述接收 到的散射光強(qiáng)度的臨時(shí)峰具有預(yù)定數(shù)目的幀的大小。例如所述峰可具有1幀的持續(xù)時(shí)間。所述將峰平滑化的步驟可包括以下之中的一項(xiàng)或多項(xiàng)削除所述峰、忽略所述峰 或用預(yù)定的值代替所述峰。所述峰優(yōu)選用以下值之一代替例如，局域平均值、時(shí)間平均值、鄰近值、在先值、
在后值，等等。所述臨時(shí)峰可參照預(yù)定的門限信號(hào)水平來(lái)確定。所述門限信號(hào)水平可基于接收到 的信號(hào)的統(tǒng)計(jì)量、例如局域或時(shí)間平均信號(hào)值以上的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)確定。在另一方面，本發(fā)明提供一種用在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，所述方法包括確定用 于至少部分校正灰塵對(duì)散射示數(shù)的影響的統(tǒng)計(jì)導(dǎo)出的校正值，并使用所述校正值校正所述 散射示數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選形式中，所述方法包括對(duì)于圖像捕捉設(shè)備的一個(gè)或更多個(gè)像素確 定接收到的散射值中的背底噪聲水平；參照已知的代表灰塵和煙霧的統(tǒng)計(jì)值來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)差 和平均散射水平；計(jì)算散射標(biāo)準(zhǔn)差；以及確定煙霧和/或灰塵的散射貢獻(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括確定接收到的散射值中的背底噪聲水平； 參照已知的代表灰塵和煙霧的統(tǒng)計(jì)值來(lái)確定散射示數(shù)分布的更高的統(tǒng)計(jì)動(dòng)差；計(jì)算散射標(biāo) 準(zhǔn)差；以及確定煙霧和/或灰塵的散射貢獻(xiàn)。所述方法可包括將測(cè)得的散射示數(shù)校正為僅代表煙霧顆粒的值。在另一方面，本發(fā)明提供一種確定顆粒探測(cè)器中的報(bào)警狀態(tài)的方法，所述方法包 括沿著初級(jí)光源的光束限定多個(gè)片段；在沿著所述光束的位置上限定多個(gè)虛擬的顆粒探 測(cè)器；使每個(gè)虛擬的顆粒探測(cè)器關(guān)聯(lián)至少一個(gè)片段；基于與虛擬的顆粒探測(cè)器關(guān)聯(lián)的一個(gè) 或多個(gè)片段確定該虛擬的顆粒探測(cè)器的報(bào)警水平。優(yōu)選虛擬煙霧探測(cè)器的報(bào)警水平是所述與其關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)片段中的最高報(bào) 警水平。或者，所述虛擬的顆粒探測(cè)器的報(bào)警水平基于任意關(guān)聯(lián)片段的最高煙霧示數(shù)確定。所述片段可能重疊。并且所述片段當(dāng)用于計(jì)算相應(yīng)的虛擬探測(cè)器的報(bào)警水平時(shí)可
33能具有加權(quán)貢獻(xiàn)。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)具有在一定波長(zhǎng) 下工作的初級(jí)光源，在所述波長(zhǎng)下極少或沒(méi)有環(huán)境光遭遇到所述系統(tǒng)。例如，所述初級(jí)光源 可在對(duì)應(yīng)太陽(yáng)或大氣吸收譜線的波長(zhǎng)下工作，例如在300nm以下，在此波長(zhǎng)下大氣吸收大 部分接收到的太陽(yáng)光；或波長(zhǎng)為與吸收譜線對(duì)應(yīng)的656nm。在一個(gè)形式中，所述光源在用于照明受監(jiān)測(cè)的體積或附近體積的光的光譜范圍之 外的波長(zhǎng)下工作。所述光傳感器可包含濾波器，所述濾波器具有包括選擇的波長(zhǎng)的通帶。優(yōu)選所述 濾波器的通帶比所述系統(tǒng)工作中采用的吸收譜線更窄。在另一方面，本發(fā)明提供一種在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中存在大顆粒的情況下校正散射示 數(shù)的方法，所述方法包括確定在初級(jí)光源發(fā)出的至少部分光束范圍內(nèi)的總散射；確定在 所述部分光束范圍內(nèi)的總損失；基于在所述部分光束范圍內(nèi)的總散射對(duì)總損失的比值來(lái)計(jì) 算用于所述部分光束的散射示數(shù)的校正因子。所述校正因子可以以(分光損失(fractional light loss)散射)k來(lái)計(jì)算，其中 k取0-1之間的值。測(cè)試所述分光損失的操作可包括測(cè)試在所述光束的整個(gè)橫截面積上接收到的光強(qiáng)。所述方法可包括設(shè)定100%的傳送水平，由此計(jì)算后續(xù)的傳送水平。所述100% 傳送水平可周期性地設(shè)定。所述方法可包括在多個(gè)波長(zhǎng)下實(shí)施所述方法。在另一方面，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為測(cè)試光束的分光損失的分光損失測(cè)試設(shè) 備，所述光束在所述測(cè)試設(shè)備中形成橫截面，分光損失測(cè)試設(shè)備包括光敏元件，所述光敏元 件被構(gòu)造為測(cè)試來(lái)自比所述光束的橫截面積更大的區(qū)域的光。所述光敏元件可具有比所述 光束的橫截面積更大的光接收表面。所述設(shè)備可包括一個(gè)能夠接收來(lái)自比所述光束的橫截 面積更大的區(qū)域的光并將其射到所述光敏元件上的光學(xué)配置方案。所述分光損失測(cè)試設(shè)備 可包括防止激光散斑的裝置，例如發(fā)散透鏡。在另一方面，本發(fā)明提供一種AVSD系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)光源和適于接收在所 述體積內(nèi)從所述初級(jí)光源的光束散射的光的光傳感器，以及根據(jù)本發(fā)明的前述方面的分光 損失測(cè)試設(shè)備。所述系統(tǒng)可包括反射器以反射所述光束使其穿過(guò)所述體積，在這種情況下，所述 分光損失測(cè)試設(shè)備包括和AVSD系統(tǒng)的光傳感器基本上位于同一位置。所述系統(tǒng)可包括以下之中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，以減少在將光束發(fā)射到所述分光損失測(cè) 試設(shè)備上時(shí)的多路徑效應(yīng)抖動(dòng)所述光束的位置，退相干所述光束，以及使用非相干的初級(jí) 光源。在另一方面，本發(fā)明提供一種處理AVSD系統(tǒng)中光傳感器的輸出的方法，所述方 法包括捕捉來(lái)自所述光傳感器的多幅圖像幀，其中當(dāng)初級(jí)光源打開(kāi)時(shí)拍攝第一組幀(開(kāi) 幀)，當(dāng)初級(jí)光源關(guān)閉時(shí)拍攝第二組幀(閉幀)，并且其中所述開(kāi)幀和閉幀具有相同的時(shí)間 中點(diǎn)。時(shí)間中點(diǎn)可如下計(jì)算，(時(shí)間χ曝光持續(xù)時(shí)間)幀數(shù)。優(yōu)選所述開(kāi)幀和閉幀的總曝光時(shí)間相等。
在一個(gè)優(yōu)選形式中，所述方法包括對(duì)部分所述幀進(jìn)行縮放。在一個(gè)形式中，所述開(kāi) 幀和閉幀包含不同數(shù)量的幀。優(yōu)選對(duì)部分或所有幀應(yīng)用縮放函數(shù)以保證所述開(kāi)幀和閉幀具 有相同的總曝光。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于控制顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的光學(xué)組件的設(shè)備，所述 設(shè)備包括粗控制臺(tái)和安裝在粗控制臺(tái)上的精控制臺(tái)，光學(xué)組件可安裝到所述精控制臺(tái)上。優(yōu)選所述粗控制臺(tái)為機(jī)械控制臺(tái)。所述精控制臺(tái)優(yōu)選為非機(jī)械控制臺(tái)。所述非機(jī) 械控制臺(tái)可包括以下傳動(dòng)器(actuator)中的一種或多種機(jī)電傳動(dòng)器、壓電傳動(dòng)器、另一 個(gè)高速非機(jī)械傳動(dòng)器。在另一方面，本發(fā)明提供一種控制顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件的方法，所述方法包 括使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的粗控制臺(tái)控制所述光學(xué)組件從初始位置到達(dá)在希望位置的第一預(yù)定誤 差范圍內(nèi)的粗對(duì)準(zhǔn)位置，并使用非機(jī)械驅(qū)動(dòng)的精控制臺(tái)控制所述光學(xué)組件從粗對(duì)準(zhǔn)位置到 達(dá)在希望位置的第二預(yù)定誤差范圍內(nèi)的終位置。所述方法可包括使用所述非機(jī)械驅(qū)動(dòng)的精控制臺(tái)至少周期性地將所述光學(xué)組件 重新對(duì)準(zhǔn)所述希望位置。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件，所述光學(xué)組件包括 包含暴露的光學(xué)表面的光學(xué)配件，光穿過(guò)所述光學(xué)表面；具有至少一個(gè)壁和孔的機(jī)殼，所述 至少一個(gè)壁形成了在所述機(jī)殼內(nèi)的體積，光可通過(guò)所述孔進(jìn)入或離開(kāi)所述機(jī)殼，所述機(jī)殼 被構(gòu)造為接收所述光學(xué)配件，以使光可穿過(guò)所述孔被接收，并且其中所述光學(xué)配件安裝在 所述機(jī)殼內(nèi)，以使在所述光學(xué)配件的光學(xué)表面和所述孔之間具有縫隙，從而為空氣中攜帶 的顆粒提供沉降區(qū)。所述沉降區(qū)可設(shè)有用于除去所述沉降區(qū)里的空氣中的顆粒的顆粒清除裝置。所述 顆粒清除裝置可包括選自以下的元件以除去顆粒被動(dòng)靜電材料、主動(dòng)靜電過(guò)濾器。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件包括包含暴露的光學(xué) 表面的光學(xué)配件，光穿過(guò)所述光學(xué)表面；具有至少一個(gè)壁、視孔和進(jìn)氣口的機(jī)殼，所述至少 一個(gè)壁形成了在所述機(jī)殼內(nèi)的體積，光可通過(guò)所述視孔進(jìn)入或離開(kāi)所述機(jī)殼，所述進(jìn)氣口 適于使空氣能夠進(jìn)入所述機(jī)殼內(nèi)的體積；所述機(jī)殼被構(gòu)造為接收所述光學(xué)配件，以使光可 穿過(guò)所述視孔被接收，并且空氣可從所述進(jìn)氣口流入并從所述視孔流出。所述光學(xué)組件可包括吸氣機(jī)，以將空氣吸進(jìn)所述進(jìn)氣口或從所述視孔吸出。所述 進(jìn)氣口可設(shè)有過(guò)濾器以清潔進(jìn)入所述機(jī)殼的空氣。當(dāng)所述吸氣機(jī)包含具有多個(gè)扇葉的軸流風(fēng)扇時(shí)，所述風(fēng)扇可被放置為使光能夠從 所述風(fēng)扇的扇葉之間的縫隙中射入或射出。所述光學(xué)組件的工作可以與所述風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)同
止
少ο在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件，所述組件包括包 含暴露的光學(xué)表面的光學(xué)配件，光穿過(guò)所述光學(xué)表面；適于至少周期性地移過(guò)所述光學(xué)表 面的可移動(dòng)元件。優(yōu)選所述風(fēng)扇被放置為使光能夠從所述風(fēng)扇的扇葉之間的縫隙中射入或射出。所 述光學(xué)組件的操作可與所述風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)同步。所述風(fēng)扇可包含無(wú)刷DC電機(jī)。所述可移動(dòng)元件優(yōu)選進(jìn)行跨越所述光學(xué)表面的環(huán)狀或往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述可移動(dòng)元件 可為以下之一擦拭器、刷子或桿。優(yōu)選所述可移動(dòng)元件可與所述光學(xué)表面有間隔。所述可移動(dòng)元件可被構(gòu)造為移過(guò)耐刮窗口。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件，包含功能性元件和 冷卻設(shè)備。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中所述光學(xué)組件為光傳感器，并且所述功能性元件為光敏 元件，例如CMOS圖像捕捉芯片或(XD。優(yōu)選所述冷卻設(shè)備為珀?duì)柼?Peltier)冷卻機(jī)。所 述冷卻設(shè)備可與散熱器進(jìn)行熱交換，所述散熱器與所述冷卻設(shè)備熱耦合，以將熱轉(zhuǎn)移至大氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè) 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)光源，被構(gòu)造為產(chǎn)生光簾使其穿過(guò)至少部分受監(jiān)測(cè)的體積。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包括圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述光簾的圖像； 分析捕獲的圖像的裝置，以基于在圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒的存在。優(yōu)選用光學(xué)裝置產(chǎn)生所述光簾以產(chǎn)生發(fā)散光束。或者，可通過(guò)將線形光束掃過(guò)所 述受監(jiān)測(cè)的體積來(lái)制造光簾。優(yōu)選所述光簾為平面狀的。在這種情況下，所述圖像捕捉裝置可位于所述平面內(nèi)。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中產(chǎn)生掃射的光束的機(jī)構(gòu)，所 述機(jī)構(gòu)包括適于產(chǎn)生線形光束的光源和反射平面繞平行于所述平面的軸旋轉(zhuǎn)的面鏡，所述 面鏡和光源對(duì)準(zhǔn)以使所述面鏡的表面隨所述面鏡的旋轉(zhuǎn)以變換的入射角度反射來(lái)自所述 光源的光。所述面鏡優(yōu)選為多角形，更優(yōu)選八角形。在另一方面，本發(fā)明提供一種在環(huán)境光水平下操作顆粒探測(cè)系統(tǒng)的方法，在所述 環(huán)境光水平下將使所述系統(tǒng)的圖像傳感器在預(yù)定的孔徑和第一曝光持續(xù)時(shí)間下發(fā)生飽和， 所述方法包括確定不會(huì)引起所述圖像傳感器飽和的減少的曝光持續(xù)時(shí)間；基于所述減少 的曝光持續(xù)時(shí)間確定提高的圖像捕捉頻率。優(yōu)選用因子N減少曝光時(shí)間以避免飽和，用基本相同的因子N增加所述圖像捕捉頻率。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述提高的圖像捕捉頻率為每秒500幅圖像以上。最優(yōu)選 為每秒600-2000幅圖像。在另一方面，本發(fā)明提供一種校正顆粒探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行的光散射測(cè)試的方法，所述 方法包括確定沿顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光束的分光損失；基于確定的分光損失校正對(duì)所述顆粒 探測(cè)系統(tǒng)的初級(jí)光源進(jìn)行的散射測(cè)試。所述確定分光損失的步驟可包括估計(jì)沿所述光束的分光損失。所述估計(jì)可基于 源自所述光束的散射測(cè)試來(lái)進(jìn)行。分光損失的估計(jì)可沿所述光束的長(zhǎng)度分段進(jìn)行。所述確定分光損失的步驟可包括測(cè)試沿所述光束的分光損失。這可包括提供光 接收裝置，所述光接收裝置適于在光束終端接收所述光束。所述方法可反復(fù)重復(fù)。所述校 正散射測(cè)試的步驟可包括用散射測(cè)試結(jié)果除以(ι-分光損失)。


現(xiàn)通過(guò)非限制性的實(shí)施例并參考附圖對(duì)本發(fā)明各個(gè)方面示意性的實(shí)施方案進(jìn)行 說(shuō)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的典型的AVSD顆粒探測(cè)系統(tǒng)；圖2示出了 AVSD系統(tǒng)的第二實(shí)施方案，該系統(tǒng)中并入了多圖像捕捉裝置，所述多圖像捕捉裝置可用于探測(cè)所述系統(tǒng)的感興趣區(qū)中的障礙物；圖3示出了一個(gè)在其遠(yuǎn)端并入了反射器的AVSD系統(tǒng)的實(shí)例，該AVSD系統(tǒng)可用在 本發(fā)明的實(shí)施方案中；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括180度向后 反射器以使透過(guò)的光束返回位于或靠近所述光源處的光探測(cè)器；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的使用兩個(gè)共軸光束的AVSD系統(tǒng)；圖6示出了光源安裝配置方案的一個(gè)示例性的實(shí)施方案，該實(shí)施方案可用于本發(fā) 明的一些實(shí)施方案中；圖7示出了可用在本發(fā)明的實(shí)施方案中的光源安裝配置方案的第二實(shí)施方案；圖7A為說(shuō)明一種示例性的方法的流程圖，所述方法為使用依賴于位置的散射以 確定侵入AVSD系統(tǒng)的光束中的物體的特征；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)發(fā)出的光 束射到位于受監(jiān)測(cè)的光束的相反端的表面上；圖9示出了用于調(diào)整光源強(qiáng)度和接收器敏感度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可用于圖8公開(kāi) 的系統(tǒng)中；圖10示出了可用于圖9的調(diào)整系統(tǒng)的一系列驅(qū)動(dòng)波形；圖11示出了用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的成像配置方案的一部分，適于探測(cè) 成像光學(xué)器件上的物體形成的障礙物；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)的光源；圖13示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中所述光源向反射目標(biāo)發(fā)射光束，并且所 述光源安裝在云臺(tái)(pan-tilt)機(jī)構(gòu)上，使得能夠控制所述光束；圖14示出了一種機(jī)殼配置方案，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述機(jī)殼能夠容納 光源或接收器；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用了陰影探測(cè) 以監(jiān)測(cè)故障；圖17示出了使用從物體邊緣反射的閃光來(lái)探測(cè)侵入根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案 的系統(tǒng)的感興趣區(qū)的物體的原理；圖18示出了當(dāng)用于探測(cè)與圖17所示物體的取向不同的物體時(shí)的圖17的系統(tǒng)；圖19示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中使用了燈條以幫助探測(cè)受監(jiān)測(cè)的區(qū)域 中的異物；圖20示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中使用飛行時(shí)間測(cè)試以監(jiān)控所述感興趣 區(qū)；圖21示出了使用燈條監(jiān)控的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案；圖22示出了一種可用于圖21所示類型的系統(tǒng)中的裝置的一個(gè)示例性實(shí)施方案；圖23示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中使用垂直掃射的光束以監(jiān)控所述感興 趣區(qū)；圖24示出了在本發(fā)明的實(shí)施方案中的AVSD系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，其中使用基于 偏振的技術(shù)，使得能夠區(qū)別大顆粒和小顆粒；
圖25示出了使用基于偏振的技術(shù)以分辨顆粒尺寸的本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案；圖26示出了一個(gè)示例性的AVSD系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被構(gòu)造為監(jiān)測(cè)初級(jí)體積和多個(gè)分 別封閉的次級(jí)區(qū)域；圖26A示出了用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)中的傳感器系統(tǒng)；圖26B示出了用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)中的第二傳感器系統(tǒng)的概 覽圖；圖26C示出了用于圖26B的實(shí)施方案中的傳感器配置方案的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)；圖27為表示用于對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)中的灰塵進(jìn)行校正的方法 的步驟的流程圖；圖27A為表示在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)中實(shí)施可尋址性 (adressability)的方法的步驟的流程圖；圖28為描繪基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中測(cè)得的路徑損失數(shù)據(jù)修正煙霧示數(shù)的 方法的步驟的流程圖；圖29A示出了本發(fā)明的能夠測(cè)量分光損失的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)；圖29B示出了本發(fā)明的能夠測(cè)量分光損失的第二個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)；圖30示出了本發(fā)明的能夠測(cè)量分光損失的另一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)；圖31示出了圖像序列的一系列幀，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述一系列幀可 用在背底對(duì)消法中；圖32示出了圖像序列中三張順序獲得的幀，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述幀 可用在背底對(duì)消法中；圖33示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制成的光束控制機(jī)構(gòu)；圖34為表示用圖33所示類型的光束控制機(jī)構(gòu)實(shí)施的目標(biāo)獲取方法的步驟的流程 圖；圖35示出了用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制成的AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件的機(jī)殼
配置方案；圖36示出了用于根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案制成的AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件的機(jī) 殼配置方案，所述機(jī)殼包含被動(dòng)電子污染物捕捉裝置；圖37示出了用于根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案制成的AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件的機(jī) 殼配置方案，所述機(jī)殼包含主動(dòng)電子污染物捕捉裝置；圖38示出了用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制成的AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件的機(jī)殼 配置方案，所述機(jī)殼包含潔凈空氣光學(xué)器件清潔系統(tǒng)；圖39示出了用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件的機(jī)殼配置 方案，所述機(jī)殼包括用于防止障礙物進(jìn)入所述光學(xué)組件的視場(chǎng)或?qū)⒄系K物從所述光學(xué)組件 的視場(chǎng)中清除的機(jī)械元件；圖40示出了圖39的機(jī)殼配置方案的正視圖；圖41示出了用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件的冷卻配置方 案；圖42示出了由根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積，其中光平面 射過(guò)所述體積；
圖43示出了一種用于將光束掃過(guò)一定體積并適用于圖42的實(shí)施方案的機(jī)構(gòu)；和圖44為表示不同的煙霧水平(遮擋值)穿過(guò)不同路徑長(zhǎng)度時(shí)的前向散射水平之 間的關(guān)系的圖線。
具體實(shí)施例方式作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的AVSD系統(tǒng)的部分操作，可能需要確定光學(xué)接收器 的視場(chǎng)中是否存在可能會(huì)使所述傳感器在希望的工作區(qū)域內(nèi)探測(cè)煙霧的能力降低的障礙 物。特別是需要監(jiān)測(cè)如圖1所示由連接接收器與光源的虛線和發(fā)射的準(zhǔn)直光束形成的線限 定的扇形區(qū)。圖1示出了典型的AVSD顆粒探測(cè)系統(tǒng)100，包括光源102和攝像機(jī)形式的接收器 104。所述光源被配置為發(fā)射光束106使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空間。將攝像機(jī)104對(duì)準(zhǔn)以觀察 光源102及其光束106并探測(cè)光束106被存在于所述受監(jiān)測(cè)的空間中的顆粒散射的光的 水平。關(guān)鍵體積110在光束106和連接攝像機(jī)和光源102的虛線108之間，在該關(guān)鍵體積 110內(nèi)的障礙物必須受到監(jiān)測(cè)。若障礙物出現(xiàn)在此區(qū)域內(nèi)，光束106會(huì)被遮擋從而在攝像機(jī) 104的視野中消失，并且因此攝像機(jī)將不能探測(cè)到來(lái)自整條光束的散射光，并且損害系統(tǒng)的 探測(cè)敏感度。圖像傳感器104(以及發(fā)光器102也可能)連至處理器107，所述處理器適于 分析捕獲的帶有或不帶有源照明數(shù)據(jù)的圖像，以基于所述圖像中捕捉到的輻射來(lái)確定在所 述體積內(nèi)顆粒的存在。一種用于探測(cè)體積110內(nèi)的障礙物的方法是發(fā)射非準(zhǔn)直的或發(fā)散的光束使其穿 過(guò)待監(jiān)測(cè)的扇形區(qū)110?；蛘撸墒箿?zhǔn)直光束快速掃過(guò)扇形區(qū)110以實(shí)現(xiàn)類似的效果。若體 積Iio中存在障礙物，則所述非準(zhǔn)直光束會(huì)投射出陰影。圖2示出了一個(gè)示例性的配置方 案，其中圖1的AVSD系統(tǒng)中擴(kuò)充了面向后方的第二攝像機(jī)112和發(fā)射光使其穿過(guò)區(qū)域110 的非準(zhǔn)直光源103。所述面向后方的攝像機(jī)112被配置為觀察在區(qū)域110后方被非準(zhǔn)直光 源103照明的表面。使用這樣的配置方案時(shí)，侵入體積110的物體114會(huì)投射出陰影116， 向后觀察的攝像機(jī)112可觀察到該陰影。攝像機(jī)112拍攝的圖像可被處理為識(shí)別與預(yù)記錄 的已知沒(méi)有障礙物的“參比”圖像之間的差異。當(dāng)通過(guò)處理確定第二攝像機(jī)112拍攝的圖 像幀和所述參比圖像之間的差異顯著時(shí)，可引起故障警報(bào)?；蛘咚鰣D像處理可通過(guò)比較 相鄰圖像區(qū)域的強(qiáng)度并確定相鄰區(qū)域間存在足以探測(cè)陰影的差異以確定障礙物形成的陰 影的存在。理想的是光源103是不可見(jiàn)的，因?yàn)檫@一方案提供以下優(yōu)點(diǎn)所述光源不會(huì)使在 所述區(qū)域內(nèi)工作的人覺(jué)得刺眼，因此不會(huì)造成妨礙。在一個(gè)實(shí)施方案中，光源103可為閃光 氙燈。所述系統(tǒng)可被配置為當(dāng)預(yù)定尺寸的陰影存在的時(shí)間比預(yù)定時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)觸發(fā)故障 狀態(tài)。所述預(yù)定時(shí)間的長(zhǎng)度應(yīng)該足夠長(zhǎng)以避免短暫的障礙物、例如快速飛過(guò)區(qū)域110的小 鳥(niǎo)就能形成故障狀態(tài)。與圖1和2的系統(tǒng)中系統(tǒng)的主要組件位于房間的相對(duì)端的情況相反，在根據(jù)本發(fā) 明的AVSD系統(tǒng)的一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)的主要組件的位置彼此緊鄰、例如位于受保護(hù)空間 的相同端是有利的。這種配置方案不再需要向受保護(hù)的空間的相對(duì)端供電和發(fā)信號(hào)，并且 因此可能使所述系統(tǒng)的安裝成本更低。
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在一個(gè)形式中，這一目的可通過(guò)使用位于受保護(hù)空間中遠(yuǎn)離所述光源和接收器的 一端的專用反射器來(lái)實(shí)現(xiàn)。光束射向所述放射器，所述反射器被設(shè)計(jì)為翻轉(zhuǎn)反射光束至要 求的目標(biāo)位置，所述目標(biāo)位置可與所述接收器相鄰。所述反射器可具有大于90度的“拐角”，以使光束以相對(duì)于入射光束固定的角度 反射?；蛘咚龇瓷淦骺蔀橥姑骁R，所述凸面鏡控制光束反射到已知的目標(biāo)位置。實(shí)際上 所述鏡可采用一組平鏡或也可為能夠形成會(huì)聚反射的光束的凹面鏡。圖3示出了本發(fā)明的這一方面的一個(gè)實(shí)施方案300，其中接收器104和光源102 安裝在相對(duì)靠近于彼此的位置。在一個(gè)特別優(yōu)選形式中，它們可基本上位于同一位置，例如 在同一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。在此實(shí)施方案中，光束306射向反射平面302，將攝像機(jī)104對(duì)準(zhǔn)以獲得 包含反射器302、部分入射光束306、全部的反射光束308和目標(biāo)310的視場(chǎng)(用線304表 示)。正如在以上引用的我們較早的專利申請(qǐng)中所討論的那樣，若提供了其它目標(biāo)位點(diǎn)310 的監(jiān)控方法，則可以允許所述目標(biāo)位點(diǎn)310不在攝像機(jī)104的直接視野內(nèi)。反射器302可安裝于可調(diào)機(jī)架上，所述可調(diào)機(jī)架的角度在安裝時(shí)可通過(guò)例如使用 調(diào)節(jié)螺絲或類似物進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)?；蛘?，通過(guò)使用機(jī)電驅(qū)動(dòng)傾斜機(jī)構(gòu)(如圖33所示的機(jī) 構(gòu))得到進(jìn)一步的改進(jìn)，以保持反射光束長(zhǎng)期的位置穩(wěn)定性。雖然這需要向系統(tǒng)的遠(yuǎn)端供 電，但這種系統(tǒng)可具有非常低的平均電力消耗，從而使其能夠以長(zhǎng)壽命使用電池。本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知許多可選擇的傳動(dòng)器類型能夠?qū)崿F(xiàn)該功能，包括齒輪傳動(dòng)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電流 鏡(galvanic mirrors)、螺線管、壓電傳動(dòng)器、熱傳動(dòng)器等等。有利地，鏡302的角位可通過(guò)遠(yuǎn)程控制初始設(shè)定，之后保持。這種控制可由探測(cè)系 統(tǒng)中的軟件使用來(lái)自攝像機(jī)的可視圖像和其它輸入來(lái)自動(dòng)進(jìn)行，類似地，光源102產(chǎn)生的 光束306可被自動(dòng)控制為保持射在反射器302的目標(biāo)上。本文公開(kāi)了用于光束控制的合適 機(jī)構(gòu)。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)鏡302的角度掃射反射光束308的能力可有效地用于驗(yàn)證攝像機(jī) 的視場(chǎng)沒(méi)有被過(guò)度遮擋。為了實(shí)現(xiàn)上述方案，反射光束可周期性地掃向所述攝像機(jī)。若在 掃射的過(guò)程中目標(biāo)斑點(diǎn)意外消失，則這可能是由于障礙物引起的。或者，若在掃射光束306 的過(guò)程中探測(cè)到散射(或意外的散射變化)，則這可能是由障礙物的邊緣引起的，探測(cè)軟件 可識(shí)別出這種情況。在安裝時(shí)，可記錄可接受程度小的障礙物(例如垂直的建筑物柱或固 定裝置)的效果，之后與新的掃射結(jié)果相比較。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，反射器302可為彎曲的，或由多個(gè)毗連的平鏡組成，每 個(gè)平鏡以稍微不同的角度放置。用這種類型的反射器通過(guò)瞄準(zhǔn)所述反射器的表面的不同部 分，可使反射光束308的路徑偏離光源方向。在另一個(gè)構(gòu)造方案中，反射器302可為角反射 器配置方案的變體。通常，這種反射器使用正交放置的反射表面，使得不論光束射到所述反 射器上的點(diǎn)在哪，均能反射所述光束使其基本直接返回源。然而，當(dāng)所述反射器表面設(shè)置為 90度加上一個(gè)角θ時(shí)，反射光束通常以偏離入射光束2Χ θ的角度被反射回來(lái)。在圖4所示的另一個(gè)構(gòu)造方案中，光源102和接收器104可設(shè)置為短距離分開(kāi)，并 使用傳統(tǒng)的180度向后反射器302。以此方式，入射光束306和反射光束308保持在相同的 路徑的相反方向上。為了監(jiān)控激光束308返回到達(dá)光源102處，可使用例如光電二極管形 式的位于光源102上的獨(dú)立的探測(cè)系統(tǒng)。來(lái)自該設(shè)備的信號(hào)還可通過(guò)以下更為詳細(xì)的描述 中的方式用作確定傳送-損失的煙霧探測(cè)器。
在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，望遠(yuǎn)鏡式成像光學(xué)器件可用于提高探測(cè)設(shè)備的有效 范圍和敏感度。在一種形式中，所述望遠(yuǎn)鏡式成像光學(xué)器件可采取可購(gòu)得的變焦透鏡的形 式。許多可購(gòu)得的透鏡的放大倍率可為電控的，使系統(tǒng)軟件能夠選擇性地放大部分圖像以 改進(jìn)對(duì)該區(qū)域的顯示。當(dāng)在特定區(qū)域中識(shí)別到潛在的歧義性的低水平信號(hào)時(shí)，上述方案可 能是特別有利的。在這種情況下，所述望遠(yuǎn)鏡式光學(xué)器件可以允許所述系統(tǒng)放大發(fā)出所述 低信號(hào)的區(qū)域，并且在沒(méi)有不必要的延遲或虛警的風(fēng)險(xiǎn)的前提下確定是否存在顆?；蚧馂?zāi) 的威脅。在此實(shí)施方案中，可以以任意方式在所述接收器的輸出信號(hào)中探測(cè)煙霧。在許多情況下，即使空氣中不存在煙霧或灰塵顆粒，光束可被攝像機(jī)觀察到的方 案也是有利的；其目的在于例如便于在裝配時(shí)構(gòu)造系統(tǒng)，使得當(dāng)光源和/或目標(biāo)在攝像機(jī) 視場(chǎng)以外時(shí)能夠安裝，以及監(jiān)測(cè)光束中的障礙物。本發(fā)明人已經(jīng)確定，這樣的功能性可通過(guò)使用短波光源來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述短波光源在 非常小的顆粒如潔凈空氣中的氧氣和氮?dú)夥肿由袭a(chǎn)生可見(jiàn)散射。例如可使用藍(lán)色或UV激 光，或者任選地穿過(guò)藍(lán)光或UV濾波器的準(zhǔn)直氙閃光?？蓡为?dú)使用短波光源，即將短波光源用于煙霧探測(cè)，或者短波光源可與用于煙霧 探測(cè)的初級(jí)光源結(jié)合使用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用的短波光源為藍(lán)色、紫色或紫外激光二極管。然 而，以目前的技術(shù)，這些的總工作壽命有限，因此優(yōu)選僅短期工作，例如以規(guī)律的間隔工作， 以滿足對(duì)故障狀態(tài)識(shí)別的時(shí)序要求。因此，在此優(yōu)選實(shí)施方案中，第二光源發(fā)射在可見(jiàn)或紅 外光譜內(nèi)的光，該光被配置為與所述短波光束共線或共軸，所述第二光源用于初級(jí)煙霧探 測(cè)。若短波激光二極管的壽命期望值在將來(lái)能如所希望的那樣有所改善，則可省去所述可 見(jiàn)或紅外光源。已知與長(zhǎng)波相比，短波光源在更小的顆粒上產(chǎn)生相對(duì)強(qiáng)的散射信號(hào)。這使得能夠 更早地探測(cè)到含有高比例的小顆粒的煙霧，例如那些從過(guò)熱的“低煙霧零鹵素”類的電纜發(fā) 出的煙霧。另外，通過(guò)比較來(lái)自短波光源的散射信號(hào)和來(lái)自較長(zhǎng)波長(zhǎng)的源的散射信號(hào)，可對(duì) 小顆粒和較大顆粒的相對(duì)比例進(jìn)行估計(jì)，這有益于使其能夠識(shí)別非火焰產(chǎn)生的顆粒，如灰 塵，從而減少虛假火警的發(fā)生幾率。在此實(shí)施方案中還可能有利的是，僅當(dāng)用長(zhǎng)波散射已經(jīng) 探測(cè)到顆粒時(shí)才打開(kāi)短波源，以此方式延長(zhǎng)短波源的工作壽命。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中描述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)一般使用非可見(jiàn)波長(zhǎng)的光，以避 免出現(xiàn)不希望的可見(jiàn)斑點(diǎn)，所述可見(jiàn)斑點(diǎn)可能會(huì)成為妨礙物或干擾物，特別是在昏暗的照 明環(huán)境下。然而，所述初級(jí)光源發(fā)出的光不可見(jiàn)這一事實(shí)可能是一個(gè)缺點(diǎn)，例如在安裝時(shí)安 裝者希望驗(yàn)證光源和攝像機(jī)放置得足夠準(zhǔn)確以使激光束能夠正確瞄準(zhǔn)的情況下。為了有助于使對(duì)準(zhǔn)所述初級(jí)光源的操作變得容易，可設(shè)置如圖5所示的發(fā)射可見(jiàn) 光束的第二激光器。圖5示出了系統(tǒng)500，包括兩個(gè)共軸的激光器502和504。第一激光器 502發(fā)射例如在EM譜的紅外區(qū)的光束(用實(shí)線表示的506)，并且第一激光器用作顆粒探測(cè) 的初級(jí)激光器。第二激光器504發(fā)射在電磁譜的可見(jiàn)區(qū)的光束508。該第二激光器可被安裝為與所述初級(jí)激光器預(yù)對(duì)準(zhǔn)在相鄰的共線或共軸的路徑 上。該光束形成的可見(jiàn)斑點(diǎn)可用于幫助驗(yàn)證所述源的定位和對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)是合適的。在調(diào)試之后，在正常工作的過(guò)程中可關(guān)閉所述第二激光器。若所述初級(jí)激光器在調(diào)試后需要重新對(duì)準(zhǔn)，則可再打開(kāi)該可見(jiàn)光源。相同的物理結(jié)構(gòu)可用于安裝短波(藍(lán)光或 UV)激光器以實(shí)施上述系統(tǒng)的實(shí)施方案。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，該系統(tǒng)設(shè)有反射目標(biāo)，由光源發(fā)出的光射到所述反 射目標(biāo)上。然后，從該目標(biāo)反射的光束可用于確定激光束的正確對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，并且可能用于其 它任務(wù)，如分光損失測(cè)試。在另外的實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)需要一種將光束從所述目標(biāo)掃到另一位點(diǎn)的機(jī) 構(gòu)，以監(jiān)測(cè)光路附近區(qū)域中的障礙物。不論在任何情況下，都必需確定所述光源和目標(biāo)以希望的方式對(duì)準(zhǔn)。為了確定所述光源正確對(duì)準(zhǔn)以使其將激光束射到所述目標(biāo)位置上，所述光源單元 可配備有優(yōu)選為方向敏感的光學(xué)探測(cè)器。該傳感器被設(shè)置為根據(jù)發(fā)射到所述反射器的表面 上的光斑跟蹤所述激光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。所述探測(cè)器可用于測(cè)試分光損失和跟蹤激光斑點(diǎn)的位置。圖6示出了一個(gè)光源安裝配置方案600的示例性的實(shí)施方案，該方案能夠同時(shí)實(shí) 現(xiàn)光束控制和斑點(diǎn)跟蹤。在此配置方案600中，激光器602發(fā)射光束604，通過(guò)在兩個(gè)旋轉(zhuǎn) 維度上(例如在前后和左右方向上)電調(diào)節(jié)可移動(dòng)的鏡606的角度來(lái)控制所述光束604。可選的能夠?qū)崿F(xiàn)相同的移動(dòng)能力的配置方案包括使用多個(gè)鏡，每個(gè)所述鏡僅在一 個(gè)維度上可以傾斜；或者直接移動(dòng)激光發(fā)光器本身；或者將可移動(dòng)的發(fā)光器與一個(gè)或多個(gè) 鏡或棱鏡或類似物結(jié)合。優(yōu)選地，光學(xué)接收器608通過(guò)相同的可移動(dòng)的鏡606觀察位于向后反射目標(biāo)612 上的激光斑點(diǎn)610。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器608安裝在光源602的旁邊并且與其對(duì)準(zhǔn)， 從而使其視場(chǎng)614的中心基本與激光光路604對(duì)中。在優(yōu)選實(shí)施方案中，光學(xué)接收器608由安裝在透鏡的焦點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)光電二 極管組成，所述透鏡安裝在管道中。例如在光束掃射之后或在調(diào)試的過(guò)程中探測(cè)所述向后反射目標(biāo)的位置時(shí)可能出 現(xiàn)的問(wèn)題是，在此區(qū)域中的其它物體也可能形成實(shí)質(zhì)上的反射，這可能會(huì)被誤認(rèn)為是希望 的目標(biāo)，從而形成“假目標(biāo)”。一個(gè)實(shí)例是玻璃窗和高光窗框的交點(diǎn)，它可能形成偶然的但非 常有效的“角反射器”，該“角反射器”沿著或非?？拷谌肷渎窂綄⒐馐瓷浠貋?lái)?？梢砸?多種方式將這種假目標(biāo)與希望的目標(biāo)區(qū)分開(kāi)來(lái)。例如，通過(guò)掃描所述反射目標(biāo)的寬度和長(zhǎng) 度以驗(yàn)證這些參數(shù)(例如目標(biāo)的范圍)與對(duì)真正目標(biāo)所預(yù)計(jì)的那些參數(shù)是相當(dāng)?shù)摹；蛘撸?可為真正目標(biāo)加入?yún)^(qū)別特征，例如圍繞外周的反射和不反射材料的區(qū)域，從而使掃射光束 的操作可以以類似于條形碼讀出器的方式產(chǎn)生可識(shí)別的響應(yīng)。然而，這種方法可能在識(shí)別 目標(biāo)的過(guò)程中帶來(lái)不希望的復(fù)雜性、歧義性或延遲。圖7示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，該實(shí)施方案大致近似于圖6所示的實(shí)施方 案，但另外包括作為標(biāo)志的次級(jí)光源，以正確快速地發(fā)射所述激光束。在圖7中，與圖6相 同的特征與其共用附圖標(biāo)記。系統(tǒng)700包括次級(jí)光源702，該次級(jí)光源優(yōu)選為L(zhǎng)ED，光學(xué)接 收器608對(duì)所述LED發(fā)射的光的波長(zhǎng)敏感。安裝光源702使其與目標(biāo)612之間具有已知的 位置關(guān)系，并且所述光源702優(yōu)選安裝在傳感器單元704上。在使用時(shí)，調(diào)整可控的鏡使激 光從目標(biāo)612掃至傳感器704，在搜索過(guò)程中，可優(yōu)選關(guān)閉激光器602，并且優(yōu)選以預(yù)定的方 式調(diào)節(jié)次級(jí)光源702。該調(diào)節(jié)用在處理傳感器608接收到的信號(hào)的過(guò)程中，以幫助探測(cè)所述信號(hào)并將希望的發(fā)光器702與任何其它可能存在的不希望的光源區(qū)別開(kāi)。在此優(yōu)選實(shí)施方案中，使用的搜索花樣最大程度地減少了將光學(xué)探測(cè)器608的視 場(chǎng)中心和激光束602定位到向后反射的目標(biāo)612上所需的時(shí)間，所述搜索花樣如下。優(yōu)選 地，鏡606初始設(shè)定在其中心位置，之后使所述鏡移動(dòng)以使激光束的移動(dòng)軌跡為逐漸增大 的螺旋形。然而，許多可選的搜索花樣也可容易地使用。處理來(lái)自光學(xué)接收器608的信號(hào) 以確定當(dāng)來(lái)自安裝在傳感器704上的標(biāo)志光源702的信號(hào)最大時(shí)所述鏡的位置。記錄在這 一位點(diǎn)上的鏡606的坐標(biāo)，同時(shí)確定傳感器單元704的位置。由于安裝的物理結(jié)構(gòu)是已知的，即向后反射的目標(biāo)612和傳感器單元704的相對(duì) 位置是已知的，因此當(dāng)從光源或鏡606的位置觀察時(shí)，可確定希望的目標(biāo)612的位置。例如 向后反射的目標(biāo)612可與傳感器704的進(jìn)孔位于同一水平線上，向左偏移1度。如上所述確定傳感器704的位置之后，將鏡606對(duì)準(zhǔn)以使激光器瞄準(zhǔn)希望的、向后 反射的目標(biāo)612的中心位置，并且打開(kāi)光源602開(kāi)始進(jìn)行相似的搜索花樣。理論上這樣的 搜索開(kāi)始時(shí)激光應(yīng)位于所述向后反射的目標(biāo)中心。在這種情況下，以預(yù)定的方式調(diào)整所述 激光束，并且處理來(lái)自反射激光的由光學(xué)接收器608接收的光信號(hào)，以確定來(lái)自向后反射 的目標(biāo)612的信號(hào)最大時(shí)的位置。記錄在這一位點(diǎn)上的鏡606的坐標(biāo)，同時(shí)確定向后反射 的目標(biāo)612的位置。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，除使用掃射光源之外(或作為使用掃射光源的代替措 施)，位于遠(yuǎn)處的鏡可被制成可掃動(dòng)的。在此實(shí)施方案中，所述光源安裝在攝像機(jī)附近并具 有安裝在其上(或其旁邊)的關(guān)聯(lián)的激光器目標(biāo)?？蓲呱渌黾す馄饕远ㄎ簧鲜觥爸悄堋边h(yuǎn) 程平鏡(例如通過(guò)使用上述的向外螺旋花樣)。然后，所述鏡可被配置為自動(dòng)地傾斜(tilt) 和/或搖動(dòng)(pan)，以根據(jù)光傳感器對(duì)激光的判斷將反射激光斑點(diǎn)置于目標(biāo)上。所述鏡的掃 動(dòng)配置方案僅需要允許緩慢移動(dòng)使得能夠進(jìn)行最終對(duì)準(zhǔn)，而所述激光器可被允許進(jìn)行更快 的移動(dòng)以使其能夠如本文所述從攝像機(jī)端掃描侵入物。在以上提到的我們之前的專利申請(qǐng)中公開(kāi)的系統(tǒng)的一些實(shí)施方案中，可使用透明 (或類似的)物體模擬煙霧，以校準(zhǔn)或?qū)?zhǔn)所述系統(tǒng)。在此實(shí)施方案中，可有利地使用光散 射材料的半透明片以確定激光束路徑的位置并驗(yàn)證顆粒探測(cè)器正確工作。這在調(diào)試和保持 過(guò)程中是特別有意義的。然而，系統(tǒng)在正常工作的過(guò)程中可能產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題物體可能全部或部分進(jìn)入光 束并引起可能與顆?；煜纳⑸?，從而引起虛警。即使所述光束恰位于地面以上，如氣球或 塑料等物體仍可能進(jìn)入所述光束。避免虛警的一種方法為識(shí)別與煙霧事件相比具有相對(duì)突然的特性的固體物質(zhì)的 侵入。在這種情況下，用指示故障代替報(bào)警。雖然這種方法在一些情況下可能是有效的，但 對(duì)于散射光探測(cè)器，仍然存在一種風(fēng)險(xiǎn)物體會(huì)以一定速度進(jìn)入所述光束，從而使得當(dāng)僅使 用這種方法時(shí)基本上不能將所述物體與煙霧區(qū)別開(kāi)來(lái)。本發(fā)明目前的實(shí)施方案提供了一種可選的或補(bǔ)充的解決該問(wèn)題并幫助區(qū)分這種 固體物質(zhì)和煙霧的解決方案。操作原理是，在一個(gè)或多個(gè)軸向上掃射初級(jí)煙霧探測(cè)光束；若 接收到的散射信號(hào)發(fā)生變化的方式表現(xiàn)為固體物質(zhì)的特征，例如識(shí)別到基本固定的邊緣， 則該物體被識(shí)別為固體，并報(bào)告為形成故障狀態(tài)而不是警報(bào)狀態(tài)。優(yōu)選進(jìn)行多次掃射，因?yàn)?固體物質(zhì)趨向于以基本穩(wěn)定和重復(fù)的模式散射光，而一縷煙霧在相近的時(shí)間內(nèi)在位置和強(qiáng)
43度方面均會(huì)發(fā)生顯著變化。例如，可有利地使用5-20秒的掃射時(shí)間。
圖7A為表示這種方法的流程圖。在該圖中，方法750開(kāi)始時(shí)，在步驟752中用AVSD 系統(tǒng)探測(cè)散射光。然后，在步驟754中將光束以隨機(jī)的或預(yù)定的方式掃過(guò)感興趣區(qū)，以確定 散射光示數(shù)隨光束位置變化的方式。根據(jù)該測(cè)試，在步驟756中確定散射體依賴于位置的 散射特征。例如，所述依賴于位置的散射特征可為絕對(duì)散射水平或散射變化的速度或者其 它一些測(cè)試量。然后，在步驟758中分析所述散射特征以確定物體的散射特征的空間變化 方式是類似于固體還是煙霧。若所述物體為固體，則在760中指示故障，而若所述物體不是 固體則在762中發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該方法指出的故障狀態(tài)或警報(bào)狀態(tài)可根據(jù)在煙霧報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警協(xié)議中建立的 延遲時(shí)間和閾值水平而有所延遲。并且，確定侵入到所述光束中的物體是固體還是煙霧的 操作可在適當(dāng)?shù)难舆t期間內(nèi)重復(fù)進(jìn)行，從而若物體初始時(shí)表現(xiàn)為固體侵入所述光束中，但 之后又表現(xiàn)為類似煙霧，則能夠引發(fā)適當(dāng)?shù)木瘓?bào)，反之亦然。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)可與背散射幾何條件一并使用，在這樣的 系統(tǒng)中可能面臨一個(gè)難題由于來(lái)自被光束射到的表面(例如一個(gè)表面，光束射到該表面 上以觀察定位光束)的散射(反射)可能使觀察的攝像機(jī)過(guò)載。若發(fā)生上述情況，所述過(guò) 載可能對(duì)接收?qǐng)D像傳感器造成“光暈(blooming)”效應(yīng)，因此使其部分視場(chǎng)失效。圖8示出 了這種情況，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的顆粒探測(cè)系統(tǒng)800。系統(tǒng)800包括光源 802，光源802發(fā)射光束804并使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的區(qū)域。進(jìn)入光束804的顆粒造成光散射， 所述光散射被攝像機(jī)806探測(cè)到以探測(cè)所述顆粒的存在。另外，當(dāng)光束804射到位于受監(jiān) 測(cè)的區(qū)域的相對(duì)側(cè)的墻壁808上時(shí)，在形成的光斑810處發(fā)生相當(dāng)大量的散射。由于光斑 810位于攝像機(jī)806的視場(chǎng)內(nèi)，并且部分從墻壁812散射的光被攝像機(jī)806捕捉到，這可能 導(dǎo)致其中部分圖像傳感器過(guò)載。然而，可以通過(guò)以下方法解決上述問(wèn)題調(diào)整所述光源的強(qiáng)度和接收攝像機(jī)的敏 感度，從而使散射光的影響在來(lái)自光斑810的散射光到達(dá)接收攝像機(jī)的強(qiáng)度達(dá)到峰值時(shí)顯 著減小。圖IOA示出了實(shí)施這種方法的一個(gè)配置方案，圖IOB示出了用于一個(gè)實(shí)施方案中 的關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)波形。配置方案900包括相位控制脈沖發(fā)生器902，所述發(fā)生器902連至兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路 904和906，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路904和906分別連至光源908 (例如激光二極管)和光傳感 器裝置910 (例如攝像機(jī))。光從激光二極管908射出并穿過(guò)準(zhǔn)直透鏡912。部分出射光束 914經(jīng)向后反射形成返回光916。返回光916首先穿過(guò)會(huì)聚透鏡918，然后穿過(guò)微通道板圖 像增強(qiáng)器920，來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路906的輸出脈沖控制所述微通道板圖像增強(qiáng)器的工作。然后， 光傳感器922的CCD陣列接收放大的光束916。用驅(qū)動(dòng)電路904調(diào)整源光強(qiáng)度，以使在光束 到達(dá)目標(biāo)墻壁并被反射回來(lái)之后，所述光束的相位與調(diào)整后的接收器敏感度的相位完全不 同，所述接收器的敏感度受驅(qū)動(dòng)電路906控制。圖10示出了 3幅曲線圖1050、1060、1070， 分別代表激光器908發(fā)出的光的強(qiáng)度、傳感器接收的反射光的敏感度和所述傳感器的敏感 度。在圖IOB中，光從源到目標(biāo)墻壁，然后返回傳感器所耗費(fèi)的時(shí)間用、表示。由圖IOB可見(jiàn)，激光二極管908采用的驅(qū)動(dòng)波形1050被調(diào)整為，使光脈沖從源到 墻壁然后返回傳感器所用的往返時(shí)間與曲線圖1070所示的對(duì)選通圖像增強(qiáng)器920的減速驅(qū)動(dòng)(reduced drive) 一至文。為了保護(hù)攝像機(jī)及其光學(xué)器件不受傷害和污染，所述攝像機(jī)一般會(huì)安裝在機(jī)殼 內(nèi)，攝像機(jī)通過(guò)機(jī)殼中的窗口觀察受監(jiān)測(cè)的區(qū)域。但是，在本發(fā)明中，安裝時(shí)仍然存在攝像 機(jī)及其機(jī)殼受到污染的問(wèn)題。許多可能的污染源，例如污物和灰塵，會(huì)積累在探測(cè)器的光學(xué) 器件上。然而，一種可能對(duì)攝像機(jī)造成快速遮擋的情況是昆蟲(chóng)爬到攝像機(jī)機(jī)殼的窗口上，當(dāng) 這種情況發(fā)生時(shí)，會(huì)干擾系統(tǒng)探測(cè)煙霧的能力。因此，有利的措施是，監(jiān)控窗口表面，從而當(dāng) 窗口被遮住或部分被遮擋時(shí)發(fā)出故障信號(hào)。圖11示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中使用的成像配置方案的一部分。成像配置 方案1100包括圖像捕捉陣列1102，例如(XD，所述圖像捕捉陣列通過(guò)一個(gè)(或多個(gè))會(huì)聚 透鏡1104觀察受監(jiān)測(cè)的體積。這些光學(xué)器件受透明窗口 1108的保護(hù)。當(dāng)昆蟲(chóng)1110爬過(guò) 窗口 1108時(shí)，系統(tǒng)的性能下降。一種檢測(cè)這類障礙物的方法是不時(shí)地照明外殼的窗口 1108的區(qū)域，并檢查捕捉 到的圖像是否基本不同于已知在窗口上沒(méi)有障礙物時(shí)拍攝的參比圖像或預(yù)定的閾值水平。 為了提供必要的照明，成像配置方案1100設(shè)有一個(gè)或多個(gè)光源1112，所述一個(gè)或多個(gè)光源 被配置為照明窗口 1108的表面。任何靠近或落在窗口 1108上的物體會(huì)反射大部分的照明 光。將在上述狀態(tài)下捕獲的圖像與參比圖像或閾值(在沒(méi)有障礙物的情況下采集的)進(jìn)行 比較，以確定窗口上是否存在障礙物。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，可將在光源1112 “開(kāi)”的狀態(tài)下拍攝的圖像與關(guān)閉光 源1112的狀態(tài)下拍攝的參比圖像進(jìn)行比較。在此情況下，光源1112打開(kāi)時(shí)的圖像會(huì)包含 由于照明所述障礙物造成的明亮的偽像。類似的技術(shù)可用于探測(cè)在所述窗口內(nèi)側(cè)或系統(tǒng)的其它光學(xué)組件(例如圖像傳感 器透鏡)的表面上的昆蟲(chóng)或其它障礙物。為了避免暴露于由本發(fā)明的一些實(shí)施方案發(fā)出的具有潛在危險(xiǎn)性的激光水平下， 可能需要監(jiān)測(cè)所述激光路徑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，分光損失測(cè)試技術(shù)可用于探測(cè) 是否已有侵入物進(jìn)入激光束的路徑中。若探測(cè)到侵入物，監(jiān)控激光器工作的系統(tǒng)可被構(gòu)造 為將激光功率減小到安全水平，直到不再存在侵入物。本發(fā)明人已設(shè)計(jì)出多種基于分光損失探測(cè)進(jìn)入激光的侵入物的方法。一種方法 是在光路中放置光學(xué)探測(cè)器并測(cè)試到達(dá)的激光輻射的強(qiáng)度。可將該強(qiáng)度值輸入所述監(jiān)控 系統(tǒng)，并且當(dāng)探測(cè)到接收到的光減少時(shí)，可以認(rèn)為存在侵入物。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的這一方面的一個(gè)實(shí)施方案的系統(tǒng)的光源部分1200。該 配置方案包含初級(jí)光源1202，該初級(jí)光源一般為發(fā)出輻射線1204的激光器。該輻射線被位 于受監(jiān)測(cè)的區(qū)域的相對(duì)側(cè)的反射器1206反射。在使用中，光束1204穿過(guò)所述區(qū)域并且被 反射器1206反射。在反射器1206處，輻射線1204可能會(huì)被散射，并且至少部分反射輻射 1208將到達(dá)適當(dāng)放置的光學(xué)探測(cè)器1210。所述反射器可為任意種類，例如角立方型或漫反 射表面或其它向后反射材料。光學(xué)探測(cè)器1210可位于所述光源附近或其它任何能夠接收 部分反射輻射的位置。若探測(cè)器1210測(cè)試到的光水平發(fā)生變化，則這可能意味著有東西遮擋了光束，并 且如上所述光束功率可能會(huì)降低。正如以上的實(shí)施方案所述，有時(shí)需要控制所述AVSD系統(tǒng)的初級(jí)光束，其目的在于例如在調(diào)試時(shí)或在其它時(shí)候?qū)⒐馐鴮?duì)準(zhǔn)到目標(biāo)反射器上。在圖13描繪的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，光源1300以在前述的實(shí)施方案中所述的方 式向反射目標(biāo)1304發(fā)出光束1302。至少部分所述反射光1306入射到接收器1308上，所述 接收器安裝在光源1300旁邊。在本實(shí)施方案中，光源安裝在云臺(tái)機(jī)構(gòu)1310上，控制器1312 控制所述云臺(tái)機(jī)構(gòu)的位置，并調(diào)整上述光束的方向，以將接收器1308接收到的反射光水平 最大化。所述系統(tǒng)需要一種初始對(duì)準(zhǔn)、之后經(jīng)時(shí)保持對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的方法。以下為一種使用如 上所述裝置進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)的方法?？刂破?312能夠使光源1300將光束1302掃過(guò)反射目標(biāo)可能存在的區(qū)域，并且當(dāng) 接收到的信號(hào)在預(yù)定的閾值以上時(shí)停止。所述預(yù)定的閾值可為距離的函數(shù)。為了更為準(zhǔn)確 地找到目標(biāo)中心，可探測(cè)邊緣。為了進(jìn)行上述操作，激光器1300掃過(guò)所述目標(biāo)，并且記錄當(dāng) 接收到的信號(hào)約為最大值的一半時(shí)的位置。然后，將所述激光器設(shè)置在這兩個(gè)位置之間的 中點(diǎn)。然后在與第一次的方向垂直的方向上重復(fù)該過(guò)程，并且可有利地在原始方向上多重 復(fù)至少一次。當(dāng)所述目標(biāo)不是方形或其邊不平行于搜索方向的情況下，該重復(fù)搜索改進(jìn)了 精確性。其它光源可能干擾上述方法。減小干擾光源的影響的一些方法有1)調(diào)整激光器1300的振幅，并使用被調(diào)整為響應(yīng)該特定調(diào)制的接收器(例如激光 器為1000Hz開(kāi)-關(guān)脈沖和積分周期為IOOms的同步探測(cè))2)過(guò)濾接收到的光的波長(zhǎng)(例如使用染料濾波器或干涉濾波器)3)過(guò)濾接收到的光的偏振方向(在接收器前放置起偏器)為了有助于安裝并在之后確定安裝的組件的位置并未由于例如在安裝組件時(shí)發(fā) 生的破壞或移動(dòng)而發(fā)生變化，可將傾斜傳感器安裝在所述系統(tǒng)的至少一個(gè)元件中。在一個(gè) 優(yōu)選的實(shí)施方案中，傾斜傳感器安裝在攝像機(jī)機(jī)殼中，可用于在所述傳感器偏離對(duì)準(zhǔn)狀態(tài) 時(shí)發(fā)出指示。類似地，光源機(jī)殼中的傾斜傳感器可在所述光源偏離對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)發(fā)出指示。參考圖14，示出了機(jī)殼配置方案1400，該機(jī)殼可容納光源或接收器。一般來(lái)講，機(jī) 殼1400為包含著構(gòu)成光源或接收器的組件的外殼以及孔1402 (可由窗口封住)?？?402 既可用作容納在機(jī)殼1402內(nèi)的光源的出射窗口，也可用作容納在機(jī)殼1402內(nèi)的接收器的 視窗。通過(guò)例如固定構(gòu)件1406安裝傾斜傳感器1404使其與機(jī)殼1400之間為固定關(guān)系。來(lái) 自傾斜傳感器1404的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)電路1408處理并與預(yù)設(shè)的可接受的示數(shù)比較， 以提供偏差信號(hào)。當(dāng)所述偏差信號(hào)超出閾值時(shí)，故障狀態(tài)可由通訊網(wǎng)絡(luò)(例如數(shù)據(jù)線1410) 或通過(guò)其它通信或信號(hào)發(fā)射裝置(如無(wú)線通訊連接)傳遞至外部監(jiān)測(cè)設(shè)備。為了確定所述系統(tǒng)能夠探測(cè)煙霧，需要保證攝像機(jī)觀察激光束路徑的視場(chǎng)中沒(méi)有 障礙物。所述光束和攝像機(jī)之間的物體使攝像機(jī)觀察不到部分所述光束的路徑，從而使得 不能探測(cè)沿著被遮擋部分的光束中的煙霧。因此需要在所述光束和攝像機(jī)之間的區(qū)域范圍 內(nèi)檢查攝像機(jī)的視場(chǎng)，以保證其中沒(méi)有物體存在。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種可用于探測(cè)此區(qū) 域內(nèi)物體的方法，以下對(duì)這些方法中的一些進(jìn)行說(shuō)明?？墒褂脤?duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的修改方案將以下的監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于一 系列的AVSD系統(tǒng)構(gòu)造方案，例如使用在不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行煙霧探測(cè)的一個(gè)或多個(gè)光源和/或 一個(gè)或多個(gè)光傳感器的系統(tǒng)。
在圖15所示的系統(tǒng)構(gòu)造方案中，光源1500和接收器1502彼此緊密相鄰。接收器 1502被配置為觀察與激光束1506的路徑一致的要求的區(qū)域。反射器1504可為角立方型或 其它反射設(shè)備，安裝在受監(jiān)測(cè)的區(qū)域的相對(duì)端，并反射光束1506使其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的體 積，其反射方向使接收器1502可用于探測(cè)來(lái)自光束1506的返回路徑上的由煙霧或其它顆 粒造成的向前散射。光源1500安裝在掃射機(jī)構(gòu)上，以使光束可掃過(guò)弧線1510。任何位于由激光器 1500、攝像機(jī)1502和反射器1504限定的區(qū)域內(nèi)物體，例如1512，當(dāng)被所述激光器掃過(guò)時(shí)將 被所述激光器照明。這樣的照明可被攝像機(jī)探測(cè)到并指示故障。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)被構(gòu)造為包含多個(gè)成對(duì)工作的光源和接收器，在此 實(shí)施方案中可使用相同的方法。另一種可用于本發(fā)明的一些實(shí)施方案中的監(jiān)控方法涉及發(fā)射光使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè) 的區(qū)域，并檢查是否有任何侵入物體投射出陰影。在圖16中示出了實(shí)施該監(jiān)控方法的系統(tǒng) 1600。在系統(tǒng)1600中，光源1602照明了靠近面向后方的攝像機(jī)1606的區(qū)域1604。當(dāng)物體 例如1608進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，該物體在由光源1602照明的背底表面1612上投射出陰影1610。 可對(duì)攝像機(jī)1606的輸出進(jìn)行分析以探測(cè)物體1608投射的陰影1610，當(dāng)探測(cè)到陰影時(shí)指示 故障。相同的或另外的發(fā)光器_接收器對(duì)(pair)可用于初級(jí)煙霧探測(cè)。已知當(dāng)光源照明不透明物體的邊緣時(shí)，在所述物體的邊緣可見(jiàn)到閃光。取決于對(duì) 所述物體和光源的視角，所述閃光可能是反射或折射引起的。在本發(fā)明的實(shí)施方案中可利 用這一現(xiàn)象來(lái)探測(cè)侵入物體的存在。參考圖17，光源1700發(fā)射光束1702穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的區(qū) 域1704。光束1702優(yōu)選照明整個(gè)受監(jiān)測(cè)區(qū)域。若光束1702窄，則上述方案可通過(guò)用例如 可控的鏡等將光束1702掃過(guò)所述區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘?，可以使用更寬的覆蓋整個(gè)感興趣區(qū) 1704的光束實(shí)現(xiàn)。光放射線1706可由適當(dāng)導(dǎo)向的可控的窄光束1702形成，或?yàn)檩^寬光束的一部分， 與侵入物體1708的邊緣吻合。在此情況下，從所述物體的邊緣反射的閃光1710可被接收 器1712觀察到。如上述實(shí)施方案所述，可對(duì)接收器1712的輸出進(jìn)行分析以確定這種閃光 的存在，并且當(dāng)識(shí)別到一個(gè)閃光時(shí)即可發(fā)出誤差信號(hào)。這種方法的缺點(diǎn)是區(qū)域1714不能受 到監(jiān)控，因?yàn)楣鈺?huì)從光源1700直接被接收器1712接收。這可能會(huì)導(dǎo)致接收器的探測(cè)元件 過(guò)載。在其它實(shí)施方案中，由于物體周圍的光折射，也會(huì)見(jiàn)到閃光。在圖18中示出了與 圖17中的系統(tǒng)相同的系統(tǒng)1800，光放射線1802射到侵入物1804距攝像機(jī)1712最遠(yuǎn)的邊 緣。在此情況下，通過(guò)折射，探測(cè)器1712可觀察到閃光。由于光源1702本身不能被接收 器1712觀察到，并且在此時(shí)不再能夠觀察到任何通?？杀粋鞲衅饔^察到的光，因此侵入物 1708還是可以被探測(cè)到。在將探測(cè)來(lái)自物體的閃光的操作用于監(jiān)控的上述實(shí)施方案中，可能存在不能受到 監(jiān)控的區(qū)域。該區(qū)域難以通過(guò)閃光檢測(cè)，因?yàn)橛捎趤?lái)自源的射向或靠近傳感器透鏡的光可 能會(huì)導(dǎo)致接收系統(tǒng)過(guò)載或飽和。例如，若所述傳感器為CCD攝像機(jī)，則與光源周圍的區(qū)域關(guān) 聯(lián)的像素可能充分飽和并在相鄰像素處光暈化，從而造成不能用這些像素探測(cè)閃光。在這 種情況下，可使用替換的或另外的機(jī)構(gòu)監(jiān)控該區(qū)域。
一種能夠用于監(jiān)控在傳感器的視場(chǎng)內(nèi)的光源的附近區(qū)域的技術(shù)為使用物理尺寸 足以覆蓋原本未受監(jiān)控的區(qū)域的光源，如圖19所示。在此實(shí)施方案中，圖17的系統(tǒng)增設(shè)了 燈條1902，所述燈條安裝在光源1700的旁邊。當(dāng)燈條1902工作時(shí)，侵入物1908會(huì)擋住接 收器1712對(duì)部分或全部燈條1902的視野?？蓪?duì)接收器1712的輸出進(jìn)行分析，探測(cè)侵入物 并指示故障。由傳感器1712以及燈條1902的邊緣構(gòu)成的三角形包圍了大部分的前述未受 監(jiān)控的區(qū)域。其余的未受監(jiān)控的區(qū)域1904可通過(guò)其它方法監(jiān)控，如接近傳感器或本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的其它裝置。另一種監(jiān)控機(jī)構(gòu)可將光束后方的背底用于可能地探測(cè)進(jìn)入到感興趣區(qū)中的侵入 物。在這種情況下，當(dāng)系統(tǒng)如在任何普通建筑物內(nèi)的情況那樣被安裝為使傳感器在一定的 背底下觀察感興趣區(qū)時(shí)，所述傳感器可被構(gòu)造為探測(cè)背底圖像中的變化以確定是否有物體 進(jìn)入了感興趣區(qū)。實(shí)際上，該實(shí)施方案與上述使用陰影探測(cè)侵入物的方法類似，但是不需要 照明光束以通過(guò)陰影在背底中制造出變化。這樣的系統(tǒng)具有的潛在缺點(diǎn)是，可能難以確定在背底圖像中觀察到的變化是否 發(fā)生在光束和攝像機(jī)之間，即感興趣區(qū)中，或難以確定所述變化是否僅在不會(huì)對(duì)系統(tǒng)探測(cè) 能力造成影響的背底區(qū)域內(nèi)。在優(yōu)選形式中，可通過(guò)多增加至少一個(gè)接收器使其從不同 的視點(diǎn)觀察基本相同的感興趣區(qū)來(lái)解決這樣的歧義性。通過(guò)使用這種配置方案，使用幾 何原理可相對(duì)直接地計(jì)算出視場(chǎng)內(nèi)的受探測(cè)物體的位置。所述系統(tǒng)因而可以將良性放置 (benignly placed)的物體與可能干擾系統(tǒng)探測(cè)煙霧的能力的物體區(qū)分開(kāi)來(lái)。這種背底監(jiān)測(cè)方法的另外的問(wèn)題是，在黑暗環(huán)境中，可能沒(méi)有能被觀察到的背底， 因此可能不能確定感興趣區(qū)內(nèi)是否存在侵入物。一種克服該問(wèn)題的方法是使用主動(dòng)照明從 而當(dāng)所述感興趣區(qū)中沒(méi)有侵入物時(shí)傳感器總能夠觀察到至少部分背底特征。例如，若攝像 機(jī)對(duì)專用照明光源發(fā)出的不可見(jiàn)的電磁輻射(例如IR)敏感，則可以用該波長(zhǎng)的輻射照明 背底。在該方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述背底區(qū)域可被獨(dú)立的光源(如LED燈或其光 輸出可被傳感器觀察到的其它小燈)照射。所述獨(dú)立的光源有效地為寬范圍的燈條，可按 照上述實(shí)施方案實(shí)施。在另一個(gè)實(shí)施方案中，光可射到部分或全部背底上，所述背底與傳感器對(duì)感興趣 區(qū)的視場(chǎng)一致。該發(fā)出的光可為光片的形式，當(dāng)其到達(dá)表面上時(shí)形成傳感器可見(jiàn)的條帶，或 者可為一束或多束光，所述一束或多束光可為靜止的或掃過(guò)背底表面，形成傳感器可見(jiàn)的 一個(gè)或多個(gè)斑點(diǎn)；因此，侵入物存在于視場(chǎng)中造成傳感器觀察到的表面花樣出現(xiàn)差異。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在所述背底上可能被照射出可被所述系統(tǒng)識(shí)別的一種或多 種花樣，因而將侵入物被判斷為背底特征的可能性減到最低。圖23示出了一個(gè)使用垂直掃射光束監(jiān)控的實(shí)施方案。系統(tǒng)2300包含攝像機(jī)2302， 掃射光源2306位于所述攝像機(jī)的視場(chǎng)2304中。來(lái)自所述光源的光束可垂直掃過(guò)攝像機(jī) 2302可見(jiàn)的部分天花板2308和部分墻壁2310。掃射光源2306被制成掃過(guò)基本與視場(chǎng)2304 重疊的區(qū)域，投射出例如2312的放射線。其它中間的掃射位置可根據(jù)必須被探測(cè)到的物體 尺寸的要求進(jìn)行選擇。在該系統(tǒng)中，進(jìn)入視場(chǎng)中的侵入物2314擋住了區(qū)域2316使其無(wú)法被接收器2302 觀察到。通過(guò)分析接收器2302的輸出，結(jié)合已知的掃射光源2306的位置，發(fā)現(xiàn)由于物體
482314的遮擋效果，在一些掃射位置上攝像機(jī)2302將無(wú)法觀察到墻壁或天花板上的光。在此 情況下可指示故障狀態(tài)。在實(shí)施方案中，當(dāng)所述系統(tǒng)具有兩對(duì)安裝在相對(duì)方向上的攝像機(jī)和接收器時(shí)，即 每端具有一個(gè)光源和一個(gè)接收器時(shí)，也可使用燈條監(jiān)控所述感興趣區(qū)。圖21示出了這種類型的系統(tǒng)2100，包括被構(gòu)造為監(jiān)測(cè)相應(yīng)的感興趣區(qū)2106的第 一光源2102和接收器2104。系統(tǒng)2100還包含被構(gòu)造為監(jiān)控相應(yīng)的感興趣區(qū)2116的第 二光源2112和接收器2114。系統(tǒng)2100還包括兩個(gè)燈條2108和2118。所述燈條2108和 2118安裝在第一光源2102和第二接收器2114之間以及第二光源2112和第一接收器2104 之間。因此，在使用中探測(cè)侵入物的工作任務(wù)可分為兩部分，使每個(gè)激光器-接收器對(duì)監(jiān) 測(cè)所述感興趣區(qū)中的不同范圍。三角形區(qū)域2106受第一接收器2104和第一燈條2108的 監(jiān)測(cè)，該監(jiān)測(cè)通過(guò)由傳感器2104檢查燈條的強(qiáng)度特征中的任何變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述變化如上 所述可能會(huì)被解釋成是由侵入物遮住了來(lái)自燈條2108的光所導(dǎo)致的。類似地，三角形區(qū)域 2116受第二接收器2114和第二燈條2118監(jiān)測(cè)。圖22示出了裝置2200的示例性實(shí)施方案，該裝置可用在本發(fā)明這一方面的一個(gè) 優(yōu)選實(shí)施方案中。裝置2200包含機(jī)殼2202，在此機(jī)殼中安裝著可用在圖21中所示類型的 系統(tǒng)的每端的光源2204、燈條2206和接收器2208的組合。在該實(shí)例中，光源2204將用于 向安裝在系統(tǒng)相對(duì)端的類似設(shè)備發(fā)射光束，以探測(cè)由安裝在那一端的接收器散射的光。安 裝在所述相對(duì)端的光源將向傳感器2208發(fā)射光束，以通過(guò)所述光束的散射探測(cè)顆粒。燈條 2206從光源2204延伸至傳感器2208，安裝在系統(tǒng)相對(duì)端的光傳感器使用燈條2206以監(jiān)控 如上所述的感興趣區(qū)。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，優(yōu)選用于顆粒探測(cè)的初級(jí)光源為激光束，并且例如為了 美觀，其波長(zhǎng)是人眼可見(jiàn)度低或不可見(jiàn)的。在一個(gè)實(shí)施方案中，可有利地使用通?？捎玫牟?長(zhǎng)在780nm區(qū)的紅外激光二極管。這種激光二極管良好地平衡了相對(duì)低的成本和令人滿意 的小顆粒探測(cè)性能，并且因?yàn)槿搜蹖?duì)它們?cè)谡◣?nèi)發(fā)出的波長(zhǎng)非常不敏感，因此它們的 可見(jiàn)度低。然而，當(dāng)使用這種激光二極管時(shí)可能出現(xiàn)以下的問(wèn)題。在一些實(shí)施方案中，可能需要一個(gè)或多個(gè)另外的光源以支持一些功能，如幫助確 定所述光源的位置、瞄準(zhǔn)激光束和監(jiān)控傳感器的視場(chǎng)。在這種情況下可使用LED設(shè)備，因?yàn)?激光二極管較為昂貴并且需要更多的配套電路。LED設(shè)備可被集中為與初級(jí)光源相同的波 長(zhǎng)，但在目前可用的技術(shù)中，LED設(shè)備發(fā)出在較寬的范圍內(nèi)的光并且對(duì)于人眼具有較高的可 見(jiàn)度，這可能有礙美觀，特別是當(dāng)其用于低環(huán)境光的情況下，如在劇院中。自動(dòng)減小低環(huán)境照明中的可見(jiàn)顯示的強(qiáng)度是已知的；例如LED鬧鐘通常配備光傳 感器，所述光傳感器使LED的顯示在變暗的房間中變得昏暗。然而，雖然這些方法針對(duì)保持 對(duì)人眼的敏感度，本發(fā)明的實(shí)施方案仍然必須解決以下難題使LED設(shè)備“開(kāi)”時(shí)的強(qiáng)度降 至基本消除它們的可見(jiàn)度的干擾效應(yīng)的點(diǎn)，與此同時(shí)它們保持足夠強(qiáng)以使相關(guān)聯(lián)的傳感器 探測(cè)到的信號(hào)足以發(fā)揮正確功能。在該優(yōu)選實(shí)施方案中，僅使用兩個(gè)LED照明強(qiáng)度的亮度水平——即是說(shuō)，可為三種 可能狀態(tài)“關(guān)”、“亮”或“暗”之一。狀態(tài)“亮”或“暗”的選擇是基于與預(yù)定的閾值相比的測(cè) 得的環(huán)境照明強(qiáng)度進(jìn)行的。為了避免在亮和暗的狀態(tài)之間不必要的迅速變化，將滯后應(yīng)用 于所述閾值。
可選地，可使用多個(gè)強(qiáng)度水平，以使LED的強(qiáng)度保持在足以在環(huán)境以上的預(yù)定水 平上，以可靠地實(shí)現(xiàn)希望的功能，同時(shí)將干擾性可見(jiàn)度最小化。在一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)境光水平可使用光敏組件有利地測(cè)定，所述光敏組件已經(jīng) 存在于所述系統(tǒng)中發(fā)揮著另一種初級(jí)功能。這一方案的優(yōu)點(diǎn)在于使組件數(shù)量最少化，因此 對(duì)于成本和可靠性而言都是有益的。例如，通過(guò)測(cè)試在LED位置的區(qū)域中像素的強(qiáng)度或測(cè) 試當(dāng)LED關(guān)閉時(shí)在其位置處的像素強(qiáng)度，光源端的環(huán)境光水平可在傳感器端受到監(jiān)測(cè)。通過(guò)使用光脈沖從源至物體并由物體向源反射回來(lái)的飛行時(shí)間能夠確定距物體 的距離?？少?gòu)得的“激光雷達(dá)(Iidar) ”系統(tǒng)用于捕獵、高爾夫或普通目的的距離測(cè)量。這 種類型的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案可用于監(jiān)控感興趣區(qū)中是否有侵入物。圖20示出了本發(fā)明的一個(gè)使用飛行時(shí)間測(cè)試來(lái)監(jiān)控感興趣區(qū)的實(shí)施方案。脈沖 光源2000照明了包含侵入物2004的區(qū)域2002。來(lái)自物體2004的反射光2006返回到位 于脈沖光源2000附近的接收器2008。定時(shí)電路(未顯示)用于控制光源2000和接收器 2008，并測(cè)量從光源2000發(fā)出、被物體2004反射并返回傳感器2008的光脈沖的往返時(shí)間。 之后可通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算確定距物體2004的距離。由于系統(tǒng)已知從光源2000到主系統(tǒng)接收 器2002之間的距離，因此若飛行時(shí)間測(cè)試表明在兩者之間的空間內(nèi)存在物體，則可指示故 障。當(dāng)小顆粒(跨度高達(dá)幾個(gè)波長(zhǎng))散射光時(shí)，它們幾乎不表現(xiàn)出有改變?nèi)肷涔獾钠?振方向的趨勢(shì)。另一方面，大顆粒和物體，例如大灰塵顆粒、昆蟲(chóng)和其它大的障礙物，特別是 粗糙的或不規(guī)則的障礙物會(huì)改變散射光的偏振性質(zhì)。因此，通過(guò)使用已知偏振態(tài)的入射光 和偏振敏感性的傳感器，能夠改變系統(tǒng)對(duì)大顆粒而不是小顆粒的相對(duì)敏感度。在使用偏振技術(shù)的本發(fā)明的實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)將安裝偏振敏感傳感器，如裝 有偏振濾波器的攝像機(jī)，所述偏振濾波器安裝在攝像機(jī)外部或內(nèi)置在攝像機(jī)機(jī)殼或光學(xué)器 件中?；蛘?，所述傳感器的正面也可安裝偏振濾波器，或所述傳感器可具有內(nèi)秉偏振敏感 度。在一些實(shí)施方案中，探測(cè)到的由煙霧顆粒散射的光與不希望的環(huán)境光的比可通過(guò) 在所述攝像機(jī)前安置偏振濾波器并用偏振光源照明所述受監(jiān)測(cè)的體積用約等于2的因子 改進(jìn)。在這種情況下，為了達(dá)到最佳敏感度，所述光源和攝像機(jī)濾波器的偏振應(yīng)為平行對(duì)準(zhǔn) 的。若光源或?yàn)V波器的偏振旋轉(zhuǎn)90度，則僅會(huì)探測(cè)到改變了入射光的偏振態(tài)的顆粒。在這 種情況下對(duì)小顆粒的敏感度會(huì)大幅降低，因?yàn)樾☆w粒在散射光時(shí)沒(méi)有改變偏振的趨勢(shì)。但 仍然基本保留對(duì)大而粗的顆?；蚍晴R面的響應(yīng)。因此可得到很大顆粒的密度的測(cè)試量。在以下的說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)“交叉偏振散射系數(shù)”指的是在所述光源和傳感器的偏振垂 直的配置方案中的測(cè)試結(jié)果。在起偏器對(duì)準(zhǔn)光源偏振的配置方案中的測(cè)試結(jié)果用“平行偏 振散射系數(shù)”表示。通常，對(duì)于平行偏振散射系數(shù)，交叉偏振散射系數(shù)可根據(jù)以下因素采用不同的 值相對(duì)于傳播方向的散射角；相對(duì)于入射光的偏振面的散射角；照明波長(zhǎng)；散射物質(zhì)的類型和數(shù)量。
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若所述系統(tǒng)并入了用于測(cè)量平行偏振散射系數(shù)和交叉偏振散射系數(shù)的裝置，則通 過(guò)分析獨(dú)立的量和/或比較它們的相對(duì)強(qiáng)度，可發(fā)現(xiàn)以下益處·減少了由于空氣中的昆蟲(chóng)、蜘蛛網(wǎng)和其它小侵入物導(dǎo)致的虛警率。 減少了由于空氣中的灰塵導(dǎo)致的虛警率?！で秩牍馐械拇笪矬w可如上所述被識(shí)別并被拒判從而不導(dǎo)致虛警。在具有可自動(dòng)移動(dòng)的光源的系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)可使用該信息來(lái)將光束重新定位到 更為有利的位置或遠(yuǎn)離障礙物的位置。圖24示出了既能探測(cè)交叉偏振散射系數(shù)又能探測(cè)平行偏振散射系數(shù)的系統(tǒng) 2400。所述系統(tǒng)包含至少一個(gè)垂直偏振光源2402和至少一個(gè)平行偏振光源2404，上述兩個(gè) 光源分別發(fā)出光束2406和2408。光束2406和2408受傳感器2410的監(jiān)測(cè)，在本例中所述 傳感器2410為攝像機(jī)，并且其上安裝著垂直偏振濾波器2412。在本實(shí)施方案中，通過(guò)選擇 性的打開(kāi)垂直偏振光源2402和平行光源2404，可分別獲得所述平行偏振散射系數(shù)和交叉 偏振散射系數(shù)。很明顯，所述系統(tǒng)可以以另外的偏振配置方案工作。圖25示出了一個(gè)可選的實(shí)施方案，該實(shí)施方案也可用于測(cè)量所述系統(tǒng)中的平行 偏振系數(shù)和交叉偏振系數(shù)。在圖25中示出了系統(tǒng)2500，包括發(fā)射光束2504的單偏振光源2502。所述光束 2504受傳感器2506的監(jiān)測(cè)，所述傳感器2506可為攝相機(jī)。傳感器2506裝有偏振濾波器 2508，所述偏振濾波器2508的偏振方向可受偏振旋轉(zhuǎn)器2510的控制。通過(guò)啟動(dòng)偏振旋轉(zhuǎn) 器2510可確定交叉偏振散射系數(shù)和平行偏振散射系數(shù)的大小。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中， 偏振旋轉(zhuǎn)器2510可為液晶型。它也可為被構(gòu)造為物理旋轉(zhuǎn)偏振濾波器2508的機(jī)械設(shè)備。通過(guò)對(duì)本實(shí)施方案作出各種修改可得到這種系統(tǒng)的其它的實(shí)施方案。例如，可將 所述偏振濾波器固定，并且所述光源的偏振方向可以為可旋轉(zhuǎn)的，以發(fā)射在第一偏振方向 和第二偏振方向上的光。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)可裝有兩個(gè)帶有偏振濾波器 的攝像機(jī)，每個(gè)攝像機(jī)均被設(shè)置為監(jiān)測(cè)不同偏振方向的光束。在第三個(gè)實(shí)施方案中，可通過(guò) 使用分光器將光束一分為二從而采用雙成像，從而對(duì)于攝像機(jī)存在兩個(gè)相同的圖像，但其 中之一通過(guò)平行起偏器，另一個(gè)通過(guò)交叉起偏器?；蛘?，兩個(gè)AVSD系統(tǒng)可配置為緊密相鄰， 每個(gè)AVSD系統(tǒng)被構(gòu)造為在不同偏振方向上工作。另一個(gè)變化方案為使用圓偏振或橢圓偏振。在使用線偏振時(shí)，使濾波器吻合光的 偏振態(tài)將使得能夠接收到由小顆粒散射的光，并且使用對(duì)偏(優(yōu)選正交)的濾波器和光源 的偏振態(tài)將發(fā)現(xiàn)由大而不規(guī)則的顆粒散射的光。當(dāng)通過(guò)所述系統(tǒng)得到含有散射數(shù)據(jù)的圖像時(shí)，若將要使用背底對(duì)消技術(shù)，如本文 其它部分中所述的那些技術(shù)，則仍然需要捕捉光源關(guān)閉時(shí)的圖像幀。在此情況下，捕捉的圖 像序列可由交錯(cuò)的正常幀、交叉偏振幀和閉幀組成，所述閉幀用于對(duì)兩個(gè)“開(kāi)”的測(cè)量進(jìn)行 背底對(duì)消?；蛘?，可捕捉一組平行偏振幀和“閉，，幀，之后捕捉一組交叉偏振幀和“閉，，幀， 或任意其它順序。由于兩個(gè)測(cè)量在時(shí)間上是彼此緊鄰發(fā)生的，因此所述交錯(cuò)的方法是優(yōu)選 的。另外，使用基本相同的光路進(jìn)行測(cè)量的構(gòu)造方案是優(yōu)選的，因?yàn)檫@種構(gòu)造方案避免發(fā)生 由于被觀察的體積內(nèi)的顆粒密度的不均勻性造成的偏差。在一些實(shí)施方案中能夠僅捕捉在圖像序列中的平行偏振幀和交叉偏振幀而不捕 捉閉幀，但這將對(duì)可進(jìn)行的分析造成限制。在這種情況下，如在我們共同待審的申請(qǐng)中所述，所述交叉偏振幀可被當(dāng)成閉幀用于背底對(duì)消技術(shù)中。這樣的系統(tǒng)仍然可以有效地拒判 灰塵和大顆粒。由于可以同時(shí)拍攝平行偏振幀和交叉偏振幀，這種系統(tǒng)可有利地用于具有雙攝像 機(jī)或雙成像的系統(tǒng)中。并且，并不是絕對(duì)必須使用精確平行對(duì)準(zhǔn)和垂直對(duì)準(zhǔn)的偏振取向。但是，在其它的 對(duì)準(zhǔn)方式下，信號(hào)處理更為復(fù)雜。在此情況下，兩個(gè)散射測(cè)量將為平行偏振值和交叉偏振值 的線性結(jié)合。只要已知偏振角，就可以計(jì)算出所述平行偏振散射系數(shù)和交叉偏振散射系數(shù)。當(dāng)?shù)玫剿銎叫衅裆⑸湎禂?shù)和交叉偏振散射系數(shù)之后，有很多方法可用于處理 該數(shù)據(jù)。第一種方法為忽略具有強(qiáng)的交叉偏振散射響應(yīng)的空間區(qū)域(即那些部分的光 束)，因?yàn)檫@表示該區(qū)域受到大顆粒或物體(即非煙霧顆粒)的影響。在這種情況下，所述 系統(tǒng)可被構(gòu)造為形成故障狀態(tài)從而有所動(dòng)作，如請(qǐng)求檢修?；蛘撸谀軌蛞苿?dòng)光束的實(shí)施方 案中，所述系統(tǒng)可被構(gòu)造為控制所述光束離開(kāi)所述區(qū)域。可使用固定的或適配的閾值和延 遲或其它現(xiàn)存的判定算法來(lái)確定何時(shí)觸發(fā)故障或控制光束。這可沿所述光束以像素為基礎(chǔ) 或以扇形區(qū)或“虛擬探測(cè)器”為基礎(chǔ)來(lái)應(yīng)用。在第二種方法中，所述交叉偏振散射系數(shù)可被縮放，之后用平行偏振散射系數(shù)減 去上述交叉偏振散射系數(shù)。得到的散射數(shù)據(jù)絕大部分僅來(lái)自小顆粒，因此將減少灰塵等造 成的虛警。選擇縮放因子以充分地對(duì)消一般的干擾性顆粒，如塵云。一種更為精細(xì)的數(shù)據(jù)處理方法為補(bǔ)償塵云隨時(shí)間變化的顆粒尺寸分布。在典型 的塵云中，由于灰塵顆粒的重力分離作用，與經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后的塵云相比，剛產(chǎn)生時(shí)的塵云 的顆粒尺寸分布會(huì)含有相對(duì)較多的大顆粒。這可通過(guò)(例如)使用快攻慢退(fast-attack， slow-decay)濾波器和對(duì)交叉偏振散射響應(yīng)數(shù)據(jù)應(yīng)用縮放來(lái)建立模型。然后，可用平行偏振 散射數(shù)據(jù)減去該經(jīng)過(guò)濾的響應(yīng)，從而得到除了塵云中的顆粒之外的顆粒的估計(jì)的散射。通 過(guò)考慮擴(kuò)散效應(yīng)可進(jìn)一步改進(jìn)所述模型。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)想出可應(yīng)用的過(guò)濾方法。警報(bào)閾值、延遲或其它判定參數(shù)可基于交叉偏振散射響應(yīng)數(shù)據(jù)變化以降低虛警的 可能性。在煙霧探測(cè)系統(tǒng)中，“火災(zāi)”閾值為響起火警并呼叫消防隊(duì)時(shí)的煙霧水平。煙霧探 測(cè)器系統(tǒng)還可具有提前報(bào)警或預(yù)警以警報(bào)即將發(fā)生的起火狀態(tài)。這種預(yù)警通常并不具有與 火警相同的監(jiān)管性要求(regulatory requirements)，因此當(dāng)改變這些水平時(shí)不指示故障 是可以接受的，以避免對(duì)干擾性物質(zhì)的發(fā)生響應(yīng)。因此，對(duì)于一些系統(tǒng)，僅當(dāng)需要觸發(fā)火警 閾值時(shí)才發(fā)出故障狀態(tài)的信號(hào)的方案是足夠的，從而避免虛警。圖26示出了用于監(jiān)測(cè)區(qū)域2602的AVSD系統(tǒng)2600。正如可從以上說(shuō)明中了解到 的那樣，AVSD系統(tǒng)特別適合于監(jiān)測(cè)大的開(kāi)放區(qū)域，在所述開(kāi)放區(qū)域中，單個(gè)光束可代替許多 傳統(tǒng)的煙霧探測(cè)器。但是正如在圖26所示的配置方案中，受監(jiān)測(cè)的區(qū)域2602可另外包含 較小的毗連空間，如也需要防火保護(hù)的辦公室2604、2606、2608和2610。上述問(wèn)題的一種解 決方案為提供將空氣從所述毗連空間抽到受AVSD系統(tǒng)保護(hù)的區(qū)域的裝置。在圖26的實(shí) 例中，每個(gè)房間2604-2610均設(shè)有各自的風(fēng)扇2612-2618，所述風(fēng)扇被構(gòu)造為將空氣從所述 房間泵送到受AVSD監(jiān)測(cè)的體積中。AVSD系統(tǒng)2600設(shè)置在體積2602內(nèi)，與來(lái)自其它體積的 空氣進(jìn)入的位點(diǎn)緊密相鄰。這種類型的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案可實(shí)施為通過(guò)例如發(fā)射輻射 線使其穿過(guò)一排套間(cabinet)的頂部或沿著一排套間的后部來(lái)監(jiān)測(cè)多個(gè)設(shè)備間。其它實(shí)施方案也可用于監(jiān)測(cè)隧道中的坑洞。在可選的實(shí)施方案中，可使用管道將空氣從副體積中轉(zhuǎn)移到主體積2602中。在一些實(shí)施方案中，建立AVSD系統(tǒng)用于在背散射幾何條件下而不是在本文中的 大部分實(shí)施方案中所述的前向散射配置方案中進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這樣的背散射系統(tǒng)具有超越前向 散射系統(tǒng)的內(nèi)在的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在系統(tǒng)的主動(dòng)(即電動(dòng)的)組件全部位于系統(tǒng)的同一端。很 明顯，這一方案在布線和安裝的其它方面具有優(yōu)勢(shì)。然而，背散射系統(tǒng)具有以下缺陷通常它們比前向散射幾何條件的敏感度低。實(shí)際 上對(duì)煙霧散射性質(zhì)的測(cè)量已經(jīng)揭示，以淺角1-20度向前散射的光比朝向源的向后散射光 多大約100倍，導(dǎo)致向后散射光幾乎100 1的性能損失。這樣大的敏感度損失可通過(guò)減小攝像機(jī)/激光器間距和/或增加激光功率來(lái)恢復(fù) 到一定程度。但是增加激光功率可能造成系統(tǒng)安全性的問(wèn)題。在背散射狀態(tài)下，由于激光射斑應(yīng)在攝像機(jī)的視場(chǎng)內(nèi)，因此可增加基于幀率的激 光安全聯(lián)鎖裝置，該裝置使得能夠以足夠的安全性使用更高的激光功率。也可使用焦距更長(zhǎng)的透鏡以幫助恢復(fù)空間分辨率的損失?；A(chǔ)AVSD系統(tǒng)中存在的一個(gè)問(wèn)題是，遮擋攝像機(jī)視場(chǎng)的物體可導(dǎo)致系統(tǒng)不能探 測(cè)煙霧。在防火保護(hù)業(yè)中，這種故障狀態(tài)如果不伴隨著來(lái)自所述煙霧探測(cè)系統(tǒng)的報(bào)錯(cuò)或故 障信號(hào)，則被稱為重大故障或重大失誤。人們要求經(jīng)檢驗(yàn)的系統(tǒng)發(fā)生重大故障的可能性非 常低。用于監(jiān)測(cè)攝像機(jī)視場(chǎng)和探測(cè)故障狀態(tài)的方法在本專利中另行說(shuō)明。另一種變化方案為簡(jiǎn)單地不使用散射信號(hào)發(fā)出火警。代替地，散射(優(yōu)選前向散射)測(cè)量結(jié)果通過(guò)攝像機(jī)獲得，以發(fā)揮提前警報(bào)功能并 提供煙霧位置的指示。所述煙霧探測(cè)功能(即用于呼叫消防隊(duì)或觸發(fā)滅火系統(tǒng)的火警信 號(hào))獨(dú)立地產(chǎn)生。例如使用已作為AVSD系統(tǒng)的一部分的激光器通過(guò)監(jiān)測(cè)到達(dá)目標(biāo)處的激 光功率可以觸發(fā)所述預(yù)警或提前報(bào)警。如上所述，該方案可以以多種方法實(shí)現(xiàn)，包括在目標(biāo) 處使用光探測(cè)器、在目標(biāo)處使用角反射器或向后反射器以及在激光器端使用光探測(cè)器。當(dāng) 在那里探測(cè)到的光束功率略有減小時(shí)，可認(rèn)為所述光束受到有效遮擋，作為光探測(cè)器工作。 這種配置方案不再需要復(fù)雜的攝像機(jī)視場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)保留了 AVSD系統(tǒng)的大部分益處。另一個(gè)變化方案為，使用獨(dú)立的煙霧探測(cè)系統(tǒng)，如吸氣式煙霧探測(cè)器，例如由艾克 利斯公司以商標(biāo)VESDA銷售的系統(tǒng)，從而為建筑物或區(qū)域提供已檢驗(yàn)的煙霧探測(cè)功能，并 且使用一個(gè)或多個(gè)AVSD系統(tǒng)提供提前報(bào)警和煙霧定位功能。本發(fā)明人觀察到，在AVSD系統(tǒng)中，當(dāng)在激光束的路徑下存在大熱源時(shí)導(dǎo)致目標(biāo)斑 點(diǎn)的位置以熱源效應(yīng)(heat shimmer)為特征的方式快速變化，這是由于大氣密度快速變化 導(dǎo)致了折射。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)處理目標(biāo)斑點(diǎn)的傳感器輸出(例如影像) 或通過(guò)準(zhǔn)確地探測(cè)在目標(biāo)斑點(diǎn)處接收到的光水平，并且檢查接收光水平的變化，可以識(shí)別 所述位置變化。可有利地利用所述熱源效應(yīng)的識(shí)別以辨別來(lái)自幾乎或完全不產(chǎn)生煙霧的燃 料(例如乙醇)的火焰或在火焰出現(xiàn)之前來(lái)自過(guò)熱的電或化學(xué)處理儀器的危險(xiǎn)。為了消除背底移動(dòng)和閃光等的影響，人們希望提供一種消除在捕捉到的圖像中與 來(lái)自激光束的散射光無(wú)關(guān)的信息的機(jī)構(gòu)。許多方法可用來(lái)實(shí)施這一方案，如拍攝一定順序 的圖像，例如激光打開(kāi)時(shí)的一張圖像和激光關(guān)閉時(shí)的另一張圖像，并用一張的信息減去另 一張的信息。這一方案的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但如果背底相對(duì)于捕捉圖像的幀速快速變化，則該方案的有效性較低。一種健壯性更好的方法為同時(shí)拍攝至少兩張場(chǎng)景相同但使用不同濾波裝置的圖 像，從而使拍攝的兩張圖像對(duì)來(lái)自光束的散射輻射具有不同的敏感度。這樣的圖像可通過(guò) 減去法或其它數(shù)學(xué)算法進(jìn)行處理，以基本上拒判背底的移動(dòng)、閃光或其它變化，同時(shí)仍能提 供足夠的對(duì)來(lái)自激光束的散射光的敏感度。合適的濾波裝置可包括波長(zhǎng)濾波器。其中至少一個(gè)濾波器被設(shè)計(jì)為使散射的激光 通過(guò)，同時(shí)另外至少一個(gè)被設(shè)計(jì)為使另一波長(zhǎng)的光通過(guò)。圖26A示出了實(shí)施該方法的一個(gè) 合適的方案。此圖示出了用于AVSD系統(tǒng)的傳感器2648系統(tǒng)，包含兩個(gè)圖像傳感器2650和 2652，每個(gè)傳感器配備各自的透鏡系統(tǒng)2654和2656。第一傳感器2650還具有被構(gòu)造為使 第一波長(zhǎng)的EM輻射通過(guò)的濾波器2658，同時(shí)第二傳感器具有適于使第二波長(zhǎng)的EM輻射通 過(guò)的第二濾波器2660。另一種濾波配置方案類似于圖26A所示的方案，在圖像傳感器元件的前面使用偏 振濾波器(代替或同時(shí)使用波長(zhǎng)濾波器)，從而使至少一個(gè)圖像傳感器對(duì)與光源相同的偏 振方向敏感，同時(shí)另外至少一個(gè)傳感器比先前的傳感器敏感度低。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用鏡或棱鏡或類似物在一個(gè)圖像傳感器單元上結(jié)合了兩 幅或更多幅這樣的經(jīng)濾波的圖像，從而使通過(guò)第一(優(yōu)選更敏感的)濾波器的光射向成像 芯片的一個(gè)部分，同時(shí)使至少一幅已經(jīng)通過(guò)第二(優(yōu)選較不敏感的)濾波器的圖像落到所 述圖像芯片的另外一個(gè)部分上。該配置方案的優(yōu)點(diǎn)在于，僅用一個(gè)圖像傳感芯片就能同時(shí) 記錄兩幅或更多幅圖像。圖26B示出了這種類型的傳感器系統(tǒng)2680工作的概覽圖，圖26C 示出了傳感器配置方案2682的細(xì)節(jié)。系統(tǒng)2680包含傳感器配置方案2682，在普通圖像傳感器2684上捕捉到雙圖像。 從受監(jiān)測(cè)的場(chǎng)景中捕捉到的部分光經(jīng)鏡2690反射穿過(guò)透鏡2692。這束光(光放射線A)然 后通過(guò)濾波器12686，再被傳感器2684的第一部分捕獲。未被反射的光(光放射線B)先后 穿過(guò)透鏡2692和濾波器22688，之后被傳感器2684的第二部分捕獲。濾波器2686和2688 可為不同的偏振濾波器或波長(zhǎng)濾波器以實(shí)施任一上述方法?；蛘呖墒〉羲鰹V波器之一， 并可得到經(jīng)濾波的和未經(jīng)濾波的路徑。應(yīng)該注意的是，所述鏡相對(duì)于所述透鏡和圖像傳感器以及光到達(dá)傳感器系統(tǒng)2680 之前穿過(guò)的孔的位置使得能夠捕捉到場(chǎng)景基本相同的兩幅圖像?？墒褂酶鞣N背底對(duì)消方法以補(bǔ)償變化的背底狀態(tài)。如上所述，背底對(duì)消算法一般 會(huì)對(duì)多張“發(fā)光器開(kāi)”的圖像幀和“發(fā)光器關(guān)”的圖像幀進(jìn)行加和或平均。在用“發(fā)光器開(kāi)”的幀減去“發(fā)光器關(guān)”的幀之前，用因子f對(duì)“發(fā)光器關(guān)”的幀進(jìn)
行縮放，以補(bǔ)償“關(guān)”的圖像相對(duì)于“開(kāi)”的圖像的照明水平的變化。最佳的因子f可通過(guò)
使用從圖像中感興趣區(qū)兩側(cè)的區(qū)域得到的亮度信息進(jìn)行估計(jì) rλ
J= 2其中μ為位于感興趣區(qū)任一側(cè)的背底區(qū)域1和2的像素強(qiáng)度的平均值，用下標(biāo)標(biāo)示，下 標(biāo)還表示圖像為發(fā)光器打開(kāi)的幀還是發(fā)光器關(guān)閉的幀。
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該原理可擴(kuò)展至考慮沿路徑而不僅是所述路徑的任一側(cè)的變化，方法是將背底區(qū) 域1和2以及感興趣區(qū)(積分區(qū)域)沿著光路的長(zhǎng)度方向細(xì)分為片段，并對(duì)每個(gè)分區(qū)進(jìn)行 計(jì)算。所述片段可在攝像機(jī)分辨率允許的范圍內(nèi)盡量窄。或者數(shù)值f可用下式計(jì)算
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Moffl + Poffl或
(ΛΚy _ Hosl ‘
、卩off\ '^offl j在另一個(gè)實(shí)施方案中，可用由感興趣區(qū)計(jì)算得到的示數(shù)減去由背底區(qū)域計(jì)算得到 的背底“散射”水平(或灰度或煙霧)。這一操作的原理是引起小的煙霧示數(shù)的暫時(shí)性照 明變化通常會(huì)以類似于影響感興趣區(qū)(積分區(qū)域)的方式影響背底區(qū)域。通過(guò)對(duì)背底區(qū)域 進(jìn)行相同的計(jì)算，可得到對(duì)在積分區(qū)域中產(chǎn)生的偏差的估計(jì)值，并用感興趣區(qū)的示數(shù)減去 該估計(jì)值。例如，可使用下式計(jì)算出校正的感興趣區(qū)的灰度 ^Corrected = 1On -1 off 飛(Blon 一 B\off + B2on — Bloff )其中Gcorrected為校正了背底散射的由散射造成的感興趣區(qū)中的灰度。1 和I。ff如其下標(biāo)所示為激光器打開(kāi)或關(guān)閉的幀(或者開(kāi)幀或閉幀的平均值)中 的積分區(qū)域的未經(jīng)校正的總灰度。B如其下標(biāo)所示為在激光器打開(kāi)或關(guān)閉的幀中的背底區(qū)域1或2 (如下標(biāo)所示)中 的總像素強(qiáng)度值。在此實(shí)例中，用從積分區(qū)域得到的散射值(I。n_I。ff)減去從兩個(gè)背底區(qū)域(1和2) 得到的兩個(gè)散射值(Blm-Blrff)和(B2。n-B2。ff)的平均值?？墒褂锚?dú)立的像素值、在光路范圍 內(nèi)積分得到的原始灰度、最終煙霧值或在任何中間步驟中的煙霧值并改變計(jì)算工作量的程 度來(lái)進(jìn)行這些計(jì)算。對(duì)于所有上述方法，應(yīng)優(yōu)選對(duì)所述背底區(qū)域進(jìn)行選擇使其不包含不希望的特性， 如飽和或者局部閃光或噪聲?？膳懦?dú)立的像素或區(qū)域。在一些情況下，可用的像素可僅 存在于所述積分區(qū)域的一側(cè)。值得注意的是，即使在不存在照明水平快速變化的問(wèn)題的環(huán)境中，本文所述的對(duì) 消方法可能仍然具有超越簡(jiǎn)單的減去法(即消除不希望的來(lái)自激光的散射光的方法，若不 將其消除，則所述散射光在不存在煙霧的情況下會(huì)導(dǎo)致恒定的“背底”煙霧示數(shù))的優(yōu)勢(shì)。 所述的這些背底對(duì)消方法消除了積分區(qū)域中不希望的散射，前提是所述積分區(qū)域中的散射 約等于背底區(qū)域中的散射平均值。若所述散射基本上由非鏡面反射造成，則預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn) 該狀態(tài)。另一種方法為，簡(jiǎn)單地忽略(例如歸零化或限定其值)積分區(qū)域中所對(duì)應(yīng)的“背底 散射”顯著或過(guò)大的那些部分。發(fā)生這種情況的閾值可關(guān)聯(lián)至或源于火警閾值。這一目的在于避免虛假火警。若具有高背底散射水平的狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則應(yīng)該指示故障以校 正這種狀態(tài)。如上所述的具有自動(dòng)光束控制的系統(tǒng)可在指示故障之前嘗試通過(guò)選擇不同的 光束位置來(lái)自行校正。在一些實(shí)施方案中，將上述的方法結(jié)合的方案可能是有利的，從而使小擾動(dòng)獲得 補(bǔ)償，可能無(wú)法充分補(bǔ)償?shù)拇髷_動(dòng)被簡(jiǎn)單地刪除。以此方式，火警水平不需要受到損害，并 且將火災(zāi)判定的虛警率降到最低，而提前報(bào)警仍繼續(xù)以其最大能力工作，并且系統(tǒng)將不再 那么頻繁地發(fā)出故障信號(hào)。正如一般的基于光散射的煙霧探測(cè)的情況那樣，光束中的灰塵或其它大顆粒可能 造成虛警。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在AVSD系統(tǒng)中，這樣的顆粒通常對(duì)應(yīng)于光束的積分區(qū)域 內(nèi)的獨(dú)立的像素，所述像素不成比例地大幅貢獻(xiàn)了總接收光信號(hào)。另一方面，煙霧有散開(kāi)并 變得分散的趨勢(shì)，從而形成“更平滑”的圖像?？赏ㄟ^(guò)實(shí)施用于識(shí)別灰塵存在的方法，例如通過(guò)探測(cè)相對(duì)于主導(dǎo)(prevailing) 時(shí)間平均值、附近空間平均值或相對(duì)于上述兩個(gè)平均值的散射峰值來(lái)利用大顆粒的這種性 質(zhì)。以下給出這種技術(shù)的示例性的實(shí)施方案，在這些實(shí)例中，使用的數(shù)據(jù)樣本為經(jīng)過(guò) 背底對(duì)消的單像素(Pixel wise)灰度或散射值。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，代替使用獨(dú)立 的像素，對(duì)集合數(shù)據(jù)(如散射對(duì)(vs.)像素半徑的數(shù)組)進(jìn)行這些濾波技術(shù)。(a)時(shí)間瞬態(tài)濾波總而言之，本實(shí)例通過(guò)將來(lái)自積分區(qū)域中的每個(gè)像素的信號(hào)(在進(jìn)行背底對(duì)消之 后)與之前和/或后續(xù)的樣本進(jìn)行比較來(lái)操作。當(dāng)被考察的值與平均值相比超過(guò)預(yù)定的閾 值時(shí)，通過(guò)例如剪切、拋棄或用局域平均值代替它從而將該值忽略。這種分析也可擴(kuò)展至允許拒判短期的過(guò)度散射。結(jié)合使用在樣本經(jīng)濾波之前和之 后捕捉的樣本可得到計(jì)算的平均值。(b)空間瞬態(tài)濾波在一個(gè)使用空間瞬態(tài)濾波的實(shí)例中，來(lái)自積分區(qū)域中的每個(gè)像素的信號(hào)(在進(jìn)行 背底對(duì)消之后)可與相鄰像素的平均值進(jìn)行比較。當(dāng)被考察的像素值與平均值相比超過(guò)了 大于預(yù)定閾值的值時(shí)，可通過(guò)例如剪切或拋棄該值從而將該值忽略。這種分析也可擴(kuò)展至允許拒判短空間或區(qū)域內(nèi)的過(guò)度散射。由于具有給定的像素 的光束的長(zhǎng)度可從光束的一端到另一端大幅改變，因此改變最大許可行程(rim length)的 措施是有利的。在一個(gè)形式中，所述閾值可被確定為來(lái)自被考察的像素附近的像素的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差 的值。因此，所述系統(tǒng)會(huì)傾向于對(duì)大大超過(guò)來(lái)自所述系統(tǒng)的隨機(jī)噪聲這一事件作出響應(yīng)。也 可使用其它基于與所述系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)量或基于絕對(duì)確定的或以經(jīng)驗(yàn)確定的參數(shù)的閾值。(c)統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)分析也可用于辨別灰塵產(chǎn)生的散射信號(hào)和煙霧產(chǎn)生的信號(hào)。本發(fā)明人已經(jīng)確定，與小顆粒相比，大顆粒傾向于使接收到的光產(chǎn)生更多的時(shí)間 上和空間上的變化。因此，能夠?qū)ι⑸涫緮?shù)進(jìn)行校正以補(bǔ)償或至少部分補(bǔ)償由灰塵或其它 大顆粒作出的貢獻(xiàn)。雖然還可使用很多的關(guān)系或公式，優(yōu)選的方法為基于灰塵和煙霧的散 射貢獻(xiàn)的數(shù)學(xué)模型的方法。
在描述校正方法之前，需要給出一些定義和模型。所述模型以及進(jìn)行的計(jì)算基于 獨(dú)立的像素或附近像素的組，使用基本類似的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。假設(shè)感興趣體積中的散射顆粒的總體可分為兩類小的煙霧類顆粒和可能為灰塵 的大顆粒。顆粒尺寸分布可能重疊。接收到的總散射信號(hào)為來(lái)自兩個(gè)總體的散射的結(jié)合。S ^ + Y2其中；J為一段時(shí)間內(nèi)的總平均散射信號(hào)，和；^為來(lái)自煙霧的平均散射信號(hào)，和》2為來(lái)自灰塵的平均散射信號(hào)。接收到的散射信號(hào)樣本的總標(biāo)準(zhǔn)差為O2rotal = G2Backgr(mnd + G2s其中σ Total為經(jīng)過(guò)一段時(shí)間接收到的散射信號(hào)樣本的標(biāo)準(zhǔn)差，σ Backgromd為來(lái)自系統(tǒng)的與感興趣體積中的散射不相關(guān)聯(lián)的貢獻(xiàn)(背底照明的變 化、散粒噪聲、其它電噪聲)，σ s為在感興趣體積中移動(dòng)的顆粒造成的散射過(guò)程的貢獻(xiàn)。所述感興趣體積定義為激光束與被考察的像素或像素組的視場(chǎng)的交叉點(diǎn)。值ο s本身由灰塵和煙霧顆?？傮w的貢獻(xiàn)組成。G1s = σ\ + σ\其中σ工為感興趣體積中的煙霧的貢獻(xiàn)，和σ2為感興趣體積中的灰塵的貢獻(xiàn)。并且我們使用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差的通常定義Rx =σχ/Χ其中Rx為X的樣本總體的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，OxSX的樣本總體的標(biāo)準(zhǔn)差，J為X的樣本總體的平均值。注意到為了當(dāng)前的目的，這些和其它量的估計(jì)值將與實(shí)際值可交換地使用(通常 僅可得到估計(jì)值)。使用以上的命名習(xí)慣，我們定義R1為煙霧的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，和R2為灰塵的標(biāo)準(zhǔn)差。使用以上定義，對(duì)灰塵校正的方法2700可如圖27所示來(lái)實(shí)施，如下首先，在步驟2702中，所述系統(tǒng)建立了系統(tǒng)背底噪聲水平ο Ba。kgramd。優(yōu)選對(duì)每個(gè) 像素獨(dú)立地實(shí)施，并且用在光束中存在非常少的散射顆粒時(shí)獲得的樣本計(jì)算像素值的標(biāo)準(zhǔn)
差從而得到oBa。kgraund。
當(dāng)上述步驟完成時(shí)，在步驟2704中可建立對(duì)于特定系統(tǒng)構(gòu)造方案的代表性的煙 霧和灰塵的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(R)值。通常，Rfefe應(yīng)比Rffli大，因?yàn)榛覊m顆粒更大并造成更多的變 化。使用的物質(zhì)應(yīng)產(chǎn)生對(duì)于任意煙霧更高的R值和對(duì)于任意灰塵更小的R值。這是為了避 免在灰塵的存在下過(guò)度校正示數(shù)和降低對(duì)煙霧的敏感度。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到存在犧 牲灰塵拒判性換取煙霧敏感度的機(jī)會(huì)和虛假的負(fù)面判定的風(fēng)險(xiǎn)。用上述定義，關(guān)系= ,Ja2rotal -a2Background可用于得到屬于每種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)差組
分，即相應(yīng)的R。R值應(yīng)基本不依賴于顆粒濃度，因此最好使用高濃度(但沒(méi)有高到會(huì)造成 次級(jí)散射的問(wèn)題的程度)來(lái)減小測(cè)試中的偏差。這些R值可能僅可應(yīng)用于一個(gè)像素或像素區(qū)域。這是因?yàn)榉e分區(qū)域的不同部分中 像素可見(jiàn)的光束的不同長(zhǎng)度導(dǎo)致像素與像素之間可能存在相當(dāng)大的變化。然而，對(duì)于代表性的系統(tǒng)而言，煙霧和灰塵的R值僅需要確定一次。當(dāng)建立了一組 R值之后，對(duì)于非全同的系統(tǒng)的相應(yīng)值可計(jì)算獲得或由實(shí)驗(yàn)確定。背底噪聲水平(oBa。kgramd)可隨照明狀態(tài)變化。因此，雖然能夠使用固定值，但最 好使用隨照明狀態(tài)變化的值。實(shí)現(xiàn)上述方案的途徑可為通過(guò)使用公式、查找表，或通過(guò)在 已知具有低濃度的散射顆粒的條件下進(jìn)行測(cè)試，或通過(guò)使用在沒(méi)有主動(dòng)照明的條件下拍攝 的圖像幀(即“閉幀”)的數(shù)據(jù)。接下來(lái)在步驟2706中，背底對(duì)沖后的樣本組的來(lái)自每個(gè)像素的標(biāo)準(zhǔn)差ο T。tal和平 均值云在短時(shí)間內(nèi)(一般為1-10秒)計(jì)算得到。在步驟2708中，使用建立的0Ba。kgraund和 最近的 Total 計(jì)算出_「2~
crS ~ -yj fjTotal — σBackground然后，在步驟2710中，使用建立的RpR2和最近的σ s以及可構(gòu)造以下兩個(gè)等式a2s =R^J12+^J22S=J1+^存在兩個(gè)未知量(來(lái)自煙霧的散射)和^ (來(lái)自灰塵的散射)。瓦的解如下Y2=J-Yiσ2 =RfJi2+ Rl令 k = VR2 和 B = Rs/R2^2^2=^2^"2+^-^")20 = ++^ ^Wi-(U)M2)
1l + A2
—-1 士 Λ/乂252—乂2+52 O1 = ο---
11 + Α2 由于云 >瓦，因此唯一的實(shí)根為^ =
11 + Α2通常因子A小。因此，可得到可接受的近似值
J1=S (I-B) Ji=S(I-RsZR2)必要時(shí)，由S2 =孓S1給出估計(jì)的灰塵的貢獻(xiàn)。使用以上方法，當(dāng)散射信號(hào)非常小(或等于零)時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。在這種情況下，項(xiàng) Rs的偏差非常大，這主要是由于云的相對(duì)偏差大導(dǎo)致的。在一個(gè)極端的實(shí)際情況下，可能會(huì) 出現(xiàn)除以零偏差的情況。在一些實(shí)施方案中可通過(guò)修正在低散射水平下的灰塵校正來(lái)解決 這一問(wèn)題。例如，可使用以下等式S < SA,=S
r S~Sa Rs/R _S1= S Α- ^s/^2
SA< S < Sg , k Sb -Sa , [ο·] S>SB ^1=S(I-RJR2)值Sa為不進(jìn)行任何校正的閾值，Sb為允許充分進(jìn)行校正的第二閾值，對(duì)上述兩個(gè) 值進(jìn)行選擇以使系統(tǒng)噪聲在任何點(diǎn)都不會(huì)對(duì)性能造成過(guò)度的影響。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言 許多可選的方案也是顯而易見(jiàn)的?？蓪?duì)散射對(duì)像素半徑的數(shù)組或其它集合數(shù)據(jù)進(jìn)行這一處理，而不使用獨(dú)立的像
ο這種方法的另一種可用的變化方案涉及類似的處理，但所述處理應(yīng)用于像素值的 空間變化而非時(shí)間變化。在另一個(gè)變化方案中，經(jīng)時(shí)和跨空間得到的樣本的結(jié)合可用于增 加總樣本大小。這減小了統(tǒng)計(jì)中的估計(jì)偏差，從而得到更佳的灰塵拒判性能和更準(zhǔn)確的煙
霧示數(shù)。另一種變化方案涉及利用可由灰塵導(dǎo)致的高斯散射樣本分布。當(dāng)大顆粒經(jīng)過(guò)光束 時(shí)可產(chǎn)生明亮的閃光。這與電噪聲處理或來(lái)自場(chǎng)景的散粒噪聲引起的隨機(jī)波動(dòng)不同。在不 存在顆粒的情況下散射示數(shù)的分布接近于高斯分布，這是因?yàn)樵摲植际窃S多不相關(guān)的源的 總和。類似地，在可探測(cè)水平的小顆粒的存在下散射示數(shù)的分布趨向于高斯形態(tài)，因?yàn)樵诠?束中一般具有大量顆粒。但是，當(dāng)存在可探測(cè)濃度的大顆粒的情況下，存在的顆粒數(shù)通常遠(yuǎn) 少于煙霧的顆粒數(shù)。因此，該分布可能表現(xiàn)出一些峭度和偏斜度。特別地，本發(fā)明人已經(jīng)確定，可預(yù)見(jiàn)在分布的正側(cè)(positive side)有肥尾(fat tail)。因此，可有利地使用比方差或標(biāo)準(zhǔn)差更高的分布矩以確定區(qū)別于灰塵的煙霧散射分 布。例如，可在與上述類似的方法中使用偏斜度或峭度。對(duì)于潔凈的空氣或煙霧所述偏斜
59度或(額外的)峭度可預(yù)計(jì)為接近零，但對(duì)于逐漸增加的灰塵濃度為漸增的正數(shù)。因此所 述偏斜度或(額外的)峭度可用于將散射示數(shù)校正回在不含灰塵時(shí)原應(yīng)有的散射示數(shù)。在我們?cè)缦鹊膶＠暾?qǐng)中公開(kāi)的基礎(chǔ)AVSD系統(tǒng)測(cè)試了相對(duì)于沿激光束的位置的 煙霧顆粒濃度。該數(shù)據(jù)最終需要轉(zhuǎn)換成火警信號(hào)或多重信號(hào)，以指示煙霧的大致位置和警 報(bào)等級(jí)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，火警系統(tǒng)一般會(huì)具有2個(gè)提前警告或預(yù)警等級(jí)、一 個(gè)用于疏散并呼叫消防隊(duì)的火警等級(jí)以及啟動(dòng)自動(dòng)滅火系統(tǒng)的第四等級(jí)。如本文的實(shí)施方案和我們共同待審的以及之前的專利申請(qǐng)中所述的AVSD系統(tǒng)可 以提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括煙霧濃度水平對(duì)數(shù)組下標(biāo)的數(shù)組，該數(shù)組代表了對(duì)像素測(cè)量的距 光源的距離。注意，對(duì)上述像素的選擇是任意的，但是是選擇的，因?yàn)樗颈３至藢?duì)后續(xù) 的處理步驟可用的分辨率。之前存在的一種方法為將光束的可用長(zhǎng)度分割成片段，代表“虛擬探測(cè)器”。每個(gè) 虛擬探測(cè)器的煙霧水平計(jì)為相應(yīng)片段中的數(shù)組下標(biāo)范圍內(nèi)的煙霧示數(shù)的長(zhǎng)度加權(quán)平均數(shù)。
m
YdSir)^)^Segment n-m — m
Σ階)
r=n其中Ssegfflent n_m為對(duì)應(yīng)數(shù)組下標(biāo)η到m的片段中的煙霧水平，S (r)為數(shù)組下標(biāo)r處的煙霧水平，L(r)為用數(shù)組下標(biāo)表示的光束的長(zhǎng)度。對(duì)應(yīng)于每個(gè)虛擬探測(cè)器的片段可被設(shè)置為在一定程度上有重疊。雖然這種方法相 當(dāng)有效，但當(dāng)所述片段分得過(guò)大時(shí)這種方法可能導(dǎo)致過(guò)度的稀釋，當(dāng)片段過(guò)小時(shí)可能導(dǎo)致 過(guò)度的噪聲。例如，若沿著光束的片段的長(zhǎng)度為5米而煙霧縷僅在1米的范圍內(nèi)，則測(cè)得的 煙霧密度將為實(shí)際的煙霧縷密度的五分之一。但是，若采用長(zhǎng)度為1米的小片段，則噪聲水 平將更高(由于較少平均)，所述系統(tǒng)探測(cè)分散的煙霧的能力將有所下降。圖27A的流程圖中示出了一種處理上述情況的改進(jìn)的方法。在此方法2750中，在步驟2752中限定了一系列大小不同的片段，而不使用僅為一 種大小的相鄰的(或重疊的)片段。每個(gè)片段具有唯一的空間長(zhǎng)度和沿光束上的位置。所 述片段可沿著所述光束彼此重疊小(或大)增量?，F(xiàn)在，對(duì)于任意給定的煙霧縷的位置和 寬度，會(huì)存在與其吻合良好的限定的光束片段，該片段將產(chǎn)生最高的信噪比。每個(gè)如此限定的片段均具有相關(guān)聯(lián)的警報(bào)判定邏輯系統(tǒng)(例如使用與之前采用 的那些相同的閾值和延遲方案)?？梢岳斫獾氖牵總€(gè)片段的警報(bào)閾值必須被適度縮放以考 慮由不同的平均長(zhǎng)度導(dǎo)致的不同的噪聲水平(否則將發(fā)生虛警)。如上所述，在步驟2754中可限定多個(gè)虛擬探測(cè)器，以例如對(duì)應(yīng)于所述系統(tǒng)所從屬 的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的探測(cè)器地址。接下來(lái)在步驟2756中，每個(gè)片段均與虛擬探測(cè)器相關(guān)聯(lián)。這可以通過(guò)例如找到距 所述片段的空間中心最近的虛擬探測(cè)器的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在最后的步驟2578中，指定的虛擬探測(cè)器的報(bào)警水平計(jì)為所有與其關(guān)聯(lián)的片段 中的最高的報(bào)警水平。
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在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，對(duì)于虛擬探測(cè)器的煙霧水平計(jì)為與其關(guān)聯(lián)的所有片段 中探測(cè)到的最高煙霧水平。然后將該煙霧水平傳送至與所述虛擬探測(cè)器相關(guān)聯(lián)而不與所述 片段關(guān)聯(lián)的警報(bào)判定邏輯系統(tǒng)。窄片段顯示出的較高的噪聲水平可通過(guò)適度縮小示數(shù)來(lái)進(jìn) 行處理。這一方案具有的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠在警報(bào)延遲的過(guò)程中追蹤飄動(dòng)的煙霧縷。第三個(gè)可選的方案為，計(jì)算對(duì)于每個(gè)片段的瞬時(shí)報(bào)警水平(例如在沒(méi)有任何延遲 的條件下將煙霧與警報(bào)閾值進(jìn)行比較)，然后將與給定的虛擬探測(cè)器關(guān)聯(lián)的任意片段的最 高報(bào)警水平傳送到與所述虛擬探測(cè)器相關(guān)聯(lián)的警報(bào)延遲邏輯系統(tǒng)?？梢岳斫獾氖?，與窗口或方形濾波器相同，所述片段已經(jīng)被有效地描述(即，對(duì)包 含在片段中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)均給予相等的權(quán)重)。但是也可使用高斯或其它加權(quán)方案，這些加 權(quán)方案可能會(huì)顯示出稍微改進(jìn)的與普通的煙霧縷的相關(guān)性。由于AVSD系統(tǒng)非常適于在戶外或大的開(kāi)放區(qū)域中使用，因此必須考慮陽(yáng)光對(duì)所 述系統(tǒng)的影響。通常，陽(yáng)光可能引起探測(cè)器飽和或AVSD系統(tǒng)中的敏感度降低(通過(guò)引入噪 聲)。另外的一種避免或至少減輕陽(yáng)光或其它雜光對(duì)AVSD系統(tǒng)的影響的方法是，謹(jǐn)慎地選 擇AVSD系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)。更具體而言，發(fā)光器或光探測(cè)裝置的波長(zhǎng)可被調(diào)整為對(duì)應(yīng)大氣 或太陽(yáng)光譜吸收線的波長(zhǎng)。例如在太陽(yáng)吸收譜中由氫氣形成的一條窄吸收線位于約656nm 處，該波長(zhǎng)是可以使用的。對(duì)于這種行將有效的技術(shù)，應(yīng)將合適的濾波器安裝到攝像機(jī)上， 所述濾波器對(duì)準(zhǔn)該吸收線，并且優(yōu)選不寬于該吸收線的寬度。若使用大氣吸收，則為了避免雜光影響所述系統(tǒng)，可有利地采用電磁譜中的紫外 部分。短于約400nm的波長(zhǎng)會(huì)被地球的大氣顯著削弱，在地面處，300nm以下的太陽(yáng)輻照度 減弱了多個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)在AVSD系統(tǒng)中使用300nm以下的光源可對(duì)上述特點(diǎn)加以利用。例 如，具有波長(zhǎng)為266nm的激光器的系統(tǒng)甚至可以不需要窄波帶濾波器，僅用日光阻擋濾波 器就足夠了。這樣的系統(tǒng)可能能夠以極少或沒(méi)有性能損害的狀態(tài)在全日照下工作。如之前討論的那樣，灰塵信號(hào)拒判性對(duì)系統(tǒng)的可靠性而言是重要的。本發(fā)明人已 經(jīng)認(rèn)識(shí)到多種提高AVSD系統(tǒng)中的灰塵拒判性的方法，包括·確定給定波長(zhǎng)下的分光損失對(duì)散射的比·確定多重波長(zhǎng)下的散射比·將多重波長(zhǎng)分光損失/散射的比結(jié)合 確定不同偏振的散射比·確定不同散射角度的散射水平(例如通過(guò)使用多個(gè)攝像機(jī)和/或光束)本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，灰塵等大顆粒在淺角度上的散射相對(duì)較強(qiáng)。本發(fā)明人進(jìn)行 的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，對(duì)于相同側(cè)散射量，使用偏振垂直于散射平面的波長(zhǎng)為SOOnm的光，在 1-4度的角度范圍內(nèi)，灰塵的散射比煙霧等小顆粒的散射多10-100倍左右。因此，AVSD系 統(tǒng)優(yōu)選并入一些措施以降低大顆粒敏感度。一種方法使用來(lái)自光束的散射光對(duì)分光損失的比值。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，該比值對(duì) 于灰塵約為30 (10-100)，對(duì)于典型的小顆粒纖維素?zé)熿F約為1-2。發(fā)現(xiàn)烴類(正庚烷/甲 苯混合物，以及塑料類)產(chǎn)生的一些煙霧得到約為10的比值，但仍然小于大部分灰塵。這 些高比值的煙霧通常也會(huì)產(chǎn)生比其它煙霧類型多至少10倍的散射，因此基于該比值的灰 塵拒判方法也可用作校正對(duì)這些煙霧的過(guò)敏性。在圖28所示的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，可使用散射對(duì)分光損失的比值對(duì)探測(cè)到的散射水平進(jìn)行校正，如下在第一步2802中計(jì)算光路范圍內(nèi)的總散射。該步驟優(yōu)選按照步驟2804中所示的 內(nèi)容進(jìn)行，用確定的散射系數(shù)乘以應(yīng)用所示散射系數(shù)的光束片段的長(zhǎng)度，并沿所述光束的 長(zhǎng)度加和。接下來(lái)在步驟2806中確定所述光束長(zhǎng)度范圍內(nèi)的分光損失。完成上述步驟后，在步驟2808中計(jì)算分光損失對(duì)散射的比值。然后，選擇乘方次 數(shù)k計(jì)算該比值的k次方，k通常在1-2之間，從而在步驟2810中確定散射校正因子。在步驟2812中使用所述校正因子以校正由散射產(chǎn)生的煙霧示數(shù)。用所述煙霧示 數(shù)乘以所述校正因子來(lái)進(jìn)行所述校正。指數(shù)k可用于調(diào)整希望的灰塵拒判度。雖然通常在灰塵拒判性和降低煙霧響應(yīng)性 的風(fēng)險(xiǎn)性之間存在此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，但當(dāng)k的值設(shè)為1時(shí)，會(huì)導(dǎo)致散射示數(shù)被校正回到與路 徑損失近似，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)任意種類的煙霧頻繁作出響應(yīng)?？墒褂酶咧档膋，但這樣會(huì)造 成拒判真正的報(bào)警狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。可以設(shè)計(jì)出其它使用散射和分光損失的比例關(guān)系的方法， 所述散射和分光損失的比例關(guān)系為遭遇的散射物的類型(如煙霧的類型，或煙霧或灰塵 等)的標(biāo)志。應(yīng)該注意的是，為了有效地使用上述方法，分光損失測(cè)試應(yīng)具有與所述系統(tǒng)對(duì)散 射的敏感度大致相同的精確度。因此，當(dāng)希望所述系統(tǒng)能夠以對(duì)應(yīng)于/m的散射水平拒 判灰塵時(shí)，則以/m的煙霧和5m長(zhǎng)的扇形區(qū)，所述分光損失(煙霧)約為5%。為了使 校正后的煙霧示數(shù)的誤差不大于例如20%，所述分光損失必須精確到約1%。因此，分光損失測(cè)試敏感度的過(guò)度浮動(dòng)可能會(huì)隱蔽真正的報(bào)警狀態(tài)。這造成了對(duì) 路徑損失測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性的要求，而這一要求是不容易達(dá)到的。然而，本發(fā)明人已經(jīng)設(shè)計(jì) 出多種可提供要求的敏感度和穩(wěn)定性的方法或技術(shù)。第一種方法通常涉及發(fā)射光束使其穿過(guò)感興趣體積(優(yōu)選與用于散射測(cè)試的光 束相同)并直接射到光電池上。任選地所述光電池可安裝有波長(zhǎng)和/或偏振濾波器以減少 不需要的光。并且，可采用集光器件使得能夠同時(shí)使用小電池和大激光束。為了以合適的敏感度工作，所述光電池或集光器件必須截?cái)嗾麠l光束的橫截面。 若非如此，則干涉效應(yīng)和小的物理擾動(dòng)可能使接收到的激光功率產(chǎn)生波動(dòng)。并且，傳感器和 /或光學(xué)器件的集光區(qū)域必須足夠大以允許可能發(fā)生的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的變化，例如由于建筑物 移動(dòng)或晃動(dòng)等導(dǎo)致的移動(dòng)。并且，所述集光區(qū)域在其區(qū)域范圍內(nèi)必須具有足夠均一的敏感度，從而使整個(gè)光 束均勻受測(cè)。圖29A和29B使出了適用于實(shí)施上述技術(shù)的系統(tǒng)。圖29A示出了具有光源2902的系統(tǒng)2900，所述光源發(fā)出光束2904.所述光束終止 于用于測(cè)試接收到的激光功率的光傳感器2906。如上所述，光傳感器2906的傳感器區(qū)域 大于光束2904的橫截面，從而使所述光傳感器能夠可靠地捕捉到整條光束。光束2904受 第二光捕捉設(shè)備(例如攝像機(jī)2908)的監(jiān)測(cè)，所述第二光捕捉設(shè)備被構(gòu)造為，以本文其它部 分和我們?cè)缦鹊膶＠暾?qǐng)中所述的方式監(jiān)測(cè)視場(chǎng)2910并發(fā)送用于進(jìn)行顆粒探測(cè)的輸出信 號(hào)。
圖29B示出了與圖29A非常相似的系統(tǒng)2920 (相同的組件使用相同的附圖標(biāo)記)， 不同之處在于，激光器2902發(fā)出的光束2904穿過(guò)位于光傳感器2906前面的成像光學(xué)器件 2922。成像光學(xué)器件2922的集光區(qū)域大于光束2904的橫截面，從而使所述光傳感器能夠 可靠地捕捉到整條光束并使其匯聚于光傳感器2906上。由于光學(xué)器件2922的存在，光傳 感器2906的尺寸可有所減小。類似地，光束2904受第二光捕捉設(shè)備(例如攝像機(jī)2908) 的監(jiān)測(cè)，所述第二光捕捉設(shè)備被構(gòu)造為，以本文其它部分和我們?cè)缦鹊膶＠暾?qǐng)中所述的 方式監(jiān)測(cè)視場(chǎng)2910并發(fā)送用于進(jìn)行顆粒探測(cè)的輸出信號(hào)。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，激光束可射過(guò)感興趣體積(優(yōu)選與用于散射測(cè)試的光 束相同)并射到反射目標(biāo)上。接收到的反射激光束的功率可在激光器端受到監(jiān)測(cè)。若所述目標(biāo)為鏡面向后反射器，例如角立方鏡或小心調(diào)整的平面鏡，則應(yīng)該考慮 關(guān)于圖29A和29B系統(tǒng)的內(nèi)容所述的那些用于保證最佳和穩(wěn)定的光捕捉的相似因素。然 而，若所述目標(biāo)為非鏡面反射器(例如由大量的小反射器組成的向后反射器的粗糙表面)， 則為了得到高穩(wěn)定性提出了不同的要求，這是因?yàn)閷?duì)于光電池(或集光器件)而言，截?cái)喾?回的所有光束是不現(xiàn)實(shí)的。圖30示出了系統(tǒng)實(shí)施這種方法的一個(gè)實(shí)例。所述系統(tǒng)與圖29A和29B的系統(tǒng)類 似(相同的組件使用相同的附圖標(biāo)記)。該系統(tǒng)與前述的實(shí)施方案的區(qū)別在于，系統(tǒng)3000 包括反射器。在此情況下，平鏡3002橫斷光束2904并反射返回光束3004。所述返回光束 被安裝在激光器2902旁邊的光傳感器3006接收?？梢岳斫獾氖?，成像光學(xué)器件也可用在 本實(shí)施方案中。與前述實(shí)施方案相同，光束2904和3004受第二光捕捉設(shè)備(例如攝像機(jī) 2908)的監(jiān)測(cè)，所述第二光捕捉設(shè)備被構(gòu)造為，以本文其它部分和我們?cè)缦鹊膶＠暾?qǐng)中所 述的方式監(jiān)測(cè)視場(chǎng)2910并發(fā)送用于進(jìn)行顆粒探測(cè)的輸出信號(hào)。與前述實(shí)施方案相同，為了達(dá)到合適的穩(wěn)定性，所述反射目標(biāo)區(qū)域和光傳感器必 須足夠大，以允許可能隨建筑物的移動(dòng)等發(fā)生的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的變化。另外，所述反射目標(biāo)的光 接收區(qū)域的反射率必須足夠均勻。當(dāng)使用非鏡面反射器時(shí)，必須采用額外的措施以保證激光“散斑”不造成太大的變動(dòng)。激光“散斑”是一種由多路徑造成的干涉效應(yīng)，所述多路徑意為光可通過(guò)不同的路 徑從源到達(dá)終點(diǎn)的情況。在實(shí)際中，這種情況會(huì)造成在光束的“斑點(diǎn)”中出現(xiàn)的隨機(jī)的明亮 和黑暗的斑塊或“散斑花樣”。適用于減小由散斑引起的變動(dòng)的方法通常基于對(duì)大量不相關(guān)的散斑峰和谷進(jìn)行 平均的操作。本發(fā)明人已設(shè)計(jì)出以下示例性的技術(shù)·使用實(shí)際情況允許的最大的光傳感器。·使用傳感器光學(xué)器件使接收到的光發(fā)散?！⒓す庠谳^大部分的目標(biāo)表面內(nèi)移動(dòng)，計(jì)算示數(shù)的經(jīng)時(shí)平均值?！な褂酶蟮募す馐虬l(fā)散光束以在目標(biāo)處形成直徑更大的斑點(diǎn)?！な褂梅窍喔晒庠矗虍?dāng)使用相干光源時(shí)在傳感器或發(fā)光器處放置能夠用于將光 束退相干的設(shè)備?！ふ{(diào)節(jié)激光器的頻率以減小其相干性?！ぴ诮邮掌魈幨褂帽M可能大或?qū)嶋H情況允許的最大的集光透鏡。
可以理解的是，自動(dòng)將光源對(duì)準(zhǔn)到光探測(cè)器上的方法和機(jī)構(gòu)也可用于減小由于不 希望的光束移動(dòng)造成的接收到的功率的變動(dòng)。另一種提高分光損失測(cè)試穩(wěn)定性的方法是不時(shí)地重新設(shè)定100%傳送參照水平。 優(yōu)選每當(dāng)散射信號(hào)低于閾值散射水平時(shí)就進(jìn)行上述操作。一旦散射信號(hào)在所述閾值以上， 則保持最后的校準(zhǔn)水平并將其用于后續(xù)處理。然而，可以理解的是，若散射水平延續(xù)一段時(shí) 間，由于最后的校準(zhǔn)會(huì)變長(zhǎng)，示數(shù)的置信度會(huì)隨時(shí)間降低。為了防止在延長(zhǎng)的低水平散射事件過(guò)程中算得的分光損失對(duì)散射的比值的逐漸 浮動(dòng)造成的影響，應(yīng)用的校正因子的逐漸減小可在上述內(nèi)容中應(yīng)注意到的是，為了能夠成功地實(shí)施，所述系統(tǒng)一般會(huì)需要精確快 速可調(diào)的激光器控制，以保證分光損失測(cè)試不會(huì)受到激光器/目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的微小變化的 妨害。以上表述了合適的光束控制機(jī)構(gòu)。如上所述，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，能夠確定多重波長(zhǎng)下的散射比。在此實(shí)施 方案中，可能需要多個(gè)光源。這些光源優(yōu)選包括一個(gè)紅外光源和一個(gè)波長(zhǎng)較短的光源(例 如藍(lán)光/紫光或UV)以辨別顆粒尺寸。這使得需要使用目前仍為高成本的、通常壽命期望 值短且溫度耐受性差的藍(lán)光/紫光或紫外光激光器。這種途徑一般在光傳感器處需要選擇性的濾波器，以使一個(gè)攝像機(jī)能夠觀察兩種 波長(zhǎng)，或需要另外的攝像機(jī)/濾波器對(duì)。在前述實(shí)施方案中描述的背底對(duì)沖方法包括將多個(gè)發(fā)光器“開(kāi)”的幀和發(fā)光器 “關(guān)”的幀進(jìn)行加和或平均。這些方法一般使用數(shù)目相等的開(kāi)幀和閉幀。然而，若在拍攝幀的過(guò)程中背底光水平有所增大或減小，則由于開(kāi)幀和閉幀不是 同時(shí)拍攝的，因此存在殘余背底組分?？赏ㄟ^(guò)改變采樣方案將這種效應(yīng)最小化，，從而使“開(kāi)”樣本與“關(guān)”樣本的“重心” 一致。這可以通過(guò)拍攝的閉幀比開(kāi)幀多(或反之)并使它們交錯(cuò)排列或使用一些其它的排 列方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在所述排列方式中，使用的開(kāi)幀和閉幀圍繞攝像機(jī)的時(shí)間中點(diǎn)分布。圖31示出了一系列的圖像序列3100的幀。黑色幀代表“閉幀”，即在關(guān)閉光源時(shí) 拍攝的幀，白色幀為在點(diǎn)亮光源時(shí)捕捉到的“開(kāi)幀”。序列3100包括的閉幀比開(kāi)幀多一幀， 這意味著這一系列開(kāi)幀的時(shí)間中點(diǎn)與這一系列閉幀的時(shí)間中點(diǎn)是相同的。在一個(gè)可選的方案中，可以對(duì)所述幀應(yīng)用加權(quán)。例如，圖31示出了第二系列的圖 像幀3102。在這一系列中，第一個(gè)和最后一個(gè)閉幀在用于平均或加和時(shí)可用因子0. 5加權(quán)。 這使得能夠用開(kāi)幀的和減去閉幀的和來(lái)計(jì)算得到經(jīng)背底對(duì)消的圖像，并避免了對(duì)不同數(shù)量 的幀進(jìn)行校正的計(jì)算工作量。只要“開(kāi)”曝光和“關(guān)”曝光的時(shí)間中心吻合，對(duì)于隨時(shí)間線性變化的背底光水平 就可以實(shí)現(xiàn)確實(shí)的對(duì)消。在另一個(gè)變化方案中，如圖32所示，連續(xù)的幀序列在它們的邊界上共享(一幀或 多幀)。在此方面，圖32示出了 3個(gè)連續(xù)捕捉的幀序列3200、3202和3204。在此方案中， 相鄰幀序列3200和3202、3202和3204的邊界處的閉幀對(duì)上述各序列的閉幀的平均值或加 和均作出了貢獻(xiàn)。這一方案在有助于在背底水平線性增加或減小的情況下更好地進(jìn)行背底 對(duì)消的同時(shí)，還避免了需要拋棄可用幀的情況。顯而易見(jiàn)，這種技術(shù)可與任何用于進(jìn)行在本文或我們其它共同待審的專利申請(qǐng)中所述的背底對(duì)消的其它方法結(jié)合。本發(fā)明上述方面的一些實(shí)施方案需要可掃射或可控制的光源或光學(xué)組件。例如， 在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用可控式激光束以解決以下問(wèn)題·在運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)之前，調(diào)試系統(tǒng)需要精確設(shè)定激光束。 安裝中的浮動(dòng)或移動(dòng)。在此方面，可能需要在發(fā)生浮動(dòng)時(shí)對(duì)激光束連續(xù)調(diào)整以精 確地保持所要求的路徑。例如浮動(dòng)可能由于建筑物的移動(dòng)引起，而建筑物在溫度或濕度變 化時(shí)是經(jīng)常會(huì)發(fā)生移動(dòng)的；或者浮動(dòng)可能是由于安裝配置方案中不希望的改動(dòng)造成的。 物體侵入傳感器的視場(chǎng)中——本文所述的一些用于解決這一問(wèn)題的實(shí)施方案包 括暫時(shí)或連續(xù)地改變光束方向。已知一系列的激光束控制機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)用于各個(gè)領(lǐng)域中。本發(fā)明人已知的實(shí)例 包括鏡式電流計(jì)、壓電光學(xué)器件架和電動(dòng)臺(tái)(motorisedkinematic mounts)。但是，對(duì)于用 于本文提出的顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的光束控制機(jī)構(gòu)存在特別的限制。例如，本發(fā)明的探測(cè)系統(tǒng) 的一些方面可能存在以下要求，這些要求應(yīng)得到滿足以實(shí)現(xiàn)最佳性能。移動(dòng)范圍在使用光束掃射作為正常工作的一部分的實(shí)施方案中可能需要大范圍 的移動(dòng)。移動(dòng)精確度在本發(fā)明的實(shí)施方案中，由于每米光束中有少量的總光束功率被散 射或被遮擋，因此要求系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)高度精確。移動(dòng)速率在一些實(shí)施方案中，可能需要對(duì)在安裝系統(tǒng)時(shí)發(fā)生的晃動(dòng)或高速移動(dòng) 進(jìn)行補(bǔ)償，因此需要使用的任何光束控制機(jī)構(gòu)能夠?qū)箮缀螚l件的快速變化。工作壽命在所要求的顆粒探測(cè)系統(tǒng)的工作壽命期間(預(yù)計(jì)為10年)，用于障礙 物探測(cè)的掃射可能每隔一分鐘就進(jìn)行一次，總計(jì)進(jìn)行五百萬(wàn)次以上。功率消耗低的功率消耗是理想的。有利的是，用提供健壯性、長(zhǎng)工作壽命、低的維護(hù)要求和非常低的平均功率消耗的 解決方案可以滿足這些要求，并且這可以以低的制造成本實(shí)現(xiàn)。圖33示出了用于本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式的光束控制機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施方案。在此 例中，所述機(jī)構(gòu)通過(guò)改變安裝在此機(jī)構(gòu)上的鏡的方向來(lái)進(jìn)行工作，而其它光學(xué)組件也可安 裝在其上。光束控制機(jī)構(gòu)3300有利地由2個(gè)或多個(gè)安裝在彼此頂上的平臺(tái)組成。第一平 臺(tái)3304可相對(duì)于架臺(tái)3302控制，并提供在大的移動(dòng)范圍內(nèi)的粗略控制，所述粗略控制對(duì)于 顆粒探測(cè)系統(tǒng)在安裝時(shí)進(jìn)行的初始粗對(duì)準(zhǔn)是特別有用的。優(yōu)選所述第一平臺(tái)可提供大于40 度的、精度為例如士 1度的轉(zhuǎn)動(dòng)(travel)。第二平臺(tái)3306安裝在第一平臺(tái)3304上，并且在其上獨(dú)立可控，所述第二平臺(tái)提供 在較窄的移動(dòng)范圍內(nèi)的精細(xì)控制，所述精細(xì)控制對(duì)于在調(diào)試過(guò)程中進(jìn)行的精對(duì)準(zhǔn)以及在浮 動(dòng)情況下維持對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)是有用的。它還可允許重復(fù)進(jìn)行以探測(cè)障礙物為目的的激光束掃射 而不會(huì)用壞。通常，所述第二平臺(tái)會(huì)提供小于20度的、精度好于士0.05度的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，在該優(yōu)選實(shí)施方案中，第一“粗”平臺(tái)3304可安裝于基座3302上，通過(guò)將DC 電機(jī)用在樣品臺(tái)上來(lái)提供其方向控制，所述DC電機(jī)裝有減速箱和連桿機(jī)構(gòu)或凸輪。優(yōu)選 地，使用2個(gè)電機(jī)，一個(gè)控制主要在X(水平)軸方向上的移動(dòng)，一個(gè)控制主要在Y(豎直) 軸上的移動(dòng)。但是，上述方案只是便于設(shè)計(jì)，選擇的軸并不必須正交，只要可以實(shí)現(xiàn)在2個(gè)維度上進(jìn)行適當(dāng)范圍的移動(dòng)即可。在此優(yōu)選實(shí)施方案中，第二“細(xì)”平臺(tái)3306安裝在第一平臺(tái)3304上，通過(guò)使用2個(gè) 電磁音圈傳動(dòng)器提供相對(duì)精確的移動(dòng)。可代替使用已知可選的傳動(dòng)器，如壓電型。使用這種多平臺(tái)方法獲得的益處有更低的成本——雖然構(gòu)造一個(gè)結(jié)合了寬范圍的移動(dòng)和精度的移動(dòng)系統(tǒng)是可行的， 但這要求昂貴的、制成極小的公差的組件。而所述多平臺(tái)方法可以使用低成本的組件。長(zhǎng)的工作壽命——選用于所述第二平臺(tái)的傳動(dòng)器，如音圈或壓電設(shè)備，不會(huì)以與 其它可得到的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相同的方式損壞。剛剛描述的控制機(jī)構(gòu)可如下用于在AVSD系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中(或其它時(shí)間)使用的 目標(biāo)獲取工序中，如圖34的流程圖所示。目標(biāo)獲取方法3400開(kāi)始時(shí)(在步驟3402中)將粗定位平臺(tái)(優(yōu)選還有精定位平 臺(tái))置于其集中位置(centralized position)，所述集中位置優(yōu)選為未通電的靜止位置。 然后，所述系統(tǒng)優(yōu)選粗略對(duì)準(zhǔn)到例如10-20度。該初始粗對(duì)準(zhǔn)通常由技術(shù)人員手動(dòng)進(jìn)行，例 如簡(jiǎn)單地依賴于安裝測(cè)試和裝有光源和目標(biāo)的墻壁的相對(duì)珠光度(pearliness)來(lái)進(jìn)行。接下來(lái)，在步驟3402中，所述粗對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)在軟件的控制下移動(dòng)從而將激光束粗略 靠近所要求的目標(biāo)位置，例如在1或2度以內(nèi)。接下來(lái)，在步驟3404中停住所述粗對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)。優(yōu)選地，所述粗對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)被建造為 當(dāng)撤去電源時(shí)穩(wěn)定地保持靜止。然后，在步驟3404中，移動(dòng)所述細(xì)對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)以控制激光束達(dá)到所需要的位置。使用的目標(biāo)獲取算法可為在本文件中另行描述的任意的獲取算法或任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員已知的辦法。本發(fā)明的其它方面涉及可獨(dú)立地或結(jié)合地使用的機(jī)械改進(jìn)或修改方案，以改進(jìn)本 文所述的AVSD系統(tǒng)的可靠性或精確性。AVSD系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題是空氣中的顆粒對(duì)攝像機(jī)和激光器的光敏表面 造成污染。這樣的污染可能造成系統(tǒng)的有效敏感度和圖像分辨率的下降。雖然可將圖像捕 捉設(shè)備、發(fā)光器或任何中間光學(xué)系統(tǒng)密封隔絕大氣以保護(hù)它們，但最外面的光學(xué)表面，例如 透鏡和窗口仍然易受污染。防止顆粒接觸暴露的光敏表面的一種方法是將光敏表面放置于外殼中距其接收 或傳送光時(shí)光穿過(guò)的孔的距離相當(dāng)遠(yuǎn)的位置。所述孔使光能夠進(jìn)入攝像機(jī)，或使來(lái)自激 光器的光束射出，但是會(huì)在所述光學(xué)表面和環(huán)境氣氛之間形成一個(gè)基本靜止的空氣的小區(qū) 域。任何進(jìn)入所述孔的污物顆粒容易在到達(dá)光敏表面之前沉積在光學(xué)上不重要的表面上。 另外，可以除去那些可能仍然懸浮在空氣中并且因此能夠到達(dá)光敏表面上的小顆粒。圖35示出了上述類型的光學(xué)配置方案3500。光學(xué)配置方案3500包括AVSD系統(tǒng) 的組件3502 (例如發(fā)光器，如激光器；或光探測(cè)器，如攝像機(jī))，所述組件包括暴露的光學(xué)元 件3504，所述光學(xué)元件可為透鏡或窗口等。機(jī)殼3506包圍著該組件3502并包括孔3508， 光可通過(guò)該孔進(jìn)入或離開(kāi)所述機(jī)殼。在孔3508和暴露的光學(xué)組件3504之間，所述機(jī)殼包 圍著體積3510，在該體積內(nèi)存在相對(duì)靜止的空氣。除去懸浮在體積3510中的輕顆粒的一種方法為，對(duì)在空氣體積3510的范圍內(nèi)建 立的電場(chǎng)進(jìn)行設(shè)置，從而在空氣中的顆粒到達(dá)所述光敏表面之前將所述顆粒拉出空氣。
在圖36的實(shí)施方案中，通過(guò)將永久帶電材料3512和3514置于空氣體積3510附 近來(lái)被動(dòng)提供電場(chǎng)。這樣的材料是眾所周知的，可包括例如永電體，如可從3M公司購(gòu)得的 永電體，或另一種極化的鐵電材料。優(yōu)選地，機(jī)殼3506的建造方案使得當(dāng)受到過(guò)度污染時(shí) 能夠方便地替換或清潔材料3512和3514。在另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖37所示，所述電場(chǎng)可主動(dòng)產(chǎn)生，例如通過(guò)多種已知的 電子方法之中的任意一種。在此實(shí)施方案3700中，機(jī)殼3506包括兩個(gè)分別位于體積3510 一側(cè)的帶電板3702和3704。電路3706維持板3702和3704之間的電場(chǎng)。所述電路可為例 如逆變器/電容-二極管梯配置方案，也被稱為Cockcroft-Walton倍壓器。另一種防止顆粒到達(dá)光敏表面的方法是通過(guò)引入對(duì)流的潔凈空氣。可通過(guò)使用風(fēng) 扇拉動(dòng)外部空氣通過(guò)過(guò)濾器來(lái)提供所述潔凈空氣。圖38示出了這樣一個(gè)配置方案的實(shí)例。 一般來(lái)講，機(jī)殼3506和光學(xué)組件3502與圖35示出的那些是相同的(相同的組件使用相同 的附圖標(biāo)記)。該配置方案3800另外包括安裝在機(jī)殼3506內(nèi)部的風(fēng)扇3802，所述風(fēng)扇被 配置為拉動(dòng)空氣通過(guò)過(guò)濾器3804并進(jìn)入所述機(jī)殼。然后，迫使以此方式進(jìn)入所述機(jī)殼的潔 凈空氣繞過(guò)光學(xué)組件3506并以箭頭3806的方向通過(guò)孔3508離開(kāi)機(jī)殼3506?？赏ㄟ^(guò)使用 管道或其它類似的裝置改進(jìn)該系統(tǒng)，以將潔凈空氣直接吹到暴露的光敏表面3504上以保 證其不受污染。在系統(tǒng)的暴露的光學(xué)表面上(例如傳感器或激光發(fā)生器的透鏡上)移動(dòng)的活的 生物、特別是昆蟲(chóng)或蜘蛛可能導(dǎo)致出現(xiàn)一個(gè)相關(guān)的但稍有不同的問(wèn)題。昆蟲(chóng)，如大飛蛾，可 降落在傳感器視窗上，擋住不可接受程度的部分視野；或落到光源上，可能部分或全部擋住 所述光源發(fā)出的光束。另外，尤其是蜘蛛可結(jié)網(wǎng)粘附于光學(xué)表面上，對(duì)系統(tǒng)性能造成不利影 響。類似的問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)使用化學(xué)驅(qū)蟲(chóng)劑、殺蟲(chóng)劑、低粘性涂層以及擦拭器來(lái)保護(hù)攝 像機(jī)得到了解決。但這些方法的有效性有限并且需要經(jīng)常更新或維護(hù)。 一種可選的保護(hù)光學(xué)器件不受蟲(chóng)子或類似物侵占的方法為，將導(dǎo)電體圍繞所述孔 置于所述機(jī)殼中或所述暴露的光學(xué)組件的周圍。然后，該導(dǎo)體可設(shè)有高壓電源，從而在任何 昆蟲(chóng)侵入到光學(xué)器件上之前將其電死。為了防止?jié)撛诘貍叭祟悾瑢㈦娏飨拗茷闊o(wú)害的水 平并與機(jī)殼上的安全聯(lián)鎖裝置共同工作，當(dāng)打開(kāi)所述機(jī)殼時(shí)，所述安全聯(lián)鎖裝置會(huì)將高壓 斷開(kāi)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，在短時(shí)間內(nèi)所述系統(tǒng)的光學(xué)元件中的一個(gè)或多個(gè)被 部分或全部擋住是可忍受的。例如，若遮擋物在短于預(yù)定的門限時(shí)間(例如30秒)內(nèi)被清 除，則這種情況可被認(rèn)為是可接受的，并且不會(huì)導(dǎo)致要求任何行動(dòng)。但是，若遮擋物持續(xù)時(shí) 間比門限時(shí)間長(zhǎng)，則可使用本文所述的一種或多種方法探測(cè)到故障。已知監(jiān)控?cái)z像機(jī)使用多種方法清除并保持視窗清潔。一個(gè)實(shí)例是使用擦拭器。但 是，擦拭器的缺點(diǎn)在于，它們可能需要頻繁的維護(hù)并要求消耗型的溶劑以防止干擦對(duì)光學(xué) 表面造成傷害。本發(fā)明人已經(jīng)確定，通過(guò)使用耐刮窗口，例如藍(lán)寶石窗口，可緩解上述問(wèn)題。然而 也提出了其它解決該問(wèn)題的方法?，F(xiàn)有技術(shù)中的解決方案的另一個(gè)實(shí)例公開(kāi)在國(guó)際專利公開(kāi)TO05096091A1中，發(fā) 明名稱為攝像機(jī)及清潔攝像機(jī)的方法。上述文獻(xiàn)提供了一種透明蓋，所述透明蓋可被除去從而擺脫異物，或者至少可轉(zhuǎn)動(dòng)以提供較清晰的視野。類似的技術(shù)已用于在其它類似的情 況中，例如轉(zhuǎn)動(dòng)常設(shè)于船舶的駕駛臺(tái)上的視窗中的透明盤以擺脫浪花飛沫。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，光學(xué)元件的光路或視野穿過(guò)由至少一個(gè)移動(dòng)元件清掃的 外殼的至少一部分。所述移動(dòng)元件防止昆蟲(chóng)或其它異物落到所述光學(xué)表面上。參考圖39，示出了適于容納攝像機(jī)的機(jī)殼的一個(gè)實(shí)施方案。機(jī)殼配置方案3900大 致近似于圖35-39所示那些，因此具有相同功能的元件具有于前述實(shí)施方案相同的附圖標(biāo) 記。圖39的系統(tǒng)與前述系統(tǒng)的不同點(diǎn)在于，機(jī)殼3902設(shè)有形式為電動(dòng)的多扇葉軸流風(fēng)扇 3904的移動(dòng)元件。確定風(fēng)扇的大小和位置使其扇葉在機(jī)殼3902內(nèi)充滿大部分視孔3906， 而攝像機(jī)3504通過(guò)所述視孔捕捉光。在使用時(shí)，攝像機(jī)3908越過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇的扇葉進(jìn)行 觀察以捕捉圖像。攝像機(jī)3908的開(kāi)孔時(shí)間和所述風(fēng)扇優(yōu)選通過(guò)軟件同步，從而使得當(dāng)攝像機(jī)3908 捕捉每幀時(shí)透鏡視野都不會(huì)被風(fēng)扇扇葉擋住。為了幫助實(shí)現(xiàn)這一方案，風(fēng)扇電機(jī)優(yōu)選為DC 無(wú)刷型并配備有整流輸出信號(hào)。或者，許多已知方法中的任意一種可用于控制或確定電機(jī) 的速度和角相位。在另外的實(shí)施方案中，可簡(jiǎn)單地拋棄任何被風(fēng)扇扇葉遮擋的攝像機(jī)的幀。有利地，所述風(fēng)扇可被配置為以與上述方法相同的方式將空氣拉出機(jī)殼3902， 因此防止了空氣中的灰塵等進(jìn)入外殼。為了幫助實(shí)現(xiàn)這一方案，所述機(jī)殼可安裝過(guò)濾器 3910以用潔凈空氣替換被風(fēng)扇3904拉出機(jī)殼3902的空氣。風(fēng)扇3904可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，或優(yōu)選為了延長(zhǎng)其壽命，僅當(dāng)已探測(cè)到遮擋物時(shí)工作。所 述風(fēng)扇也可以間歇性工作以測(cè)試或維持可用性。有利地，除了攝像機(jī)視野的區(qū)域不可遮擋之外，孔3906可被部分遮擋，以限制氣
流速率。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，所述移動(dòng)元件可為擦拭器、刷子、簡(jiǎn)單的桿或類似物， 可在視孔的范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以保護(hù)光學(xué)器件不被昆蟲(chóng)、蜘蛛或其它異物侵入。特別 地，為了避免沉積蜘蛛網(wǎng)的問(wèn)題，在一個(gè)實(shí)施方案中，可使所述移動(dòng)元件在孔的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng) 時(shí)全部或部分旋轉(zhuǎn)，從而以線軸一樣的方式收集蛛絲。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的這一方面可另外應(yīng)用于保護(hù)光源(例如激光 器)和攝像機(jī)。當(dāng)AVSD系統(tǒng)在弱光條件下工作時(shí)，或所述系統(tǒng)經(jīng)受高溫時(shí)，降低圖像傳感設(shè)備或 光源的溫度是有利的，從而提高其可靠性并減低測(cè)試噪聲。在這一方面的一個(gè)典型的實(shí)施 方案中，冷卻設(shè)備(如珀?duì)柼鋮s機(jī))與所述光源緊密地物理接觸，吸收熱能使其消散到外 部環(huán)境中。圖41示出了根據(jù)本發(fā)明這一方面的一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)圖像捕捉配置方案。所 述圖像捕捉配置方案4100包括圖像捕捉元件4102，例如安裝在電路板4104上的CXD或 CMOS圖像捕捉芯片。所述圖像捕捉元件4102被構(gòu)造為通過(guò)成像器件(如透鏡4106)觀察 感興趣區(qū)中的光源。珀?duì)柼鋮s設(shè)備4108安裝在電路板4104上圖像捕捉設(shè)備4102的相 對(duì)側(cè)，所述珀?duì)柼鋮s設(shè)備反過(guò)來(lái)與散熱器4110偶聯(lián)。珀?duì)柼鋮s機(jī)4108將熱從圖像捕 捉設(shè)備4102傳遞至散熱器4110，所述散熱器將熱傳至大氣中。為了防止從散熱器4110發(fā) 散出的熱加熱圖像捕捉設(shè)備4102，設(shè)置了隔熱體4112。為了提高所述散熱器的散熱效率，所述系統(tǒng)可并入風(fēng)扇，以迫使空氣圍繞散熱器4110循環(huán)。在可選的實(shí)施方案中，熱管可用 于使散熱器位于距圖像捕捉設(shè)備4102更遠(yuǎn)的位置以進(jìn)一步有助于散熱。前述AVSD系統(tǒng)使用了一束或多束靜止的光束，所述靜止的光束穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體 積照明固定的線形感興趣區(qū)。雖然間隔設(shè)置在受保護(hù)的空間范圍內(nèi)的這些靜止光束使煙霧探測(cè)的實(shí)施能夠符 合監(jiān)管性要求并能令人滿意地用于許多領(lǐng)域，然而，一細(xì)縷煙霧，特別是來(lái)自濃的高溫火焰 的煙霧可能偶然地穿過(guò)光束之間而不被探測(cè)到。為了杜絕這種可能性，本發(fā)明的實(shí)施方案可提供一個(gè)或多個(gè)有效的不中斷的激光 平面并使其穿過(guò)可受監(jiān)測(cè)的空間。該光平面可通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)(如柱狀透鏡)或通過(guò)將一束 或多束光掃過(guò)所述體積來(lái)產(chǎn)生。圖42示出了這種類型的一個(gè)示例性的AVSD系統(tǒng)。系統(tǒng)4200被構(gòu)造為監(jiān)測(cè)房間 4202并包括光源4204和形式為攝像機(jī)4206的圖像捕捉裝置。光源4204照明平面4208， 所述平面大部分在攝像機(jī)4206的視場(chǎng)內(nèi)。如上所述，光源4204可通過(guò)將線性光束從一側(cè) 掃到另一側(cè)或通過(guò)使用光學(xué)聚焦裝置(如柱狀透鏡)來(lái)照明平面。使用這樣的配置方案，只要一細(xì)縷的煙霧4210到達(dá)光平面4208的高度就會(huì)立即 引起散射，不可能穿過(guò)平面4208而不引起散射。可以預(yù)見(jiàn)的是，在所述平面范圍內(nèi)的位點(diǎn)上可達(dá)到的測(cè)試敏感度將根據(jù)散射角度 發(fā)生變化，這可在軟件中自動(dòng)補(bǔ)償；但是，所述煙霧縷因此將在可能的最短時(shí)間內(nèi)被探測(cè) 到。一種實(shí)施光束掃射的機(jī)構(gòu)為使用旋轉(zhuǎn)的八角鏡。圖43示出了包括光源4302的光 束掃射配置方案4302，所述光源發(fā)出光束4304。光束4304在旋轉(zhuǎn)的八角鏡4306處反射。 隨著鏡4306旋轉(zhuǎn)，到達(dá)鏡表面的光束的入射角發(fā)生改變，并且反射光束掃過(guò)扇形區(qū)4308。如上所述，通過(guò)掃過(guò)所述光束，所述系統(tǒng)具有連續(xù)監(jiān)測(cè)比靜止光束監(jiān)測(cè)的區(qū)域更 大的區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠使用簡(jiǎn)單且可靠的光束掃射機(jī)構(gòu)。由于激光器移動(dòng)，攝像機(jī)圖像中的光束位置也會(huì)移動(dòng)。若攝像機(jī)與激光器位于同 一平面內(nèi)，則所述光束會(huì)被限制在所述圖像中的核線上，但由于幾何條件隨時(shí)間變化，位置 信息仍然是模糊不清的。為了克服上述問(wèn)題，故意地使激光器掃射與攝像機(jī)幀率不再同步。 從而使激光器在每個(gè)相連的曝光時(shí)間內(nèi)掃過(guò)一組不同的次級(jí)區(qū)域。在一段時(shí)間后可重復(fù)該 循環(huán)。然后，通過(guò)解一組聯(lián)立方程可從一組這樣的圖像中恢復(fù)所述位置信息。通常的在所 述圖像中沿光束獲得每個(gè)像素的灰度的AVSD方法在嘗試對(duì)移動(dòng)的激光束的模糊效應(yīng)去卷 積之前應(yīng)用。若光束掃射速率足夠低，則可忽略模糊效應(yīng)。由于部分的激光束的掃射可穿過(guò)攝像機(jī)透鏡，因此可檢測(cè)激光器掃射對(duì)攝像 機(jī)快門的正確相位。在大部分的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)激光器越過(guò)所述透鏡時(shí)，所述激光器可關(guān)閉 (blanked)，而當(dāng)需要檢測(cè)時(shí)，所述激光器保持打開(kāi)。還可以相同的方式(將在水平面上發(fā) 生的掃射成像)檢測(cè)激光器傾斜的調(diào)整狀態(tài)。如上所述基于邊緣掃描的攝像機(jī)視場(chǎng)監(jiān)控也可以以此物理配置方案進(jìn)行。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用與光束成一定角度的旋轉(zhuǎn)鏡掃射光束可產(chǎn)生光簾。優(yōu) 選將所述鏡設(shè)為相對(duì)于光束的入射方向成45度，并繞著平行于所述光束的軸旋轉(zhuǎn)。圖45示出了一個(gè)合適的配置方案。在此配置方案中，光源4502向鏡4506發(fā)出光束4504。將鏡 4506設(shè)為相對(duì)于入射光束4504成45度角，并且以相對(duì)于來(lái)自光源的光束4504的發(fā)射方向 為直角的方向反射光。鏡4506可繞軸4508旋轉(zhuǎn)，以使光束4504掃出垂直于入射光束4504 的平面?？赏ㄟ^(guò)改變光束4504入射到鏡4506上的角度來(lái)改變所述光束掃出的光簾的形狀。 在另外的實(shí)施方案中，還能夠另外繞著垂直于軸4508的軸旋轉(zhuǎn)所述鏡。在此實(shí)施方案中， 可使所述光束掃過(guò)一個(gè)三維的體積。在此例中，所述鏡可安裝在允許繞多重軸運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)向 型配置方案中。在明亮的照明條件下必須采取措施以避免在捕獲的圖像中發(fā)生飽和，這樣的措施 包括使用小孔徑(高F數(shù))、衰減濾鏡(通常為中灰型)以及短的快門時(shí)間。不幸的是， 這些措施直接與弓I入的衰減系數(shù)成比例地降低了系統(tǒng)敏感度。一個(gè)可選方案為采用短的快門時(shí)間所允許的較高的幀率。通過(guò)使用短的快門時(shí) 間，在給定的時(shí)間內(nèi)可捕獲更多的圖像，從而降低噪聲。原理上，若所述快門時(shí)間必須用因子N減小以避免飽和，則所述幀率可增加N倍。 因此，積分長(zhǎng)度可通過(guò)因子N增加。假設(shè)攝像機(jī)噪聲(折合為像素值)不變，額外的平均通 過(guò)因子λ/ 7減小所述系統(tǒng)噪聲，但增益變化劣化了 N倍。因此，凈結(jié)果為·^倍劣化的噪聲水 平，但這已經(jīng)比在不增加幀率的情況下發(fā)生N倍劣化的結(jié)果好多了。因此，通過(guò)使用該方法不再需要受到中灰濾鏡或大F值(F-stops)造成的全敏感 度f(wàn)e舍。高幀率的重要的額外益處是，降低了對(duì)于快速的背底照明變化的敏感度。在一個(gè)典型的實(shí)施方案中，使用F 1.6透鏡和窄波帶干涉濾波器(50nm)可減少不 希望的光，并且在大量陽(yáng)光的環(huán)境下，對(duì)于常規(guī)的CMOS圖像傳感器，超過(guò)2ms的曝光時(shí)間可 造成飽和。因此，例如，可使用2ms的曝光時(shí)間，此時(shí)允許約600幀每秒的幀率。對(duì)比在更 為常規(guī)的速率25fps下工作的系統(tǒng)，上述方案將使噪聲減低并由此得到約為因子5的敏感 度改進(jìn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，低成本的640X480的CMOS圖像傳感器通常不能夠?qū)崿F(xiàn)600fps， 60fps的最大速率是更常見(jiàn)的。一種允許在高速率下工作的方法為將傳感器主動(dòng)窗口編程為窄的水平窗口，例如高48像素X寬640像素。從所述傳感器中僅提取部分所述圖像，然后立即復(fù)位所述傳感器用于下一幀。保證發(fā)射出的激光束的圖像出現(xiàn)在所述窗口中。在實(shí)際中，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)采用的水平安裝方向可實(shí)現(xiàn)正確的定向，用此攝像機(jī)，激 光器和激光束都位于大致水平的平面內(nèi)。在此例中，垂直高度為成像器全分辨率的十分之一，從而幀率能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)10倍 的增量。當(dāng)AVSD系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積中存在高水平的顆粒物時(shí)，這會(huì)對(duì)AVSD的初級(jí)光源發(fā)出 的光束造成高度的遮擋。在這種條件下，由所述顆粒散射的光本身被劇烈散射和吸收。這 可能導(dǎo)致煙霧水平測(cè)試中的誤差。在非常高水平的煙霧下，在從初級(jí)光源向前的方向上散 射的可探測(cè)的光的強(qiáng)度可降低至非常低的水平，甚或在獲得的圖像中不可見(jiàn)。特別地，當(dāng)僅采用基于散射的探測(cè)時(shí)，煙霧密度急速上升的狀態(tài)可能會(huì)顯示為故 障狀態(tài)。另外，可能難以將高水平與低水平的煙霧區(qū)分開(kāi)，因?yàn)樵谔綔y(cè)散射光的傳感器處接收到的光極少。圖44示出了提升的煙霧水平對(duì)接收到的散射信號(hào)的影響。該圖的點(diǎn)基于感興趣 體積中均勻的顆粒密度用勻質(zhì)散射、非吸收性顆粒計(jì)算得到。以兩個(gè)路徑長(zhǎng)度20米和70 米作圖。如圖可見(jiàn)，在低水平下，例如遮擋水平高達(dá)約1 %每米時(shí)，散射信號(hào)相對(duì)緊密地跟隨 理想響應(yīng)并與遮擋值成比例增加。在較高的遮擋值下，散射信號(hào)在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處穩(wěn)定，并最終下 降。圖線不是單調(diào)遞增的事實(shí)導(dǎo)致歧義性，因?yàn)槿魏翁綔y(cè)到的散射水平一般會(huì)對(duì)應(yīng)兩 個(gè)不同的遮擋值(即兩個(gè)不同水平的顆粒濃度)因此，需要解決或避免這種歧義性以準(zhǔn)確 地確定顆粒濃度。一種避免所述歧義性的方法為，使用充分地在圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)以下的警報(bào)閾值，使 得在煙霧達(dá)到所述轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前會(huì)發(fā)出警報(bào)。為了減小散射示數(shù)的誤差，沿光束長(zhǎng)度的總分光損失可根據(jù)沿所述光束的平均煙 霧水平估計(jì)得到。然后該估計(jì)值可用于放大所述散射示數(shù)，因?yàn)闊o(wú)論光子的散射是在攝像 機(jī)附近還是在激光器附近、或是在兩者之間發(fā)生，光子的路徑長(zhǎng)度都基本相同。然后反饋這 些新的散射示數(shù)，以改進(jìn)對(duì)總分光損失的估計(jì)，并且重復(fù)該工序直到得到希望的散射精度， 但是，檢測(cè)收斂失敗是重要的。若發(fā)生了收斂失敗，則可用適度大的煙霧水平代替不收斂值輸出，從而使所有的 下游判定系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。一種更為精密的方法為對(duì)路徑以小片段建模，對(duì)每個(gè)片段基于該片段接收到的 散射光使用估計(jì)的分光損失。這些值使得能夠得到總分光損失的更好的估計(jì)值。需要再次 進(jìn)行重復(fù)。這樣的“有限元”方法對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的?；蛘?，所述系統(tǒng)中可加入另外的能夠在高煙霧水平下測(cè)試的探測(cè)器。校正散射光信號(hào)衰減的優(yōu)選方法為使用激光束到達(dá)其路徑末端處的強(qiáng)度(相當(dāng) 于所述分光損失)以確定合適的校正因子。最為方便的是，該校正基于初級(jí)AVSD激光器。 若采用本文中所述的一種或多種監(jiān)控技術(shù)或瞄準(zhǔn)技術(shù)，則實(shí)施這種方法所要求的任何額外 的組件需要存在于AVSD系統(tǒng)中?；蛘撸刹捎靡韵碌呐渲梅桨浮た墒褂锚?dú)立的背散射激光器，該激光器受與初級(jí)向前散射系統(tǒng)相同的攝像機(jī)的 監(jiān)測(cè)；·可利用另一個(gè)適于在高煙霧密度下工作的完整的AVSD系統(tǒng)；·監(jiān)測(cè)激光目標(biāo)以測(cè)定激光束的到達(dá)強(qiáng)度的光探測(cè)器，例如在本發(fā)明的其它方面 所述的光探測(cè)器；·在目標(biāo)處具有反射表面以反射部分或所有激光束使其向位于光源處的光探測(cè)器 返回的配置方案，所述光探測(cè)器在激光束穿過(guò)所述體積兩次之后確定所述激光束的到達(dá)強(qiáng) 度。所述反射器可為非鏡面的或鏡面的，或向后反射器，如上所述。這樣的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于 敏感度有所提高，因?yàn)楣獯┻^(guò)所述體積兩次。 使用攝像機(jī)測(cè)得的另一個(gè)光源的強(qiáng)度。例如，激光器單元可能已經(jīng)裝有標(biāo)志燈以 使得能夠準(zhǔn)確確定圖像中的光源點(diǎn)的位置。類似的標(biāo)志物可放置在其它系統(tǒng)組件上，并且 在所述體積范圍內(nèi)受到監(jiān)測(cè)?！?duì)在攝像機(jī)獲得的圖像內(nèi)的參比區(qū)域的空間頻率進(jìn)行分析。高頻組分顯著減少
71意味著大濃度的煙霧，例如，在激光器端的標(biāo)志燈正常時(shí)僅占據(jù)傳感器視場(chǎng)中的幾個(gè)像素， 而在大濃度煙霧的存在下會(huì)暈開(kāi)更大的區(qū)域。從而減少圖像中短周期(高頻)組分的量?！と魏斡糜跍y(cè)試傳送值、遮擋值或任何其它與顆粒濃度有關(guān)的參數(shù)的方法。在一個(gè)非常高水平的遮擋值下，存在源自散射的煙霧水平不可靠的風(fēng)險(xiǎn)，可將測(cè) 得的激光束的到達(dá)強(qiáng)度與散射水平相結(jié)合以更可靠地探測(cè)顆粒。一種簡(jiǎn)單的方法是，用源于散射的煙霧水平除以激光束的到達(dá)強(qiáng)度(傳送值)，其 中傳送值=ι-路徑范圍內(nèi)的總強(qiáng)度損失。在一個(gè)可選的方法中，所述系統(tǒng)可適于在源自散 射的煙霧信號(hào)和主要源自激光束的到達(dá)強(qiáng)度的煙霧信號(hào)之間對(duì)測(cè)試進(jìn)行加權(quán)。這些不同的 探測(cè)方法之間的偏重可動(dòng)態(tài)確定。例如，在低顆粒水平下，所述系統(tǒng)可被配置為僅使用源自 散射的煙霧水平，然而當(dāng)激光束的到達(dá)強(qiáng)度下降時(shí)，可更偏重于根據(jù)到達(dá)強(qiáng)度測(cè)試確定的 煙霧水平。所述系統(tǒng)可被建立為在兩個(gè)閾值之間縮放兩種煙霧測(cè)量的相對(duì)貢獻(xiàn)。例如，在 激光束的到達(dá)強(qiáng)度比其期望的強(qiáng)度減弱了少于40%的水平下，可以只使用源自散射的煙霧 水平。若激光束的到達(dá)強(qiáng)度比期望的強(qiáng)度減弱了大于60%，則可使用一定量的根據(jù)接收到 的強(qiáng)度測(cè)試確定的煙霧。對(duì)于在所述閾值之間的到達(dá)強(qiáng)度，兩者之間的加權(quán)平均可提供平 滑的過(guò)渡。一種可選的將光束長(zhǎng)度范圍內(nèi)的強(qiáng)度損失分配給沿所述光束的空間扇形區(qū)的方 法為當(dāng)散射信號(hào)充分地在系統(tǒng)噪聲水平以上時(shí)，基于所述散射信號(hào)加權(quán)所述分配。以此方 式，AVSD系統(tǒng)確定煙霧位置的能力在高煙霧水平下不會(huì)損失。可以理解的是，本說(shuō)明書中公開(kāi)和定義的發(fā)明擴(kuò)展至所有可選的、文字或附圖提 及的或由文字或附圖明顯可見(jiàn)的獨(dú)立特征中的兩項(xiàng)或多項(xiàng)的結(jié)合方案。所有這些不同的結(jié) 合方案構(gòu)成本發(fā)明的各個(gè)可選方面。還可以理解的是，本說(shuō)明書中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”(或其語(yǔ)法上的變體)等同于術(shù) 語(yǔ)“包含”，并且不應(yīng)被認(rèn)為排除其它元素或特征的存在。
權(quán)利要求
一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)光源，所述初級(jí)光源被構(gòu)造為產(chǎn)生光簾使其穿過(guò)至少部分受監(jiān)測(cè)的體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述光簾的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕捉到的散射輻射探測(cè)所述體積中顆粒 的存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光簾使用光學(xué)裝置產(chǎn)生 以形成發(fā)散的光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光簾通過(guò)將線形光束掃 過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的體積產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光簾為平面狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像捕捉裝置位于所述平 面內(nèi)。
7.—種在環(huán)境光水平下操作顆粒探測(cè)系統(tǒng)的方法，在所述環(huán)境光水平下將使所述系統(tǒng) 的圖像傳感器在預(yù)定的孔徑和第一曝光持續(xù)時(shí)間下發(fā)生飽和，所述方法包括確定不會(huì)引起所述圖像傳感器飽和的減少的曝光持續(xù)時(shí)間；基于所述減少的曝光持續(xù)時(shí)間確定提高的圖像捕捉頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，用因子N減少所述曝光時(shí)間以避免飽和， 并用基本相同的因子N提高所述圖像捕捉頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述提高的圖像捕捉頻率為每秒500 幅圖像以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述提高的圖像捕捉頻率為每秒 600-2000幅圖像。
11.一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置， 用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所 述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所 述體積內(nèi)顆粒的存在；光源，被構(gòu)造為照明表面，從而為至少延伸部分的所述受監(jiān)測(cè)的體積提供背底；和光傳感器，適于接受從所述背底表面反射的光；用于分析所述光傳感器的輸出以確定投射到所述背底表面上的陰影的存在的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述用于確定陰影的存在的 裝置包括用于儲(chǔ)存預(yù)先記錄的參比圖像的裝置和用于將所述光傳感器的輸出與所述預(yù)先 記錄的參比圖像進(jìn)行對(duì)比從而確定陰影的存在的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于在探 測(cè)到陰影時(shí)指示故障狀態(tài)的故障提示裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述故障提示裝置包括用于確 定故障狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的裝置，其中所述系統(tǒng)被構(gòu)造為在故障狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定的持續(xù)時(shí)間后 指示故障狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，用非準(zhǔn)直或發(fā) 散的光束照明所述表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，被構(gòu)造為照明 表面的光源另外用于顆粒探測(cè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源發(fā) 出準(zhǔn)直的輻射線使其射入所述體積，并且所述光源掃過(guò)所述體積以照明所述表面的延伸部 分。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源發(fā)出 非準(zhǔn)直或發(fā)散的光束。
19.一種用于識(shí)別在AVSD系統(tǒng)的光傳感器的至少部分視場(chǎng)內(nèi)物體的存在的方法，所述 方法包括 照明所述光傳感器視場(chǎng)內(nèi)的至少部分表面； 分析所述光傳感器的輸出以確定表面照明的變化；和 當(dāng)所述光傳感器的輸出滿足一項(xiàng)或多項(xiàng)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)識(shí)別出存在物體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述分析光傳感器的輸出的步驟包括 將光傳感器的輸出與光傳感器的參比輸出進(jìn)行比較。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述分析光傳感器的輸出的步驟包括 確定在光傳感器的輸出中存在至少一塊在所述參比輸出中不存在的陰影。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用非準(zhǔn)直或發(fā)散的光 束照明所述表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-21中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用準(zhǔn)直光束照明所述 表面，所述方法包括將所述光束掃過(guò)所述表面以照亮寬闊部分的所述表面。
24.一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 初級(jí)照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；初級(jí)圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；所述初級(jí)照明裝置和初 級(jí)圖像傳感器設(shè)置在所述受監(jiān)測(cè)的體積的非相對(duì)側(cè)；至少一個(gè)反射器，被構(gòu)造為使所述初級(jí)光源發(fā)出的光射向預(yù)定的目標(biāo)位置以使光路穿 過(guò)至少部分所述受監(jiān)測(cè)的體積；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒 的存在。
25.一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積內(nèi)的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 初級(jí)光源，安裝在所述受監(jiān)測(cè)的體積的第一側(cè)并被構(gòu)造為發(fā)射輻射線；反射器，被構(gòu)造為接收所述初級(jí)光源發(fā)出的入射光束并反射出反射光束，所述反射器 被放置為使至少所述反射光束穿過(guò)所述受所述系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積；和光傳感器，被安裝為使其能夠在前向散射幾何條件下接收從反射光束散射的光； 用于分析所述光傳感器的輸出的裝置，以基于散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒的存在。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光源和初級(jí)光 傳感器位于所述受監(jiān)測(cè)的體積的同側(cè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求24-26中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光源 和初級(jí)光傳感器基本位于同一位置。
28.根據(jù)權(quán)利要求24-27中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光源 和初級(jí)光傳感器安裝在同一機(jī)殼內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求24-28中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光傳 感器的視場(chǎng)包含至少部分入射到所述反射器上的光束和所述反射光束。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光傳感器的視場(chǎng)包 含預(yù)定的目標(biāo)位置。
31.根據(jù)權(quán)利要求24-30中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射器包 括多個(gè)反射面。
32.根據(jù)權(quán)利要求24-31中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射器為 適于以相對(duì)于入射光束基本固定的角度反射光束的角反射器。
33.根據(jù)權(quán)利要求24-32中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，無(wú)論是所述光 源還是一個(gè)或多個(gè)所述反射器均為可控制的，以改變所述入射光束或反射光束路徑。
34.根據(jù)權(quán)利要求24-33中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一 步包括被放置為接受所述放射光束的第二光傳感器。
35.根據(jù)權(quán)利要求24-34中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，至少部分所述 反射光束穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積。
36.一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 照明裝置，用于發(fā)出至少一束輻射線使其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的空氣體積； 圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒 的存在；其中在所述系統(tǒng)中至少一束所述輻射線為標(biāo)志光束，所述標(biāo)志光束使所述光傳感器能 夠確定光束穿過(guò)基本不存在會(huì)被所述系統(tǒng)探測(cè)到的顆粒的體積的路徑。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含發(fā)出標(biāo)志光束的次級(jí)光源。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)志光束包括一種波長(zhǎng)組分， 所述波長(zhǎng)組分在比那些能被所述系統(tǒng)探測(cè)到的顆粒更小的顆粒上產(chǎn)生在所述光傳感器的 光接收波段范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的散射。
39.根據(jù)權(quán)利要求36-38中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)志光束為短波光束ο
40.根據(jù)權(quán)利要求36-39中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)志光束為一束藍(lán) 光或紫外光。
41.根據(jù)權(quán)利要求36-20中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)志光束為初級(jí)光 源產(chǎn)生的光束。
42.一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射至少一束輻射線使其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的空氣體積，所述至少一束 輻射線包含兩種或更多種波長(zhǎng)組分；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒 的存在。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于，可以確定來(lái)自至少兩種波長(zhǎng)組分的散射信號(hào)。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)所述有至少兩種波長(zhǎng)的散射信號(hào)進(jìn) 行處理以確定與所述受監(jiān)測(cè)的體積內(nèi)的顆粒尺寸分布相關(guān)的數(shù)據(jù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求36-44中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)志光束可在電磁 譜的可見(jiàn)波段內(nèi)。
46.根據(jù)權(quán)利要求36-45中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含至少一個(gè) 發(fā)射光束的初級(jí)光源，所述初級(jí)光源與所述標(biāo)志光束的源之間具有已知的位置關(guān)系。
47.根據(jù)權(quán)利要求36-46中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含發(fā)射用于 探測(cè)顆粒的第一光束的初級(jí)光源和用于產(chǎn)生所述標(biāo)志光束的標(biāo)志光源，其中所述初級(jí)光源 和標(biāo)志光源以預(yù)定的位置關(guān)系安裝在普通機(jī)殼中。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)志光束和初級(jí)光束可以以下關(guān) 系之一配置兩條光束共軸；兩條光束平行。
49.根據(jù)權(quán)利要求36-48中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光束在電磁譜 的可見(jiàn)波段之外。
50.根據(jù)權(quán)利要求36-49中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，間歇性地點(diǎn)亮所述標(biāo)志 光源。
51.一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光源配置方案，包含被構(gòu)造為在第一方向上發(fā)出光束的 發(fā)光元件和被放置為反射由所述發(fā)光元件發(fā)出的至少部分光束的反射器，所述發(fā)光元件和 反射器被安裝為使所述發(fā)光元件和反射器的相對(duì)取向是可變的以控制由反射器反射出的 光束。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的光源，其特征在于，所述發(fā)光元件與反射器的相對(duì)取向在 兩個(gè)維度上可變。
53.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的光源，其特征在于，所屬配置方案進(jìn)一步包含被構(gòu)造 為接收光束的光傳感器。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的光源，其特征在于，所述光傳感器的安裝位置與所述反射 器位置的相對(duì)關(guān)系使所述光傳感器接收的光束在所述反射器處反射。
55.一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置，包括如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的光源，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)所 述受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積內(nèi)顆粒 的存在。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括反射目標(biāo)，所述反射目標(biāo)被配置為反射至少一束從所述光源發(fā)出的光束。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射目標(biāo)包括向后反射 部件，所述向后反射部件被構(gòu)造為使光束的反射路徑與其入射到所述向后反射部件上的路 徑基本相反。
58.根據(jù)權(quán)利要求51-57中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含 次級(jí)光源，將所述第二光源放置為使其與所述光源配置方案之間具有已知的物理關(guān)系。
59.一種確定在AVSD系統(tǒng)中光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的方法，所述方法包括發(fā)出光束使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積；將光束掃過(guò)預(yù)定區(qū)域；在光傳感器處接收至少部分所述光束；和基于接收到的光的至少一個(gè)測(cè)得的參數(shù)確定所述光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述測(cè)得的參數(shù)可包含以下特征中的 一項(xiàng)或多項(xiàng)光強(qiáng)、斑點(diǎn)尺寸、接收的總輻照度、光強(qiáng)花樣。
61.根據(jù)權(quán)利要求59或60所述的方法，其特征在于，所述方法另外還包括使反射器朝著光傳感器向后反射回來(lái)至少部分光束，以使出射光束或反射光束均穿過(guò) 所述受監(jiān)測(cè)的體積。
62.根據(jù)權(quán)利要求59-61中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述掃過(guò)光束的步驟包 括將光束掃過(guò)目標(biāo)上預(yù)定的角度范圍或預(yù)定的線形范圍或區(qū)域。
63.根據(jù)權(quán)利要求59-62中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步 驟分析掃過(guò)光束時(shí)得到的接收到的光，以識(shí)別作為構(gòu)成AVSD系統(tǒng)的一部分的反射器的反 射特征的光接收花樣。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，所述反射器包含賦予它的光反射至少 一種可探測(cè)的特征的光學(xué)特性。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于，所述反射器的光學(xué)特性包括用于形成 由所述反射器反射的光的可探測(cè)的花樣的裝置，所述花樣是由至少部分反射器的反射率、 折射和/或衍射特性形成的。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其特征在于，所述可探測(cè)的花樣由以下中的任意一 項(xiàng)或多項(xiàng)造成 反射器各處反射率的變化；條形碼；花樣；全息圖；已知的反射譜。
67.根據(jù)權(quán)利要求59-67中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于確 定的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)改變光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)以使所述光束以預(yù)定的方式對(duì)準(zhǔn)。
68.根據(jù)權(quán)利要求59-68中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述將光束掃過(guò)預(yù)定區(qū) 域的步驟包括以預(yù)定的花樣掃射光束。
69.一種確定在AVSD系統(tǒng)中光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的方法，所述方法包括用光傳感器探測(cè)由初級(jí)或次級(jí)光源發(fā)出的光；和基于接收到的光的至少一項(xiàng)測(cè)得的參數(shù)確定所述光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，其特征在于，所述測(cè)得的參數(shù)可包括以下特征中的 任意一項(xiàng)或多項(xiàng)光強(qiáng)、斑點(diǎn)尺寸、接收的總輻照度、光強(qiáng)花樣。
71.根據(jù)權(quán)利要求69或70所述的方法，其特征在于，所述用光傳感器探測(cè)初級(jí)或次級(jí) 光源發(fā)出的光的步驟包括將上述任一光束以預(yù)定的花樣掃過(guò)光傳感器。
72.根據(jù)權(quán)利要求68或71所述的方法，其特征在于，所述花樣包括以下花樣中的任意 一種或多種線形花樣、光柵花樣、螺旋花樣。
73.根據(jù)權(quán)利要求69-72中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于確 定的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)改變系統(tǒng)發(fā)出的光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，以使所述光束以預(yù)定的方式對(duì)準(zhǔn)。
74.一種顆粒探測(cè)系統(tǒng)，包括初級(jí)光源；至少一個(gè)光傳感器，被構(gòu)造為探測(cè)從所述初 級(jí)光源發(fā)出的光束散射的光；和反射器，被構(gòu)造為使至少部分來(lái)自所述初級(jí)光源的光束朝 著所述光傳感器反射并穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積，其中所述反射器被構(gòu)造為使被其反射后的光束 的方向能夠發(fā)生改變。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，可繞至少一個(gè)軸控制所述反 射器。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，可繞2個(gè)軸控制所述反射器。
77.根據(jù)權(quán)利要求74-76中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光源 包括光束對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)以使發(fā)出的光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)能夠發(fā)生改變。
78.一種用在AVSD系統(tǒng)中的方法，包括將由光源發(fā)出的光束在第一預(yù)定偏差范圍內(nèi)對(duì)準(zhǔn)反射器；在第二預(yù)定偏差的范圍內(nèi)朝預(yù)定點(diǎn)反射所述光束。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其特征在于，所述方法包括移動(dòng)所述光源以使所述光束對(duì)準(zhǔn)反射器。
80.根據(jù)權(quán)利要求78或79所述的方法，其特征在于，所述方法包括移動(dòng)所述反射器 以使所述光束對(duì)準(zhǔn)所述預(yù)定點(diǎn)。
81.根據(jù)權(quán)利要求78-80中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二預(yù)定偏差比所 述第一預(yù)定偏差更嚴(yán)格。
82.一種用在AVSD系統(tǒng)中的方法，包括探測(cè)在一段時(shí)間內(nèi)存在的散射光；分析在至少部分所述體積的范圍內(nèi)感受到的光的至少一項(xiàng)特征，以確定所述光是否被 所述受監(jiān)測(cè)的體積中的固體物質(zhì)或顆粒散射。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的方法，其特征在于，所述方法包括分析依賴于位置的散射 特性以確定所述光是否被固體物質(zhì)或顆粒散射。
84.根據(jù)權(quán)利要求82或83所述的方法，其特征在于，所述方法包括分析接收到的光 的經(jīng)時(shí)或空間強(qiáng)度特征，以確定固體物質(zhì)的存在。
85.根據(jù)權(quán)利要求82-84中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括分析探 測(cè)到的光以識(shí)別標(biāo)示出固體物質(zhì)邊緣的探測(cè)到的光的特征。
86.根據(jù)權(quán)利要求82-85中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括 將來(lái)自初級(jí)光源的光束掃過(guò)延伸部分的所述體積，并探測(cè)從掃過(guò)的光束散射的光。
87.根據(jù)權(quán)利要求82-86中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括重復(fù)所 述方法的步驟中的任意一步或多步，以確認(rèn)已探測(cè)到固體物質(zhì)的邊緣。
88.根據(jù)權(quán)利要求82-87中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)探測(cè) 到固體物質(zhì)時(shí)指示故障。
89.一種顆粒探測(cè)系統(tǒng)，包括初級(jí)光源，用于發(fā)出輻射線并使其射入受監(jiān)測(cè)的體積； 用于確定從所述初級(jí)光源接收到的、穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的體積后的光的強(qiáng)度的裝置；以及監(jiān) 控系統(tǒng)，適于基于確定的光強(qiáng)確定所述光束是否至少部分被侵入物遮擋。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述用于確定從所述初級(jí)光 源接收到的光的強(qiáng)度的裝置可為光探測(cè)器。
91.根據(jù)權(quán)利要求89或90所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含反射器以 朝著所述用于確定從所述初級(jí)光源接收到的光的強(qiáng)度的裝置反射所述光束。
92.根據(jù)權(quán)利要求89-91中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng) 被構(gòu)造為當(dāng)探測(cè)到侵入物時(shí)，降低由所述初級(jí)光源發(fā)出的光的水平。
93.一種監(jiān)控AVSD系統(tǒng)的光束的方法，所述方法包括監(jiān)測(cè)從初級(jí)光源接收到的光強(qiáng)；和當(dāng)探測(cè)到接收到的光強(qiáng)下降時(shí)確定有侵入物進(jìn)入了光路。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)探測(cè)到侵入物時(shí)降低所述光束的功率。
95.根據(jù)權(quán)利要求93或94所述的方法，其特征在于，所述方法包括反射所述光束使 其穿過(guò)所述受監(jiān)測(cè)的體積。
96.一種維持AVSD系統(tǒng)中的初級(jí)光源的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的方法，包括監(jiān)測(cè)從初級(jí)光源接收到的光強(qiáng)；和調(diào)整所述初級(jí)光源的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)以嘗試實(shí)現(xiàn)預(yù)定的光強(qiáng)特征。
97.根據(jù)權(quán)利要求96所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的光強(qiáng)特征基于以下之中的 一項(xiàng)或全部預(yù)定的強(qiáng)度水平；和基本恒定的強(qiáng)度水平。
98.根據(jù)權(quán)利要求96或97所述的方法，其特征在于，所述方法包括將來(lái)自所述初級(jí) 光源的光朝著用于探測(cè)反射光束強(qiáng)度的裝置反射。
99.根據(jù)權(quán)利要求96-98中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整初級(jí)光源的對(duì) 準(zhǔn)狀態(tài)的操作可包括以下之中至少一項(xiàng)改變所述光源的發(fā)射方向；和改變反射器的反射角。
100.一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的組件，所述組件包括機(jī)殼和固定安裝在機(jī)殼上的傾斜敏 感元件。
101.根據(jù)權(quán)利要求100所述的組件，其特征在于，所述傾斜敏感元件可包括以下的一 種或多種加速計(jì)，電容式傾斜傳感器， 電解式傾斜傳感器， 液中氣泡式傾斜傳感器， 水銀傾斜傳感器，和 單擺式傾斜傳感器。
102.根據(jù)權(quán)利要求100或101所述的組件，其特征在于，所述組件包括底座，在所述底 座上安裝著一個(gè)或更多個(gè)光學(xué)組件。
103.根據(jù)權(quán)利要求102所述的組件，其特征在于，所述機(jī)殼可包括窗口，光穿過(guò)所述窗 口射向所述光學(xué)組件或從所述光學(xué)組件射出。
104.根據(jù)權(quán)利要求100-103中任意一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述敏感元件可與 控制系統(tǒng)傳感耦合，以探測(cè)所述組件的傾斜。
105.根據(jù)權(quán)利要求100-104中任意一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述組件包括被配 置為在多于一個(gè)方向上監(jiān)測(cè)所述組件傾斜的多個(gè)傾斜敏感元件。
106.一種在AVSD系統(tǒng)中確定物體侵入光傳感器的視場(chǎng)的方法，所述方法包括 發(fā)出光束并使其穿過(guò)所述光傳感器的至少部分視場(chǎng)；分析所述光傳感器的輸出以確定物體是否已經(jīng)侵入了光束。
107.根據(jù)權(quán)利要求106所述的方法，其特征在于，所述發(fā)出光束并使其穿過(guò)所述光傳 感器的至少部分視場(chǎng)的步驟包括將線形光束掃過(guò)部分所述受監(jiān)測(cè)的體積。
108.根據(jù)權(quán)利要求106或107所述的方法，其特征在于，所述分析光傳感器的輸出的步 驟包括識(shí)別在所述傳感器的輸出中存在的以下特征中的任意一項(xiàng)陰影、反射、折射、衍 射花樣或閃光。
109.根據(jù)權(quán)利要求106-108中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括提供 用于監(jiān)測(cè)受初級(jí)光源影響的圖像捕捉設(shè)備的部分視場(chǎng)的次級(jí)光源。
110.根據(jù)權(quán)利要求106-108中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括 提供覆蓋所述光傳感器視場(chǎng)的延伸區(qū)域的次級(jí)光源；和分析所述光傳感器的輸出以確定介入所述次級(jí)光源和圖像捕捉裝置之間的物體的存在。
111.一種檢測(cè)侵入AVSD系統(tǒng)的圖像傳感器的視場(chǎng)的物體的方法，包括 使用光源照明受監(jiān)測(cè)的體積的區(qū)域；分析所述圖像傳感器的輸出，以基于來(lái)自物體的反射或陰影識(shí)別所述物體。
112.根據(jù)權(quán)利要求111所述的方法，其特征在于，所述方法包括將光束掃過(guò)部分受監(jiān) 測(cè)的體積，以至少暫時(shí)照明在初級(jí)光束的位置和圖像捕捉裝置之間的體積的區(qū)域，從而嘗 試識(shí)別封鎖了在所述圖像捕捉裝置與位于初級(jí)光束位置時(shí)的光束之間的視線的物體。
113.一種在AVSD系統(tǒng)中探測(cè)進(jìn)入受系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積中的侵入物的方法，所述方法包括捕捉至少部分受監(jiān)測(cè)的體積的多幅圖像；確定在受監(jiān)測(cè)的體積的一部分內(nèi)或后面的圖像的至少一個(gè)基本不隨時(shí)間變化的特征；分析包含所述特征的后續(xù)圖像；并且當(dāng)所述特征的表象改變時(shí)； 指示至少有潛在的侵入物進(jìn)入所述體積。
114.根據(jù)權(quán)利要求113所述的方法，其特征在于，所述特征為在所述圖像傳感器的視 場(chǎng)中襯于初級(jí)光束之后的背底特征。
115.根據(jù)權(quán)利要求113或114所述的方法，其特征在于，所述方法包括照明所述背底。
116.根據(jù)權(quán)利要求115所述的方法，其特征在于，所述照明不可見(jiàn)。
117.根據(jù)權(quán)利要求115所述的方法，其特征在于，所述照明背底的步驟包括提供多個(gè) 次級(jí)光源以照明所述背底。
118.根據(jù)權(quán)利要求117所述的方法，其特征在于，所述次級(jí)光源為L(zhǎng)ED。
119.根據(jù)權(quán)利要求113-118中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述照明背底的步 驟包括發(fā)射光花樣到背底表面上。
120.根據(jù)權(quán)利要求119所述的方法，其特征在于，所述方法包括嘗試在至少一幅圖像 中識(shí)別所述花樣，并且當(dāng)看不到期望部分的花樣時(shí)，確定侵入物進(jìn)入了感興趣區(qū)。
121.—種識(shí)別受AVSD系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的體積中的物體的方法，所述方法包括(a)從至少兩個(gè)空間上分開(kāi)的位置捕捉所述體積的圖像；(b)識(shí)別在其中一個(gè)位置捕獲的圖像中的可疑的侵入對(duì)象；和(c)識(shí)別在另一個(gè)位置上與第一幅圖像幾乎同時(shí)捕獲的圖像中的相同物體，并計(jì)算所 述可疑侵入物體的位置。
122.根據(jù)權(quán)利要求121所述的方法，其特征在于，所述方法包括重復(fù)步驟a-c以跟蹤 所述可疑侵入物。
123.根據(jù)權(quán)利要求121或122所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括當(dāng)識(shí)別 出侵入物體時(shí)指示故障狀態(tài)。
124.—種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 照明裝置，用于發(fā)出輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；多個(gè)圖像傳感器，被構(gòu)造為在視場(chǎng)有所重疊的前提下捕捉圖像，所述圖像傳感器中的 一個(gè)或多個(gè)被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射探測(cè)所述體積中存在的 顆粒；和侵入物探測(cè)裝置，被構(gòu)造為分析攝像機(jī)的輸出并識(shí)別其中一個(gè)攝像機(jī)捕獲的圖像中 的可疑侵入對(duì)象，識(shí)別由另一個(gè)攝像機(jī)與第一幅圖像幾乎同時(shí)捕獲的圖像中的相同物體， 并計(jì)算所述可疑的侵入物體的位置。
125.根據(jù)權(quán)利要求124所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)所述攝像機(jī)也是系統(tǒng)的初 級(jí)圖像捕捉傳感器。
126.—種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一初級(jí)光源和被放置為探測(cè)從所述第一光源發(fā)出的光束散射的光的第一光傳感器；第二初級(jí)光源和被放置為探測(cè)從所述第二光源發(fā)出的光束散射的光的第二光傳感器；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射探測(cè)所述體積中存在的顆粒；并且其中所述系統(tǒng)的幾何關(guān)系為所述第一光傳感器被配置為監(jiān)控所述第一光源和第二光 傳感器之間的區(qū)域，所述第二光傳感器被配置為監(jiān)控所述第二光源和第一光傳感器之間的 區(qū)域。
127.根據(jù)權(quán)利要求126所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)在所述第 一初級(jí)光源和第二圖像捕捉設(shè)備之間延伸的次級(jí)光源，以及一個(gè)或多個(gè)在所述第二初級(jí)光 源和第一圖像捕捉設(shè)備之間延伸的次級(jí)光源。
128.—種用于根據(jù)權(quán)利要求126或127所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)的組件，所述組件包括普 通機(jī)殼，所述普通機(jī)殼中安裝有初級(jí)光源和圖像捕捉裝置，以及在它們之間的一個(gè)或多個(gè) 次級(jí)光源。
129.根據(jù)權(quán)利要求128所述的用于顆粒系統(tǒng)的組件，其特征在于，所述圖像捕捉設(shè)備 和光源被配置為線形排列方式。
130.根據(jù)權(quán)利要求129或129所述的用于顆粒系統(tǒng)的組件，其特征在于，所述次級(jí)光源 包括以下的一種或多種一列LED，熒光管，或形成基本均勻的線形照明花樣的光源，或形成間歇照明花樣的光源。
131.根據(jù)權(quán)利要求129-130中任意一下項(xiàng)所述的用于顆粒系統(tǒng)的組件，其特征在于， 所述組件被構(gòu)造為使所述初級(jí)光源適于作為第一初級(jí)光源工作，并且圖像捕捉裝置適于作 為第二圖像捕捉裝置工作。
132.—種用在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包 括初級(jí)照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕 捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射 輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在；和至少一個(gè)次級(jí)照明裝置，發(fā)出至少部分在電磁譜的 可見(jiàn)部分內(nèi)的光，所述方法包括探測(cè)環(huán)境光水平；基于環(huán)境光水平設(shè)定所述次級(jí)光源的光強(qiáng)，從而將所述次級(jí)光源發(fā)出的光的可見(jiàn)度最 小化，但維持從所述次級(jí)光源發(fā)出的光可被所述系統(tǒng)的光傳感器探測(cè)到。
133.根據(jù)權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于，所述設(shè)定次級(jí)光源的光強(qiáng)的步驟包 括選擇多種預(yù)定的強(qiáng)度水平之一。
134.一種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒 的存在，其中所述系統(tǒng)的至少一個(gè)組件為偏振選擇性的。
135.根據(jù)權(quán)利要求134所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)適于使用預(yù)定的電磁輻射 的偏振探測(cè)顆粒。
136.根據(jù)權(quán)利要求134或135所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)可被構(gòu)造為在兩個(gè)偏 振狀態(tài)下探測(cè)顆粒。
137.根據(jù)權(quán)利要求134-136中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的光源或 光傳感器之一或兩者均以偏振選擇的方式工作。
138.根據(jù)權(quán)利要求134-136中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)照明裝置 適于發(fā)射偏振光束。
139.根據(jù)權(quán)利要求134-138中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，光傳感器被構(gòu)造為 感受具有一種或多種選擇的偏振的光。
140.一種用在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包 括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至 少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射 來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在，所述方法包括測(cè)試具有至少一項(xiàng)特征偏振性質(zhì)的至少一種散射光組分；和處理所述測(cè)試以確定在受監(jiān)測(cè)的體積中的一種或多種空氣中的顆?；蛭矬w的至少一 項(xiàng)特征。
141.根據(jù)權(quán)利要求141所述的方法，其特征在于，所述方法包括探測(cè)多種偏振態(tài)下的光；確定在受監(jiān)測(cè)的體積內(nèi)的空氣中的顆?；蛭矬w的特征。
142.根據(jù)權(quán)利要求141或142所述的方法，其特征在于，所述方法包括測(cè)試兩個(gè)偏振 態(tài)下的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度。
143.根據(jù)權(quán)利要求141或142所述的方法，其特征在于，所述偏振態(tài)之一為非偏振態(tài)或 圓偏振態(tài)。
144.根據(jù)權(quán)利要求141-143中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用 初級(jí)光源發(fā)射具有已知的偏振的光；和測(cè)試具有已知的偏振選擇性的散射光。
145.根據(jù)權(quán)利要求141-144中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)空氣中的顆粒測(cè) 得的特征包括以下之中的一項(xiàng)或多項(xiàng)在確定尺寸以上的顆粒的濃度；在確定的尺寸以下的顆粒的濃度；在尺寸范圍內(nèi)的顆 粒的濃度。
146.根據(jù)權(quán)利要求141-145中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法可用于探 測(cè)在光束路徑中存在的大顆?；蛭矬w。
147.—種探測(cè)具有預(yù)定的尺寸特征的顆粒的方法，包括發(fā)射具有已知的偏振態(tài)的光束并使其穿過(guò)含有待測(cè)顆粒的體積；測(cè)試從具有預(yù)定的偏振態(tài)的光束散射的光；從而選擇發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏振，以能夠選擇性地探測(cè)具有預(yù)定尺寸特征 的顆粒。
148.一種探測(cè)侵入從AVSD系統(tǒng)的光源發(fā)出的光束中的物體的方法，所述方法包括發(fā)射具有已知的偏振態(tài)的光束并使其穿過(guò)體積；測(cè)試從具有預(yù)定的偏振態(tài)的光束散射的光，從而選擇發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏 振，以能夠選擇性地探測(cè)在預(yù)定尺寸以上的物體。
149.根據(jù)權(quán)利要求147或148所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射的光和被測(cè)試的光的相對(duì)偏振為平行或垂直。
150.根據(jù)權(quán)利要求147或148所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射的光和被測(cè)試的光的 相對(duì)偏振為平行，并且所述方法包括測(cè)試尺寸小于預(yù)定水平的顆粒。
151.根據(jù)權(quán)利要求147或150所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射的光和被測(cè)試的光的 相對(duì)偏振為垂直，并且所述方法包括測(cè)試尺寸大于預(yù)定水平的顆?；蛭矬w。
152.根據(jù)權(quán)利要求147或148所述的方法，其特征在于，所述方法包括測(cè)試來(lái)自多種 預(yù)定的偏振態(tài)的光束的光。
153.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，獨(dú)立測(cè)試每種偏振態(tài)。
154.根據(jù)權(quán)利要求147或148所述的方法，其特征在于，所述方法包括在每種偏振狀 態(tài)下均使用測(cè)試以確定所述體積內(nèi)的空氣中的顆粒的特征或確定用于后續(xù)處理中的校正 因子。
155.—種在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中灰塵拒判的方法，包括使用根據(jù)權(quán)利要求140-154中任 意一項(xiàng)所述的方法探測(cè)具有預(yù)定尺寸特征的顆粒，所述預(yù)定尺寸特征基本排除灰塵。
156.一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光傳感器，包括具有偏振敏感元件的光敏元件，所述 光敏元件被構(gòu)造為僅使具有預(yù)定偏振的光能夠到達(dá)所述光敏元件。
157.根據(jù)權(quán)利要求156所述的光傳感器，其特征在于，可改變所述偏振敏感元件的偏 振角。
158.根據(jù)權(quán)利要求156所述的光傳感器，其特征在于，所述偏振敏感元件為偏振濾波器。
159.—種包含根據(jù)權(quán)利要求155-158中任意一項(xiàng)所述的光傳感器的顆粒探測(cè)系統(tǒng)。
160.根據(jù)權(quán)利要求159所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于發(fā)出具 有已知偏振的光的偏振光源。
161.根據(jù)權(quán)利要求160所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括能夠測(cè)試光 的多偏振的光傳感器。
162.根據(jù)權(quán)利要求160所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，光傳感器被構(gòu)造為選擇性 地測(cè)試光的多偏振。
163.根據(jù)權(quán)利要求160所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器適于同時(shí)測(cè)試 所述多偏振。
164.根據(jù)權(quán)利要求163所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光傳感器包括多個(gè)能 夠接收各自的光的偏振的光接收子系統(tǒng)。
165.—種被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括初級(jí)照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的第一空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒 的存在；空氣循環(huán)裝置，被構(gòu)造為將空氣從第二體積移動(dòng)到所述第一體積中以使所述第二體積 中的顆粒能夠被探測(cè)到。
166.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一體積和第二體積是 基本分開(kāi)的空氣體積。
167.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二空氣體積 可為以下的一種或多種相鄰的房間；一個(gè)房間和一個(gè)設(shè)備間。
168.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)裝置 包括被構(gòu)造為拉動(dòng)空氣穿過(guò)在所述第一和第二空氣體積之間的墻壁上的孔的風(fēng)扇。
169.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)裝置 被構(gòu)造為將空氣從所述第二體積引入所述第一體積并使其進(jìn)入或靠近由所述顆粒探測(cè)系 統(tǒng)的初級(jí)光源發(fā)出的光束。
170.一種用被配置為監(jiān)測(cè)多個(gè)空氣體積之一的顆粒探測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)所述多個(gè)空氣體積 的方法，所述方法包括拉動(dòng)空氣從所述第二空氣體積進(jìn)入所述第一空氣體積，從而使在第 二體積中的顆粒會(huì)被所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到。
171.根據(jù)權(quán)利要求170所述的方法，其特征在于，所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)被構(gòu)造為探測(cè)空 氣體積中的顆粒，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒 的存在。
172.—種包含初級(jí)煙霧探測(cè)子系統(tǒng)和第二顆粒探測(cè)子系統(tǒng)并被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積 中的顆粒的煙霧探測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒 的存在。
173.根據(jù)權(quán)利要求172所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含適于 當(dāng)探測(cè)到煙霧時(shí)發(fā)出警報(bào)的報(bào)警子系統(tǒng)，所述報(bào)警子系統(tǒng)被構(gòu)造為當(dāng)所述第二顆粒探測(cè) 子系統(tǒng)探測(cè)到煙霧時(shí)發(fā)出第一個(gè)低水平警報(bào)，而當(dāng)所述初級(jí)煙霧探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到煙霧時(shí)發(fā) 出第二個(gè)高水平警報(bào)。
174.根據(jù)權(quán)利要求172或173所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)煙霧探測(cè)子 系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的煙霧探測(cè)系統(tǒng)。
175.根據(jù)權(quán)利要求172或173所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)煙霧探測(cè)子 系統(tǒng)為吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)。
176.一種用在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包 括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至 少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射 以探測(cè)所述體積中顆粒的存在，所述方法包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的光束以探測(cè)由部分光路的折射 率的變化引起的接收到的信號(hào)的變化，從而識(shí)別所述體積內(nèi)的熱源。
177.—種探測(cè)火焰的方法，包括發(fā)射激光束穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的體積；和監(jiān)測(cè)所述光束以探測(cè)由部分光路的折射率的變化引起的接收到的信號(hào)的變化，從而識(shí) 別所述體積內(nèi)的火焰。
178.根據(jù)權(quán)利要求176或178所述的方法，其特征在于，所述方法包括探測(cè)以下之中至 少一項(xiàng)在目標(biāo)上的光束的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的快速變化；和在目標(biāo)上接收到的強(qiáng)度的變化。
179.一種用在被構(gòu)造為探測(cè)空氣體積中的顆粒的顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，所述系統(tǒng)包 括照明裝置，用于發(fā)射輻射線使其穿過(guò)受監(jiān)測(cè)的空氣體積；圖像傳感器，被放置為捕捉至 少部分所述輻射線的圖像；分析捕獲的圖像的裝置，以基于在所述圖像中捕獲的散射輻射 來(lái)探測(cè)所述體積中顆粒的存在，所述方法包括用第一圖像傳感器收集來(lái)自包含至少部分所述輻射線的視場(chǎng)中的光以收集所述輻射 線被所述體積中的顆粒散射的光；以及用第二光傳感器收集來(lái)自基本相同的視場(chǎng)的光，但基本排除所述輻射線被所述體積中 的顆粒散射的光。
180.根據(jù)權(quán)利要求179所述的方法，其特征在于，同時(shí)進(jìn)行所述用系統(tǒng)的第一和第二 光接收部件收集光的步驟。
181.根據(jù)權(quán)利要求179或180所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)的第一和第二光接收 部件構(gòu)成所述AVSD系統(tǒng)的同一光傳感器的部分。
182.根據(jù)權(quán)利要求179-181中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述顆粒探測(cè)系統(tǒng) 的第一和第二光接收部件包含在普通成像芯片中。
183.根據(jù)權(quán)利要求179-182中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括過(guò)濾 到達(dá)所述第二光接收部件的光。
184.根據(jù)權(quán)利要求179-183中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所 述系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)處接收光并使接收到的光分裂以在所述第一和第二光接收部件處分別 接收。
185.—種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光傳感器，包括被構(gòu)造為將圖像分為兩條通路的光接收 光學(xué)器件，所述通路之一包括濾波器以阻止具有特定特征的光的傳送，而在另一通路中傳 送所述具有特定特征的光。
186.根據(jù)權(quán)利要求185所述的光傳感器，其特征在于，所述光傳感器包括被配置為在 不同的部分同時(shí)接收來(lái)自各個(gè)通路的光的普通光敏元件。
187.根據(jù)權(quán)利要求186所述的光傳感器，其特征在于，所述濾波器優(yōu)選為波長(zhǎng)濾波器 或偏振濾波器。
188.根據(jù)權(quán)利要求186或187所述的光傳感器，其特征在于，另一通路可另外包括具有 不同的濾波特性的濾波器。
189.一種用在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，所述方法包括用光傳感器捕捉一系列圖像幀，所述系列圖像包括打開(kāi)關(guān)聯(lián)所述光傳感器的初級(jí)光源 的多幅“開(kāi)幀”和關(guān)閉關(guān)聯(lián)光傳感器的初級(jí)光源的多幅“閉幀”，其中所述閉幀可散布在所述 開(kāi)幀之間；和使用因子f處理所述開(kāi)幀和/或閉幀以校正所述開(kāi)幀和閉幀之間的平均照明水平的差
190.根據(jù)權(quán)利要求189所述的方法，其特征在于，f以以下方式中的至少一種進(jìn)行計(jì)
191.一種處理來(lái)自顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光散射信號(hào)的方法，包括 接收光散射信號(hào)；在所述信號(hào)中識(shí)別接收到的散射光強(qiáng)度的臨時(shí)峰；和 將信號(hào)中的接收到的散射光強(qiáng)度中的臨時(shí)增量平滑化。
192.根據(jù)權(quán)利要求191所述的方法，其特征在于，當(dāng)與基于空間的平均強(qiáng)度相比時(shí)，所 述接收到的散射光強(qiáng)度的臨時(shí)峰具有預(yù)定數(shù)目的像素的大小。
193.根據(jù)權(quán)利要求192所述的方法，其特征在于，優(yōu)選所述峰具有1像素的持續(xù)寬度。
194.根據(jù)權(quán)利要求191所述的方法，其特征在于，當(dāng)與基于時(shí)間的平均強(qiáng)度相比時(shí)，所 述接收到的散射光強(qiáng)度的臨時(shí)峰具有預(yù)定數(shù)目的幀的大小。
195.根據(jù)權(quán)利要求194所述的方法，其特征在于，所述峰具有1幀的持續(xù)時(shí)間。
196.根據(jù)權(quán)利要求191-195中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述將峰平滑化的 步驟可包括以下之中的一項(xiàng)或多項(xiàng)削除所述峰； 忽略所述峰；或 用預(yù)定的值代替所述峰。
197.根據(jù)權(quán)利要求191-195中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述峰優(yōu)選用以下 值之一代替局域平均值， 時(shí)間平均值， 鄰近值， 在先值， 在后值。
198.根據(jù)權(quán)利要求191-197中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述臨時(shí)峰參照預(yù) 定的門限信號(hào)水平來(lái)確定。所述門限信號(hào)水平基于接收到的信號(hào)的統(tǒng)計(jì)量來(lái)確定。
199.一種用在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的方法，包括確定用于至少部分校正灰塵對(duì)散射示數(shù)的影響的統(tǒng)計(jì)導(dǎo)出的校正值；并且 使用所述校正值校正所述散射示數(shù)。
200.根據(jù)權(quán)利要求199所述的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)于圖像捕捉設(shè)備的 一個(gè)或更多個(gè)像素確定接收到的散射值中的背底噪聲水平；參照已知的代表灰塵和煙霧的統(tǒng)計(jì)值來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)差和平均散射水平； 計(jì)算散射標(biāo)準(zhǔn)差；以及 確定煙霧和/或灰塵的散射貢獻(xiàn)。
201.根據(jù)權(quán)利要求199所述的方法，其特征在于，所述方法包括 確定接收到的散射值中的背底噪聲水平；參照已知的代表灰塵和煙霧的統(tǒng)計(jì)值來(lái)確定散射示數(shù)分布的更高的統(tǒng)計(jì)動(dòng)差； 計(jì)算散射標(biāo)準(zhǔn)差；以及 確定煙霧和/或灰塵的散射貢獻(xiàn)。
202.根據(jù)權(quán)利要求199-201中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括將測(cè) 得的散射示數(shù)校正為僅代表煙霧顆粒的值。
203.一種確定顆粒探測(cè)器中的報(bào)警狀態(tài)的方法，包括 沿著初級(jí)光源的光束限定多個(gè)片段；在沿著所述光束的位置上限定多個(gè)虛擬的顆粒探測(cè)器； 使每個(gè)虛擬的顆粒探測(cè)器關(guān)聯(lián)至少一個(gè)片段；基于與虛擬的顆粒探測(cè)器關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)片段確定該虛擬的顆粒探測(cè)器的報(bào)警水平。
204.根據(jù)權(quán)利要求203所述的方法，其特征在于，虛擬煙霧探測(cè)器的報(bào)警水平是所述 與其關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)片段中的最高報(bào)警水平。
205.根據(jù)權(quán)利要求203所述的方法，其特征在于，所述虛擬的顆粒探測(cè)器的報(bào)警水平 基于任意關(guān)聯(lián)片段的最高煙霧示數(shù)確定。
206.根據(jù)權(quán)利要求203-205中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，兩個(gè)或多個(gè)片段有 所重疊。
207.根據(jù)權(quán)利要求203-206中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)每個(gè)片段的顆粒 探測(cè)水平用于計(jì)算相應(yīng)的虛擬探測(cè)器的報(bào)警水平時(shí)，對(duì)所述每個(gè)片段的顆粒探測(cè)水平賦予 加權(quán)貢獻(xiàn)。
208.一種顆粒探測(cè)系統(tǒng)，具有在一定波長(zhǎng)下工作的初級(jí)光源，在所述波長(zhǎng)下極少或沒(méi) 有環(huán)境光遭遇到所述系統(tǒng)。
209.根據(jù)權(quán)利要求208所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述初級(jí)光源可在對(duì)應(yīng)太 陽(yáng)或大氣吸收譜線的波長(zhǎng)下工作。
210.根據(jù)權(quán)利要求208所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源在用于照明所述 受監(jiān)測(cè)的體積或附近體積的光的光譜范圍之外的波長(zhǎng)下工作。
211.根據(jù)權(quán)利要求208-210中任意一項(xiàng)所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光傳 感器包含濾波器，所述濾波器具有包括選擇的波長(zhǎng)的通帶。
212.根據(jù)權(quán)利要求209所述的顆粒探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波器的通帶比所述 系統(tǒng)工作中采用的吸收譜線更窄。
213.—種在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中存在大顆粒的情況下校正散射示數(shù)的方法，所述方法包 括確定在初級(jí)光源發(fā)出的至少部分光束范圍內(nèi)的總散射；確定在所述部分光束范圍內(nèi)的 總損失；基于在所述部分光束范圍內(nèi)的總散射對(duì)總損失的比值來(lái)計(jì)算用于所述部分光束的散射示數(shù)的校正因子。
214.根據(jù)權(quán)利要求213所述的方法，其特征在于，所述校正因子可以以(分光損失散 射)k來(lái)計(jì)算，其中k取0-1之間的值。
215.根據(jù)權(quán)利要求213或214所述的方法，其特征在于，測(cè)試所述分光損失的步驟包 括測(cè)試在所述光束的整個(gè)橫截面積上接收到的光強(qiáng)。
216.根據(jù)權(quán)利要求213-215中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括設(shè)定 100%的傳送水平，由此計(jì)算后續(xù)的傳送水平。
217.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述100%傳送水平可周期性地設(shè)定。
218.根據(jù)權(quán)利要求213-217中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法在多個(gè)波 長(zhǎng)下實(shí)施。
219.—種被構(gòu)造為測(cè)試光束的分光損失的分光損失測(cè)試設(shè)備，所述光束在所述測(cè)試設(shè) 備中形成橫截面，分光損失測(cè)試設(shè)備包括光敏元件，所述光敏元件被構(gòu)造為測(cè)試來(lái)自比所 述光束的橫截面積更大的區(qū)域的光。
220.根據(jù)權(quán)利要求219所述的分光損失測(cè)試設(shè)備，其特征在于，所述光敏元件具有比 所述光束的橫截面積更大的光接收表面。
221.根據(jù)權(quán)利要求219或220所述的分光損失測(cè)試設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備進(jìn)一步 包括一個(gè)能夠接收來(lái)自比所述光束的橫截面積更大的區(qū)域的光并將其射到所述光敏元件 上的光學(xué)配置方案。
222.根據(jù)權(quán)利要求219-221中任意一項(xiàng)所述的分光損失測(cè)試設(shè)備，其特征在于，所述 分光損失測(cè)試設(shè)備進(jìn)一步包括防止激光散斑的裝置。
223.—種AVSD系統(tǒng)，包括初級(jí)光源和適于接收在所述體積內(nèi)從所述初級(jí)光源的光束 散射的光的光傳感器，以及根據(jù)權(quán)利要求213-222中任意一項(xiàng)所述的分光損失測(cè)試設(shè)備。
224.根據(jù)權(quán)利要求223所述的AVSD系統(tǒng)，其特征在于，所述AVSD系統(tǒng)包括反射器以反 射所述光束使其穿過(guò)所述體積，其中，所述分光損失測(cè)試設(shè)備包括和所述AVSD系統(tǒng)的光傳 感器基本位于同一位置。
225.根據(jù)權(quán)利要求223或224所述的AVSD系統(tǒng)，其特征在于，所述AVSD系統(tǒng)采用以下 之中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，以減少在將光束發(fā)射到所述分光損失測(cè)試設(shè)備上時(shí)的多路徑效應(yīng)抖動(dòng)所述光束的位置；退相干所述光束；以及使用非相干的初級(jí)光源。
226.—種處理顆粒探測(cè)系統(tǒng)中光傳感器的輸出的方法，所述方法包括捕捉來(lái)自所述光傳感器的多幅圖像幀，其中當(dāng)初級(jí)光源打開(kāi)時(shí)拍攝第一組“開(kāi)幀”，當(dāng) 初級(jí)光源關(guān)閉時(shí)拍攝第二組“閉幀”，并且其中所述開(kāi)幀和閉幀具有相同的時(shí)間中點(diǎn)。
227.根據(jù)權(quán)利要求226所述的方法，其特征在于，時(shí)間中點(diǎn)可如下計(jì)算，(時(shí)間X曝光 持續(xù)時(shí)間)幀數(shù)。
228.根據(jù)權(quán)利要求226或227所述的方法，其特征在于，所述開(kāi)幀和閉幀的總曝光時(shí)間相等。
229.根據(jù)權(quán)利要求226-228中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)部 分所述幀進(jìn)行縮放。
230.根據(jù)權(quán)利要求226-229中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述開(kāi)幀和閉幀包 含不同數(shù)量的幀。
231.一種用于控制顆粒探測(cè)系統(tǒng)中的光學(xué)組件的設(shè)備，所述設(shè)備包括粗控制臺(tái)和安裝 在所述粗控制臺(tái)上的精控制臺(tái)，光學(xué)組件可安裝到所述精控制臺(tái)上。
232.根據(jù)權(quán)利要求231所述的用于控制光學(xué)組件的設(shè)備，其特征在于，所述粗控制臺(tái) 為機(jī)械控制臺(tái)。
233.根據(jù)權(quán)利要求231或232所述的用于控制光學(xué)組件的設(shè)備，其特征在于，所述精控 制臺(tái)優(yōu)選為非機(jī)械控制臺(tái)。
234.根據(jù)權(quán)利要求233所述的用于控制光學(xué)組件的設(shè)備，其特征在于，所述非機(jī)械控 制臺(tái)包括使用以下傳動(dòng)器中的一種或多種機(jī)電傳動(dòng)器；壓電傳動(dòng)器；另一個(gè)高速非機(jī)械傳動(dòng)器。
235.—種控制顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件的方法，包括使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的粗控制臺(tái)控制 所述光學(xué)組件從初始位置到達(dá)在希望位置的第一預(yù)定誤差范圍內(nèi)的粗對(duì)準(zhǔn)位置；和使用非機(jī)械驅(qū)動(dòng)的精控制臺(tái)控制所述光學(xué)組件從粗對(duì)準(zhǔn)位置到達(dá)在希望位置的第二 預(yù)定誤差范圍內(nèi)的終位置。
236.根據(jù)權(quán)利要求235所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述非機(jī)械驅(qū)動(dòng) 的精控制臺(tái)至少周期性地將所述光學(xué)組件重新對(duì)準(zhǔn)所述希望位置。
237.一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件，包括包含暴露的光學(xué)表面的光學(xué)配件，光穿過(guò)所述光學(xué)表面；具有至少一個(gè)壁和孔的機(jī)殼，所述至少一個(gè)壁形成了在所述機(jī)殼內(nèi)的體積，光可通過(guò) 所述孔進(jìn)入或離開(kāi)所述機(jī)殼；所述機(jī)殼被構(gòu)造為接收所述光學(xué)配件，以使光可穿過(guò)所述孔 被接收，并且其中所述光學(xué)配件安裝在所述機(jī)殼內(nèi)，以使在所述光學(xué)配件的光學(xué)表面和所 述孔之間具有縫隙，從而為空氣中攜帶的顆粒提供沉降區(qū)。
238.根據(jù)權(quán)利要求237所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述沉降區(qū)設(shè)有用于除去所述 沉降區(qū)里的空氣中的顆粒的顆粒清除裝置。
239.根據(jù)權(quán)利要求238所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述顆粒清除裝置包括選自以 下的元件以除去顆粒被動(dòng)靜電材料；主動(dòng)靜電過(guò)濾器。
240.一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件，包括包含暴露的光學(xué)表面的光學(xué)配件，光穿過(guò)所述光學(xué)表面；具有至少一個(gè)壁、視孔和進(jìn)氣口的機(jī)殼，所述至少一個(gè)壁形成了在所述機(jī)殼內(nèi)的體積， 光可通過(guò)所述視孔進(jìn)入或離開(kāi)所述機(jī)殼，所述進(jìn)氣口適于使空氣能夠進(jìn)入所述機(jī)殼內(nèi)的體 積；所述機(jī)殼被構(gòu)造為接收所述光學(xué)配件，以使光可穿過(guò)所述視孔被接收，并且空氣可從所 述進(jìn)氣口流入并從所述視孔流出。
241.根據(jù)權(quán)利要求240所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述光學(xué)組件包括吸氣機(jī)，以將 空氣吸進(jìn)所述進(jìn)氣口或從所述視孔吸出。
242.根據(jù)權(quán)利要求240或241所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述進(jìn)氣口設(shè)有過(guò)濾器以 清潔進(jìn)入所述機(jī)殼的空氣。
243.根據(jù)權(quán)利要求241所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述吸氣機(jī)包含具有多個(gè)扇葉 的軸流風(fēng)扇時(shí)，所述風(fēng)扇可被放置為使光能夠從所述風(fēng)扇的扇葉之間的縫隙中射入或射出ο
244.根據(jù)權(quán)利要求243所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述光學(xué)組件與所述風(fēng)扇的旋 轉(zhuǎn)同步。
245.一種用于顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)組件，包括包含暴露的光學(xué)表面的光學(xué)配件，光穿過(guò)所述光學(xué)表面；適于至少周期性地移過(guò)所述光學(xué)表面的可移動(dòng)元件。
246.根據(jù)權(quán)利要求245所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述光學(xué)組件包括具有多個(gè)扇 葉的軸流風(fēng)扇，所述風(fēng)扇被放置為使光能夠從所述風(fēng)扇的扇葉之間的縫隙中射入或射出。
247.根據(jù)權(quán)利要求246所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述光學(xué)組件與所述風(fēng)扇的旋 轉(zhuǎn)同步。
248.根據(jù)權(quán)利要求245-247中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述風(fēng)扇可包 含無(wú)刷DC電機(jī)。
249.根據(jù)權(quán)利要求245-248中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述可移動(dòng)元 件可為以下之一擦拭器、刷子或桿。
250.根據(jù)權(quán)利要求245-249中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述可移動(dòng)元 件優(yōu)選進(jìn)行跨越所述光學(xué)表面的環(huán)狀或往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
251.根據(jù)權(quán)利要求245-250中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述可移動(dòng)元 件與所述光學(xué)表面有間隔。
252.根據(jù)權(quán)利要求245-251中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述可移動(dòng)元 件可被構(gòu)造為移過(guò)耐刮窗口。
253.—種AVSD系統(tǒng)的光學(xué)組件，包含功能性元件和冷卻設(shè)備。
254.根據(jù)權(quán)利要求253所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述光學(xué)組件為光傳感器，并且 所述功能性元件為光敏元件。
255.根據(jù)權(quán)利要求253或254所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述冷卻設(shè)備為珀?duì)柼?卻機(jī)。
256.根據(jù)權(quán)利要求253-255中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述光學(xué)組件 進(jìn)一步包括與所述冷卻設(shè)備熱耦合的散熱器，以將熱轉(zhuǎn)移至大氣。
257.一種用于在顆粒探測(cè)系統(tǒng)中產(chǎn)生掃射的光束的機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)包括適于產(chǎn)生線形 光束的光源和反射平面繞平行于所述平面的軸旋轉(zhuǎn)的鏡，將所述鏡和光源對(duì)準(zhǔn)以使所述鏡 的表面隨所述鏡的旋轉(zhuǎn)以變換的入射角度反射來(lái)自所述光源的光。
258.根據(jù)權(quán)利要求257所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述鏡為多角形。
259.根據(jù)權(quán)利要求257所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述鏡為八角形。
260.—種校正顆粒探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行的光散射測(cè)試的方法，所述方法包括確定沿顆粒探測(cè)系統(tǒng)的光束的分光損失；基于確定的分光損失校正對(duì)所述顆粒探測(cè)系統(tǒng)的初級(jí)光源進(jìn)行的散射測(cè)試。
261.根據(jù)權(quán)利要求260所述的方法，其特征在于，所述確定分光損失的步驟包括估計(jì) 沿所述光束的分光損失。
262.根據(jù)權(quán)利要求261所述的方法，其特征在于，所述估計(jì)可基于源自所述光束的散 射測(cè)試來(lái)進(jìn)行。
263.根據(jù)權(quán)利要求260-262中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沿所述光束的長(zhǎng)度 分段進(jìn)行所述分光損失的估計(jì)。
264.根據(jù)權(quán)利要求260-263中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述確定分光損失 的步驟包括測(cè)試沿所述光束的分光損失。
265.根據(jù)權(quán)利要求264所述的方法，其特征在于，所述測(cè)試分光損失的操作包括提供 適于在光束終端接收所述光束的光接收裝置。
266.根據(jù)權(quán)利要求260-265中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，反復(fù)重復(fù)所述方法。
267.根據(jù)權(quán)利要求260-266中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述校正散射測(cè)試 的步驟包括用散射測(cè)試結(jié)果除以(1-分光損失)。
全文摘要
顆粒探測(cè)系統(tǒng)(100)，如動(dòng)態(tài)視頻煙霧探測(cè)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)照明裝置(102)，用于使輻射線(106)穿過(guò)至少部分受監(jiān)測(cè)的空氣體積(110)；圖像傳感器(104)，用以捕捉至少部分來(lái)自照明裝置(102)的輻射線(106)的圖像；和分析捕捉到的圖像的裝置(107)，用來(lái)探測(cè)在所述體積內(nèi)顆粒的存在。本發(fā)明描述了至少29個(gè)不同的、用于改進(jìn)顆粒探測(cè)的敏感度、可用性和健壯性的方面。這些方面包括例如構(gòu)造照明裝置(102)以形成穿過(guò)所述空氣體積(110)的光簾或快速掃射的光束，以及構(gòu)造反射器以控制或改變從照明裝置(102)反射的光束。
文檔編號(hào)G08B17/107GK101952709SQ200880124826
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者凱末爾·阿賈伊, 卡爾·波特格, 羅恩·諾克司 申請(qǐng)人:愛(ài)克斯崔里斯科技有限公司