具有用于探測明火以及確定環(huán)境溫度的非接觸式熱輻射傳感器的危險探測器的制造方法
【專利說明】具有用于探測明火以及確定環(huán)境溫度的非接觸式熱輻射傳感器的危險探測器
[0001]本發(fā)明涉及一種危險探測器，特別是火焰探測器，包括具有報警器蓋的報警器殼體。優(yōu)選地將危險探測器體現(xiàn)為點式監(jiān)視器。報警器蓋的殼體部分對于在中紅外范圍內(nèi)的熱輻射而言是可穿透的。另外，在報警器殼體中設(shè)置有對入射熱輻射敏感且以光學(xué)方式對準(zhǔn)到殼體部分的非接觸式熱輻射傳感器。從熱輻射傳感器下游連接的是用于由熱輻射傳感器輸出的傳感器信號的進(jìn)一步處理的處理單元。
[0002]該處理單元被配置成經(jīng)由傳感器信號來監(jiān)視用于明火的顯著起伏或閃爍頻率的發(fā)生。
[0003]本發(fā)明還涉及一種用于探測明火且用于確立危險探測器的環(huán)境中的溫度值的方法。
[0004]“紅外范圍”尤其意指從2 Pm至50 Pm范圍的長波，其也稱為中紅外，縮寫為MIR。
[0005]熱輻射傳感器優(yōu)選地具有熱電堆或輻射熱計。更一般地使用術(shù)語熱電堆。熱電堆以及輻射熱計兩者通常每個具有對熱輻射敏感的(單個)傳感器層。其尤其是非成像的，即其不具有由多個熱輻射敏感“像素”組成的矩陣，例如16X16或32X32 “像素”的矩陣。在這種意義上，僅認(rèn)為熱輻射傳感器具有單個“像素”。
[0006]此外，從現(xiàn)有技術(shù)可知作為危險探測器的火焰探測器，其意圖用其特性調(diào)制發(fā)射來探測明火以及在小于一秒內(nèi)、通常在幾分之一秒內(nèi)輸出警報。這些類型的火焰探測器被在紅外線范圍內(nèi)且在必要時在可見光和紫外線范圍內(nèi)相對于對明火(意指火焰和熾燃的余燼)的特性閃爍頻率的信號處理進(jìn)行修整。
[0007]用被配置成用于溫度探測器的其它已知危險探測器，優(yōu)選地將溫度傳感器附著到探測器頂點以便盡可能獨立于方向而探測危險探測器的環(huán)境溫度。溫度傳感器通常是NTC電阻器。到位于危險探測器的電路載體上的相應(yīng)評估單元的電連接是通過連接線實現(xiàn)的，其大部分通過報警器殼體的光學(xué)敏感內(nèi)部空間且通過位于其中的用于煙霧探測的測量室引入。這導(dǎo)致相對于測量室的復(fù)雜構(gòu)造，并且使得危險探測器的安裝更加困難。另外，不利地有可能發(fā)生在連接線通過時的光學(xué)散射。
[0008]此類探測器中的嚴(yán)重問題還有借助于NTC電阻器僅以點的形式探測環(huán)境溫度。這要求非常精確的機(jī)械定位。在此領(lǐng)域的調(diào)查已經(jīng)顯示與頂點(意指與幾何中心位置)的甚至小于Imm的偏差可以導(dǎo)致顯著的方向依賴性。另外，不利地必須例如借助于單獨的圓頂或蓋體來針對環(huán)境以機(jī)械方式保護(hù)NTC電阻器。
[0009]使用上文引用的現(xiàn)有技術(shù)作為其起始點，本發(fā)明的目的是指定一種危險探測器，其以簡單方式允許探測明火和獲取環(huán)境溫度。
[0010]本發(fā)明的另一目的是指定一種用于探測明火和用于獲取環(huán)境溫度的相應(yīng)方法。
[0011]這些目的由獨立權(quán)利要求的主題實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的實施例的有利形式。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，處理單元另外被配置成根據(jù)傳感器信號的穩(wěn)態(tài)分量來確立用于危險探測器的環(huán)境中的環(huán)境溫度的溫度值。
[0013]本發(fā)明的核心在于這樣的知識，即在一方面，可以將傳感器信號的快速變化用于明火的探測，并且另一方面，可以將傳感器信號的穩(wěn)態(tài)分量(即DC分量)用于使用測量技術(shù)以高溫測量方式確立溫度。
[0014]這種情況下的穩(wěn)態(tài)分量對應(yīng)于用于熱輻射的本質(zhì)上恒定且僅僅緩慢地改變的值，所述熱輻射由位于對于熱輻射而言可穿透的光學(xué)探測區(qū)中的報警器蓋的殼體部分發(fā)射。此熱輻射與殼體部分的溫度處于直接關(guān)系，其中，殼體部分的溫度(更確切地，即依賴于殼體部分的內(nèi)側(cè)的溫度)以略微的可接受的延遲遵循實際環(huán)境溫度。在這種情況下，報警器蓋和因此的殼體部分通常隨著根據(jù)規(guī)格安裝在天花板上的探測器一起最快速地加熱。
[0015]優(yōu)選地，殼體部分是旋轉(zhuǎn)對稱的。其尤其是采取圓盤的形狀，或者相對于幾何結(jié)構(gòu)而言是球表面的一部分。
[0016]這有利地使得能夠借助于僅一個熱輻射傳感器來探測特性火災(zāi)變量?？梢允∪ビ糜谔綔y危險探測器的環(huán)境中的溫度的單獨的另一部件。
[0017]通過由殼體部分發(fā)射的熱輻射的非接觸式獲取，還有利地省略了昂貴且易受直到用于探測和評估溫度的處理單元的EMC的電布線。另外，“溫度傳感器”有利地位于殼體內(nèi)部受到保護(hù)。
[0018]熱輻射傳感器被作為SMD部件設(shè)置在此電路載體上是尤其有利的。通過與用于此目的的NTC電阻器的手動安裝相比較，省去了所述安裝。另外，自動化SMD安裝更好且更精確。
[0019]另外，借助于本發(fā)明的非接觸式環(huán)境溫度探測，與用于NTC電阻器的更加點式的溫度探測相比，能夠探測較大的表面。通過與具有NTC電阻器安裝的常規(guī)安裝相比較，部件公差現(xiàn)在有利地遠(yuǎn)不那么關(guān)鍵。
[0020]根據(jù)實施例的一個形式，報警器蓋由對于在中紅外范圍內(nèi)的輻射而言可穿透的殼體部分和以不透光方式體現(xiàn)的鄰接其余部分構(gòu)成?！安煌腹狻币庵笟んw蓋的其余部分對于可見光和紅外光兩者而言都是不可穿透的。“可見光”意指約380nm至780nm的對于人類而言在光學(xué)上可感知的光波長范圍。報警器蓋的其余部分的材料優(yōu)選地是白色塑料，例如聚乙烯，UV穩(wěn)定的T12SZnO顆粒被引入到其中。很長時間以來在常規(guī)火災(zāi)和煙霧探測器中已經(jīng)使用此類塑料。
[0021 ] 根據(jù)實施例的一個形式，殼體部分包括對于在中紅外范圍內(nèi)的光而言可穿透的材料，尤其是在從3 Pm至20 Pm的波長范圍內(nèi)。此類材料可以是例如諸如基于聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯的熱塑塑料之類的塑料、諸如石英玻璃或鍺玻璃之類的玻璃或者諸如基于鎂和鋁氧化物的透明細(xì)晶尖晶石陶瓷之類的陶瓷。
[0022]根據(jù)實施例的另一形式，將雜散顆粒以使得其散射可見光并讓大多數(shù)紅外光通過的體積比例和尺寸分布引入到殼體部分的材料中。
[0023]作為替換或者另外，殼體部分的表面的至少一個部分可以具有使得其散射可見光并讓大多數(shù)紅外光通過的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)優(yōu)選地具有在紅外光波長范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)寬度，意指結(jié)構(gòu)寬度在3 至20 范圍內(nèi)。該結(jié)構(gòu)可以是例如點或線。此類結(jié)構(gòu)可以通過殼體部分表面的蝕刻、非常細(xì)的刷光或電子拋光來實現(xiàn)。
[0024]特別地，實施例的三個前述形式中的材料作為不可穿透、尤其是作為不透明或?qū)Π咨煌该鞯爻霈F(xiàn)在光學(xué)可見光范圍內(nèi)。危險探測器因此具有殼體或作為殼體的一部分的殼體蓋，其在其本身的構(gòu)造類型方面為著眼于其它火災(zāi)探測器的某個人所知。否則，報警器蓋中的看起來暗色且玻璃質(zhì)的殼體部分可以引起觀察者的所涉及到的設(shè)備可能是監(jiān)控照相機(jī)的懷疑。這有利地用在光學(xué)可見光、優(yōu)選地白光范圍內(nèi)不可穿透的危險探測器的整體外觀來避免。
[0025]根據(jù)實施例的另一形式，向殼體部分的材料中引入熱發(fā)射顆粒，其對于紅外線范圍內(nèi)的熱發(fā)射而言具有至少0.75、優(yōu)選地最少0.9的發(fā)射程度。熱發(fā)射顆?？梢允抢缁伊?。通過從而引起的較高的熱發(fā)射，在相同溫度下可以有具有較高準(zhǔn)確度的更好的測量評估。
[0026]根據(jù)實施例