CN109601019A - 用于根据散射光原理、借助用于使不同波长和散射光角度的另外的光脉冲入射的另外的led单元交错地接通来进行火灾探测的方法以及这样的散射光烟雾报警器 - Google Patents

Abstract

在所述方法中，使第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲入射到散射光体积（SV）中并且测量由散射光体积中的前向散射产生的第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F。第二波长λ₂大于第一波长λ₁。由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1以及将第一商Q1与第一和第二比较值F0、S0进行比较。第一比较值F0大于第二比较值S0。如果第一商Q1位于第一和第二比较值F0、S0之间，则使第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积中的背向散射产生的第三散射辐射强度I_2R。然后由第一和第三散射辐射强度I_1F、I_2R求取第二商Q2以及将第二商Q2与第三比较值F进行比较。如果第二商Q2超出第三比较值F，则输出火灾警报（AL）。本发明此外涉及对应的两个散射光烟雾报警器（100）。

Description

用于根据散射光原理、借助用于使不同波长和散射光角度的 另外的光脉冲入射的另外的LED单元交错地接通来进行火灾 探测的方法以及这样的散射光烟雾报警器

技术领域

本发明涉及一种用于根据散射光原理进行火灾探测的方法。在此，使第一波长λ₁的、例如蓝光或近UV-光（UV-A）的光脉冲以及第二波长λ₂的、例如红光或近红外光（NIR）入射到共同的散射光体积或测量体积中。优选地，使用发光二极管来使光脉冲入射。借助光电传感器、例如光电二极管，或者必要时借助另外的光电传感器来测量散射辐射强度，所述散射辐射强度通过在散射光体积中的前向和背向散射来产生。通过由所测量的散射辐射强度进行合适的求商，可能的是，获得在散射光体积中探测到的颗粒的大小和性质的信息。

背景技术

这样的方法例如由DE 10 2011 119 431 A1、EP 1 408 469 A2、EP 1 884 904 A1或由EP 2 336 993 A1已知。

由EP 1 430 457 A1此外已知一种方法，其中，当来自第一发光二极管的散射光信号已经超出最小水平时才接通第二发光二极管。

发明内容

从一开始提到的现有技术出发，因此本发明的任务是，说明一种改进的烟雾探测方法。另一个任务是，说明一种更省电的烟雾探测方法。

本发明的另一个任务是，说明一种改进的和/或特别省电的散射光烟雾报警器。

本发明的任务通过一种根据散射光原理进行火灾探测的方法来解决，所述方法具有以下步骤：

a）使第一波长λ₁的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积中的前向散射产生的第一散射辐射强度I_1F；

b）使第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积中的前向散射产生的第二散射辐射强度I_2F，其中第二波长λ₂大于第一波长λ₁；

c）由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1以及将所述第一商Q1与第一和第二比较值F0、S0进行比较，其中，所述第一比较值F0大于所述第二比较值S0；以及

d）如果所述第一商Q1位于所述第一和第二比较值F0、S0之间，则：

e）使第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积中的背向散射产生的第三散射辐射强度I_2R；

f）由第一和第三散射辐射强度I_1F、I_2R求取第二商Q2以及将所述第二商Q2与第三比较值F进行比较，以及

g）如果所述第二商Q2超出所述第三比较值F，则输出火灾警报。

本发明的核心在于使光脉冲交错地入射到散射光体积中。当不能够做出关于所探测的颗粒的大小和性质的明确的结论时，使得例如在探测到灰尘或蒸汽的情况下既不能够输出明确的火灾警报也不能够输出明确的干扰量报警，这才有利地进行。

因此，在时间上紧接着，使第二波长λ₂的另外的光脉冲入射到散射光体积中，以便测量由散射光体积中的背向散射产生的第三散射辐射强度I_2R作为用于当前评估的附加的“信息”。在此已经表明，如果使所述第三散射辐射强度I_2R与第一散射光强度I_1F相关，则现在能够实现先前的不确定的结果与火灾警报或与干扰量报警的有利地明确的对应关系。在此，第三比较值F的合适的确定是重要的。

这种交错的分析因此有利地导致特别可靠的火灾分析。由于这些“不确定的”情况相对少地出现并且因此很少必须使另外的光脉冲入射，所以这种根据本发明的方法是特别省电的。

应注意，替代第一和第二求商，也可以求取相应的倒数。在这种情况下，比较值F0、S0和F也具有倒数。此外，比较运算如更小或更大同样反转。

根据一种方法变型方案，所述方法步骤e）已经与所述方法步骤b）一起进行，和/或，所述方法步骤f）已经与所述方法步骤c）一起进行。

当不仅前向散射而且同时背向散射可以说“保留地”被测量时，则该变型方案是特别有利的。当前向散射和背向反射分别借助单独的光电传感器来检测时，就是这种情况。因此，只有当第一商Q1的求取的结果应是不确定的时候，或者替代地跟在第三散射辐射强度I_2R的测量之后，才进行第二商Q2的求取和必要时与第三比较值F的比较。在第一种情况下，平均需要较小的计算功率，因为商Q2的求取仅仅在需要时才实施。

根据一种特别有利的方法变型方案，当第一商Q1达到或超出第一比较值F0时，根据本发明的方法具有以下附加的方法步骤，

h）使所述第一波长λ₁的光脉冲入射到所述散射光体积中并且测量由所述散射光体积中的背向散射产生的第四散射辐射强度I_1R；

i）由第四和第一散射辐射强度I_1R、I_1F求取第三商Q3以及将所述第三商Q3与第四比较值OF进行比较；以及

j）如果所述第三商Q3超出所述第四比较值，则输出明火的火灾警报；以及

k）在其他情况下输出暗火的火灾警报。

在这种情况下已经确定，存在明确的火灾，因为第一商Q1已经达到或超出第一比较值F0。

根据本发明，现在有利地能够实现在明火或暗火方面区分所求取的火灾。替代地或附加地，如此获得的信息也可以以一般性的非特定的火灾警报输出。关于火灾的类型的这种附加信息对于在位置评估时的行动力以及对于消防装置的选择是特别有帮助的。此外，所出现的事件SB、OB、WS在报警器侧可以被进一步处理，以便例如控制报警器的反应时间。报警器可以例如在所探测的暗火SB或明火OF第一次出现之后在环的意义上又开始并且分析新的测量。因此，当确定的事件、如暗火SB或明火OF例如多次在例如10秒的预给定的时间内出现时才可以在报警器侧向外发出警报。

在此，第四比较值OF的合适的确定又是重要的。

根据一种方法变型方案，所述方法步骤h）已经与所述方法步骤a）一起进行，和/或，所述方法步骤i）已经与先前的方法步骤c）一起进行。

在此，第四散射辐射强度I_1R的测量有利地也可以说“保留地”进行。因此，仅仅当在“明火”或“暗火”方面区分火灾是所期望的或是所要求的，或替代地是跟在第四散射辐射强度I_1R的测量之后才进行第三商Q3的求取以及必要时与第四比较值OF的比较。在第一种情况下，平均需要较小的计算功率，因为商Q3的求取仅仅在需要时才实施。

替代地，可以替代第三商Q3，由第四和第二散射辐射强度I_1R、I_2F求取第四商Q4并且将第四商与第五比较值OF'进行比较。在该替代的情况下，有利地也能够实现：在明火或暗火方面区分所求取的火灾。第五比较值OF'的合适的确定在此又是重要的。

根据一种特别有利的方法变型方案，当第一散射辐射强度I_1F超出或者已经超出烟雾探测的最小散射光水平MIN的时候，才进行第二波长λ₂的光脉冲的入射以及第二和第三散射辐射强度I_2F、I_2R的测量。

替代地，也可以重复地、尤其周期性地使第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积中。如果所测量的第二散射辐射强度I_2F达到或超出烟雾探测的最小散射光水平MIN，则使第一波长λ₁的光脉冲入射到散射光体积中并且测量第一散射辐射强度I_1F以及必要时测量第四散射辐射强度I_1R。

典型地，使第一波长λ₁的光脉冲重复地、尤其周期性地入射到散射光体积中，例如以在0.1至5Hz范围内的重复频率。时间平均上观察，所测量的第一散射辐射强度I_1F仅仅很少达到最小散射光水平MIN。仅仅当足够浓度的烟雾颗粒、灰尘或蒸汽到达散射光体积中时，才超出最小散射光水平MIN。

“蓝色的”第一波长λ₁的应用在此具有以下大的优点：该第一波长不仅在小的烟雾颗粒上而且在大的颗粒如灰尘或蒸汽上散射。而第二波长λ₁的“红“光仅仅很少在小的烟雾颗粒上散射。由此有利地确保完整地监视烟雾颗粒和干扰量。同时，通过第二波长λ₂的光入射的交错接通，大大地减小耗电。

依据另一种方法变型方案，当所述第一散射辐射强度I_1F超出或已经超出所述烟雾探测的最小散射光水平MIN时，使第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲以更高的重复频率入射到所述散射光体积中。重复频率可以例如提高2、4、5或8倍。由此，例如基于由此引起的更大的信噪比或者基于光脉冲的由此更好的同步能够实现可能的火灾的或干扰量的更可靠的探测。

根据一种优选的方法变型方案，对于具有在0.5至1.5μm的范围内的平均直径的散射颗粒，使所述第一和第二商Q1、Q2校准到相同的比值上、优选校准到值2上。进一步地，使所述第三或第四商Q3、Q4校准到该相同的比值的一半上，优选校准到值1上。

该校准典型地以气溶胶进行，所述气溶胶流过散射光体积。在校准过程的范围中，将具有在0.5至1.5μm的范围内的平均直径的散射颗粒以预给定的颗粒浓度引入到散射体积中。替代地，散射颗粒可以是灰尘，诸如水泥灰尘。在存在稳定的条件之后，对于每个散射辐射强度I_1F、I_2F、I_1R、I_2R测量一个参考值I_1F'、I_2F'、I_1R'、I_2R'。

如果第一商Q1=I_1F/I_2F应具有例如所期望的比值2，则该比值应与一补偿常量相乘，该补偿常量由该比值乘以由当前测量的参考值组成的商I_2F'/I_1F'得出。相应的适用于第二、第三或第四商Q2、Q3、Q4。对于补偿常量替代地，可以匹配光脉冲持续时间或者LED电流，直至达到所期望的比例关系Q1-Q4。

如果第一商Q1在烟雾通道中的例如0.55μm的平均的颗粒大小的情况下校准到比值2上，则在值2处存在对于火灾的特别可靠的存在的第一比较值F0，并且在值0.9处存在对于干扰量特别可靠的存在的第二比较值S0。

如果第二商Q2同样在烟雾通道中的例如0.55μm的平均的颗粒大小的情况下校准到比值2上，则在值1处存在对于火灾的特别可靠的存在的第三比较值F。

如果第三商Q3在烟雾通道中的例如0.55μm的平均的颗粒大小的情况下校准到比值1上，则在值1.5处存在对于明火的特别可靠的存在的第四比较值OF。

如果最后第四商Q4在烟雾通道中的例如0.55μm的平均的颗粒大小的情况下校准到比值1上，则在值4处存在对于明火的特别可靠的存在的第五比较值OF'。

本发明的任务此外通过（第一）散射光烟雾报警器来解决，所述散射光烟雾报警器具有根据散射光原理工作的探测单元。所述散射光烟雾报警器在此包括用于使光脉冲入射到散射光体积中的第一和第二LED单元以及对此在光谱方面灵敏的（共同的）光电传感器。第一LED单元与所述光电传感器成一前向散射角地布置，而第二LED单元与所述光电传感器成一背向散射角地布置。

所述第一和第二LED单元分别被构造用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲，其中，所述第二波长λ₂大于所述第一波长λ₁。此外，散射光烟雾报警器具有处理器支持的控制单元，所述处理器支持的控制单元与所述第一和第二LED单元以及与所述光电传感器连接。此外，控制单元具有至少用于火灾警报的输出装置以及可加载计算机程序的电子存储器。根据本发明，计算机程序具有可通过所述处理器支持的控制单元实施的用于执行根据本发明的方法的指令。

光电传感器尤其是半导体光电二极管，尤其是硅-PIN-光电二极管。所述硅-PIN-光电二极管优选地是具有改进的蓝光灵敏性的硅-PIN-光电二极管。

计算机程序优选加载在微控制器的非易失性电子存储器中，诸如闪存中。微控制器典型地具有一系列集成的硬件功能单元，诸如模拟/数字转换器、数字/模拟转换器、定时器、数字输入/输出单元以及总线接口，特别是作为用于火灾警报或干扰量报警的输出装置。

因此，在散射光烟雾报警器的该实施方式中存在两个LED单元以及一个共同的光电传感器。

处理器支持的控制单元在此被设置用于单独地控制两个LED单元、用于分别借助光电传感器测量通过第一和第二波长λ₁、λ₂的前向散射产生的第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F以及测量通过第二波长λ₂的背向散射产生的第三散射辐射强度I_2R。

因此，控制单元被设置用于：

- 由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1以及将所述第一商Q1与第一和第二比较值F0、S0进行比较，

- 如果所述第一商Q1位于所述第一和第二比较值F0、S0之间，则控制第二LED单元进行光脉冲的发射并且测量第三散射辐射强度I_2R，

- 由第一和第三散射辐射强度I_1F、I_2R求取第二商Q2以及将所述第二商Q2与第三比较值F进行比较，以及

- 如果所述第二商Q2超出所述第三比较值F，则输出火灾警报。

在其他情况下，也即如果第二商Q2不超出第三比较值F，则控制单元可以被设置用于输出干扰量报警，诸如灰尘报警或蒸汽报警。

替代地或附加地，控制单元可以被设置用于重新开始新的测量并且忽略该事件。因为恰恰是干扰量如灰尘或蒸汽的存在的特别可靠的确定，其有利地抑制了否则可能的错误警报的输出。

第二LED单元也可以附加地被构造用于发射第一波长λ₁的光脉冲。

在该实施方式中，控制单元可以被设置用于：

- 如果第一商Q1达到或者超出第一比较值F0，则控制第二LED单元进行第一波长λ₁的光脉冲的发射并且测量通过第一波长λ₁的背向散射产生的第四散射辐射强度I_1R，

- 由第四和第一散射辐射强度I_1R、I_1F求取第三商Q3以及将所述第三商Q3与第四比较值OF进行比较，以及

- 如果所述第三商Q3超出所述第四比较值，则输出火灾警报、特别是明火的火灾警报，或者在其他情况下输出暗火的火灾警报。

前向散射角位于20°至90°的范围中、尤其30°至70°的范围中。背向散射角位于多于90°至160°、尤其110°至150°的范围中。前向和背向散射光角度的优选值位于60°和120°处。

相应的LED单元被构造用于发射350nm至550nm的范围中的第一波长λ₁的光并且用于发射665nm至1000nm的范围中的第二波长λ₂的光。该LED单元尤其被构造用于发射460nm±40nm或390nm±40nm的第一波长λ₁的光并且用于发射940nm±40nm或860nm±40nm的第二波长λ₂的光，也即用于发射单色光。

本发明的任务此外通过（第二）散射光烟雾报警器来解决，所述（第二）散射光烟雾报警器具有根据散射光原理工作的探测单元。

相比第一散射光烟雾报警器，第二散射光烟雾报警器的散射光机构基于替代的双散射光机构。因为如在图5和6中示出的那样，为了执行根据本发明的方法，原则上存在两个双散射光机构。在根据图5的第一种情况中，两个LED单元对准共同的散射光体积，然而相对于唯一的光电传感器成前向散射角与背向散射角。在根据图6的第二种情况中，唯一的LED单元对准散射光体积，其中，在此，现在两个光电传感器相对于该LED单元与该LED单元成前向散射角和背向散射角地布置。散射光检测的结果对于两个布置原则上是相同的。

（第二）散射光烟雾报警器在此具有用于使光脉冲入射到散射光体积中的（唯一的）LED单元以及对此光谱灵敏的第一和第二光电二极管。第一光电二极管与LED单元成一前向散射角地布置并且第二光电传感器与LED单元成一背向散射角地布置。第一LED单元被构造用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲，其中，所述第二波长λ₂又大于所述第一波长λ。散射光烟雾报警器此外具有处理器支持的控制单元，所述处理器支持的控制单元与LED单元以及与所述第一和第二光电传感器连接。控制单元此外包括至少用于火灾警报的输出装置以及可加载计算机程序的电子存储器。根据本发明，所述计算机程序具有可通过所述处理器支持的控制单元实施的用于执行根据本发明的方法的指令。

在该实施方式中，因此存在仅仅一个共同的LED单元以及两个光电传感器。

在这种情况下，处理器支持的控制单元被设置用于控制（唯一的）LED单元、用于测量第一和第二波长λ₁、λ₂的由第一光电传感器输出的第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F以及用于测量第二波长λ₂的由第二光电传感器输出的第三散射辐射强度I_2R。

因此，控制单元被设置用于：

- 由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1以及将所述第一商Q1与第一和第二比较值F0、S0进行比较，

- 如果所述第一商Q1位于所述第一和第二比较值F0、S0之间，则由第一和第三散射辐射强度I_1F、I_2R求取第二商Q2，

- 将所述第二商Q2与第三比较值F进行比较，以及

- 如果所述第二商Q2超出所述第三比较值F，则输出火灾警报。

在其他情况下，控制单元可以被设置用于输出干扰量报警，诸如灰尘或蒸汽报警。附加地或替代地，控制单元又可以被设置用于，重新开始新的测量并且忽略该事件。

控制单元此外附加地可以被设置用于：

- 如果第一商Q1达到或者超出第一比较值F0，则测量第一波长λ₁的由第二光电传感器输出的第四散射辐射强度I_1R以及由第四和第一散射辐射强度I_1R、I_1F求取第三商Q3，

- 将所述第三商Q3与第四比较值OF进行比较，以及

- 如果所述第三商Q3超出所述第四比较值，则输出火灾警报、尤其明火的火灾警报，或者在其他情况下输出暗火的火灾警报。

根据一种优选的实施方式，相应的LED单元是用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光的双色发光二极管。这样的双色LED例如由EP2908298A1、DE202014009739Ul或DE202015000820Ul已知。

双色发光二极管涉及单件式的或一件式的光电子器件，换言之，即涉及一种结构单元。优选地，这样的双色发光二极管是具有透明的（标准）壳体的发光二极管，所述壳体具有3mm或5mm的直径。这样的3mm或5mm发光二极管众所周知地“现货供应地”作为丰富的消费者产品来销售。所述发光二极管替代地也可以作为用于表面装配的SMD组件来实现。

双色发光二极管作为LED单元的特别的优点是，与根据EP1408469A2的探测单元相比，替代四个（一件式的）光电子器件，仅仅需要三个（一件式的）光电子器件。

除了节省器件之外，有利地减小在探测单元中在光学路径的校准之后残留的误差。典型地，在装配两个单独的发光二极管时相比在一个双色发光二极管时产生在定向和放置方面的更大的相对偏差。

另一个优点在于，通过第四部件的现在可能的省去，省去光学散射的干扰量。在否则第四部件的位置处，可以使用另外的、吸收光的或使光路转向的部件作为探测单元中的光阱。由此，测量技术上干扰性的基本脉冲大大减小。

对此替代地，相应的LED单元也可以包括相邻地布置的并且光学上相同地定向的两个单色发光二极管，所述两个单色发光二极管用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光。在这种情况下，两个单色LED的光学发射轴线以以下方式延伸：即它们在散射光中心相交。

替代地或附加地，相应的LED单元可以包括两个单色发光二极管，所述两个单色发光二极管用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光，其中，相应的LED单元的两个发光二极管虽然在空间上相互分离地布置，但是相对于相应的光电传感器成相同的散射光角度地朝着共同的散射光体积定向。两个发光二极管的散射光因此以相同的角度射到共同的光电传感器上。

典型地，控制单元被设置用于，控制相应的LED单元来交替地发射所述第一波长λ₁和所述第二波长λ₂的光脉冲。借助相应的光电传感器在时间上同步地进行从散射光体积在测量技术上检测所属的散射光。

这样的散射光烟雾报警器典型地具有带有至少一个烟雾进入开口的报警器壳体以及容纳在报警器壳体中的用于烟雾探测的探测单元。探测单元优选地包括相对于环境光屏蔽的、然而对于待探测的烟雾可穿透的光学测量腔。后者通常具有多个屏蔽环境光的薄片并且因此也称作迷宫式密封装置。光学探测单元在此包括先前描述的相应的LED单元和前向与背向散射光机构中的相应的光电传感器。

替代地，散射光烟雾报警器可以是所谓的敞开的散射光烟雾报警器。在这种情况下，散射光烟雾报警器不具有迷宫式密封装置。更确切地说，相应的LED单元和相应的光电传感器布置在报警器壳体中。此外，相应的LED单元和相应的光电传感器布置在前向与背向散射光机构中，所述前向与背向散射光机构具有位于报警器壳体之外的散射光体积并且因此具有位于整个散射光烟雾报警器之外的散射光体积。

附图说明

以以下附图为例阐述本发明以及本发明的有利的实施方案。在此：

图1示出根据一种用于阐述根据本发明的方法的方法变型方案的示例性的流程图；

图2示出根据第二方法变型方案的示例性的流程图；

图3示出根据第三方法变型方案的示例性的流程图；

图4示出用于散射光烟雾报警器的一个示例，所述散射光烟雾报警器具有控制单元，所述控制单元具有用于执行根据本发明的方法的计算机程序；

图5示出根据本发明的用于具有两个LED单元和一个光电接收器的烟雾报警器的探测单元的示例性的根据散射光原理工作的第一实施方式；

图6示出根据本发明的用于具有一个LED单元和两个光电接收器的烟雾报警器的探测单元的第二实施方式；

图7示出例如根据图5的探测单元的一种替代的实施方式，以及

图8示出例如根据图6的探测单元的一种替代的实施方式。

具体实施方式

图1示出根据一种用于阐述根据本发明的方法的方法变型方案的示例性的流程图。

各个步骤Vl-V11优选地通过计算机程序的合适的程序步骤来模拟并且在散射光烟雾报警器的、处理器支持的控制单元上，例如在微控制器上实施。

在步骤V1中，使具有第一波长λ₁的光脉冲，诸如蓝色的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积SV中的前向散射产生的第一散射辐射强度I_1F。在步骤V2中，使具有第二波长λ₂的光脉冲，诸如红外的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积SV中的前向散射产生的第二散射辐射强度I_2F。两个步骤V1、V2也可以相反地进行。在接下来的步骤V3中，由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1。接下来，在步骤V4中，将第一商Q1与第一比较值F0以及与第二比较值S0进行比较。第一比较值F0在此在量值上大于第二比较值S0。如果第一商Q1达到或超出第一比较值F0，则在步骤V5中输出火灾警报AL。如果第一商Q1等于或小于第二比较值S0，则在步骤V6中输出干扰量报警WS。这例如当已经探测到灰尘或水蒸气时是这种情况。否则，第一商Q1位于两个比较值F0与S0之间并且被分级为不确定的。“不确定的”意指，不能够做出是否存在火灾也即烟雾颗粒或者是否仅仅存在灰尘颗粒或水蒸气的可靠的结论。

在不确定的情况下，因此，在步骤V7中，使具有第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积中的背向散射产生的第三散射辐射强度I_2R。接着，在步骤V8中，由第一和第三散射辐射强度I_1F、I_2R求取第二商Q2。接着，在步骤V9中，将所述第二商Q2与第三比较值F进行比较。如果所述第二商Q2现在超出所述第三比较值F，则在步骤V11中输出火灾警报AL。在其他情况下，在步骤V10中输出干扰量报警WS。

图2示出根据第二方法变型方案的示例性的流程图。

各个步骤W1-W10又优选地通过计算机程序的合适的程序步骤来模拟并且在散射光烟雾报警器的、处理器支持的控制单元上，例如在微控制器上实施。

与先前的方法变型方案相比，在两个第一步骤Wl、W2中使第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲入射到散射光体积中。除了第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F之外——可以说保留地——也已经测量第三散射辐射强度I_2R并且进一步优选地也还测量来自背向散射的第四散射辐射强度I_1R。以有利的方式节省了第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲的必要时稍后需要的再次入射以及第三和第四散射辐射强度I_1R、I_2R的测量。

接着，在步骤W3中，由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1以及同时在步骤W3'中或者替代地稍后在步骤W7中求取第二商Q2。接下来的步骤W4-W10又相应于根据先前的方法变型方案的步骤V8-V11。

图3示出根据第三方法变型方案的示例性的流程图。

各个步骤SK、Sl-S17又优选地通过计算机程序的合适的程序步骤来模拟并且在散射光烟雾报警器的、处理器支持的控制单元上，例如在微控制器上实施。

在步骤SK中，例如以散射颗粒、例如具有在0.5至1.5μm的范围内的预给定的平均直径的流过散射光体积的气溶胶进行散射辐射强度I_1F、I_2F、I_1R、I_2R的（一次性的）校准。优选地，将商Q1和Q2校准到比值2上，以及将商Q3或Q4校准到比值1上。

在步骤S1中，使第一波长λ₁的光脉冲、例如蓝色的光脉冲入射到散射光体积中并且测量由散射光体积中的前向散射产生的第一散射辐射强度I_1F。在步骤S2中，比较：所测量的第一散射辐射强度I_1F的水平是否超出用于烟雾探测的最小水平MIN。如果不是这种情况——这绝大部分是这种情况，则又分支回步骤S1用于新的测量。

在步骤S3中，否则，使具有第二波长λ₂的光脉冲，例如红外的光脉冲入射到散射光体积中，并且测量由散射光体积中的前向散射产生的第二散射辐射强度I_2F。

在接下来的步骤S4中，由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1。接下来在步骤S5中，将所述第一商Q1与第一和第二比较值F0、S0进行比较。所述第一比较值F0在此在量值上大于所述第二比较值S0。

如果所述第一商Q1达到或者超出所述第一比较值F0，则在步骤S6中输出火灾警报AL。

替代地或附加地，在步骤S8中，如在图3的示例中示出的那样，使所述第一波长λ₁的光脉冲入射到所述散射光体积中并且测量由所述散射光体积中的背向散射产生的第四散射辐射强度I_1R。在接下来的步骤S9中，由第四和第一散射辐射强度I_1R、I_1F求取第三商Q3。紧接着，在步骤S10中，将所述第三商Q3与用于明火的第四比较值OF进行比较。如果所述第三商Q3超出所述第四比较值OF，则在步骤S12中输出明火的火灾警报AL-OF，否则在步骤S11中输出暗火的火灾警报AL-SB。

如果第一商Q1等于或小于第二比较值S0，则在步骤S7中输出干扰量报警WS。这例如当已经探测到灰尘或水蒸气时是这种情况。替代地或附加地，又分支到步骤Sl用于新的测量。

否则，第一商Q1位于两个比较值F0与S0之间并且因此被分级为不确定的。然后，在步骤S13中，使第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积中并且测量通过背向散射产生的第三散射辐射强度I_2R，以便关于被探测到的不确定的事件可以说确保“清楚”。

接着在步骤S14中，由第一和第三散射辐射强度I_1F、I_2R求取第二商Q2并且接着在步骤S15中将所述第二商与用于火灾的第三比较值F进行比较。如果所述第二商Q2现在超出所述第三比较值F，则在步骤S16中输出火灾警报AL。在其他情况下，在步骤S17中输出干扰量报警WS。替代地或附加地，又分支回步骤S1用于新的测量并且或多或少地忽略该存在的事件。

一般，替代波长λ₁、λ₂的单个光脉冲，可以使多个光脉冲入射到散射光体积中，并且相应地也可以测量相应的散射辐射强度I_1F、I_2F、I_1R、I_2R的多个值，以便由它们各形成一个平均值。

此外，短时间地依次进行光脉冲的入射的交错接通直至所探测的事件的最终澄清，也即，是否已经探测到通常的火灾警报AL、明火AL-OF、暗火AL-SB或干扰量WS。所探测的事件的确定鉴于火灾探测的重复频率可以说同时地并且因此同步地进行。优选地，当第一散射辐射强度I_1F超出用于烟雾探测的最小散射光水平MIN时还提高该重复频率。

图4示出用于散射光烟雾报警器100的一个示例，所述散射光烟雾报警器具有控制单元15，所述控制单元具有用于执行根据本发明的方法的计算机程序PRG。

所示出的散射光烟雾报警器100具有壳体11，所述壳体具有基体12和报警器护盖13。在其之间存在烟雾进入开口OF，其用于待探测的烟雾颗粒的可能的穿越到位于内部的光学测量腔10中。光学测量腔10包括多个屏蔽光的薄片作为光学探测单元。所述薄片尤其用于屏蔽直接的环境光，然而所述薄片对于待探测的烟雾是可穿透的。光学探测单元10在此包括散射光机构，所述散射光机构由至少一个LED单元和至少一个光电传感器组成。以附图标记14表示电路载体，在所述电路载体上，特别是应用微控制器形式的、处理器支持的控制单元15。最后，以附图标记16表示昆虫防护装置。

图5示出根据本发明的用于具有两个LED单元1F、1R和一个（唯一的）光电接收器2的散射光烟雾报警器100的探测单元10的示例性的根据散射光原理工作的第一实施方式。

在本示例中，第一LED单元1F与光电传感器2成60°的前向散射角αF地布置。第二LED单元1R与同一光电传感器2成120°的背向散射角αR地布置。至少第一LED单元1F、优选两个LED单元1F、1R即双色发光二极管用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光，也即发射在350nm至550nm的范围内的光以及发射在665nm至1000nm的范围内的光。

结构上考虑，两个散射角αF、αR通过相应的发射轴线SA与共同的光电传感器2的接收轴线EA的交点来确定。该交点在此位于作为LED单元1F、1R的所发射的光束与光电传感器2的光学检测区域之间的相交体积的共同的散射光体积SV的中心处。两个发射轴线SA以及接收轴线EA在此不必位于共同的平面内。

1R'是同样在120°的背向散射角αR的情况下用于第二LED单元1R的以虚线示出的替代位置。但是，该布置在测量技术上是更不利的，因为分别相对置的LED单元1F、1R'对于彼此如光学散射体那样起作用。这尤其当所有轴线SA、EA位于共同的平面中时是这种情况。

所有三个器件1F、1R、2典型地与电路载体14电连接，所述电路载体通常位于探测单元10之外并且所述电路载体邻接该探测单元。在该电路载体上可以布置有另外的器件，诸如微控制器、有源或无源器件。

图6示出根据本发明的具有（唯一的）LED单元1和两个光电接收器2F、2R的探测单元10的第二实施方式。

在这里相较于先前的布置示出的双数的和原则上功能相同的布置中，第一光电传感器2F与LED单元1成60°的前向散射角αF地布置。第二光电传感器2R与同一LED单元1成120°的背向散射角αR地布置。结构上考虑，两个散射角αF、αR通过相应的接收轴线EA与共同的LED单元1的发射轴线SA的交点来确定。

2R'是同样在120°的背向散射角αR的情况下用于第二光电传感器2R的以虚线示出的替代位置。

图7示出例如根据图5的探测单元10的一种替代的实施方式，所述探测单元具有分别一个LED单元1F、1R的在空间上分散地布置的两个单色发光二极管1Fλ₁、1Fλ₂；1Rλ₁、1Rλ₂。

在该布置中，两个LED单元1F、1R分别不作为双色LED形式的光电结构单元来实现，而是划分成分别两个单色发光二极管1Fλ₁、1Fλ₂；1Rλ₂、1Rλ₂，但是分别又成相同的散射角αF、αR。

图8示出例如根据图6的探测单元的一种替代的实施方式，所述探测单元具有LED单元1的在空间上分散地布置的两个单色发光二极管1λ₁、1λ₂。

在该布置中，LED单元1不作为双色LED形式的光电结构单元实现，而是划分成两个单色发光二极管1Fλ₁、1Fλ₂，但是分别又成相同的散射角αF、αR。

附图标记列表

1、1F、1R LED单元、双色LED、发光二极管

1R' 等价的位置布置

1Fλ₁、1Fλ₂，

1Rλ₁、1Rλ₂； LED单元的单色发光二极管

1λ₁、1λ₂

2、2F、2R 光电传感器、光电二极管、硅-PIN-光电二极管

2R' 等价的位置布置

10 探测单元、测量腔

11 报警器壳体

12 基体

13 报警器护盖

14 印刷电路板、电路载体

15 控制单元、微控制器、微计算机

16 昆虫防护装置、格栅

100 烟雾报警器、火灾报警器、散射光烟雾报警器

AL 警报信息、火灾警报、火警

AL-SB 暗火的火灾报警

AL-OF 明火的火灾报警

EA 光电传感器的接收轴线、光学轴线、光学主轴线

OF 烟雾进入开口

PRG 计算机程序

SA LED单元的发射轴线、光学轴线、光学主轴线

SV 散射光体积、散射中心、测量体积

WS 干扰量报警、灰尘报警/蒸汽报警

SK、S1-S17， 方法步骤

Vl-V11，

W1-W10、W3'，

αF 散射角、前向散射角

αR 散射角、背向散射角

Claims (15)

1.一种用于根据散射光原理进行火灾探测的方法，所述方法具有以下步骤：

a）使第一波长λ₁的光脉冲入射到散射光体积（SV）中并且测量由散射光体积（SV）中的前向散射产生的第一散射辐射强度I_1F；

b）使第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积（SV）中并且测量由散射光体积（SV）中的前向散射产生的第二散射辐射强度I_2F，其中第二波长λ₂大于第一波长λ₁；

c）由第一和第二散射辐射强度I_1F、I_2F求取第一商Q1以及将所述第一商Q1与第一和第二比较值F0、S0进行比较，其中，所述第一比较值F0大于所述第二比较值S0；以及

d）如果所述第一商Q1位于所述第一和第二比较值F0、S0之间，则：

e）使第二波长λ₂的光脉冲入射到散射光体积（SV）中并且测量由散射光体积（SV）中的背向散射产生的第三散射辐射强度I_2R；

f）由第一和第三散射辐射强度I_1F、I_2R求取第二商Q2以及将所述第二商Q2与第三比较值F进行比较，以及

g）如果所述第二商Q2超出所述第三比较值F，则输出火灾警报（AL）。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法步骤e）已经与所述方法步骤b）一起进行，和/或，所述方法步骤f）已经与所述方法步骤c）一起进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果所述第一商Q1达到或者超出所述第一比较值F0：则

h）使所述第一波长λ₁的光脉冲入射到所述散射光体积（SV）中并且测量由所述散射光体积（SV）中的背向散射产生的第四散射辐射强度I_1R；

i）由第四和第一散射辐射强度I_1R、I_1F求取第三商Q3以及将所述第三商Q3与第四比较值OF进行比较；以及

j）如果所述第三商Q3超出所述第四比较值OF，则输出明火的火灾警报（AL-OF）以及

k）在其他情况下输出暗火的火灾警报（AL-SB）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法步骤h）已经与所述方法步骤a）一起进行，和/或，所述方法步骤i）已经与权利要求1的方法步骤c）一起进行。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，替代所述第三商Q3，由所述第四和第二散射辐射强度I_1R、I_2F求取第四商Q4，并且其中，将所述第四商Q4与第五比较值OF'进行比较。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，如果所述第一商Q1达到或者超出所述第一比较值F0，则输出火灾警报（AL）。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述第一散射辐射强度I_1F超出烟雾探测的最小散射光水平MIN时，才进行所述第二波长λ₂的光脉冲的入射和所述第二和第三散射辐射强度I_2F、I_2R的测量。

8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述第一散射辐射强度I_1F超出所述烟雾探测的最小散射光水平MIN时，使第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲以更高的重复频率入射到所述散射光体积（SV）中。

9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，对于具有在0.5至1.5μm的范围内的平均直径的散射颗粒，使所述第一和第二商Q1、Q2校准到相同的比值上、优选到值2上，并且其中，使所述第三或第四商Q3、Q4校准到相同的比值的一半上，优选到值1上。

10.一种散射光烟雾报警器，其具有根据散射光原理工作的探测单元（10），所述散射光烟雾报警器具有：

- 第一和第二LED单元（1F，1R），其用于使光脉冲入射到散射光体积（SV）中，以及对所述光脉冲在光谱方面灵敏的光电传感器（2），其中，所述第一LED单元（1F）与所述光电传感器（2）成一前向散射角（αF）地布置，而所述第二LED单元（1R）与所述光电传感器（2）成一背向散射角（αR）地布置，其中，所述第一和第二LED单元（1F，1R）分别被构造用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲，其中，所述第二波长λ₂大于所述第一波长λ₁，

- 处理器支持的控制单元（15），所述处理器支持的控制单元（15）与所述第一和第二LED单元（1F，1R）以及与所述光电传感器（2）连接，并且，所述处理器支持的控制单元具有至少用于火灾警报（AL，AL-OF，AL-SB）的输出装置以及可加载计算机程序（PRG）的电子存储器，其中，所述计算机程序（PRG）具有可通过所述处理器支持的控制单元（15）实施的用于执行根据以上权利要求1、3、5至9中任一项所述的方法的指令。

11.一种散射光烟雾报警器，其具有根据散射光原理工作的探测单元（10），所述散射光烟雾报警器具有：

- LED单元（1），其用于使光脉冲入射到散射光体积（SV）中，以及对所述光脉冲在光谱方面灵敏的第一和第二光电传感器（2F，2R），其中，所述第一光电传感器（2F）与所述LED单元（1）成一前向散射角（αF）地布置，而所述第二光电传感器（2R）与所述LED单元（1）成一背向散射角（αR）地布置，其中，所述LED单元（1）被构造用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光脉冲，其中，所述第二波长λ₂大于所述第一波长λ₁，

- 处理器支持的控制单元（15），所述处理器支持的控制单元（15）与LED单元（1）以及与所述第一和第二光电传感器（2F，2R）连接，并且，所述处理器支持的控制单元具有至少用于火灾警报（AL，AL-OF，AL-SB）的输出装置以及可加载计算机程序（PRG）的电子存储器，其中，所述计算机程序（PRG）具有可通过所述处理器支持的控制单元（15）实施的用于执行根据以上权利要求2、4至9中任一项所述的方法的指令。

12.根据权利要求10或11所述的散射光烟雾报警器，其中，相应的LED单元（1F，1R；1）被构造用于发射在350nm至550nm的范围内的第一波长λ₁的光并且用于发射在665nm至1000nm的范围内的第二波长λ₂的光，尤其用于发射460nm±40nm或390nm±40nm的第一波长λ₁的光并且用于发射940nm±40nm或860nm±40nm的第二波长λ₂的光。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的散射光烟雾报警器，其中，相应的LED单元（1F，1R；1）是用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光的双色发光二极管。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的散射光烟雾报警器，

- 其中，相应的LED单元（1F，1R；1）包括相邻布置的并且光学上相同地定向的用于发射第一和第二波长λ₁、λ₂的光的两个单色发光二极管，和/或，

- 其中，相应的LED单元（1F，1R；1）包括用于发射第一和第二波长（λ₁，λ₂）的光的两个单色发光二极管（1Fλ₂，1Fλ₂，1Rλ₂，1Rλ₂；1λ₁，1λ₂），其中，所述相应的LED单元（1F，1R；1）的两个单色发光二极管（1Fλ₂，1Fλ₂，1Rλ₂，1Rλ₂；1λ₁，1λ₂）在空间上相互分离地布置并且相对于相应的光电传感器（2；2R，2F）成相同的散射光角度（αF，αR）地朝着共同的散射光体积（SV）定向。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的散射光烟雾报警器，其中，所述控制单元（15）被设置用于，控制LED单元（1F，1R，1）来交替地发射所述第一波长λ₁和所述第二波长λ₂的光脉冲。