[發(fā)明專利]微粒特性的光學(xué)探測

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980144262.2
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN102232183A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 布賴恩·亞歷山大;尼汀·瓦耶達(dá);凱末爾·阿賈伊
• 申請（專利權(quán)）人: 愛克斯崔里斯科技有限公司
• 主分類號: G01N21/53
• 分類號: G01N21/53;G01N21/94;G01N21/85;G08B17/107
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;崔華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)的微粒探測。

在一個形式中，本發(fā)明涉及光學(xué)煙霧探測器，光學(xué)煙霧探測器使用電磁輻射的多個波長，以便能夠進(jìn)行一系列尺寸的微粒探測。在優(yōu)選的形式中，本發(fā)明將被描述為使用光的4個波長而執(zhí)行微粒探測，然而不應(yīng)當(dāng)考慮本發(fā)明被限制為這種典型的應(yīng)用或執(zhí)行。

背景技術(shù)

已經(jīng)公知探測空氣中的微粒的多種方法。一種方法包括將光束投射穿過探測室(探測室中包含空氣樣品)，并且測量以特定散射角從光束散射的光量。這樣的微粒探測器可以是吸氣式的，因為其將空氣主動吸入其中，或者可選擇地，其可以依靠自然的空氣流，以使空氣移動進(jìn)入探測室中。

公知的是，微粒的角散射特性取決于與微粒尺寸相比的入射光的波長。因此，煙霧和微粒的探測器已經(jīng)使用多個散射角和/或多個波長而被制造，以探測關(guān)注的預(yù)定尺寸的微粒。例如，紫外光被小微粒(例如煙霧)相對強(qiáng)地散射，而紅外光被這樣的微粒散射較少。另一方面，紫外和紅外光對于接收的光強(qiáng)的變化同樣敏感，接收的光強(qiáng)的變化由一些因素引起，例如系統(tǒng)的漂移、系統(tǒng)光學(xué)器件的污染或者將大微粒(例如灰塵)引入探測室。

具有這樣的多波長或多散射角的微粒探測系統(tǒng)，需要能夠準(zhǔn)確地確定以多個散射角或波長接收的信號是否由關(guān)注的微?；蚋蓴_微粒(例如灰塵)引起。還可以使用光散射的這種波長敏感性或角度敏感性，來跟蹤微粒群隨時間的特性，例如隨著煙霧微粒的尺寸分布的改變，跟蹤火勢的發(fā)展。

因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供方法，用于使用多于一個的電磁輻射波長來確定關(guān)注的微粒是否已經(jīng)進(jìn)入了探測室。

對本說明書中的任何現(xiàn)有技術(shù)的參考，不是并且也不應(yīng)當(dāng)作為致謝或任何形式的建議，該現(xiàn)有技術(shù)形成澳大利亞或任意管轄區(qū)域的公知常識，或者有理由認(rèn)為該現(xiàn)有技術(shù)可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員弄清、理解，并且被視為與其相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的一個方面，提供了探測氣流中的微粒的方法，包括接收表示以多個波長從氣流散射的光的強(qiáng)度的信號；處理表示以波長中的每一個接收的光的強(qiáng)度的信號和對應(yīng)的波長依賴參數(shù)，以產(chǎn)生表示氣流中的微粒的至少一個特性的輸出信號。

處理的步驟可以包括，將至少一個函數(shù)擬合到表示接收的光的強(qiáng)度的信號和其對應(yīng)的波長依賴參數(shù)；并且根據(jù)擬合到多個標(biāo)繪的值的至少一個函數(shù)，確定表示氣流中的微粒的至少一個特性的輸出信號。有利地，可以以下述方法使用該函數(shù)，以表征氣流中微粒的特性。

多個函數(shù)或單一函數(shù)可以擬合到表示接收的光的強(qiáng)度的信號和其對應(yīng)的波長依賴參數(shù)。

函數(shù)可以是，例如多項式。

在一些示例中，輸出信號可以根據(jù)所述函數(shù)的至少其中之一上的至少一個點(diǎn)的梯度而被確定。多個線性函數(shù)可以擬合到兩個或多個信號和其對應(yīng)的波長依賴參數(shù)。在這種情況下，輸出信號可以根據(jù)所述多個線性函數(shù)的梯度而被確定(例如通過取梯度的平均值)。

用于擬合每個線性函數(shù)的兩個或多個信號可以表示鄰近的波長處的散射光?？蛇x擇地，用于擬合每個線性函數(shù)的兩個或多個信號可以包括與共同波長對應(yīng)的信號。

在可選擇的實(shí)施例中，處理表示以波長中的每一個接收的光的強(qiáng)度的信號和對應(yīng)的波長依賴參數(shù)的步驟包括，將統(tǒng)計方法應(yīng)用于表示以波長中的每一個接收的光的強(qiáng)度的信號和對應(yīng)的波長依賴參數(shù)，以產(chǎn)生表示氣流中的微粒的特性的輸出信號。

在這些方法中，波長依賴參數(shù)可以是波長、能量或頻率；或者是基于波長、能量或頻率的參數(shù)；或者是某些其它的參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，方法可以包括將至少一個函數(shù)與對應(yīng)氣流中微粒的一個或多個特性的一個或多個預(yù)定的識別標(biāo)志比較。

處理表示以波長中的每一個接收的光的強(qiáng)度的信號和對應(yīng)的波長依賴參數(shù)，以產(chǎn)生表示空氣樣品中微粒的特性的輸出信號的步驟可以包括，將表示以多個波長接收的光的強(qiáng)度的信號與對應(yīng)氣流中微粒的一個或多個特性的一個或多個預(yù)定的識別標(biāo)志比較。

優(yōu)選地，所述比較以至少3個波長執(zhí)行。在示例性的實(shí)施例中，所述比較以4個波長執(zhí)行。

預(yù)定的識別標(biāo)志中的一個或多個可以涉及氣流中微粒的特性，包括但不限于微粒濃度、微粒尺寸、微粒尺寸的分布、微粒顏色、微粒組成、微粒類型、微粒形狀、火災(zāi)類型、火災(zāi)發(fā)展的階段、產(chǎn)生微粒的燃燒材料的類型。

通過示例，識別標(biāo)志可以對應(yīng)下面的微粒類型：煙霧微粒、灰塵微粒、棉絨微粒、其它的干擾微粒、宏觀的外來物體、在預(yù)定的尺寸范圍中的微粒。

方法可以包括將表示接收的光的強(qiáng)度的信號和其對應(yīng)的波長依賴參數(shù)中任一或者全部歸一化，例如，值可以相對于最高值或最低值而被歸一化。