[實用新型]立體多角度激光煙霧散射測量裝置

有效

• 申請號: 201320736542.6
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN203596075U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 張和平;楊慎林;陸松;王潔;張丹;胡洋
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G08B17/107
• 分類號: G08B17/107
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 陳進;奚華保

技術領域：

本實新型屬于火災探測技術領域，特別涉及激光煙霧散射測量裝置。

背景技術：

現有技術中，對燃燒煙霧散射光測量通常的做法是，將激光發射器和激光接收器設置在一個水平面內，使激光發射器發射的激光光線水平照射到運動的煙顆粒上，激光被煙顆粒散射后產生出射激光，測量的出射激光方向通常和入射激光、煙顆粒在一個水平面上。例如ZL01138013.6（三波長全散射激光感煙火災探測方法及其裝置）中公開了一種測量裝置，該裝置由激光器發出三種不同波長的激光，射入煙霧散射室中，被煙霧衰減后，出射到光電接受管轉換為電信號，然后對電信號采集處理分析；此裝置的缺陷在于發射激光、煙顆粒、測量散射后的激光均在一條直線上，無法測量和發射激光不在一個方向，甚至不在一個水平面上的散射光強。

2005年1月《中國工程科學》第7卷第1期的“火災煙霧顆粒的光學散射特性研究”文章中，以研究火災煙霧顆粒散射常用的米氏（Mie）散射理論為基礎，認為對于不均勻介質（如燃燒煙霧），在各個方向上都會產生散射光，散射光強大小與入射光的光強及波長、顆粒的幾何尺寸及折射率、接收方向及距離等多個因素有關；該文實驗裝置是，在與激光光源成60、90、120度的位置擺放上3臺CCD攝像機，三臺CCD攝像機正對探測腔中心；該裝置的最大缺陷是CCD攝像機、激光光源、探測腔室均在同一個水平面上，且僅能測量3個水平角度上的散射光強。

ZL01138014.4（一種吸氣式激光圖像感煙火災探測方法和裝置）用抽氣泵將待測煙霧或氣溶膠吸入煙霧探測室中，利用CCD攝像機拍攝煙霧粒子在激光作用下產生的散射圖像，采集圖像信號進行處理分析，能夠判斷出“火災煙霧”還是“非火災煙霧”；采用的裝置中激光光束水平穿過探測室中心，與煙氣流動方向（自下而上）垂直，CCD攝像機安裝在煙霧探測室的底部透明觀察窗的下部，和激光相垂直；裝置的局限性在于只可以用CCD攝像機測量煙霧垂直向下方向散射的激光信息，角度唯一且不容易改變。

隨著對火災研究的不斷深入，人們發現火災煙霧中的火煙粒子對于光的散射強度在空間上是不一樣的，燃燒煙霧的微觀形態并非球體，而是若干個微小顆粒組成的不規則的凝聚態，隨著垂直的熱羽流浮力運動，煙霧顆粒的形態在水平和垂直方向上是不一致的。因此，對于激光散射光強在水平和垂直方向上也是不相同的，但現有的對于燃燒煙霧在激光照射下的散射光測量，大多局限于水平面方向上的散射光或者垂直角度方向上，并且不容易改變測量的散射角度。

發明內容

本實新型的目的是提出一種立體多角度激光煙霧散射測量裝置，以克服現有技術的上述缺陷，達到同時對燃燒煙粒子三維空間方向上激光散射強度的測量。

本實新型的技術方案如下：

本實新型的立體多角度激光煙霧散射測量裝置，主要包括激光發射器及其穩壓電源、帶有受光元件硅光電池的激光接收器以及與之相連的計算機，其特征在于，它還包括有一個固定在燃燒室上方的密閉的球形散射室，該球形散射室的上下端設有進出管道，上端的出氣管道上連接有抽氣泵，下端的進氣管與燃燒室上方的喇叭口連通，進、出管道的中軸線重合，且與水平面垂直；所述激光發射器設置在球形散射室的周邊近處，其發射頭安裝在球形散射室壁的發射通孔中，該發射通孔的軸線與上下進、出管道的軸線相互垂直，并與球形散射室球心所在水平面重合；所述激光接收器的受光元件硅光電池分別安裝在球形散射室壁上的接收通孔中，每個接收通孔的軸線通過球形散射室的球心，其接收通孔軸線與球形散射室球心所在的水平面相交角在0°-90°范圍內。

為了保證能測量到激光不同方向上的散射光強，所述在球形散射室壁上的用以安裝硅光電池接收通孔中，至少有一個接收通孔的軸線與球形散射室球心所在的水平面的相交角大于0°。