[發明專利]一種光電式煙霧探測器環境光抑制方法及系統

有效

• 申請號: 201911423108.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110956773B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張寧
• 申請（專利權）人: 北京升哲科技有限公司
• 主分類號: G08B17/103
• 分類號: G08B17/103;G08B17/107
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 陳亞斌;關兆輝

本發明涉及煙霧探測器技術領域，具體涉及一種光電式煙霧探測器環境光抑制方法及系統。包括以下步驟：當探測器需要進行檢測時，發光二極管D1發光；接收發光二極管D1發出并由煙霧顆粒散射的光線；提取出發光二極管D1開啟的瞬間產生的上升沿信號，并將提取到的信號輸出；將帶輸出信號中的峰值進行維持；探測器在峰值維持的過程中進行采樣并完成數模轉換。本發明能夠使用于無光學迷宮的點型光散射式煙霧探測器中，在避免使用復雜的數字邏輯或數字運算的情況下，仍能提供優秀的靜態及動態環境光抑制能力。為低成本低功耗的無光學迷宮點型光散射式煙霧探測器提供了現實可行的解決方案。

技術領域

本發明涉及煙霧探測器技術領域，具體涉及一種光電式煙霧探測器環境光抑制方法及系統。

背景技術

在光電式煙霧探測器中，通常都是通過迷宮的結構及光路設計來減少環境光對接收管的影響。通過迷宮的設計實現環境光消除，一方面增加了設計的復雜度；另一方面也會阻礙煙霧顆粒進入探測區，降低探測靈敏度及增加響應時間。

在專利CN104200606中公開了一種無光學迷宮的點型光散射式感煙探測器中解決環境光干擾的信號處理方法。該方法利用發射管對散射信號進行調制，再通過頻譜分析及數字濾波的方式解調得到煙霧濃度的信號。這種方法因為使用了復雜的算法，會對信號采樣周期及系統運算能力提出較高的要求，顯著增加系統成本及功耗，同時也會引入額外的判斷延時。

在PPG信號采集領域，目前主流的方式是通過電路及邏輯控制實現對環境光的抑制。

比如TI方案中將LED不發光時采集到環境光電流補償至LED發光時PD產生的光電流中對環境光的影響進行消除。這種方法由于前后兩次采樣存在時間差，對于動態環境光的抑制能力較差。即使是對于靜態的環境光，由于補償電流通過DAC產生，無法做到連續調整，也會影響到環境光抑制的效果。再者整個系統的模數設計比較復雜，也會增加系統的成本及功耗。

MAXIM方案與TI方案原理相似只是實現的方法不同，一部分克服了使用DAC產生補償電流的不連續影響，同時通過減少補償電流反饋環的時間延時改善了對動態環境光干擾的影響，但是并沒能從根本上解決這些問題。

ADI方案使用了互阻放大+模擬帶通濾波+模擬積分器的方式，能夠很好的解決動態環境光干擾的問題。但是該方案由于第一級使用了互阻放大電路，為了避免環境光電流使這一級飽和，電路的互阻抗必須足夠小。但是通常煙霧的散射電流會遠遠小于環境光電流，小的增益大大限制了這一方案在煙霧探測器上的應用。這就限制了其在強環境光干擾條件下的使用。此外，積分器需要控制正向積分與反向積分切換的時間，這同樣增加了系統的復雜度，無法應用于低成本低功耗的系統中。

發明內容

針對現有技術中環境光抑制方案的缺點，本發明提供了一種光電式煙霧探測器環境光抑制方法及系統，在避免使用復雜的數字邏輯或數字運算的情況下，仍能提供優秀的靜態及動態環境光抑制能力。

一方面，本發明提供了一種光電式煙霧探測器環境光抑制方法，所述方法包括以下步驟：

當探測器需要進行檢測時，發光二極管D1發光；

接收發光二極管D1發出并由煙霧顆粒散射的光線；

提取出發光二極管D1開啟的瞬間產生的上升沿信號，并將提取到的信號輸出；

將帶輸出信號中的峰值進行維持；

探測器在峰值維持的過程中進行采樣并完成數模轉換。

進一步地，所述發光二極管D1由發光二極管驅動電路驅動發光；

所述發光二極管D1發出的光線由光電接收二極管D2接收；

所述發光二極管D1開啟的瞬間產生的上升沿信號由帶通濾波器提取和輸出；

所述上升沿信號中的峰值由峰值保持電路進行維持。