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反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法

阅读:2发布:2021-10-17

专利汇可以提供反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且反射式点型光纤感温 火灾探测 器包括发射光缆、接收光缆与外管,所述外管两端分别套入光纤 套管 与反射柱,光纤套管内插入有与光纤套管内端面相平齐的发射、接收光缆,发射光缆的一端与经 光源 调制器 调制后的光源连接,接收光缆的一端与 信号 检测处理器连接,反射柱的首端面在外管内与内端面相对设置,首端面上设置有反射膜,反射膜的顶部设置挡光片,挡光片的一端与感温元件连接,另一端延伸至首端面、内端面之间,制造时,先确定发射、接收光缆上与内端面相平齐一端的端面与反射膜之间的距离,再确定其余零部件的长度。本设计不仅 定位 性能较好、灵敏度较高, 温度 报警值可在35℃–85℃内任意设置,而且结构简单、生产维护成本很低、安全性较高。,下面是反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法专利的具体信息内容。

1.反射式点型光纤感温火灾探测器,包括发射光缆(4)、接收光缆(5)与外管(6),所述发射光缆(4)的一端与经光源调制器(2)调制后的光源(1)相连接,所述接收光缆(5)的一端与信号检测处理器(3)相连接,发射光缆(4)、接收光缆(5)的另一端均延伸至外管(6)内,且在外管(6)内设置有感温元件(7),其特征在于:
所述外管(6)两端的内部分别套入有光纤套管(8)与反射柱(9),所述光纤套管(8)内的一号光纤腔(83)中插入有与光纤套管(8)内端面(81)相平齐的发射光缆(4)、接收光缆(5),光纤套管(8)的外端面(82)延伸至外管(6)的外部,所述反射柱(9)的首端面(91)在外管(6)内与光纤套管(8)的内端面(81)相对设置,反射柱(9)的尾端面(92)延伸至外管(6)的外部,首端面(91)上设置有反射膜(10),反射膜(10)的顶部设置有挡光片(11),挡光片(11)的一端与反射柱(9)侧面上设置的感温元件(7)相连接,另一端延伸至首端面(91)、内端面(81)之间,且感温元件(7)近首端面(91)设置;
所述外管(6)是感温型套管,所述感温元件(7)是感温形变元件,所述发射光缆(4)、接收光缆(5)是同一种光缆。
2.根据权利要求1所述的反射式点型光纤感温火灾探测器,其特征在于:所述反射柱(9)上设置有与感温元件(7)相对应的斜槽(12),斜槽(12)的高端近尾端面(92)设置,斜槽(12)的低端与首端面(91)顶部开设的卡口(13)相通,该卡口(13)内卡有挡光片(11)。
3.根据权利要求2所述的反射式点型光纤感温火灾探测器,其特征在于:所述反射柱(9)的尾端面(92)与限位柱(14)相连接,限位柱(14)的端面直径大于反射柱(9)的端面直径。
4.根据权利要求1所述的反射式点型光纤感温火灾探测器,其特征在于:所述光纤套管(8)的外端面(82)与限位光纤管(15)相连接,限位光纤管(15)的内部设置有与一号光纤腔(83)同轴的二号光纤腔(151),且在限位光纤管(15)的内壁上对称设置有一对光纤卡条(152)。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的反射式点型光纤感温火灾探测器,其特征在于:所述光源(1)为激光光源或LED光源,所述发射光缆(4)、接收光缆(5)为石英光缆或塑料光缆。
6.根据权利要求5所述的反射式点型光纤感温火灾探测器,其特征在于:所述光源(1)为绿色LED光源,所述发射光缆(4)、接收光缆(5)为通信级塑料光缆。
7.根据权利要求6所述的反射式点型光纤感温火灾探测器,其特征在于:所述发射光缆(4)、接收光缆(5)内部光纤的直径是1毫米,所述首端面(91)、内端面(81)之间的距离为2–2.5毫米,所述挡光片(11)的一端与感温元件(7)相连接,另一端与首端面(91)之间的距离小于2毫米。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的反射式点型光纤感温火灾探测器,其特征在于:所述外管(6)的制造材料为金属;所述挡光片(11)的制造材料为金属,其厚度小于等于0.1毫米;所述光纤套管(8)、反射柱(9)的制造材料为塑料。
9.一种权利要求1、2、3或4所述的反射式点型光纤感温火灾探测器的制造方法,其特征在于该制造方法依次包括以下步骤:
第一步:先确定发射光缆(4)、接收光缆(5)上与内端面(81)相平齐一端的端面与反射膜(10)之间的距离 , 等于光纤套管(8)的内端面(81)与反射柱(9)的首端面(91)之间的距离, 依据以下两个公式确定:



其中, 为接收光缆(5)接收的光强, 为发射光缆(4)发射的光强, 为发射光缆(4)、接收光缆(5)上与内端面(81)相平齐一端的端面与反射膜(10)之间的距离, 为发射光缆(4)、接收光缆(5)内部光纤的半径, 为光纤的最大孔径, 为反射膜(10)的反射率, 为光源种类及光源跟光纤耦合情况的调制参数, 为发射光缆(4)发出的光投射在反射膜(10)上光斑半径的2倍;
再根据 确定挡光片(11)、光纤套管(8)、反射柱(9)以及外管(6)的长度;
第二步:先将发射光缆(4)、接收光缆(5)插进光纤套管(8)内的一号光纤腔(83)中,发射光缆(4)、接收光缆(5)的端面与光纤套管(8)的内端面(81)相平齐,再将光纤套管(8)插入外管(6)的一端,插入后,内端面(81)位于外管(6)的内部;
第三步:先将反射膜(10)贴在反射柱(9)的首端面(91)上,再在反射柱(9)的侧面上设置感温元件(7),然后在感温元件(7)上近首端面(91)的一端粘贴挡光片(11),挡光片(11)的另一端延伸至首端面(91)、内端面(81)之间,挡光片(11)位于反射膜(10)的顶部,再将反射柱(9)插入外管(6)的另一端,插入后,首端面(91)位于外管(6)的内部,最后将外管(6)的两端封闭,此时即可完成反射式点型光纤感温火灾探测器的制造。
10.根据权利要求9所述的反射式点型光纤感温火灾探测器的制造方法,其特征在于:
所述第一步中,发射光缆(4)、接收光缆(5)内部光纤的直径为1毫米,所述 为2–2.5毫米,所述挡光片(11)的一端与感温元件(7)相连接,另一端与首端面(91)之间的距离小于
2毫米。

说明书全文

反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种火灾自动报警设备,尤其涉及一种反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法,具体适用于消除电子元器件的缺陷、降低成本、提高灵敏度、方便维护,温度报警值可在35℃–85℃内任意设置,具有极大的实用性。

背景技术

[0002] 目前,国内外用于火灾自动报警上的温度探测器主要有电子式点型定温火灾探测器、电缆式线型定温火灾探测器、电子式差温火灾探测器、电子式差定温火灾探测器、线型光纤感温火灾探测器,它们的缺陷如下:电子式点型定温火灾探测器存在的问题是: 因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患 电子元器件易老化,老化后易产生误报甚至失灵 探测器造价高,后期维护成本高 报警动作温度范围宽,导致灵敏度低。
[0003] 电缆式线型定温火灾探测器存在的问题是: 因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患 电子元器件易老化,老化后易产生误报甚至失灵 探测器造价高,维护成本高 火灾产生位置定位性能差 多为不可恢复型,不能重复使用。
[0004] 电子式差温火灾探测器存在的问题是: 因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大场所不适于安装,存在一定的安全隐患 电子元器件易老化,老化后易产生误报甚至失灵 探测器造价高,维护成本高 温度响应时间较长,灵敏度低。
[0005] 电子式差定温火灾探测器存在的问题是: 因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患 电子元器件易老化,老化后易产生误报甚至失灵 探测器结构很复杂、造价很高,维护成本很高。
[0006] 线型光纤感温火灾探测器存在的问题是: 探测器结构很复杂、成本非常高,维护成本也非常高,用户消费不起 主光缆出现断裂或脱落后会导致所有探测器失效,险性大,安全性较低 火灾产生位置的定位性能较差 温度响应时间较长,灵敏度低。

发明内容

[0007] 本发明的目的是克服现有技术中存在的采用结构复杂、生产维护成本很高、安全性较低、定位性能较差、灵敏度较低的缺陷与问题,提供一种结构简单、生产维护成本很低、安全性较高、定位性能较好、灵敏度较高、温度报警值可在一定范围内任意设置,的反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法。
[0008] 为实现以上目的,本发明的技术解决方案是:反射式点型光纤感温火灾探测器,包括发射光缆、接收光缆与外管,所述发射光缆的一端与经光源调制器调制后的光源相连接,所述接收光缆的一端与信号检测处理器相连接,发射光缆、接收光缆的另一端均延伸至外管内,且在外管内设置有感温元件;所述外管两端的内部分别套入有光纤套管与反射柱,所述光纤套管内的一号光纤腔中插入有与光纤套管内端面相平齐的发射光缆、接收光缆,光纤套管的外端面延伸至外管的外部,所述反射柱的首端面在外管内与光纤套管的内端面相对设置,反射柱的尾端面延伸至外管的外部,首端面上设置有反射膜,反射膜的顶部设置有挡光片,挡光片的一端与反射柱侧面上设置的感温元件相连接,另一端延伸至首端面、内端面之间,且感温元件近首端面设置;
所述外管是感温型套管,所述感温元件是感温形变元件,所述发射光缆、接收光缆是同一种光缆。
[0009] 所述反射柱上设置有与感温元件相对应的斜槽,斜槽的高端近尾端面设置,斜槽的低端与首端面顶部开设的卡口相通,该卡口内卡有挡光片。
[0010] 所述反射柱的尾端面与限位柱相连接,限位柱的端面直径大于反射柱的端面直径。
[0011] 所述光纤套管的外端面与限位光纤管相连接,限位光纤管的内部设置有与一号光纤腔同轴的二号光纤腔,且在限位光纤管的内壁上对称设置有一对光纤卡条。
[0012] 所述光源为激光光源或LED光源,所述发射光缆、接收光缆为石英光缆或塑料光缆。
[0013] 所述光源为绿色LED光源,所述发射光缆、接收光缆为通信级塑料光缆。
[0014] 所述发射光缆、接收光缆内部光纤的直径是1毫米,所述首端面、内端面之间的距离为2–2.5毫米,所述挡光片的一端与感温元件相连接,另一端与首端面之间的距离小于2毫米。
[0015] 所述外管的制造材料为金属;所述挡光片的制造材料为金属,其厚度小于等于0.1毫米;所述光纤套管、反射柱的制造材料为塑料。
[0016] 一种上述反射式点型光纤感温火灾探测器的制造方法,该制造方法依次包括以下步骤:第一步:先确定发射光缆、接收光缆上与内端面相平齐一端的端面与反射膜之间的距离 , 等于光纤套管的内端面与反射柱的首端面之间的距离, 依据以下两个公式确定:
,,
其中, 为接收光缆接收的光强, 为发射光缆发射的光强, 为发射光缆、接收光缆上与内端面相平齐一端的端面与反射膜之间的距离, 为发射光缆、接收光缆内部光纤的半径, 为光纤的最大孔径, 为反射膜10的反射率, 为光源种类及光源跟光纤耦合情况的调制参数, 为发射光缆(4)发出的光投射在反射膜(10)上光斑半径的2倍;
再根据 确定挡光片、光纤套管、反射柱以及外管的长度;
第二步:先将发射光缆、接收光缆插进光纤套管内的一号光纤腔中,发射光缆、接收光缆的端面与光纤套管的内端面相平齐,再将光纤套管插入外管的一端,插入后,内端面位于外管的内部;
第三步:先将反射膜贴在反射柱的首端面上,再在反射柱的侧面上设置感温元件,然后在感温元件上近首端面的一端粘贴挡光片,挡光片的另一端延伸至首端面、内端面之间,挡光片位于反射膜的顶部,再将反射柱插入外管的另一端,插入后,首端面位于外管的内部,最后将外管的两端封闭,此时即可完成反射式点型光纤感温火灾探测器的制造。
[0017] 所述第一步中,发射光缆、接收光缆内部光纤的直径为1毫米,所述 为2–2.5毫米,所述挡光片的一端与感温元件7相连接,另一端与首端面之间的距离小于2毫米。
[0018] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:1、本发明反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法中采取的火灾探测器为点型光纤火灾探测器,其中,光纤感温能够杜绝电信号、电子元器件感温的缺陷,提高装置的安全性与耐久性;点型感温的定位性能非常好,能够很快的确定火灾的产生的具体位置。因此本发明不仅能杜绝电信号、电子元器件感温的缺陷,而且安全性较高、定位性能较好。
[0019] 2、本发明反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法中采取的火灾探测器利用了光纤反射的原理,即:发射光缆发射的光经反射膜反射后射入接收光缆,同时,外管将周围环境的温度传导给感温元件,当温度上升时,感温元件会逐渐产生形变而弯曲,同时带动挡光片下移,并遮挡反射膜,从而导致接收光缆接收到的光强变弱,进而导致送至信号检测处理器的光强变弱,由光强的变化来探测温度,不仅反应时间很短、灵敏度较高,可将报警温度误差控制在±1℃内,而且结构简单,便于生产与维护,成本较低,此外,外管在使用中为全封闭结构,不仅能够提高管内感温元件感温的灵敏性,而且能较好的保护管内零件,安全性较高。因此本发明不仅灵敏度较高、结构简单,温度报警值可在35℃–85℃内任意设置,而且生产维护成本很低、安全性较高。
[0020] 3、本发明反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法中的光源为激光源或LED光源,发射光缆、接收光缆为石英光缆或塑料光缆,尤其当光源为绿色LED光源,发射光缆、接收光缆为通信级塑料光缆时效果最好,绿光LED与通信级塑料光缆搭配的优点如下:首先,在同等功率条件下,绿光LED在通信级塑料光缆中传输的距离最远,能达到单程300–350米;其次,绿光LED的价格很便宜,工作电压小,能够满足消防报警产品规定供电电压为24V、产品备用电源在外电断电后必须满足持续稳定供电8小时以上的要求,而且,LED是利用注入有源区的载流子自发辐射复合发光,没有阈值特性,不易受到电压波动以及温度波动影响,稳定性较强,可连续工作10万小时(约11.5年)以上,寿命很长;再次,通信级塑料光缆不仅衰减系数≤0.2dB/m,传输距离较长,而且其包裹的光纤的直径为1mm,有足够大的面积来让尽可能多的光耦合进纤芯进行传输,能够提高光强与传输距离,此外,通信级塑料光缆与常用的通信级石英光缆相比,价格只有十分之一;最后,1个绿光LED可以复用多个前端探测部,因而可进一步降低成本。因此本发明不仅成本很低、传输距离长,而且稳定性强,能够满足消防报警产品中对传输距离的需要。
[0021] 4、本发明反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法中发射光缆、接收光缆上与内端面相平齐一端的端面与反射膜之间的距离 依照特定的公式设计,该公式能显示出接收光强与 之间的关系,依此关系可设计出最佳的 值范围以确保本发明获得最强的接收光强,接收光强越强,灵敏度自然越高,此时再通过挡光片对光强进行遮挡,就能较快、较精确的获得周围环境的温度,从而提高本发明感温的灵敏度。因此本发明的灵敏度较高。
[0022] 5、本发明反射式点型光纤感温火灾探测器及其制造方法中火灾探测器主要包括外管、光纤套管、反射柱、感温元件与反射膜,不仅零部件数量较少,布置清晰,而且制造材料均为常见材料,便宜易得,便于降低生产维护成本。因此本发明不仅结构简单,而且生产维护成本很低。附图说明
[0023] 图1是本发明的结构示意图。
[0024] 图2是图1中光纤套管的结构示意图。
[0025] 图3是图1中反射柱的结构示意图。
[0026] 图4是本发明中 与 的原理示意图。
[0027] 图5是本发明中 与 的关系图图中:光源1、光源调制器2、信号检测处理器3、发射光缆4、接收光缆5、外管6、感温元件7、光纤套管8、内端面81、外端面82、一号光纤腔83、反射柱9、首端面91、尾端面92、反射膜10、挡光片11、斜槽12、卡口13、限位柱14、限位光纤管15、二号光纤腔151、光纤卡条
152。

具体实施方式

[0028] 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0029] 参见图1–图5,反射式点型光纤感温火灾探测器,包括发射光缆4、接收光缆5与外管6,所述发射光缆4的一端与经光源调制器2调制后的光源1相连接,所述接收光缆5的一端与信号检测处理器3相连接,发射光缆4、接收光缆5的另一端均延伸至外管6内,且在外管6内设置有感温元件7;所述外管6两端的内部分别套入有光纤套管8与反射柱9,所述光纤套管8内的一号光纤腔83中插入有与光纤套管8内端面81相平齐的发射光缆4、接收光缆5,光纤套管8的外端面82延伸至外管6的外部,所述反射柱9的首端面91在外管6内与光纤套管8的内端面81相对设置,反射柱9的尾端面92延伸至外管6的外部,首端面91上设置有反射膜
10,反射膜10的顶部设置有挡光片11,挡光片11的一端与反射柱9侧面上设置的感温元件
7相连接,另一端延伸至首端面91、内端面81之间,且感温元件7近首端面91设置;
所述外管6是感温型套管,所述感温元件7是感温形变元件,所述发射光缆4、接收光缆
5是同一种光缆。
[0030] 所述反射柱9上设置有与感温元件7相对应的斜槽12,斜槽12的高端近尾端面92设置,斜槽12的低端与首端面91顶部开设的卡口13相通,该卡口13内卡有挡光片11。
[0031] 所述反射柱9的尾端面92与限位柱14相连接,限位柱14的端面直径大于反射柱9的端面直径。
[0032] 所述光纤套管8的外端面82与限位光纤管15相连接,限位光纤管15的内部设置有与一号光纤腔83同轴的二号光纤腔151,且在限位光纤管15的内壁上对称设置有一对光纤卡条152。
[0033] 所述光源1为激光光源或LED光源,所述发射光缆4、接收光缆5为石英光缆或塑料光缆。
[0034] 所述光源1为绿色LED光源,所述发射光缆4、接收光缆5为通信级塑料光缆。
[0035] 所述发射光缆4、接收光缆5内部光纤的直径是1毫米,所述首端面91、内端面81之间的距离为2–2.5毫米,所述挡光片11的一端与感温元件7相连接,另一端与首端面91之间的距离小于2毫米。
[0036] 所述外管6的制造材料为金属;所述挡光片11的制造材料为金属,其厚度小于等于0.1毫米;所述光纤套管8、反射柱9的制造材料为塑料。
[0037] 一种上述反射式点型光纤感温火灾探测器的制造方法,该制造方法依次包括以下步骤:第一步:先确定发射光缆4、接收光缆5上与内端面81相平齐一端的端面与反射膜10之间的距离 , 等于光纤套管8的内端面81与反射柱9的首端面91之间的距离, 依据以下两个公式确定:

,,
其中, 为接收光缆5接收的光强, 为发射光缆4发射的光强, 为发射光缆4、接收光缆5上与内端面81相平齐一端的端面与反射膜10之间的距离, 为发射光缆4、接收光缆5内部光纤的半径, 为光纤的最大孔径角, 为反射膜10的反射率, 为光源种类及光源跟光纤耦合情况的调制参数, 为发射光缆(4)发出的光投射在反射膜(10)上光斑半径的2倍;
再根据 确定挡光片11、光纤套管8、反射柱9以及外管6的长度;
第二步:先将发射光缆4、接收光缆5插进光纤套管8内的一号光纤腔83中,发射光缆
4、接收光缆5的端面与光纤套管8的内端面81相平齐,再将光纤套管8插入外管6的一端,插入后,内端面81位于外管6的内部;
第三步:先将反射膜10贴在反射柱9的首端面91上,再在反射柱9的侧面上设置感温元件7,然后在感温元件7上近首端面91的一端粘贴挡光片11,挡光片11的另一端延伸至首端面91、内端面81之间,挡光片11位于反射膜10的顶部,再将反射柱9插入外管6的另一端,插入后,首端面91位于外管6的内部,最后将外管6的两端封闭,此时即可完成反射式点型光纤感温火灾探测器的制造。
[0038] 所述第一步中,发射光缆4、接收光缆5内部光纤的直径为1毫米,所述 为2–2.5毫米,所述挡光片11的一端与感温元件7相连接,另一端与首端面91之间的距离小于2毫米。
[0039] 本发明的原理说明如下:一、 的确定:
参见图4,由图可见,发射光缆4发出的光穿过距离 (即发射光缆4、接收光缆5上与内端面81相平齐一端的端面与反射膜10之间的距离)后射至反射膜10,被反射膜10反射后,反射光射至接收光缆5,图中的 为接收光缆5接收的光强, 为发射光缆4发射的光强, 为发射光缆4、接收光缆5上与内端面81相平齐一端的端面与反射膜10之间的距离, 为发射光缆4、接收光缆5内部光纤的半径, 为光纤的最大孔径角, 为反射膜10的反射率, 为光源种类及光源跟光纤耦合情况的调制参数, 为发射光缆(4)发出的光投射在反射膜(10)上光斑半径的2倍;则有

,,
由上述公式可见, 越大,光强越大,探测器越灵敏。当本发明选定光源、光缆、反射膜10后, 、 、 、 、 、 即为定值,此时要提高 的值,就必须改变 ,两者之间的关系请参见图5,由图5可见,当 值取定某一范围时, 能达到最大,灵敏度最高。本发明结合这个公式设计出 值的最佳工程使用范围为2–2.5mm,此时得到的 最大,灵敏度最高。
[0040] 二、挡光片的设计:本发明中挡光片11的一端与感温元件7相连接,另一端延伸至首端面91、内端面81之间,使用中,当感温元件7因温度上升而逐渐形变至弯曲时,感温元件7带动其一端粘贴的挡光片11下移,以减少射至反射膜10上的光,等同于降低了反射率,从而减少接收光缆
5接收到的光强,进而导致送至信号检测处理器3的光强变弱,此时便可由光强的变化来探测出温度,当温度到达设定值时,就报警。
[0041] 为确保实现设计效果,挡光片11要求厚度不超过0.1mm,金属(如、锌、锰及其合金),有刚性,不易形变。同时,由上可知, 值的最佳工程使用范围为2–2.5mm,因而挡光片11的另一端与首端面91之间的距离小于2毫米,如果超过2毫米,则会影响挡光片11对反射光的遮挡效果。
[0042] 三、绿光LED与通信级塑料光缆:1、绿光LED:
光信号的优势:绿光LED即为绿光发光二极管,它在通信级塑料光缆中传输的是光信号,即便通信级塑料光缆周围有高电压或者很强的地磁场也不会对光缆中的光信号产生影响,相对而言,电信号却很容易受到高电压或者地磁场干扰,导致信号失真而产生误报;此外,电信号在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所不适于安装,存在一定的安全隐患,产生电信号的电子元器件还易老化,且在老化后易产生误报甚至失灵,本发明采用的绿光LED对这些缺陷都能避免。
[0043] 稳定性:绿光LED利用注入有源区的载流子自发辐射复合发光,没有阈值特性,光谱密度比激光光源高几个数量级,稳定性较强,而激光光源是受激辐射复合发光,存在光学谐振腔,很容易受到电压波动以及温度波动影响,导致激光光源光衰及温漂很严重。因此绿光LED的稳定性远高于激光光源。
[0044] 价格优势:本发明采用的绿光LED的功率一般20毫瓦,工作电压在3V左右,工作电流小于10毫安,1个绿光LED可以复用多个反射式光纤烟雾传感器,其市场售价为0.09元/个,而20毫瓦的激光光源,高压供电,工作电流大约150毫安,其市场售价是20毫瓦绿光LED市场售价1500倍以上,且体积很大。
[0045] 消防报警产品要求:国家规定消防报警产品的供电电压为24V,不能提供高压,且强制性规定产品的备用电源在外电断电后必须满足持续稳定供电8小时以上,激光光源不仅需要高压供电,而且在考虑实用性与低成本的条件下,若探测器的光源1采用激光光源,则很难保证其备用电源在外电断电后能持续稳定供电8小时。
[0046] 使用寿命:绿光LED寿命可连续工作10万小时(约11.5年)以上,激光光源最多可连续工作7500小时(约1个月)。
[0047] 由上可见,相比较激光光源,本发明采取绿光LED作为光源1,不仅能够满足消防报警产品要求、稳定性较强,而且使用寿命较长,尤其是价格很便宜,大大提高了本发明的性价比。
[0048] 2、通信级塑料光缆:通信级塑料光缆的内部裹有通信级光纤,在实际应用中,除了接头等位置需要剥掉通信级塑料光缆表面一小段保护套便于接续外,其余部位均显示为通信级塑料光缆。用通信级塑料光缆代替现有产品中的电线电缆,低能耗、低污染,成本更低,符合国家“光进铜退与节能减排”的产业政策。
[0049] 光纤直径比较:感烟火灾探测器利用光散射对烟雾探测,这就要求被散射光的强度要尽可能大,光强的大小与光纤的直径直接相关,光纤直径大才能够让尽可能多的光进入纤芯进行传输,通信级塑料光纤直径为1mm,通信级石英光纤直径则为0.125mm,相差8倍,在同样功率的光源下,通信级石英光纤因为直径太小,其内部传输光的强度太弱,根本不适宜用于探测烟雾,若一定要探测烟雾,就必须采用成束的石英光纤进行光信号传输,此时就会增加端面处理的难度与成本,石英光纤的直径只有0.125mm,又细又软,其端面处理不仅精度要求高、耗时长,而且端面处理的好坏需要专用设备才能检测出,处理成本很高,且采用了光纤束,这意味要处理大量的石英光纤,耗时更长,成本更高。相比较而言,本发明采用的通信级塑料光缆由于直径有1mm,且有一定硬度,其端面处理用肉眼就能判断出好坏,而且只需处理一根,毕竟一根就能满足探测烟雾的要求。
[0050] 衰减系数比较:感烟火灾探测器包括前端探测部11与后台处理部12,前端探测部11需要设置在易发生火灾的场合以进行检测,而后台处理部12需要间隔较长的距离以进行数据处理,两者之间通过光缆连接,这就要求光缆具有较低的衰减系数以支持光信号较远距离的传输。本发明采用的通信级塑料光缆的衰减系数≤0.2dB/m,能满足火灾报警中对传输距离的要求。
[0051] 价格比较:市场上,国产通信级塑料光缆价格为0.2–0.3元/m,国产通信级石英光缆价格为3元/m,价格相差10倍。
[0052] 由上可见,本发明采用的通信级塑料光缆直径大、衰减系数小,不仅能够提高光信号的强度,而且能进行远距离的光信号传输,价格还十分便宜,性价比很高。
[0053] 3、绿光LED、通信级塑料光缆的搭配:本发明绿光LED作为光源1、通信级塑料光缆作为传输光缆的原因除了它们各自的优点外,还在于绿光LED、通信级塑料光缆的搭配优点:对于不同颜色的LED,同等功率下,绿光LED在通信级塑料光缆中的衰减最小,传输距离最远。
[0054] 同时,绿光LED直径为5mm,通信级塑料光缆的直径为1mm,生产中只需让光纤10的端面直接对准绿光LED就行,不需要昂贵的光器件和光路进行调节,操作简单,便于量产,而石英光纤直径只有0.125mm,它必须借助聚焦透镜才能把光源1发出的光尽可能送入石英光纤里面传输,操作复杂,成本高,不适用于量产。
[0055] 若将激光光源与通信级塑料光缆搭配,其缺点为:主要是激光光源价格太高,市场竞争太差,且激光光源体积大、耗电大、稳定性差。
[0056] 若将其他颜色的LED与通信级塑料光缆搭配,其缺点为:相同功率条件下,只有绿光LED在通信级塑料光缆中传输距离最远,其他颜色的LED传输距离太短,不适用于实际。
[0057] 若将绿光LED与别的光缆搭配,其缺点为:石英光纤中衰减最小的光波长是850nm、1310nm、1550nm,而绿光的波长是532nm,因而绿光在石英光纤中衰减很大,传输距离有限,不适用于实际。
[0058] 四、外管、光纤套管、反射柱与感温元件:外管:外管6为感温型套管,能将外部环境的温度传导进管内,以便于感温元件7探测。
外管6的制造材料为金属,如钢、、铝等导热金属。
[0059] 光纤套管:光纤套管8的外端面82与限位光纤管15相连接,限位光纤管15可控制光纤套管8进入外管6的长度,同时,限位光纤管15内壁上对称设置的一对光纤卡条152可以较紧的夹持住发射光缆4、接收光缆5。光纤套管8、限位光纤管15的制造材料优选为塑料。
[0060] 反射柱:反射柱9的尾端面92与限位柱14相连接,限位柱14可控制反射柱9进入外管6的长度。反射柱9、限位柱14的制造材料优选为塑料。
[0061] 感温元件:感温元件7是感温形变元件,在周围温度上升的情况下,感温元件7会逐渐产生形变而弯曲,以带动挡光片下移。
[0062] 实施例:光源1为绿色LED光源,发射光缆4、接收光缆5为通信级塑料光缆,发射光缆4、接收光缆5中光纤的直径是1毫米;发射光缆4、光纤套管8、限位光纤管15、接收光缆5、反射柱
9、限位柱14、感温元件7、挡光片11与外管6构成一个独立结构,该独立结构与光源1、光源调制器2、信号检测处理器3相互独立,且一个光源1可同时复用多个所述的独立结构;
反射式点型光纤感温火灾探测器,包括发射光缆4、接收光缆5与外管6,所述发射光缆
4的一端与经光源调制器2调制后的光源1相连接,所述接收光缆5的一端与信号检测处理器3相连接,所述外管6两端的内部分别套入有光纤套管8与反射柱9,所述光纤套管8内的一号光纤腔83中插入有与光纤套管8内端面81相平齐的发射光缆4、接收光缆5,外端面82与位于外管6外部的限位光纤管15相连接,限位光纤管15的内部设置有与一号光纤腔83同轴的二号光纤腔151,限位光纤管15的内壁上对称设置有一对光纤卡条152,限位光纤管15的端面直径大于光纤套管8的端面直径,所述反射柱9的首端面91在外管6内与光纤套管8的内端面81相对设置,尾端面92与位于外管6外部的限位柱14相连接,限位柱14的端面直径大于反射柱9的端面直径,首端面91上设置有反射膜10,反射膜10的顶部设置有挡光片11,挡光片11的一端与反射柱9侧面上设置的感温元件7相连接,另一端延伸至首端面91、内端面81之间,感温元件7设置于反射柱9侧面上的斜槽12内,斜槽
12的高端近尾端面92设置,斜槽12的低端与首端面91顶部开设的卡口13相通,该卡口
13内卡有挡光片11;
所述首端面91、内端面81之间的距离为2–2.5毫米,所述挡光片11的一端与感温元件7相连接,另一端与首端面91之间的距离小于2毫米。
[0063] 一种上述反射式点型光纤感温火灾探测器的制造方法,该制造方法依次包括以下步骤:第一步:先确定发射光缆4、接收光缆5上与内端面81相平齐一端的端面与反射膜10之间的距离 , 等于光纤套管8的内端面81与反射柱9的首端面91之间的距离, 依据以下两个公式确定:

,,
其中, 为接收光缆5接收的光强, 为发射光缆4发射的光强, 为发射光缆4、接收光缆5上与内端面81相平齐一端的端面与反射膜10之间的距离, 为发射光缆4、接收光缆5内部光纤的半径, 为光纤的最大孔径角, 为反射膜10的反射率, 为光源种类及光源跟光纤耦合情况的调制参数, 为发射光缆(4)发出的光投射在反射膜(10)上光斑半径的2倍;
确定后的 为2–2.5毫米,再根据 确定挡光片11、光纤套管8、反射柱9以及外管6的长度;
第二步:先将发射光缆4、接收光缆5插进光纤套管8内的一号光纤腔83中,发射光缆
4、接收光缆5的端面与光纤套管8的内端面81相平齐,再将光纤套管8插入外管6的一端,插入后,内端面81位于外管6的内部;
第三步:先将反射膜10贴在反射柱9的首端面91上,再在反射柱9的侧面上设置感温元件7,然后在感温元件7上近首端面91的一端粘贴挡光片11,挡光片11的另一端与首端面91之间的距离小于2毫米,挡光片11位于反射膜10的顶部,再将反射柱9插入外管6的另一端,插入后,首端面91位于外管6的内部,最后将外管6的两端封闭,此时即可完成反射式点型光纤感温火灾探测器的制造。
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