紧凑型光学烟雾探测器系统和设备
阅读：278发布：2020-05-13
专利汇可以提供紧凑型光学烟雾探测器系统和设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及紧凑型光学 烟雾探测器 系统和设备。公开了一种用于检测小型、持久的烟雾探测器中烟雾存在的设备。具体地，本公开示出了如何在烟雾探测器周围构建非常紧凑的 外壳 ，同时将来自外壳结构的反射保持在非常低的值，同时满足快速响应烟雾和防止环境光的所有其他外围需求。这允许非常小的烟雾颗粒的光散射测量在抗灰尘负面影响的装置中是可靠的。特别地，公开了几何光学元件，例如帽和光学 缺陷 元件。，下面是紧凑型光学烟雾探测器系统和设备专利的具体信息内容。
1.一种用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，该设备减轻灰尘的有害影响，从而增加寿命和功效，所述设备包括：
第一光源；
第一光电探测器，基本上靠近所述第一光源设置；
用于执行下列的非易失性逻辑：
从所述第一光电探测器接收第一信号；和
至少基于所接收的第一信号确定烟雾的存在；和
折射率在1.4-1.7之间的多个有损光学构件。
2.根据权利要求1所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，所述第一光源包括具有围绕第一波长λ1为中心的光谱强度的第一发光二极管LED。
3.根据权利要求2所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，还包括具有围绕第二波长λ2为中心的光谱强度的第二发光二极管。
4.根据权利要求3所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，还包括具有围绕第二波长λ2为中心的光谱强度的第二光电探测器。
5.根据权利要求1所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，还包括在所述光源和第一光电探测器之间的基本上不透明的屏障。
6.根据权利要求1所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，还包括基板。
7.根据权利要求6所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，还包括设置在所述基板上的模拟前端。
8.根据权利要求7所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，第一光电探测器和第二光电探测器设置在所述模拟前端上。
9.根据权利要求6所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，所述第一光源设置在所述基板上。
10.根据权利要求1所述的用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，接收的第一信号基于散射并且与所述设备中存在的颗粒物质的量相关。
11.一种用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的设备，其特征在于，该设备减轻灰尘的有害影响，从而增加寿命和功效，该设备包括：
用于从第一光源提供光的构件；
用于检测靠近所述第一光源设置的第一光电探测器上的光的构件；
用于从所述第一光电探测器接收第一信号的构件；
用于至少基于接收的第一信号确定烟雾的存在的构件，接收的第一信号至少部分地基于分散的颗粒物质；和
用于使用折射率在1.4-1.7之间的多个有损光学构件吸收环境光的构件；
用于使用几何反射光远离所述第一光电探测器的帽来反射光的构件。
紧凑型光学烟雾探测器系统和设备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请与2017年12月15日提交的题为“紧凑型光学烟雾探测器系统和设备”的美国临时申请No.62/599,474以及2018年11月6日提交的题为“紧凑型光学烟雾探测器系统和设备”的美国专利申请No.16/181,878相关并要求其优先权，两个申请通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003] 本公开涉及烟雾检测。更具体地，本公开描述了与紧凑且坚固的检测器内的烟雾的光学识别有关的设备和技术。
背景技术
[0004] 烟雾探测器是一种感知烟雾的装置，通常作为火灾的指示器。商业安全装置向火警控制面板发出信号，作为火警系统的一部分，而家用烟雾探测器，也称为烟雾警报器，通常从探测器本身发出本地声音或视觉警报。
[0005] 烟雾探测器安装在塑料外壳中，通常形状像直径约150毫米(6英寸)和厚度25毫米(1英寸)的圆盘，但形状和尺寸各不相同。可以通过光学(光电)或通过物理过程(电离)检测烟雾，检测器可以使用任一种方法或两种方法。敏感警报可用于检测并禁止在禁止吸烟的区域吸烟。大型商业、工业和住宅建筑中的烟雾探测器通常由中央火警系统供电，该系统由具有备用电池的建筑电源供电。
[0006] 家用烟雾探测器的范围从单独的电池供电单元到几个带电池备用的互连主电源单元；使用这些相互连接的单元，如果任何单元检测到烟雾，即使家用电源熄灭也都会触发。光学烟雾探测器的尺寸往往较大。因此，900/0的家用烟雾探测器采用电离技术。
[0007] 虽然电离烟雾报警器通常对火焰火灾更敏感，但光电烟雾报警器通常对长时间闷烧(称为“阴燃火灾”)的火灾更敏感。对于每种类型的烟雾报警器，其提供的优势对于某些火灾情况下的生命安全可能是至关重要的。无论白天还是黑夜，家庭致命火灾都包括大量闷烧火灾和大量火焰。人们无法预测家中可能发生的火灾类型或何时会发生火灾。任何可接受的烟雾报警技术必须对两种类型的火灾都有可接受的效果，以便在一天中的任何时候提供火灾预警。或者晚上，无论是睡着还是醒着。
[0008] 电离烟雾探测器使用放射性同位素，通常是銤-241，来电离空气；检测到由烟雾引起的差异并产生警报。烟雾探测器有两个电离室，一个向空气开放，一个参考室不允许粒子进入。放射源将α粒子发射到两个腔室中，从而使一些空气分子电离。
[0009] 腔室中的电极对之间存在电位差(电压)；离子上的电荷允许电流流动。两个腔室中的电流应该相同，因为它们受到气压，温度和源老化的同等影响。如果任何烟雾颗粒进入开放腔室，一些离子将附着在颗粒上，而不能用于携带该腔室中的电流。电子电路检测到开放腔室和密封腔室之间已形成电流差异，并发出警报声。
[0010] 光电或光学烟雾探测器包含红外、可见或紫外光源(通常是白炽灯泡或发光二极管)、透镜和光电接收器(通常是光电二极管)。在点型探测器中，所有这些部件都布置在腔室内，其中可能含有来自附近火焰的烟雾的空气流动。在诸如中庭和礼堂等大型开放区域中，使用光束或投射光束烟雾探测器代替单元内的腔室：壁挂式单元发射红外或紫外光束，其由单独接收和处理装置，或通过反射器反射回接收器。
[0011] 在某些类型中，特别是光束类型中，光源发出的光穿过被测试的空气并到达光电传感器。由于烟雾、空气中的灰尘或其他物质，吸收的光强会因吸收而减少；电路检测到光强度，如果低于指定的阈值，可能会因烟雾而产生警报。在其他类型中，通常是腔室类型，光不是指向传感器，其在没有颗粒的情况下不被照射。如果腔室内的空气中含有颗粒(烟雾或灰尘)，则光线会散射，其中一些会到达传感器，从而触发警报。
[0012] 如上所述，电离探测器对火焰的火焰阶段比光学探测器更敏感，而光学探测器在早期阴燃阶段对火灾更敏感。消防安全专家和国家消防局建议安装所谓的组合报警器，这些报警器既可以检测热量和烟雾，也可以同时使用电离和光电过程。可以在单个设备中包含两种技术的组合警报，其中一些甚至包括一氧化碳检测功能。
[0013] 不幸的是，光学烟雾探测器的尺寸和/或占地面积使得它们不能用于绝大多数家庭使用，以及大部分商业用途。本公开的发明人已经识别出这些缺点并且认识到需要更紧凑、坚固的光学烟雾探测器系统。也就是说，一种光学烟雾探测器，它足够小，可以普遍使用，同时又足够坚固，可以长时间保持敏感状态。
[0014] 该概述旨在提供本专利申请的主题的概述。其目的不是提供对本公开的排他性或详尽的解释。通过将这些系统与本申请的其余部分中参考附图所阐述的本公开的一些方面进行比较，传统和传统方法的进一步限制和缺点对于本领域技术人员将变得显而易见。实用新型内容
[0015] 用于光学检测烟雾的装置及其实施。公开了一种用于检测小型、持久的烟雾探测器中烟雾存在的设备。具体地，本公开示出了如何在烟雾探测器周围构建非常紧凑的外壳，同时将来自外壳结构的反射保持在非常低的值，同时满足快速响应烟雾和防止环境光的所有其他外围需求。这允许非常小的烟雾颗粒的光散射测量在抗灰尘负面影响的装置中是可靠的。特别地，公开了几何光学元件，例如帽和光学缺陷元件。
[0016] 根据一个方面，本公开是一种使用本文所述的光学分析技术识别烟雾的设备。具体地，设备设置在光学烟雾检测器中并且在其内执行识别。
[0017] 根据该装置的另一个方面，光透过空气，光被烟雾颗粒散射。
[0018] 根据另一方面，散射光入射在一个或多个检测器上，每个检测器设置在相对于光源的各种距离处，从光传输。
[0019] 根据另一方面，检测到的光的比率用于确定烟雾的存在。
[0020] 根据又一方面，设备利用逻辑，该逻辑在执行时执行接收光信息和进行烟雾确定的步骤。
[0021] 根据本公开的另一方面，该装置还包括帽，该帽设置成与第一光源基本正交。
[0022] 根据本公开的另一方面，帽的形状基本上类似于圆锥形部分，至少部分地成形。
[0023] 根据本公开的另一方面，锥形部分的帽至少部分是抛物线。
[0024] 根据本公开的另一方面，锥形部分的帽至少部分地是椭圆形。
[0026] 根据本公开的另一方面，该装置还包括光学偏转元件阵列，该光学偏转元件阵列基本上围绕帽的外半径设置成圆形。
[0027] 根据本公开的另一方面，该装置还包括抗反射涂层，该抗反射涂层设置在光学偏转元件的帽和阵列中的至少一个上。
[0028] 根据本公开的另一方面，涂层以第一波长λ1为中心。
[0030] 根据本公开的另一方面，光学偏转元件阵列基本上是翼形的。
[0031] 根据另一方面，本公开包括与一个或多个光电探测器电通信的模拟前端。
[0032] 根据本公开的又一方面，使用多个光源，每个光源具有以不同频率为中心的波长。
[0033] 根据本公开的又一方面，每种波长都有助于确定烟雾的存在。
[0034] 根据本公开的又一方面，多个有损构件围绕探测器室的中心。
[0035] 根据本公开的又一方面，多个有损构件基本上被配置为列。
[0036] 根据本公开的又一方面，多个有损构件基本上构造成类似于散热片的翼状特征。
[0037] 根据本公开的又一方面，多个有损构件基本上构造成具有接近家用灰尘的折射率。
[0039] 根据本公开的另一方面，紧凑型烟雾探测器可由单个模拟前端(AFE)组成。
[0040] 根据本公开的另一方面，紧凑型烟雾探测器和单个模拟前端(AFE)可以由基板上的多个管芯制造。
[0041] 根据本公开的另一方面，紧凑型烟雾探测器可以使用一个或多个光学滤波器。
[0042] 根据本公开的又一方面，紧凑型烟雾探测器可以使用一个或多个光学滤波器。具体地，滤光器可包括吸收滤光器和/或干涉或二向色滤光器。
附图说明
[0044] 为了更全面地理解本公开的本质和优点，参考以下优选实施例的详细描述并结合附图，其中：
[0045] 图1示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性光学烟雾探测器边界表面的侧视图；
[0046] 图2描绘了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的示例性光学烟雾检测器的俯视图，其示出了操作。
[0047] 图3描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的形成示例性光学烟雾检测装置的元件的俯视图；
[0048] 图4A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的关于操作中的光学烟雾检测装置的现有技术的缺点。
[0049] 图4B示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的关于操作中的光学烟雾检测装置和由示例性光学烟雾检测器包括的元件的现有技术的上述缺点的克服；
[0050] 图5描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的由示例性光学烟雾检测装置包括的光学检测模具的俯视透视图；
[0051] 图6描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的由示例性光学烟雾检测装置包括的光学检测模具的侧视图；
[0052] 图7图示了根据本文提供的本公开的一些实施例的操作中的示例性光学烟雾检测装置的等距视图；
[0053] 图8描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的形成示例性光学烟雾检测装置的元件的俯视图；
[0054] 图9A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的侧视图；
[0055] 图9B描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的俯视图；
[0056] 图9C示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的等距视图；
[0057] 图10A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的侧视图；
[0058] 图10B描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的俯视图；
[0059] 图10C示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的等距视图；
[0060] 图11示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性光学烟雾探测器边界表面的侧视图。
具体实施方式
[0061] 本公开涉及烟雾检测。更具体地，本公开描述了与紧凑且坚固的检测器内的烟雾的光学识别有关的设备和技术。
[0062] 以下描述和附图详细阐述了本公开的某些说明性实施方式，其指示了可以执行本公开的各种原理的若干示例性方式。然而，说明性示例并非穷举本公开的许多可能实施例。在适用的附图的前述过程中阐述了本公开的其他目的、优点和新颖特征。
[0063] 火灾可以以各种方式发生。两种最常见的火灾形式是缓慢的闷烧火焰和快速燃烧的火焰。阴燃火是一种缓慢、低温、无焰的燃烧形式。这些火灾缓慢发展并产生大量烟雾，这些烟雾很容易被光学烟雾探测器探测到。通常通过诸如香烟或电短路之类的弱热源在软垫家具上引发阴燃火灾。
[0064] 快速燃烧的火焰迅速发展，通常会产生黑烟和有毒烟雾，并且几乎没有时间逃生。阴燃(通常为600℃)时的特征温度和热量与快速火焰(通常为1500℃)相比较低。快速燃烧的火焰传播速度通常比阴燃火焰快十倍。然而，阴燃火灾会释放出大量有毒气体，如一氧化碳。这些气体非常易燃，随后可在气相中点燃，从而引发向燃烧燃烧的过渡。
[0065] 通常已经提出并实施用于通过烟雾颗粒检测散射光来检测烟雾的烟雾探测器并将其付诸实践。这种烟雾探测器如下检测火灾。烟雾探测器具有用于存储光发射器和光电探测器的暗室。从光发射器发射的光被流入暗室的烟雾颗粒散射，从而产生散射光。光电探测器接收散射光。
[0066] 与电离型烟雾报警器相比，光学型烟雾报警器具有若干系统性和操作性缺点。近年来，已经提出了包括用于抑制噪声光(由暗室的内壁反射，从光发射器发射的光产生的光)到达光检测器的光阱的烟雾检测器。
[0067] 通常存在两种类型的噪声光-一种是由从光发射器发射的光的附近表面的不希望的反射和泄漏到烟雾室中的其他环境光引起的。需要避免这两种灯，因为光电探测器无法确定光是由反射还是由散射或环境引起的。当采用这种烟雾探测器时，必须设计光学和电气系统以避免噪声光的误触发。本公开的发明人已经认识到如何在减小尺寸、成本和增加美感的同时在两个前沿上进行改进。
[0068] 然而，在这种烟雾探测器中，光阱设置在光发射器和光电探测器的前面。因此，从光发射器发射的光在平行于包括光发射器的光轴和光电检测器的光轴的虚拟平面的方向上被反射。因此，由于噪声光容易入射到光检测区域，因此仍然可能发生误报警。
[0069] 一些烟雾探测器采用迷宫式结构来阻止光进入暗室。由于从光发射器发射的光被构成迷宫结构的壁构件的边缘部分反射，因此产生了不能被光阱充分衰减的量的不规则噪声光。因此，噪声光可能进入光检测区域，从而引起误报警。
[0070] 另外，在这些类型的烟雾探测器中，必须设置多个光阱，并且必须在暗室内的迷宫结构内部设置光阱。因此，任何一种情况都需要很大的空间来设置光阱，从而使烟雾探测器的小型化遇到了困难。而且，一些烟雾探测器除了光阱之外还包括诸如透镜之类的另一个构件，由此可以增加制造烟雾探测器的成本。此外，光阱和/或透镜可以抑制烟雾流入暗室。
[0071] 除了更大的占地面积之外，相对于电离警报，光学检测设备在其服务过程中遭受确认。使用红外发射器LED和电离型烟雾报警器的光学烟雾报警器用于检测两种类型的火灾并且依赖于通过它们的环境空气流。在一些装置中(如在一个或多个前述实施例中)，使用风扇来促进空气通过它们。但是，灰尘和颗粒物质会聚集并污染其某些设备元件。这些表面在所有方向上变得更加反射，使得落在这些表面上的任何光现在可以以类似于烟雾的方式散射到光电探测器中。
[0072] 仍然，在某些情况下，光学检测系统优于电离型系统。例如，光学系统更好地检测阴燃火灾。此外，电离警报的缺点在于，由于它们在传感器中含有放射性同位素，因此它们受制于有关其制造和处置的规定。这些法规取决于国家，但可能给制造商带来相当大的负担。
[0073] 光学烟雾探测器往往是大而昂贵的装置，随着年龄的增长而降低污染，从而产生误报。本公开的发明人已经认识到需要更坚固的光学烟雾探测器，其尺寸与普遍存在的家用电离单元的大小有关，并且对灰尘和其他微粒污染的威胁相对不敏感。此外，腔室内的光学表面本身对此起着重要作用。
[0074] 图1示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性光学烟雾探测器边界表面的侧视图。烟雾探测器帽100包括下边界110、圆形侧壁130、上边界120、轴向中心160和几何表面140、150。
[0075] 值得注意的是，图1描绘了烟雾探测器帽100的侧视图，其是圆形的，同时从上向下观察。因此，严格地说，几何表面140、150是相同的表面。然而，为了阐明光子165、175的目的，它们被不同地标记。这将在本公开中稍后更详细地讨论。
[0076] 在一个或多个实施例中，烟雾探测器帽100用于反射和/或吸收光，使得烟雾探测器室中的光很大程度地从颗粒(例如烟雾等)散射，并返回到烟雾探测器系统中。这也在本公开后面更详细地讨论。下边界110可代表印刷电路板(PCB)或晶片管芯。出于讨论的目的，来自一个或多个发光器件的光从该表面方向发射。
[0077] 圆形侧壁130包括基本上圆柱形的边界，该边界保持环境光不被消除或者防止存在于腔室中的光不会重新导向回到下边界110。同样，这个前提将在后面描述。上边界120表示烟雾探测器帽100的顶部。鉴于烟雾探测器帽在径向方向上基本上不变，轴向中心160用于表示其中心。
[0078] 在操作上，在一些实施例中，光线(光子165、175)从发光装置发射，向上传播通过烟雾探测器室。。光线入射在烟雾颗粒上(未示出)，并因此散射。散射光线向下朝向下边界表面向一个或多个光电探测器传播。。除了散射光之外，光电探测器还从背景接收标称光。
[0079] 在一个或多个实施例中，几何表面150、140用于将从下边界110发射的光反射远离下边界110。也就是说，应该减轻未被颗粒物质散射的光，以便最大化信噪比(SnR)。例如，在本实施例中，几何表面150、140具有抛物线(严格来说，3-d抛物面)形状。这样，取决于抛物线焦点，从下边界110发射的光将基本上在基本正交的方向上被反射。
[0080] 例如，光线/光子165入射在几何形状150上。由于其入射在几何形状150上的方向和角度，光线光子165被反射离开由光线/光子170表示的下边界110。类似地，光线/光子175入射在几何形状140上。由于其方向和入射在几何形状140上的角度，光线光子175被反射离开由光线/光子180表示的下边界110。
[0081] 预定阈值、背景减法和其他操作参数将在本公开中稍后更详细地讨论，本领域技术人员将理解这些参数。
[0082] 图2描绘了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的示例性光学烟雾探测器200的俯视图，其示出了操作。光学烟雾探测器200包括发光二极管(LED)230、光学腔室210、探测器盖220、壳体模制件280、光电二极管/换能器250和光学偏转翅片290。
[0084] 在一些实施例中，壳体模制件290是基板，其提供用于将检测器盖220和光学腔室210附接到其上的结构。通常，光学烟雾探测器的目的是允许来自周围空气/环境的烟雾进入，同时拒绝从其发出的环境光。一般而言，检测器盖220和光学腔室210试图用于这些目的。
[0085] 也就是说，检测器盖220具有两个用于气体/烟雾通道的端口(例如，入口和出口)，而光学腔室210基本上围绕检测器内部，防止大多数环境光进入。根据本公开的一些实施例，检测器盖220和光学腔室210由不透明聚合物和/或有损材料制成，其厚度远大于平均趋肤深度。高导电率(镜面)或任何其他合适的材料，例如金属、半金属、复合材料，也不超出本公开的范围。
[0086] 光电探测器250是光或其他电磁能的传感器。光电探测器250具有将光子转换成电流的p-n结。吸收的光子在耗尽区域中形成电子-空穴对，用于检测接收的光强度。在一些实施例中，光电探测器250是光电二极管或光电晶体管。然而，任何光检测装置，例如崩落、光电倍增管等，都不超出本公开的范围。
[0087] 在操作中，光240从LED 260发射。如本领域技术人员可以理解的，一些光240从烟雾颗粒270散射出来。散射光260可以被光电探测器250重新散射或导向并因此被光电探测器250检测到。没有被烟雾颗粒270散射的光240被阻挡构件阻挡以防止光电探测器250的直接照射或者被光学缺陷鳍290入射并重定向。光学偏转器翅片290通常具有黑色、亚光饰面，其目的是将光重定向到其他光学偏转器翅片290中。
[0088] 图3描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的形成示例性光学烟雾检测装置300的元件的俯视图。在一个或多个实施例中，基板310包括模拟前端(AFE)、光电探测器和光源，其将在本公开中稍后更详细地讨论。
[0089] 在一些实施例中，光隔离结构腔室柱320由吸收其体积中的光的材料制成。此外，元素是光滑的，具有镜面般的光洁度，而不是亚光饰面。体吸收材料使得吸收深度>10的光波长。因此，折射率的实部保持非常接近于非吸收材料。
[0090] 在一些实施例中，光隔离结构腔室柱320包括聚合物或玻璃。大多数塑料和玻璃的指数接近1.45-1.6。这可以从菲涅耳方程产生反射率R～3％，光滑表面以镜面方式反射光，如下所示：
[0091]
[0092] 其中
[0093]
[0094] 以及
[0095]
[0096] 因此，大部分光入射被光分离结构腔室柱的材料吸收，甚至被反射的部分也很少被反向散射。
[0097] 图4A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的关于操作中的光学烟雾检测装置400的现有技术的缺点。鉴于烟雾探测器预计持续10年或更长时间，本公开的目的是提供一种坚固、持久的光学烟雾探测器。
[0098] 鉴于整个烟雾探测器中的恒定空气通量，普通技术人员将理解黄昏积聚的衰弱特性，现在将参照图4A和4B详细讨论。灰尘颗粒420吸附到光隔离结构室柱410。入射光线430可以来自环境光、背景光或来自烟雾探测器的内部光源。出于说明的目的，本描述表示为了清楚起见的简化。也就是说，我们假设光线430完全传输到尘埃粒子420中。
[0099] 入射光线430被传输到尘埃粒子420中，成为光线440。当光线440入射到光隔离结构室柱410上时，其能量(或矢量幅度)根据用于透射和反射的菲涅耳方程分解。这是由于灰尘和光隔离结构腔室柱410之间的阻抗不匹配。因此，光线450被反射并且光线460被传输到光隔离结构腔室列410中。另外，本公开的发明人指出，如果在光隔离结构腔室柱410上使用粗糙表面(例如无光泽)，则光也会散射，这也在图4A中示出。
[0100] 图4B示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的关于操作中的光学烟雾检测装置和由示例性光学烟雾检测器400包括的元件的现有技术的上述缺点的克服。灰尘颗粒420吸附到光隔离结构腔室柱410。入射光线430可来自环境光、背景光或来自烟雾探测器的内部光源。同样，出于说明的目的，本描述表示为了清楚起见的简化。也就是说，我们假设光线430完全传输到尘埃粒子420中。
[0101] 入射光线430被传输到尘埃粒子420中，成为光线440。当光线440入射到光隔离结构室柱410上时，其能量(或矢量幅度)通常根据用于透射和反射的菲涅耳方程分解。然而，在本公开的一个或多个实施例中，光隔离结构腔室列410的复阻抗(或折射率)的实部与普通灰尘420匹配。因此，光线440几乎整体地传输到光隔离结构腔室列410中。大多数粉尘颗粒的折射率在1.35和1.55之间，而大多数塑料和玻璃的折射率在1.45到1.55之间。
[0102] 在一个或多个实施例中，选择光隔离结构腔室柱410的复阻抗的虚部，使得材料非常有损耗，使得穿透深度在数十个波长的量级。如果穿透深度较短，则阻抗不匹配变大并且基板再次开始反射射线440。如果吸收深度太大，则需要厚的构件来吸收光并因此增加腔室的整体尺寸。这在图4B中的衰减光波470中举例说明。另外，在优选实施例中，本公开的发明人在光隔离结构腔室柱410的表面上呈现光滑的镜面光洁度。
[0103] 图5描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的由示例性光学烟雾检测装置500包括的光学检测模具的俯视透视图。光学烟雾检测装置500包括基板590、发光二极管(LED)560、565、LED盖520、模拟前端(AFE)540、光电探测器(PD1)550、光电探测器(PD2)530、光电探测器盖570、PD引脚575和AFE引脚585。
[0104] 基板590是由芯片上硅(SoC)制造工艺制造的模具，其在本领域中是已知的，然而任何合适的支撑结构都不超出本公开的范围。例如，基板590可以由任何金属、半金属、半导体，混合物/化合物或聚合物制成，只要小心以确保AFE 540不短路。
[0105] 光阻挡构件沿着上基板590的周边延伸。它们的功能是阻挡环境光被光电探测器530、550接收。因此，根据本公开的一些实施例，环境光阻挡构件由不透明聚合物和/或有损材料制成，其厚度远大于平均趋肤深度。高导电率(镜像)也不超出本公开的范围。
[0106] 类似地，光隔离器遍历LED 560、565侧与设备的光电探测器530、550侧之间的整个跨度，这将在本公开中稍后更详细地解释。光隔离器的功能是阻止LED 560、565光被光电探测器530、550直接接收。因此，根据本公开的一些实施例，光隔离器由不透明聚合物和/或有损材料制成，其厚度远大于平均趋肤深度。高导电率(镜面)也不超出本公开的范围，然而，这不是优选实施例，如本公开后面将清楚的。
[0107] 光电探测器盖570和LED盖520分别是光电探测器530、550和LED 560、565的透明聚合物保护壳。在其他实施例中，光电探测器盖570和LED盖是结晶的(玻璃、派热克斯等)，但是可以使用任何合适的。
[0108] 在一个或多个实施例中，LED 560、565是现成的红色和近红外(450nm-1400nm)发光二极管。然而，任何颜色的任何合适的紧凑的光产生装置都不超出本公开的范围。在LED 560、565发射不同波长的一些实施例中，可以修改光电探测器(PD1)550和光电探测器(PD2)
530以适应其检测。例如，光电探测器(PD1)550和光电探测器(PD2)530的一半可以用不同的滤光器覆盖。
530以适应其检测。例如，光电探测器(PD1)550和光电探测器(PD2)530的一半可以用不同的滤光器覆盖。
[0109] 特别地，光电探测器(PD1)550和光电探测器(PD2)530可以用二向色滤光器至少部分地覆盖。二向色滤光片、薄膜滤光片或干涉滤光片是一种非常精确的滤色片，用于选择性地传递小范围颜色的光，同时反射其他颜色。相比之下，二向色镜和二向色反射镜倾向于以它们反射的光的颜色为特征，而不是它们通过的颜色。
[0110] 虽然在本实施例中使用二向色滤光器，但是其他滤光器不超出本公开的范围，例如干涉、吸收、衍射、光栅、法布里-珀罗等。干涉滤光器由多个薄的电介质层(具有不同折射率的材料)组成。也可能存在金属层。在其最广泛的含义中，干涉滤波器还包括可以实现为可调干涉滤波器的标准具。干涉滤光器由于在薄膜边界处的入射波和反射波之间发生的干涉效应而具有波长选择性。
[0111] 在其他实施例中，实现多个检测器，例如，对于波长至少两个，使得多个检测器中的每一个都是波长特定的。例如，对于特定λ，每个发光二极管至少有两个检测器(PD1、PD2)。
[0113] AFE 540通过PD引脚575与光电探测器530、550电连通。PD引脚575通过迹线与光电探测器530、550电连通。在本实施例中，光电探测器530、550和AFE 540被封装为具有焊接引脚的管芯。然而，在其他实施例中，它们在晶片级集成，通过迹线和垂直互连访问(VIA)或通过硅VIA(TSV)进行通信。
[0114] 在一些实施例中，AFE引脚输出585与脉冲血氧计100电连通。在其他实施例中，AFE引脚输出585可与微控制器单元(MCU)、现场可编程门阵列(FPGA)、总线或其他计算机平台，例如Arduino或Raspberry Pi等电气通信，所有这些都不超出本公开的范围。
[0115] 图6描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的由示例性光学烟雾检测装置包括的光学检测管芯600的侧视图。光学检测模具600包括环境光阻挡构件610、光隔离器680、基板690、发光二极管(LED)660、LED盖620、模拟前端(AFE)640、光电探测器(PD1)650、光电探测器(PD2)630和光电探测器盖670。
[0116] 在一个或多个实施例中，基板690是由本领域已知的芯片上硅(SoC)制造工艺制造的管芯，然而任何合适的支撑结构都不超出本公开的范围。例如，基板690可以由任何金属、半金属、半导体、混合物/化合物或聚合物制成，只要小心以确保AFE 640不短路。
[0117] 环境光阻挡构件610沿着上基板690的周边延伸。它们的功能是阻挡环境光被光电探测器630、650接收。因此，根据本公开的一些实施例，环境光阻挡构件610不透明聚合物和/或有损材料制成，其厚度远大于平均趋肤深度。高导电率(镜像)也不超出本公开的范围。
[0118] 类似地，光隔离器680横穿LED 660侧与器件的光电探测器630、650侧之间的整个跨度，这将在本公开中稍后更详细地解释。光隔离器680的功能是阻止LED 660光被光电探测器630、650直接接收。因此，根据本公开的一些实施例，光隔离器680由不透明聚合物和/或有损材料制成，其厚度远大于平均趋肤深度。高导电率(镜面)也不超出本公开的范围，然而，这不是优选实施例，如本公开后面将清楚的。
[0119] 在一个或多个实施例中，LED 660是现成的绿色(495nm-570nm)发光二极管。然而，任何合适的紧凑的光产生装置都不超出本公开的范围-无论是接气的、白炽的还是热的黑体辐射等。LED盖630是LED 260的透明聚合物保护壳。在其他实施例中，LED盖630是结晶的(玻璃、派热克斯等)，尽管可以使用任何合适的。虽然半透明和/或有损耗材料可以在本公开的范围内使用，但是这些不是优选的实施方案，这将在本公开中稍后变得更加明显。
[0120] 光电探测器650、630(分别为PD1、PD2)是光或其他电磁能量的传感器。光电探测器630、650具有将光子转换成电流的p-n结。吸收的光子在耗尽区域中形成电子-空穴对，用于检测接收的光强度。在一些实施例中，光电探测器650、630是光电二极管或光电晶体管。然而，任何光检测装置，例如崩落、光电倍增管等，都不超出本公开的范围。
[0121] 模拟前端640(AFE或模拟前端控制器AFEC)是一组模拟信号调理电路，使用敏感的模拟放大器，通常是运算放大器、滤波器，有时还有用于传感器、无线电接收器和其他应用的专用集成电路，以提供可配置和灵活的电子功能块的电路，需要将各种传感器连接到天线、模数转换器或在某些情况下连接到微控制器。AFE 640与光电探测器650、630和光学烟雾探测器电连通。
[0122] 光电探测器盖670是PD1和PD2的透明聚合物保护壳。在其他实施例中，光电探测器盖670是结晶的(玻璃、Pyrex等)，但是可以使用任何合适的。虽然半透明和/或有损耗材料可以在本公开的范围内使用。
[0123] 图7以图形方式示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的操作中的示例性光学烟雾检测装置700的等距视图。本公开的发明人已经构建了一个最小的烟雾探测器700，其仅需要围绕探测器的非常小的腔室以保护其免受昆虫、环境光和大颗粒物质的影响。
[0124] 迄今为止，在现有技术中，大型壳体用于防止随着时间的推移灰尘积聚的光散射。从壳体元件散射的光可以防止检测到烟雾颗粒的光散射的微小变化，从而阻碍这些传感器系统的性能。因此，住房或房间设计起着至关重要的作用。它还必须允许容易地从周围环境中交换烟雾，因此具有相当大的开口。
[0125] 本公开示出了如何在烟雾探测器周围构建非常紧凑的外壳，同时保持来自外壳结构的反射到非常低的值，同时满足快速响应烟雾和防止环境光的所有其他外围需求。这允许非常小的烟雾颗粒的光散射测量是可靠的。
[0126] 光学烟雾探测装置700包括基座750、管芯基板710、侧壳730、光隔离结构腔室柱720和上反射表面740。在一个或多个实施例中，基座750可以由PCB或承载所有电子器件并提供连接装置的方式组成，光隔离结构腔室柱720和管芯基板710与根据图2、3、5和6描述的那些一致。侧壳730可用于两个目的。也就是说，侧壳730阻挡环境的进入，同时引导空气通过光学烟雾检测装置700通道。
[0127] 上反射表面740的结构类似于侧结构，并使用相同的设计思想。从直接照射在该表面上的光发射器入射的光应该从该结构的表面最小地反射/散射回来。这是通过使用高度波纹或弯曲的表面来实现的，使得没有来自该表面的直接反射朝向光电探测器元件。光被反射到腔室中的其他表面。如前面对图4b所述，入射在表面上的光主要被吸收在大部分材料中。被反射的少量约3％被引导到上反射或任何侧表面上的另一表面，其中该过程重复。因此，非常少量的光返回光电探测器。
[0128] 应注意，上反射表面可以是抗反射涂层，以便在体积中更好地吸收，但实际上可能不是必需的。这是因为，光可以从许多角度入射到表面，特别是如果顶部反射表面是波纹状的或以复杂的方式弯曲的话。此外，在表面上收集灰尘后，表面可能不会像防反射一样。
[0129] 在操作中，来自光锥760的光线以向上的方式被引导。返回到检测器的光线已经从各种构件反弹多次并且已经损失了大部分能量。射线追踪显示射线返回探测器的概率非常低。
[0130] 光隔离结构腔室柱720、740包括塑料吸收杆。例如，光隔离结构腔室柱720包括丙烯酸、PMMA、聚碳酸酯等。然而，可以使用任何合适的材料，例如具有适当匹配的折射率和复阻抗。
[0131] 图7中所示的设计允许人们测量从烟雾颗粒散射回光电探测器的光，同时光学结构被设计成将噪声光降低到非常低的水平。此外，这些光学结构可以彼此非常靠近地放置，并且可以放置在光产生和检测设备上，从而形成非常紧凑的结构。该结构减少了(1)来自光发射器的噪声光，(2)来自环境的噪声光，以及(3)提供了具有单个模块的紧凑测量，例如图5和6中所示的那些。
[0132] 图8描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的形成示例性光学烟雾检测装置800的另一元件设计的俯视图。在一个或多个实施例中，基板810包括根据前述实施例的模拟前端(AFE)、光电探测器和光源。此外，可以使用类似的上反射结构，例如740。
[0133] 根据一些实施例，光学烟雾检测装置800包括入口端口850、出口端口860和电离烟雾检测器840。端口850、860允许空气路径行进通过光学烟雾探测装置800。在备选实施例中，入口端口850和出口端口860包括小的低功率风扇以促进气体的这种通过。
[0134] 电离烟雾检测器840使用放射性同位素，通常是americ-241，来电离空气，检测到由烟雾引起的差异并产生警报。电离探测器对火焰的火焰阶段比光学探测器更敏感，而光学探测器在早期阴燃阶段对火灾更敏感。
[0135] 烟雾探测器具有两个电离室840、880，一个空气开口(840)、以及一个不允许粒子进入的参考室(880)。放射源将α粒子发射到两个腔室中，从而使一些空气分子电离。腔室中的电极对之间存在电位差(电压)，离子上的电荷允许电流流动。
[0136] 两个腔室中的电流应该相同，因为它们受到气压、温度和源老化的同等影响。如果任何烟雾颗粒进入开放腔室，一些离子将附着在颗粒上，而不能用于携带该腔室中的电流。电子电路检测到开放腔室和密封腔室之间已形成电流差异，并发出警报声。
[0137] 在一些实施例中，光隔离结构腔室偏转器820由吸收其体积中的光的材料制成。此外，元素是光滑的，具有镜面般的光洁度，而不是亚光饰面。体吸收材料使得吸收深度>10的光波长。因此，折射率的实部保持非常接近于非吸收材料。
[0138] 在一些实施例中，光隔离结构腔室偏转器820基本上包括三维原位置、右矩形棱柱、矩形立方体或长方体。在一个或多个实施例中，光隔离结构腔室偏转器820在一个表面上基本上是圆形的或者可以具有刀刃。注意，这也适用于上反射表面740。光隔离结构腔室偏转器820的目的是将反射光引导到另一个光隔离结构腔室偏转器820中，这是本领域普通技术人员可以理解的。因此，大部分光入射被材料吸收，甚至被反射的部分也很少被反射。
[0139] 大多数灰尘颗粒具有玻璃指数，介于1.4-1.7之间。光学隔离结构室偏转器820是折射率匹配的并且与附着到折射率非常不同的表面的相同颗粒相比产生较低的散射。来自这些颗粒的所有前向散射也被它们的基板吸收。同样，这导致随着时间的推移灰尘积聚的非常低的背散射。
[0140] 腔室的构件，即光隔离结构腔室偏转器820被对准以将光反射离开源并朝向腔室的其他构件。因此，光极快地熄灭。在n次反射之后，反射光被还原为Rn并被快速移除。这使得设计非常紧凑：距离烟雾传感器中心的半径小于1厘米，高度<1厘米。
[0141] 图9A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的侧视图。烟雾探测器帽900包括上边界910和光学偏转翅片920。
[0142] 图9B描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的俯视图。烟雾探测器帽900包括几何空间940和光学偏转器翅片920。在一个或多个实施例中，几何形状940可以是任何抛物线形或椭圆形。在其他实施例中，它可以是多样的或甚至是线性的。
[0143] 图9C示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的等距视图。烟雾探测器帽900包括几何形状940和光学偏转器翅片920。
[0144] 在一些实施例中，光隔离结构腔室光学偏转器翅片920由在其体内吸收光的材料制成。此外，元素是光滑的，具有镜面般的光洁度，而不是亚光饰面。体吸收材料使得吸收深度>10的光波长。因此，折射率的实部保持非常接近于非吸收材料。
[0145] 在一些实施例中，光隔离结构腔室光学偏转器翅片920包括聚合物或玻璃。大多数塑料和玻璃的指数接近1.45-1.6。这可以从菲涅耳方程产生反射率R～3％，光滑表面以镜面方式反射光，如下所示：
[0146]
[0147] 其中
[0148]
[0149] 和
[0150]
[0151] 因此，大部分光入射被吸收在光隔离结构腔室柱的材料内部，甚至被反射的部分也很少被反向散射。
[0152] 图10A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的侧视图。烟雾探测器帽1000包括上边界1010、轴向中心1060、中心包装销1040和外包装销1070。轴向中心包装销1040和外包装销1070允许方便。
[0153] 图10B描绘了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的俯视图。烟雾探测器帽1000包括几何空间1040和光学偏转器翅片1020。在一个或多个实施例中，几何形状1040可以是任何抛物线形或椭圆形。在其他实施例中，它可以是多样的或甚至是线性的。外边界1030代表结构的物理圆形帽。
[0154] 图10C示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性紧凑型烟雾探测器帽的等距视图。烟雾探测器帽1000包括结构1080的物理圆形帽1010和光学偏转器翅片1020。
[0155] 图11示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的示例性光学烟雾探测器边界表面的侧视图。烟雾探测器帽1100包括下边界1110、圆形侧壁1130、上边界120、轴向中心1160和几何表面1140、1150。
[0156] 值得注意的是，图11描绘了烟雾探测器帽1100的侧视图，其为圆形，同时从上向下观察。因此，严格地说，几何表面1140、1150是相同的表面。然而，出于阐明光子1165、1175的目的，它们被不同地标记。
[0157] 在一个或多个实施例中，烟雾探测器帽1100用于反射和/或吸收光，使得烟雾探测器室中的光很大程度地从颗粒(例如烟雾等)散射，并返回到烟雾探测器系统中。下边界1110可表示印刷电路板(PCB)或晶片管芯。出于讨论的目的，来自一个或多个发光器件的光从该表面方向发射。
[0158] 圆形侧壁1130包括基本上圆柱形的边界，该边界保持环境光不被消除或者防止存在于腔室中的光不会重新导向回到下边界1110。再次，这个前提将在后面描述。上边界1120表示烟雾探测器帽1100的顶部。鉴于烟雾探测器帽在径向方向上基本上不变，轴向中心1160用于表示其中心。
[0159] 在操作上，在一些实施例中，光线(光子1165、1175)从发光装置发射，其向上传播通过烟雾检测器室。光线入射到烟雾颗粒(未示出)上，因此散射。散射的光线向下朝向下边界表面向一个或多个光电探测器传播。除了散射光之外，光电探测器还从背景接收标称光。
[0160] 在一个或多个实施例中，几何表面1150、1140用于将从下边界1110发射的光反射远离下边界1110。也就是说，应该减轻未被颗粒物质散射的光，以便最大化信噪比(SnR)。例如，在本实施例中，几何表面1150、1140具有抛物线(严格来说，3-d抛物面)形状。这样，取决于抛物线焦点，从下边界110发射的光将基本上在基本正交的方向上被反射。
[0161] 例如，光线/光子1165入射在几何形状1150上。由于其方向和入射在几何形状上的角度1150，光线光子165被反射离开由光线/光子1170表示的下边界1110。类似地，光线/光子1175入射在几何形状1140上。由于其方向和入射在几何形状上的角度1140，光线光子1165被反射离开由光线/光子117表示的下边界1110。
[0162] 在一个或多个实施方案中，包括另外的抗反射涂层1180。抗反射或抗反射(AR)涂层是一种应用于透镜和其他光学元件表面以减少反射的光学涂层。在典型的成像系统中，这提高了效率，因为由于反射而损失的光较少。该涂层不是顶盖专用的，而是可以如前所述应用于抗反射翅片。
[0163] 许多涂层由具有对比折射率的交替层的透明薄膜结构组成。选择层厚度以在从界面反射的光束中产生相消干涉，并在相应的透射光束中产生相长干涉。这使得结构的性能随波长和入射角而变化，因此颜色效果通常以倾斜角度出现。
[0164] 在另一个实施例中，几何形状是抛物线的几何形状。抛物线是平面曲线，其是镜像对称的并且近似为U形。它适用于几种表面上不同的数学描述中的任何一种，可以证明它们都可以定义完全相同的曲线。更具体地，如在图11中描绘的本实施例中，半抛物线是器具。即，sqrt(r)绕轴中心1160转动。
[0165] 抛物线的一个描述涉及点(焦点)和线(准线)。焦点不在于准线。抛物线是该平面中与准线和焦点等距的点的轨迹。抛物线的另一种描述是圆锥截面，由圆形圆锥面和与圆锥面相切的另一平面平行的平面的交点产生。
[0166] 在其他实施例中，几何形状至少部分是椭圆形。椭圆是围绕两个焦点的平面中的曲线，使得到两个焦点的距离的总和对于曲线上的每个点是恒定的。因此，它是圆的概括，其是在同一位置具有两个焦点的特殊类型的椭圆。椭圆的形状(它是多么“伸长”)由其偏心率表示，对于椭圆，其可以是从0(圆的极限情况)到任意接近但小于1的任何数字。
[0167] 椭圆是封闭类型的圆锥曲线：由圆锥与平面的交点产生的平面曲线(见右图)。椭圆与其他两种形式的圆锥曲线有许多相似之处：抛物线和双曲线，两者都是开放的和无界的。圆柱体的横截面是椭圆形，除非该部分平行于圆柱体的轴线。
[0168] 然而，任何圆锥形部分都不超出本公开的范围。
[0169] 本公开产生从LED到检测器的总衰减量级为10-6。这是通过模拟和构造设计实现的。
[0170] 本公开的发明人还利用了这些概念，这些散射特性可以是波长相关的。因此，PD1/PD2的不同波长、λ和/或比率的分析和/或比较可以是波长依赖性的并且可用于检测大量颗粒物质。
[0171] 其他装置、系统和设备不超出本公开的范围。例如，可以使用多个3个或更多个光电探测器来进一步内插和外推材料的特征信号。另外，可以使用替代的LED/光电探测器配置和几何形状。
[0172] 关于光的散射理论，发明人的观察和模型紧密地符合，与本领域技术人员已知的这种众所周知的理论一致并反映。因此，随后的观察源于潜在的物理因素，因此比在若干实施例中列举的任何特定设备更通用。
[0173] 已经如此描述了本申请的技术的若干方面和实施例，应当理解，本领域普通技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在落入本申请中描述的技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文所述的一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，以及这些变化和/或修改中的每一个被认为是在本文描述的实施方案的范围内。
[0174] 本领域技术人员将认识到或者能够使用不超过常规的实验确定本文所述具体实施方案的许多等同物。因此，应该理解，前述实施例仅作为示例呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，本公开的实施例可以不同于具体描述的方式实施。另外，本文所述的两个或更多个特征、系统、物品、材料、套件和/或方法，如果这些特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，则包括在本公开的范围内。
[0175] 可以以多种方式中的任何一种来实现上述实施例。涉及过程或方法的执行的本申请的一个或多个方面和实施例可以利用可由设备(例如，计算机、处理器或其他设备)执行的程序指令来执行或控制过程或方法的执行。
[0176] 在这方面，各种公开构思可以体现为编码有一个或多个程序的计算机可读存储介质(或多个计算机可读存储介质)(例如，计算机存储器、一个或多个软盘、光碟、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其他半导体设备中的电路配置、或其他有形计算机存储介质)，当在一个或多个计算机或其他处理器上执行时，执行实现上述各种实施例中的一个或多个的方法。
[0177] 计算机可读介质或介质可以是可移动的，使得存储在其上的程序可以被加载到一个或多个不同的计算机或其他处理器上，以实现上述各个方面。在一些实施例中，计算机可读介质可以是非暂时性介质。
[0178] 术语“程序”或“软件”在本文中以一般含义使用，以指代可用于对计算机或其他处理器进行编程以实现如上所述的各种方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应当理解，根据一个方面，一个或多个计算机程序在执行时执行本申请的方法不需要驻留在单个计算机或处理器上，而是可以在许多不同的计算机或处理器之间以模块化方式分发，以实现本申请的各个方面。
[0179] 计算机可执行指令可以是许多形式，例如程序模块，由一个或多个计算机或其他设备执行。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，程序模块的功能可以根据需要在各种实施例中组合或分布。
[0180] 而且，数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明，可以示出数据结构具有通过数据结构中的位置相关的字段。这样的关系同样可以通过为具有位置的字段分配存储器来实现，所述位置在计算机可读介质中传达字段之间的关系。然而，可以使用任何合适的机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包括通过使用指针、标签或建立数据元素之间的关系的其他机制。
[0182] 此外，应当理解，作为非限制性示例，计算机可以体现为多种形式中的任何一种，例如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。另外，计算机可以嵌入通常不被视为计算机但具有合适处理能力的设备中，包括个人数字助理(PDA)、智能电话、移动电话，iPad或任何其他合适的便携式或固定电子设备。
[0183] 此外，计算机可以具有一个或多个输入和输出设备。除其他之外，这些设备可用于呈现用户界面。可用于提供用户界面的输出设备的示例包括用于输出和扬声器或其他声音生成设备的视觉呈现的打印机或显示屏，用于输出的可听呈现。可以用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和指示设备，诸如鼠标、触摸板和数字化平板电脑。作为另一个例子，计算机可以通过语音识别或其他可听格式接收输入信息。
[0184] 这些计算机可以通过一个或多个网络以任何合适的形式互连，包括局域网或广域网，例如企业网络，以及智能网络(IN)或因特网。这样的网络可以基于任何合适的技术，并且可以根据任何合适的协议操作，并且可以包括无线网络或有线网络。
[0185] 而且，如所描述的，一些方面可以体现为一个或多个方法。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造其中动作以不同于所示的顺序执行的实施例，这可以包括同时执行一些动作，即使在示例性实施例中示出为顺序动作。
[0186] 如本文定义和使用的所有定义应理解为控制字典定义，通过引用并入的文献中的定义，和/或定义的术语的普通含义。
[0188] 本说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为表示如此结合的元件中的“一个或两个”，即在某些情况下结合存在并且在其他情况下分离存在的元件。用“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即，如此结合的“一个或多个”元素。
[0189] 除了与“和/或”子句具体标识的元素之外的元素可以任选地存在，无论是与具体标识的那些元素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用可以在一个实施例中仅指A(可选地包括除了B以外的元素)；在另一个实施例中，仅限于B(可选地包括除A之外的元素)；在又一个实施方案中，指A和B两者(任选地包括其他元素)；等等。
[0190] 如本说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或多个要素的列表，短语“至少一个”应理解为表示从元素列表中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个元素，并且不排除元素列表中元素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的元素列表中具体标识的元素之外，可以可选地存在元素，与具体确定的那些要素有关或无关。
[0191] 因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方案中可以指至少一个A，任选地包括多于一个，不存在B(并且任选地包括除B之外的元素)；在另一个实施方案中，指至少一个B，任选地包括多于一个，不存在A(并且任选地包括除A之外的元素)；在又一个实施方案中，指至少一个A，任选地包括多于一个，和至少一个B，任选地包括多于一个(和任选地包括其他元素)；等等。
[0192] 如本文所用，除非另有说明，否则术语“在......之间”是包含性的。例如，除非另有说明，否则“A和B之间”包括A和B。
[0193] 此外，这里使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变化形式的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。
[0194] 在权利要求以及上面的说明书中，所有过渡短语，例如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由......组成”等等应理解为开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡短语“由...组成”和“基本上由......组成”应分别为封闭或半封闭的过渡短语。
[0195] 因此，不应认为本公开局限于上述特定实施例。本公开所针对的本领域技术人员将容易明白本公开可以应用的各种修改、等同方法以及许多结构。
[0196] 项目1.一种用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的装置，其基本上远离烟雾检测器室传播光，该装置包括：
[0197] 第一光源；
[0198] 第一光电探测器，基本上靠近第一光源设置；
[0199] 用于执行的非易失性逻辑：
[0200] 从第一光电探测器接收第一信号；和，
[0201] 至少根据第一个接收信号确定烟雾的存在；和
[0202] 盖子设置成与第一光源基本正交。
[0203] 项目2.如项目1所述的装置，其特征在于，所述盖子的形状基本上类似于圆锥形截面，至少部分地形成。
[0204] 项目3.如项目2所述的装置，其特征在于，所述锥形部分的帽至少部分是抛物线。
[0205] 项目4.如项目2所述的装置，其特征在于，所述锥形部分的帽至少部分是椭圆形。
[0206] 项目5.如项目1所述的装置，还包括第一发光二极管，其具有以第一波长λ1为中心的光谱强度。
[0207] 项目6.如项目5所述的装置，还包括光学偏转元件阵列，所述光学偏转元件阵列基本上围绕所述帽的外半径设置成圆形。
[0208] 项目7.如项目6所述的装置，其特征在于，光学偏转元件阵列基本上是翼形的。
[0209] 项目8.如项目6所述的装置，其特征在于，还包括设置在光学偏转元件的帽和阵列中的至少一个上的抗反射涂层。
[0210] 项目9.如项目6所述的装置，其特征在于，涂层以第一波长λ1为中心。
[0211] 项目10.根据项目1所述的装置，还包括基板，所述盖子机械地连接到所述基板。
[0212] 项目11.一种用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的方法，所述紧凑足迹检测器将光基本上远离烟雾检测器室传播，该装置包括：
[0213] 提供来自第一光源的光；
[0214] 检测设置在第一光源附近的第一光电探测器上的光；
[0215] 从第一光电探测器接收第一信号；
[0216] 至少部分地基于基于散射颗粒物质的第一接收信号确定烟雾的存在；和，[0217] 使用帽子反射光，该帽几何反射远离第一光电探测器的光。
[0218] 项目12.根据项目11所述的方法，其中，所述帽的形状基本上类似于圆锥形截面，至少部分地成形。
[0219] 项目13.根据项目12所述的方法，其中所述圆锥形截面的帽是至少部分地是抛物线。
[0220] 项目14.根据项目12所述的方法，其中，所述圆锥形部分的帽至少部分地是椭圆形。
[0221] 项目15.根据项目11所述的方法，其中所述第一光源是第一发光二极管，其具有以第一波长λ1为中心的光谱强度。
[0222] 项目16.如项目15所述的方法，其特征在于，还包括将光学偏转元件阵列设置成围绕所述帽的外半径的基本上圆形的形式。
[0223] 项目17.如项目16所述的方法，其特征在于，光学偏转元件阵列基本上是翼形的。
[0224] 项目18.如项目16所述的方法，还包括将抗反射涂层沉积到帽和光学偏转元件阵列中的至少一个上。
[0225] 项目19.根据项目16所述的方法，其中所述涂层以第一波长λ1为中心。
[0226] 项目20.根据项目11所述的方法，还包括将所述帽机械地连接到基板。
[0227] 项目21.一种用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的装置，其基本上远离烟雾检测器室传播光，该装置包括：
[0228] 用于从第一光源提供光的装置；
[0229] 用于检测设置在第一光源附近的第一光电探测器上的光的装置；
[0230] 用于接收来自第一光电探测器的第一信号的装置；
[0231] 用于至少部分地基于基于散射颗粒物质的第一接收信号确定烟雾存在的装置；和，
[0232] 用于使用帽子反射光的装置，该帽子几何上反射远离第一光电探测器的光。使用帽的光，其几何上反射远离第一光电探测器的光。
[0233] 根据本公开的一个方面，一种用于检测紧凑足迹检测器内的烟雾的方法，其减轻灰尘的有害影响，从而增加寿命和功效，该方法包括：
[0234] 从第一光源提供光；
[0235] 检测靠近所述第一光源设置的第一光电探测器上的光；
[0236] 从所述第一光电探测器接收第一信号；
[0237] 至少部分地基于散射颗粒物质的第一接收的信号确定烟雾的存在；和
[0238] 使用折射率在1.4-1.7之间的多个有损光学构件吸收环境光。
[0239] 在一个实施例中，其中所述第一光源包括具有围绕第一波长λ1为中心的光谱强度的第一发光二极管(LED)。
[0240] 在一个实施例中，该方法还包括在上提供光。
[0241] 在一个实施例中，其中所述第二光源包括具有围绕第二波长λ2为中心的光谱强度的第二发光二极管(LED)。
[0242] 在一个实施例中，该方法还包括从第二光电探测器接收第二信号，所述第二光电探测器具有围绕第二波长λ2为中心的光谱强度。
[0243] 在一个实施例中，该方法还包括通过光源和第一光电探测器之间的不透明的屏障阻挡来自所述第一光源的直接照射。
[0244] 在一个实施例中，该方法还包括提供基板。
[0245] 在一个实施例中，该方法还包括在所述基板上设置模拟前端(AFE)。
[0246] 在一个实施例中，该方法还包括在所述模拟前端上设置第一光电探测器和第二光电探测器。
[0247] 在一个实施例中，其中所述第一光源设置在所述基板上。
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