DE2504300B2 - Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von Rauch - Google Patents
Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von RauchInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Detektoren eignen sich prinzipiell für den Nachweis beliebiger lichtstreuender oder absorbierender Komponenten in Gas- oder Schwebeteilchen-Form
in einem gasförmigen oder flüssigen Medium unter Benützung der Schwächung von sichtbarem Licht,
Infrarot- oder Ultraviolett-Strahlung, welche das Verunreinigungen enthaltende Medium durchsetzen.
Eine geeignete Anwendung ist die Benutzung als Rauchdetektor in der Brandmeldetechnik, wobei bei
Nachweis einer bestimmten Konzentration von Rauchpartikeln oder Brand-Aerosol in der Luft ein Brandalarmsignal gegen wird. Zweckmäßig ist die Kombination eines solchen Rauchdetektors mit einer Ventilations- und Beleuchtungsanlage.
Bekannte Schwebeteilchen-Detektoren benützen zur Signalgabe entweder die Lichtstreuung (z. B. Streulicht-Rauchmelder), wobei der photoelektrische Empfänger
vom Strahlungssender nicht direkt bestrahlt wird, sondern nur von Schwebeteilchen gestreutes Licht
erhält, oder die Strahlungsschwächung (Transmissionsoder Extinktions-Detektoren), wobei das Photoelement
direkt von der Lichtquelle bestrahlt wird und die Bestrahlung bei Anwesenheit von Partikeln im Strahlengang infolge Lichtstreuung und Absorption abnimmt
Streulicht-Detektoren haben jedoch den Nachteil, daß sie stark von den optischen Eigenschaften der
Partikeln abhängen und dadurch z. B. stark absorbierende Partikeln nicht oder nur mit geringer Empfindlichkeit
nachweisen können. Rauchmelder dieser Art sprechen daher vorzugsweise nur auf hellen Rauch an, jedoch
nicht auf dunklen Rauch, welcher bei stark rußenden Bränden entsteht. Außerdem ist die Streuung stark von
der Partikelgröße abhängig, so daß die im Anfangsstadium eines Brandes entstehenden, sehr kleinen submikroskopischen Partikel (Brandaerosol) überhaupt nicht oder
wenn nur mit großem Aufwand, z. B. durch Benützung von sehr kurzwelliger Ultraviolett-Strahlung, nachgewiesen werden können.
Transmissions-Rauchmelder weisen diesen Nachteil zwar nicht auf, erfordern zur Erzielung einer genügenden Empfindlichkeit jedoch relativ große Strahlungsweglängen, z. B. von mehreren Metern. Es ist daher
bereits versucht worden, eine genügend lange Meßstrecke durch Umlenkung der Strahlung über mehrere
Reflektoren oder durch Mehrfachreflexion an zwei gegenüberliegenden Spiegeln zu erhalten. Nachteilig ist
hierbei, daß nicht nur die Strahlungsschwächung durch Schwebeteilchen, sondern ebenfalls die Lichtabnahme
der Strahlungsquelle oder jede Abnahme des Reflexionsgrades der Spiegel infolge Verschmutzung oder
Alterung ebenfalls zur Signalgabe führt. Der Einfluß der Strahlungsänderung der Lichtquelle infolge Alterung
oder Spannungsschwankungen konnte bereits dadurch eliminiert werden, daß ein zweiter Strahlengang
vorgesehen wird, welcher von der Strahlungsquelle direkt auf kürzestem Wege zu einem photoelektrischen
Element vorgesehen wird, so daß die durch die Lichtquelle verursachten Strahlungsschwankungen im
Meßstrahlengang und im Referenzstrahlengang in gleichem Sinne verlaufen und gegeneinander kompensiert
werden können. Da bei bekannten Geräten die Weglänge des Referenzstrahles jedoch erheblich kürzer
ist als die des Meßstrahles, war es bisher nicht möglich, auch den Referenzstrahl über die Reflektoren zu leiten
und somit auch eine Änderung des Reflexionsverrnögens der Spiegelflächen infolge Alterung oder Verstaubung
in ähnlicher Weise zu kompensieren. Dies machte bei bekannten Schwebeteilchen-Detektoren eine häufige
Reinigung und Nachjustierung nötig. Für viele Anwendungen, z. B. in der Brandmeldetechnik, führt
dies jedoch zu hohen Unterhaltskosten, abgesehen von der häufigen Auslösung fehlerhafter Signale und der
mangelnden Betriebssicherheit.
Aus der DE-OS 20 07 307 ist ein Gasanalyse-Apparat unter Verwendung von Infrarotstrahlungs-Absorption
bekannt, bei welchem von einer Strahlungsquelle zwei getrennte Infrarotstrahlungsbündel mit unterschiedlicher
spektraler Zusammensetzung gebildet werden, welche auf verschiedene Reflexionsstellen der Apparateinnenwand
auftreffen und nach mehreren Reflexionen einen Strahlungsempfänger treffen. Bei diesem Gerät
wird das unterschiedliche Absorptionsvermögen gasförmiger Bestandteile der Luft in verschiedenen Spektralbereichen
ausgenützt, weshalb sich dieses Gerät insbesondere zum Nachweis von gasförmigem Alkohol
in Luft eignet. Zum Nachweis von Rauch ist ein solches Gerät jedoch nicht geeignet, da die Absorption von
Rauchpartikeln weitgehend spektral unabhängig ist und somit eine unterschiedliche Schwächung des Meß- und
Referenzstrahles nur durch unterschiedliche Strahlungsweglängen erreichbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine über längere Zeiträume ohne Unterhalt betriebssicher und
zuverlässig arbeitende Vorrichtung der eingangs genannten Art mit hoher Nachweisempfindlichkeit für
Partikel jeder Art, speziell unter Ausnützung der Strahlungsschwächung durch die Schwebeteilchen oder
Gaskomponenten im Medium, zu schaffen, welche eine Änderung des Reflexionsvermögens der Spiegelflächen
infolge Alterung oder Verstaubung kompensiert und eine häufige Reinigung und Nachjustierung nicht
erfordert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen
gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Die F i g. 1 bis 3 zeigen Beispiele von Rauchdetektoren in
Polygonform mit unterschiedlicher Seitenzahl, wobei die Ausführungsbeispiele nach F i g. 1 und 2 mit
Ventilations- und Beleuchtungsanlagen kombiniert sind. F i g. 4 zeigt einen Rauchdetektor in Rechteck- Form.
Der in F i g. 1 im Schnitt und in perspektivischer Ansicht dargestellte Detektor weist ein Gehäuse 1 auf,
welches an seinem Umfang mehrere öffnungen 2 zum Eintritt des zu untersuchenden Mediums, z. B. von
rauchhaltiger Luft, in die Meßkammer 3 besitzt. Im Innern des Gehäuses 1 sind sieben Spiegel 4 mit ihrer
Reflexionsfläche nach innen an den Seiten eines gleichförmigen achtseitigen Polygons angebracht. An
der verbleibenden, nicht von einem Spiegel eingenommenen Seite des Polygons, zweckmäßigerweise in einer
Ecke S des Gehäuses, sind Strahlungssender 6 und zwei photoelektrische Empfänger 7 und 8 sowie eine
Befiebs- und Auswerteschaltung, 9 untergebracht Die Strahlungsquelle 6 ist so eingerichtet daß sie Parallelstrahlung
mit geeigneter spektraler Zusammensetzung, z. B. sichtbares Licht Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung,
in Richtung auf einen Stranlungsteiler 10
ίο aussendet Beispielsweise kann die Strahlungsquelle als
LASER ausgebildet sein oder als gewöhnliche Strahlungsquelle mit entsprechender Bündelungsoptik. Der
Strahlungsteiler 10 kann beispielsweise als halb durchlässiger Spiegel (30 in Fig.3) oder als Dachkan-
is tenprisma (F i g. 1) ausgebildet sein und teilt die von der
Strahlungsquelle 6 ausgehende Strahlung in zwei einen Winkel miteinander bildende Strahlen 11 und 12.
Während der eine Strahl 12 auf das Zentrum des benachbarten Spiegels gerichtet ist und von diesem zum
2(i übernächsten Spiegel reflektiert wird und so weiter, bis
er nach siebenmaliger Reflexion zum Ausgangspunkt zurückkehrt, wird der andere Strahl 11 auf den
drittnächsten Spiegel gerichtet, dort wiederum auf den dritten folgenden Spiegel reflektiert und so weiter, bis er
r> ebenfalls nach siebenmaliger Reflexion zum Ursprung zurückkehrt. In der Gehäuseecke 5 sind in Empfangsrichtung die beiden photoelektrischen Einrichtungen 7
und 8 angebracht, die stark richtungsempfindlich ausgebildet und angeordnet sind und daher nur den
;<> eintreffenden Strahl 11 bzw. 12 ohne gegenseitige
Störung empfangen und in ein elektrisches Signal umwandeln. Die Auswertung der Signale kann beispielsweise
mittels Quotientenbildung ausgewertet werden, etwa durch Serienschaltung der Ausgänge beider
i'j Photoelemente, so daß eine Änderung der in beiden
Strahlengängen empfangenen Strahlung um den gleichen Faktor eliminiert wird.
Durch die Anordnung der beiden Strahlengänge wird einerseits erreicht, daß sowohl der Meßstrahl 11 als
id auch der Referenzstrahl 12 über die gleichen Reflexionsflächen
4 geleitet wird, wobei jeder der beiden Strahlen die gleiche Anzahl von Reflexionen durchmacht,
jedoch in verschiedener Aufeinanderfolge. Bei der beschriebenen Anordnung weist der Meßstrahl 11
■r> eine Weglänge auf, welche dem 7,39fachen des
Abstandes gegenüberliegender Spiegelflächen entspricht, der Referenzstrahl 12 jedoch nur eine Weglänge
entsprechend dem 3,06fachen der Basisstrecke. Bei einer Basislänge von 1 m wäre der Unterschied der
ίο Weglängen beider Strahlen also 4,33 m. Befindet sich
Rauch in der Kammer 3, so würde die Kombination der Photoelemente 7 und 8 also eine Lichtschwächung
entsprechend dieser Differenzweglänge von 4,33 m zeigen, was in der Praxis im Normalfall ausreicht, um
V) beispielsweise eine Rauchbildung infolge Brandausbruches
rechtzeigig genug nachzuweisen. Da Meß- und Referenzstrahl von der gleichen Strahlenquelle ausgehen,
über die gleichen Reflexionsflächen geleitet und die gleiche Anzahl von Reflexionen erleiden, werden alle
ho Variationen der Strahlungsintensität sowie der Reflexionseigenschaften
der Reflektoren automatisch kompensiert, so daß eine Fehlalarmauslösung oder eine
Verminderung der Empfindlichkeit vermieden werden kann.
h'i Zur Vermeidung von Störungen durch Umgebungslicht oder die Raumbeleuchtung ist es empfehlenswert,
die Lichtquelle impulsweise zu betreiben und die Empfänger in Koinzidenzschaltung mit der Lichtquelle
zu schalten.
Bei dem in F i g. 2 dargestellten Detektor wird anstelle eines achtseitigen Polygons ein fünfseitiges
verwendet, bei welchem der Referenzstrahl jeweils die nächste Spiegelfläche trifft, der Meßstrahl jedoch die
übernächste Fläche. Beide Strahlen kehren nach viermaliger Reflexion an den Ausgangsort zurück. Die
Weglängen betragen hier das 2,94- bzw. 4,72fache der Basisstrecke, so daß bei einer Basislänge von 1 m eine
für die Messung wirksame Wegdifferenz von 1,78 m ausgenützt werden kann. In diesem Beispiel sind anstelle
eines einzigen Strahlungssenders und eines Strahlungsteilers zwei synchronbetriebene Strahlungssender 18
und 19 vorgesehen, welche so ausgerichtet sind, daß ihre Strahlung auf die benachbarte bzw. auf die übernächste
Spiegelfläche trifft.
Die Seitenzahl des für die Reflexionsflächen benützten
Polygons ist jedoch nicht auf die beiden Beispiele beschränkt. Die Zahl der Polygonflächen ρ und die Zahl
der vom Meßstrahl übersprungenen Ecken m muß lediglich die Bedingung erfüllen, daß zu einer gegebenen
ganzen Zahl ρ wenigstens eine ganze Zahl m zwischen 1 und p/2 existieren muß, welche keinen gemeinsamen
Teiler mit ρ hat. In diesem Fall ist gewährleistet, daß der Meßstrahl erst nach p— 1 Reflexionen zum Ausgangspunkt
zurückkehrt
F i g. 3 zeigt als Beispiel die Strahlengänge in einem siebenseitigen Polygon. In diesem Fall sind drei
verschiedene Strahlengänge 24, 25 und 26 möglich, bei welchen jeweils 1,2 oder 3 Ecken übersprungen werden.
Die Weglängen betragen hier das 6,82-, das 5,48- bzw. das 3,04fache der Basislänge. Weitere mögliche
Kombinationen von Seitenzahl und Zahl der übersprungenen Ecken sind außer den bereits erwähnten: 5 — 2,
7-2, 7-3, 8-3, z. B.: 9-2, 9-4, 10-3, 11-2, 11-3, 11-4,11-5, etc.
Die Anordnung der Strahlengänge nach F i g. 4 zeigt, daß die Anordnung der Reflektoren nicht auf ein
Polygon beschränkt sind, sondern auch kompliziertere Anordnungen möglich sind, so daß die Form des
Rauchdetektors an eine gewünschte Form angepaßt werden kann. In dem dargestellten Beispiel sind 13
Reflektoren vorgesehen, welche auf den Seitenflächen zweier aneinanderstoßender Achtecke 27, 28 liegen. Es
entsteht somit ein Detektor in Rechteckform mit einem Seitenverhältnis von etwa 1 : 2. Es ist selbstverständlich
möglich, eine beliebige Zahl weiterer möglicher Strahlengänge zu finden, welche lediglich die erwähnte
Bedingung erfüllen müssen, daß Referenz- und Meßstrahlengang über die gleichen Spiegel mit der gleichen
Zahl von Reflexionen geführt werden müssen, wobei die Aufeinanderfolge der Spiegel und die Weglängen für
beide Strahlengänge verschieden sind. Es sei bemerkt, daß Strahlungssender und -empfänger auch an verschiedenen
Orten angebracht sein können.
Detektoren der beschriebenen Art können an den geänderten Verwendungszweck beliebig angepaßt
werden. Die Zuführung der nachzuweisenden Schwebeteilchen in die Meßkammer kann entweder durch
natürliche Konvektion oder durch erzwungene Strömung erfolgen. Bei Verwendung als Rauchdetektor in
der Brandalarmtechnik kann es z. B. zweckmäßig sein,
solche Detektoren vor den Ansaugöffnungen eines Ventilationssystems anzuordnen oder an zentraler
Stelle im Ventilationssystem selbst. Dabei wird fortwährend die auf Rauch zu untersuchende Luft durch die
Meßkammer des Rauchdetektors hindurchgesaugt.
Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, einen solchen Schwebeteilchen-Detektor mit einer ohnehin an
der Raumdecke vorgesehenen Beleuchtungseinrichtung zu kombinieren. Häufig werden in klimatisierten
Räumen Leuchten verwendet, welche an eine Ventila-
r, tionseinrichtung angeschlossen sind, die fortwährend
Raumluft ansaugt. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar unter der Raumdekke
13 die Meßkammer 3 angeordnet und unterhalb dieser Meßkammer befindet sich der Leuchtenteil 14, in
ίο welchem beispielsweise mehrere stabförmige Fluoreszenzlampen
15 angeordnet sind. An der Raumdecke im Zentrum der Meßkammer 3 befindet sich eine
Ansaugöffnung 16 einer Ventilationsleitung 17. Durch die Öffnungen 2 wird fortlaufend Raumluft aus dem
ir) überwachten Bereich in die Meßkammer 3 hineingesaugt
und durch die zentrale öffnung 16 über die Ventilationsleitung 17 abgeführt. Dadurch wird erreicht,
daß bereits sehr frühzeitig nach Brandausbruch Rauchspuren in die Meßkammer 3 gelangen können und
das Vorhandensein von Rauch detektiert und ein Alarmsignal ausgelöst werden kann. Ein mit einer
Ventilationsanlage kominierter Rauchdetektor dieser Art hat also zusätzlich den Vorteil eines besonders
schnellen Ansprechverhaltens. Die Kombination mit der Raumbeleuchtung ist zudem deshalb vorteilhaft, weil
keine zusätzlichen elektrischen Leitungen vorgesehen sein müssen. Gegebenenfalls kann auch die Alarmweitergabe
über das ohnehin vorhandene Stromnetz erfolgen. Die öffnungen 2 können auch so angeordnet
jo sein, daß die Luft vor Eintritt in die Meßkammer 16 die
Leuchte 14 durchströmt und die Lampen 15 kühlt.
Auch bei dem Beispiel nach F i g. 2 ist der Detektorteil mit einer Ventilations- und Beleuchtungseinrichtung
kombiniert, wobei in diesem Beispiel die
ü Detektorkammer jedoch in Unterputzmontage verdeckt
angebracht ist. Die eigentliche Leuchte 20, welche mit einer kreisringförmigen Fluoreszenzlampe bestückt
ist, hat einen etwas kleineren Durchmesser als der Detektorteil, so daß die Lufteintrittsöffnungen 21 neben
der Leuchte an der Raumdecke und an der Kammerunterseite angeordnet sein können. Seitlich an der
Meßkammer ist eine Ventälationsleitung 22 angeschlossen, welche wiederum die Raumluft durch die öffnungen
21 und durch die Meßkammer 3 hindurch ansaugt.
5 Unterhalb des Anschlusses dieser Ventilationsleitung
befindet sich eine Alarmanzeige-Einrichtung 23.
Da Meß- und Referenzstrahl, sowie die zugehörigen Strahler und Empfänger räumlich eng benachbart sind,
ist bei ungenauer Justierung die gegenseitige Beeinflusst sung beider Strahlen möglich, beispielsweise wenn ein
Teil der Referenzstrahlung auf den Meßstrahl-Empfänger trifft oder umgekehrt. Dem kann dadurch begegnet
werden, daß Meß- und Referenzstrahlung eine unterschiedliche spektrale Zusammensetzung haben und daß
die zugehörigen Empfänger für das betreffende Spektralgebiet selektiv empfindlich sind. Es kann auch
ein Dual-Photoelement mit zwei, spektral unterschiedlichen Filtern verwendet werden.
Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen wurden ebene Reflektoren benützt Wie das in F i g. 5 dargestellte Beispiel zeigt ist jedoch auch die Verwendung gekrümmter Spiegel möglich. Hierbei sind die einzelnen Reflexionsstellen Al— RiO auf einem Zylindermantel R in regelmäßigen Abständen vorgesehen. Beispielsweise kann der gesamte Zylindermantel R auf seiner Innenseite reflektierend ausgeführt sein. Wiederum wird von einer Sende- und Empfangsstelle RO Strahlung in zwei verschiedenen Richtungen auf je
Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen wurden ebene Reflektoren benützt Wie das in F i g. 5 dargestellte Beispiel zeigt ist jedoch auch die Verwendung gekrümmter Spiegel möglich. Hierbei sind die einzelnen Reflexionsstellen Al— RiO auf einem Zylindermantel R in regelmäßigen Abständen vorgesehen. Beispielsweise kann der gesamte Zylindermantel R auf seiner Innenseite reflektierend ausgeführt sein. Wiederum wird von einer Sende- und Empfangsstelle RO Strahlung in zwei verschiedenen Richtungen auf je
einen Reflexionspunkt gesendet, von dorl zum nächsten
Reflexionspunkt weitergeleitet usw., bis beide Strahlen nach jeweils zehnmaliger Reflexion zum Ursprungsort
zurückkehren. Das Schema der beiden Strahlengänge SI und 52 entspricht in dem dargestellten Beispiel r>
einem Polygonmuster (11-4) und (11 — 3). Da bei einer
Reflexion an einem Zylinderspiegel eine Änderung des öffnungswinkels stattfindet, ist es zweckmäßig, möglichst
exakt parallele Strahlung zu verwenden, wie sie beispielsweise von einem Laser geliefert werden kann,
um einen Energieverlust bei vielmaliger Reflexion an einer gekrümmten Fläche zu vermeiden. Da Laserstrahlung
Koherenzlängen von mehreren Metern aufweist, bietet sich zudem bei der Auswertung der weitere
Vorteil, daß unter Umständen nur ein einziger ü photoelektrischer Empfänger ausreicht und der Detektor
damit unabhängig von den immer leicht verschiedenen Eigenschaften zweier Photoelemente wird. Dies
kann beispielsweise dadurch gesehenen, daß beide Strahlen auf das gleiche Photoelement auftreffen und
dort zur Interferenz gebracht werden. Die Weglängen und Intensitäten beider Strahlengänge werden nun so
eingerichtet, daß sich die empfangenen Strahlen gerade durch Interferenz auslöschen, solange keine unterschiedliche
Lichtschwächung stattfindet. In dem Augenblick jedoch, wo Schwebeteilchen in die Meßkammer
eintreten, werden beide Strahlen unterschiedlich geschwächt und bei der Interferenz bleibt eine Komponente
übrig, welche vom Photoelement nachgewiesen werden kann. w
Wie anhand von F i g. 6 gezeigt, kann ein Energieverlust durch Reflexion paralleler Strahlung an einer
optisch abbildenden Fläche, z. B. einem zylindrischen Reflektor, dadurch vermieden werden, daß die vom
Strahlungssender ausgehenden Strahlen mittels einer ^ Optik 31 auf Punkte Pi und P2 in der Mitte zwischen
den Reflexionsflächen gebündelt wird. Da diese Bündelungspunkte Pi und Pl in der Nähe des
Zentrums C des zylindrischen Reflektors R liegen, wird die Strahlung bei der folgenden Reflexion an den
Reflexionsflächen R 5 bzw. R 7 wiederum auf Punkte P3 und P 4 in der Mitte zwischen den Reflektoren und
nahe dem Zentrum des Zylinders konzentriert. Nach mehrfacher Reflexion treten beide Strahlen dann
wieder angenähert in gleicher Weise gebündelt durch die Optik 31 auf den photoelektrischen Empfänger 32.
Da für einen guten Wirkungsgrad eine gebündelte Strahlung erforderlich ist, ist es zweckmäßig, entweder
ebenfalls Laserstrahlung oder eine Punktlichtquelle 33 zu benützen, deren Strahlung über zwei Spiegel 34 und
35 in etwas verschiedener Richtung durch die Optik 31 geleitet wird. Die aus der Meßkammer zurückkehrende
Strahlung wird über die gleichen Spiegel 34 und 35 und ein reflektierendes Prisma 36 auf den einzigen
photoelektrischen Empfänger 32 geleitet. Die Trennung beider Strahlen kann beispielsweise durch Einrichtungen
37 und 38 vor der Strahlungsquelle 33 erfolgen, weiche beide Strahlen unterschiedlich modulieren, so
daß die eintreffenden Strahlen durch Demodulation des Ausgangssignals der photoelektrischen Einrichtung 32
wieder getrennt werden können. Als geeignete Modulatoren 37 und 38 können Einrichtungen mit elektrisch
steuerbarer Strahlungsdurchlässigkeit dienen, z. B. Kerr-Zellen.
Die Erfindung wurde in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand von Anordnungen der
Reflexionsstellen in einer Ebene beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf ebene Anordnungen beschränkt. Die
gestellte Aufgabe kann in gleicher Weise mit einer räumlichen Anordnung mehrerer Reflexionsstellen
gelöst werden, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß zwei Strahlengänge vorgesehen sind, welche über die
gleiche Zahl von Reflexionsstellen, jedoch in unterschiedlicher Reihenfolge und mit verschiedener Strahlungsweglänge
verlaufen.
Bei der Anwendung zur Brandmeldung ist es besonders zweckmäßig, die Strahlung in einem Spektralbereich
zu wählen, in welchem eine Absorption durch Kohlenmonoxyd (CO) stattfindet. Ein solcher
Detektor reagiert nicht nur auf Rauch, sondern daneben auch mit großer Empfindlichkeit auf gasförmige
Kohlenmonoxyd-Spuren in der Luft, die ein untrügliches Anzeichen für einen Verbrennungsprozeß darstellen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens eines Mediums, insbesondere von Rauch,
mit einer optischen Strahlungsquellenanordnung zur Erzeugung zweier räumlich getrennter Teilstrahlen,
einer Anzahl von entlang des Randes des das Medium enthaltenden Bereichs angeordneten und
eine wiederholte Reflexion der Teilstrahlen in das Medium bewirkenden Reflektoren, einer von den
Teilstrahlen über die Reflektoren beaufschlagten photoelektrischen Empfangseinrichtung und einer
elektrischen Auswerteschaltung zur Ermittlung eines Unterschieds in der Schwächung der Teilstrahlen durch das Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Strahlungsqucllenanordnung (6,10; 18,19; 6,30; 33,34,35) austretenden
Teilstrahlen derart gerichtet und die Reflektoren (4; Ri-RtO) derart ausgebildet und angeordnet sind,
daß die Teilstrahlen (11, 12) jeweils die gleichen Reflektoren in unterschiedlicher Reihenfolge beaufschlagen und verschieden lange Wege zwischen der
Strahlungsquellenanordnung und der photoeiektrischen Empfangseinrichtung (7,8; 32) zurücklegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (4) entlang den Seiten
eines gleichförmigen Polygons angeordnet sind und daß die Zahl der von den Teilstrahlen beim
Obergang von einem Reflektor zum nächsten jeweils passierten Polygonecken für jeden Teilstrahl
(11,12) jeweils vorgegeben ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Seiten des Polygons und
die Anzahl der jeweils von einem Teilstrahl ohne Reflexion passierten Polygonecken so gewählt sind,
daß sie keinen gemeinsamen Teiler miteinander haben.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Seiten des Polygons 8, die
Zahl der von dem einen Teilstrahl jeweils ohne Reflexion passierten Polygonecken 3 und die Zahl
der von dem andern Teilstrahl jeweils passierten Polygonecken 1 beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Seiten des Polygons 5, die
Zahl der von dem einen Teilstrahlengang jeweils ohne Reflexion passierten Polygonecken 2 und die
Zahl der von dem andern Teilstrahl jeweils passierten Polygonecken 1 beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellenanordnung aus einer Strahlungsquelle
(6) und einem Strahlenteiler (10; 30) besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Laser ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Empfangseinrichtung für beide Teilstrahlen (U, 12) jeweils einen eigenen photoelektrischen Wandler (7,8) aufweist, deren Ausgänge einer
Quotientenschaltung zugeführt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren von Teilen einer
zylindrischen Fläche gebildet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstrahlen aus parallelen
Strahlenbündeln bestehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilstrahlen jeweils auf halbem Wege zwischen aufeinanderfolgend beaufschlagten Reflektoren fokussiert sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur spektralen Begrenzung der Teilstrahlen auf den
Bereich einer AbsorptionsJinie von Kohlenmonoxid vorgesehen sind.
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