EP1022700A2 - Streulichtbrandmelder - Google Patents

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EP1022700A2
EP1022700A2 EP00100651A EP00100651A EP1022700A2 EP 1022700 A2 EP1022700 A2 EP 1022700A2 EP 00100651 A EP00100651 A EP 00100651A EP 00100651 A EP00100651 A EP 00100651A EP 1022700 A2 EP1022700 A2 EP 1022700A2
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EP
European Patent Office
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scatter
fire detector
scattered light
scatter signals
determined
Prior art date
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EP00100651A
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English (en)
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EP1022700B1 (de
EP1022700A3 (de
Inventor
Heiner Politz
Martin Bemba
Tido Krippendorf
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Novar GmbH
Original Assignee
Novar GmbH
Caradon Esser GmbH
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Publication of EP1022700A3 publication Critical patent/EP1022700A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating a scattered light system one equipped with a microprocessor Fire alarm under at least one forward and a scattering signal measured from a backward scattering angle an alarm value to be compared with an alarm threshold is obtained, as well as a fire detector for implementation of the procedure.
  • Scattered light detectors usually work with one Transmitting diode emitted infrared light that is a wavelength between 800 nm and 1 ⁇ m.
  • the one in the measuring volume of the Detectors of any existing fire aerosol are scattered Light is emitted at a backward scattering angle, i.e. under an angle between 0 ° and 90 °, and / or a forward scatter angle, i.e. at a scattering angle between 90 ° and 180 °, measured. These angles are on the the transmitter with the Axis connected to the receiver.
  • the measurement of light aerosols at a forward scatter angle provides a relatively large measurement signal.
  • the measurement darker Aerosols in the forward scatter area deliver about one Factor 10 smaller measurement signal.
  • the measurement signals grow in amount with increasing forward scatter angle.
  • the delivered signal is independent of Smoke type less than in the forward scatter area.
  • the difference between the scatter signals of light and dark aerosols is significantly lower in the backscatter area than in Forward spreading area.
  • a method of the type mentioned in the introduction is from the DE 42 31 088 A1 known.
  • This procedure will include at least two scattering angles Measuring volume of a scattered light fire detector existing aerosol measured and with for different types of smoke in one store stored reference data compared to that in the measurement volume to determine existing smoke type and depending on it of which to set the alarm value.
  • the procedure has however, the disadvantage that it is only for the analysis of known ones Types of smoke with reference data stored in the memory, not but for the satisfactory evaluation of in practice most common mixed fires is suitable, since this is not can be sufficiently classified.
  • the invention has for its object a method of to provide the type mentioned in the introduction, that for recognition the most common types of smoke and especially for evaluation of mixed fires is suitable without a high There is a risk of false alarms.
  • the backward scattering angle is about 70 ° (claim 2). About this one Have scattering angles due to scattering of IR radiation on one Aerosol obtained signals a minimum. This is a standardization of the measured values possible and therefore a reliable one Determination of the light-dark ratio guaranteed.
  • the forward scatter angle can double the back scatter angle correspond (claim 3).
  • the ratio of the measurement angles is advantageous measured scatter signals of at least one deceptive variable, such as. Water vapor, dusts and / or vapors from work processes, stored in a memory. So it is possible Recognize deceptive variables as such and clearly from Differentiate smoke so that no false alarm is triggered becomes.
  • a stray light fire detector is the procedure uses according to the invention, can also be used in environments, in conventional detectors due to their high susceptibility to false alarms cannot be used. The resulting false alarm sensitivity of the detector can be the actual Be adapted to requirements.
  • the alarm value is expediently a weighted sum of the Values corresponding to scatter signals (claim 6).
  • the sum is determined under the two scattering angles Measured values are taken into account according to their respective meaning. It is also conceivable that instead of the sum only the weighted Forward or only the weighted backward scatter signal taken into account when determining the alarm value becomes.
  • the scatter signals can have at least one value, that of a further input variable, e.g. the ambient temperature, corresponds to be multiplied (claims 7, 8).
  • the Temperature can also be determined independently of the determined Scattered signals are taken into account. Then there is also one almost aerosol-free fire, e.g. a spirit fire, an alarm is triggered.
  • the scatter signals simultaneously (claim 10) or alternating (claim 11) can be determined.
  • the invention also has one equipped with a microprocessor Scattered light fire detector with a scattered light system for the measurement of scatter signals under at least one forward and one backward scattering angle to the object in particular for performing the method according to the invention is suitable (claim 13).
  • the stray light fire detector can either be a transmitter diode and two receiver diodes (claim 14) or two transmitter diodes and have a receiver diode (claim 15).
  • the stray light fire detector can Have EEPROM (claim 16).
  • the scattered light fire detector with an interface is advantageous equipped for connecting a computer (claim 17), so that the parameters using suitable software can be adapted to the respective conditions of use.
  • the stray light detector can be used to measure the ambient temperature have a thermocouple (claim 18).
  • Fig. 1 shows schematically a measuring chamber 24 of a stray light fire detector.
  • a transmitter 20 for IR radiation In the measuring chamber 24 are a transmitter 20 for IR radiation and two receivers 21, 22.
  • the receivers 21, 22 have lenses that are made of daylight-absorbing and infrared-transmissive Material.
  • the transmitter 20 and the Receivers 21, 22 have optical axes that are at an angle Include less than 90 ° or greater than 90 °.
  • the measurement setup thus includes a backward spread and a forward spread. Screen 23 prevent from the transmitter 20 outgoing radiation directly onto the receivers 21 and 22 meets.
  • the measuring chamber can have two transmitters and one receiver contain.
  • the fire detector also has a microprocessor, an EEPROM and a working memory, which are not shown.
  • the flow diagram shown in FIG. 2b illustrates the method according to the invention.
  • the IR radiation from the transmitter 20 is if an aerosol is present in the measuring volume, scattered and thereby reaches a forward spreading section Receiver 22 and a backward spread assigned receiver 21.
  • the forward scatter angle is 140 ° and the backward scattering angle is 70 °.
  • the measured Photocurrent of the receivers 21 and 22 is by means of current / voltage converters 2 or 7 converted into a voltage and for Elimination of interference peaks filtered.
  • Integrators 3 and 8 integrate the rest value for ambient light compensation on, i.e. the signal that the receivers 21 and 22 outside measure the transmission intervals of the transmitter diode 20. This is required because of residual reflections in the chamber a small amount of residual light in the chamber, so that the Idle signal is not zero.
  • the stray light fire detector comprises a temperature measuring module 25.
  • the temperature measuring module 23 has a rest value integrator 9 which determines a floating rest value.
  • the rest values of the stray light paths are very constant and only change due to pollution or aging very slowly.
  • Smoldering fires for several hours last so that the integrators the associated increase under no circumstances compensate the measurement signal.
  • the Time constants of the rest value integrators 3 and 8 must therefore are in the hour range.
  • the room temperatures can change but change in the minute range, etc. even if there is no fire is present, e.g. when opening a window. in case of a In most cases, however, the temperature rises very quickly.
  • the time constant of the integrator 9 must therefore be dimensioned in this way be that only very rapid temperature increases in the evaluation be taken into account.
  • the measured values are standardized so that they can be processed further in a uniform form (Z V , Z R , Z t ).
  • the light-dark quotient of the aerosol present in the measuring volume of the fire detector is calculated from the two standardized scattered light measurement values (Z V , Z R ). This factor causes the measurement signal of a dark aerosol to be given a higher weighting than the measurement signal of a light aerosol.
  • the two measurement signals (Z V , Z R ) are summed and weighted.
  • the weighted sum is multiplied by the light-dark quotient F H, D.
  • a further weighted sum is then formed from this measurement result and the value Z t . At this point, the temperature rise behavior is now taken into account.
  • the light-dark quotient is used only calculated when the forward and the backscatter signal is one stored in the EEPROM Exceed minimum value.
  • the result obtained is with a fixed, in the EEPROM stored alarm threshold compared, when exceeded Alarm is triggered.
  • the temperature can also rise very quickly, without a fire aerosol being formed. This is e.g. at the case of a pure spirit fire.
  • To also in this case To ensure that an alarm is triggered is in the EEPROM of the A fixed temperature alarm threshold is saved, when exceeded, an alarm is triggered. Hence is either when a maximum temperature is exceeded or alarm if a maximum scattered light value is exceeded triggered.
  • Fig. 3a shows scatter signals of selected fire goods depending from the scattering angle.
  • the characteristic course is similar for all types of smoke.
  • the signal rises in Direction of large and towards smaller scattering angles.
  • Cotton and paraffin produce bright types of smoke.
  • a PU foam fire creates a dark aerosol.
  • a cotton aerosol shows a six Stray signal sometimes stronger than a PU foam aerosol. At least, at approx. 70 °, this signal is only twice as large.
  • Fig. 3b the signals shown in Fig. 3a are on standardized a backward scattering angle of 70 °. Fires of specified fire goods thus produce aerosols that at Standardization on the backscatter angle different light-dark -Quotients, which are used in the process according to Invention are processed.

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Abstract

Ein Branderkennungsverfahren beruht auf der Auswertung der Streulichtsignale, die ein mit einem Streulichtsystem ausgestatteter Brandmelder unter zwei Streuwinkeln mißt. Ein Mikroprozessor in dem Brandmelder gewinnt aus den Streulichtsignalen durch Vergleich mit einer Alarmschwelle einen Alarmwert. Zur Erkennung der häufigsten Rauchtypen und insbesondere zur Auswertung von Mischbränden mit geringem Fehlalarmrisiko wird der Alarmwert in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Streulichtsignale bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von mit einem Streulichtsystem eines mit einem Mikroprocessor ausgestatteten Brandmelders unter mindestens einem Vorwärts- und einem Rückwärtsstreuwinkel gemessenen Streusignalen, aus denen ein mit einer Alarmschwelle zu vergleichender Alarmwert gewonnen wird, sowie einen Brandmelder zur Durchführung des Verfahrens.
Streulichtbrandmelder arbeiten in der Regel mit von einer Sendediode abgegebenem Infrarotlicht, das eine Wellenlänge zwischen 800 nm und 1 µm hat. Das an einem im Meßvolumen des Melders gegebenenfalls vorhandenen Brandaerosol gestreute Licht wird unter einem Rückwärtsstreuwinkel, d.h. unter einem Winkel zwischen 0° und 90°, und/oder einem Vorwärtsstreuwinkel, d.h. unter einem Streuwinkel zwischen 90° und 180°, gemessen. Diese Winkel sind auf die den Sender mit dem Empfänger verbindende Achse bezogen.
Die Messung heller Aerosole unter einem Vorwärtsstreuwinkel liefert ein relativ großes Meßsignal. Die Messung dunkler Aerosole im Vorwärtsstreubereich liefert ein etwa um einen Faktor 10 kleineres Meßsignal. Die Meßsignale wachsen betragsmäßig mit zunehmendem Vorwärtsstreuwinkel. Im Rückwärtsstreubereich ist das gelieferte Signal unabhängig vom Rauchtyp geringer als im Vorwärtsstreubereich. Der Unterschied zwischen den Streusignalen heller und dunkler Aerosole ist im Rückwärtsstreubereich deutlich geringer als im Vorwärtsstreubereich.
Herkömmliche Streulichtbrandmelder die im Vorwärtsstreubereich arbeiten, erkennen dunkle Rauchsorten schlechter als helle Rauchsorten. Um eine sichere Alarmauslösung zu gewährleisten, muß die Empfindlichkeit des Melders auf die dunklen Rauchsorten eingestellt werden. Eine solche Empfindlichkeitseinstellung hat eine hohe Fehlalarmrate zur Folge, da der Melder auf helle Rauchsorten zu empfindlich reagiert. Insbesondere können Wasserdampf, Zigarettenrauch, durch heißes Fett entstehende Dämpfe oder Abgase zu einer unerwünschten Alarmauslösung führen. Aus diesem Grunde sind solche herkömmlichen Streulichtbrandmelder nicht zum Einsatz z.B. in Großküchen oder Sägewerken geeignet, da sie die dort entstehenden intensiven Dämpfe und Stäube nicht von hellem Rauch unterscheiden können.
Bei im Rückwärtsstreubereich arbeitenden Meldern besteht das Problem, daß Partikel, Stäube oder Salzkristalle, die in das Meßvolumen des Brandmelders eindringen können, ein erhebliches Rückstreusignal liefern und somit ebenfalls ein erhebliches Fehlalarmrisiko gegeben ist.
Ein Verfahren der einleitend genannten Gattung ist aus der DE 42 31 088 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden unter mindestens zwei Streuwinkeln Streusignale eines ggfs. im Meßvolumen eines Streulichtbrandmelders vorhandenen Aerosols gemessen und mit für verschiedene Rauchtypen in einem Speicher abgelegten Referenzdaten verglichen, um den im Meßvolumen vorhandenen Rauchtyp zu bestimmen und in Abhängigkeit von diesem der Alarmwert festzulegen. Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es nur zur Analyse von bekannten Rauchtypen mit im Speicher abgelegten Referenzdaten, nicht aber zur zufriedenstellenden Auswertung von in der Praxis meist auftretenden Mischbränden geeignet ist, da diese nicht hin-reichend klassifiziert werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend genannten Gattung bereitzustellen, das zur Erkennung der häufigsten Rauchtypen und insbesondere zur Auswertung von Mischbränden geeignet ist, ohne daß ein hohes Fehlalarmrisiko besteht.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren mit den einleitend genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Alarmwert in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Streusignale bestimmt wird.
Durch dieses Vorgehen wird der Tatsache Rechnung getragen, daß in der Praxis meist Mischbrände auftreten, die nicht immer eindeutig klassifizierbare Aerosole liefern. Über das Verhältnis der Streusignale, dem sog. Hell-Dunkel-Quotienten, erfolgt nämlich eine stufenlose Bewertung des ggfs. in dem Meßvolumen des Brandmelders vorhandenen Aerosols, ohne daß es, wie nach dem Stand der Technik, erforderlich ist, bestimmte Brandmuster zum Vergleich mit dem Meßergebnis zu speichern. Wird z.B. ein kleiner Hell-Dunkel-Quotient ermittelt, liegt ein helles Aerosol vor. Entsprechend wird bei dunklen Aerosolen ein großer Hell-Dunkel-Quotient gemessen. Die Bestimmung des Alarmwerts erfolgt also in Abhängigkeit von der Helligkeit des Aerosols. Der tatsächlich vorliegende Rauchtyp muß nicht ermittelt werden. Dies hat zur Folge, daß die Empfindlichkeit eines nach dem Verfahren nach der Erfindung arbeitenden Streulichtbrandmelders für alle Aerosole, d.h. unabhängig von der Helligkeit eines Aerosols, in etwa konstant gehalten werden kann und das Fehlalarmrisiko äußerst gering ist. Die Anordnung der beiden Streulichtstrecken sollte so gewählt sein, daß die eine ein sehr gutes Ansprechverhalten für helle Aerosole und die andere ein sehr gutes Ansprechverhalten für dunkle Aerosole hat.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Rückwärtsstreuwinkel etwa 70° (Anspruch 2). Etwa bei diesem Streuwinkel haben durch Streuung von IR-Strahlung an einem Aerosol gewonnene Signale ein Minimum. Damit ist eine Normierung der Meßwerte möglich und mithin eine zuverlässige Bestimmung des Hell-Dunkel-Quotienten gewährleistet.
Der Vorwärtsstreuwinkel kann dem doppelten Rückwärtsstreuwinkel entsprechen (Anspruch 3).
Vorteilhaft ist das Verhältnis der unter den Meßwinkeln gemessenen Streusignale mindestens einer Täuschungsgröße, wie z.B. Wasserdampf, Stäube und/oder Dämpfe aus Arbeitsprozessen, in einem Speicher abgelegt. Damit ist es möglich, Täuschungsgrößen als solche zu erkennen und eindeutig von Rauch zu unterscheiden, so daß kein Fehlalarm ausgelöst wird. Somit ist ein Streulichtbrandmelder, der das Verfahren nach der Erfindung nutzt, auch in Umgebungen einsetzbar, in denen herkömmliche Melder aufgrund ihrer hohen Fehlalarmanfälligkeit nicht einsetzbar sind. Die resultierende Fehlalarmempfindlichkeit des Melders kann so den tatsächlichen Erfordernissen angepaßt werden.
Bei der Weiterverarbeitung des Hell-Dunkel-Quotienten SR/SV (SR: Rückwärtsstreusignal, SV: Vorwärtsstreusignal) kann unter Berücksichtigung der Tatsache, daß dieser Quotient im allgemeinen zwischen 0,2 und 0,8 liegt, zur Meßbereichsaufweitung ein Faktor F, F' F = ((SR/SV) - 0,2)/0,6   für (SR/SV) zwischen 0,2 und 0,8, F' = 2 - ((SR/SV) - 0,2)/0,6   für (SR/SV) größer 0,8, ermittelt werden (Anspruch 5). Dieser kann dann zur Bestimmung der Helligkeit des Aerosols herangezogen werden.
Bei einem Hell-Dunkel-Quotienten von 0,2, d.h. F=0, liegt ein sehr heller Rauch, bei einem Hell-Dunkel-Quotienten von 0,8, d.h. F = 1, liegt ein sehr dunkler Rauch vor. Wasserdampf liefert ein Verhältnis SR/SV von etwa 0,20. Ein solches Verhältnis wird von keiner anderen bekannten Aerosolart erzeugt, so daß Wasserdampf eindeutig als Störgröße identifizierbar ist. Sind Störgrößen wie Staub o.ä. im Meßvolumen des Brandmelders vorhanden, so kann der Quotient SR/SV einen Wert über 1 annehmen. Dann ist das Rückwärtsstreusignal also größer als das Vorwärtsstreusignal und der Faktor F' wird ermittelt. Bei solchen Werten ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, daß keine Brandaerosole sondern Störgrößen im Meßvolumen des Brandmelders vorliegen. Dies kann bei der Auswertung des Meßsignals berücksichtigt werden.
Zweckmäßig ist der Alarmwert eine gewichtete Summe der den Streusignalen entsprechenden Werte (Anspruch 6). In dieser Summe werden die unter den beiden Streuwinkeln ermittelten Meßwerte ihrer jeweiligen Bedeutung entsprechend berücksichtigt. Es ist auch denkbar, daß statt der Summe nur das gewichtete Vorwärts- oder nur das gewichtete Rückwärtsstreusignal bei der Bestimmung des Alarmwerts berücksichtigt wird.
Um weitere, relevante Parameter, wie z.B. die Umgebungstemperatur, bei der Bestimmung des Alarmwerts zu berücksichtigen, können die Streusignale mit mindestens einem Wert, der einer weiteren Eingangsgröße, z.B. der Umgebungstemperatur, entspricht, multipliziert werden (Ansprüche 7, 8). Die Temperatur kann aber auch unabhängig von den ermittelten Streusignalen berücksichtigt werden. Dann ist auch bei einem nahezu aerosolfreien Brand, wie z.B. einem Spiritusbrand, eine Alarmauslösung gewährleistet.
Zur Fremdlichtkompensation wird zweckmäßig für jeden Streuwinkel ein Ruhewert ermittelt und der jeweilige Ruhewert von dem zugehörigen Streusignal subtrahiert (Anspruch 9).
Abhängig davon, ob ein Meßsystem mit einer Sendediode und zwei Empfängerdioden oder ein Meßsystem mit zwei Sendedioden und einer Empfängerdiode eingesetzt wird, können die Streusignale gleichzeitig (Anspruch 10) oder alternierend (Anspruch 11) ermittelt werden.
Zur Unterdrückung von Störgrößen ist es zweckmäßig, die Streusignale vor ihrer Verarbeitung zu filtern (Anspruch 12).
Die Erfindung hat auch einen mit einem Mikroprozessor ausgestatteten Streulichtbrandmelder mit einem Streulichtsystem zur Messung von Streusignalen unter mindestens einem Vorwärts- und einem Rückwärtsstreuwinkel zum Gegenstand, der insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist (Anspruch 13).
Der Streulichtbrandmelder kann entweder eine Sendediode und zwei Empfängerdioden (Anspruch 14) oder zwei Sendedioden und eine Empfängerdiode (Anspruch 15) aufweisen.
Zur Speicherung von Parametern, z.B. dem Hell-Dunkel-Quotienten von Wasserdampf, kann der Streulichtbrandmelder ein EEPROM aufweisen (Anspruch 16).
Vorteilhaft ist der Streulichtbrandmelder mit einer Schnittstelle zum Anschluß eines Computers ausgestattet (Anspruch 17), so daß die Parameter mittels einer geeigneten Software an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepaßt werden können.
Zur Messung der Umgebungstemperatur kann der Streulichtbrandmelder ein Thermoelement aufweisen (Anspruch 18).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
einen Meßaufbau des Streulichtsystems;
Fig. 2a
ein Blockschaltbild zur Durchführung des Auswerteverfahrens nach der Erfindung;
Fig. 2b
das zugehörige Flußdiagramm; und
Fig. 3 a, b
das Streusignal in Abhängigkeit vom Streuwinkel für ausgewählte Brandgüter.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Meßkammer 24 eines Streulichtbrandmelders. In der Meßkammer 24 liegen ein Sender 20 für IR-Strahlung und zwei Empfänger 21, 22. Die Empfänger 21, 22 haben Linsen, die aus tageslichtabsorbierendem und infrarotdurchlässigem Material bestehen. Der Sender 20 und die Empfänger 21, 22 haben optische Achsen, die einen Winkel kleiner 90° bzw. größer 90° einschließen. Der Meßaufbau umfaßt also eine Rückwärtsstreustrecke und eine Vorwärtsstreustrecke. Sichtblenden 23 verhindern, daß von dem Sender 20 ausgehende Strahlung direkt auf die Empfänger 21 und 22 trifft.
Alternativ kann die Meßkammer zwei Sender und einen Empfänger enthalten.
Der Brandmelder weist zudem einen Mikroprozessor, ein EEPROM und einen Arbeitsspeicher auf, die nicht dargestellt sind.
Das in Fig. 2a dargestellte Blockschaltbild und das in Fig. 2b dargestellte Flußdiagramm verdeutlichen das Verfahren nach der Erfindung. Die IR-Strahlung des Senders 20 wird, sofern ein Aerosol im Meßvolumen vorhanden ist, gestreut und gelangt dadurch zu einem einer Vorwärtsstreustrecke zugeordneten Empfänger 22 und einem einer Rückwärtsstreustrecke zugeordneten Empfänger 21. Der Vorwärtsstreuwinkel beträgt 140° und der Rückwärtsstreuwinkel beträgt 70°. Der gemessene Photostrom der Empfänger 21 und 22 wird mittels Strom-/Spannungswandlern 2 bzw. 7 in eine Spannung umgewandelt und zur Eliminierung von Störspitzen gefiltert. Integratoren 3 und 8 integrieren zur Umgebungslichtkompensation den Ruhewert auf, d.h. das Signal, das die Empfänger 21 und 22 außerhalb der Sendeintervalle der Sendediode 20 messen. Dies ist erforderlich, denn durch Restreflexionen in der Kammer liegt ein geringer Restlichtanteil in der Kammer vor, so daß das Ruhesignal nicht Null ist.
Des weiteren umfaßt der Streulichtbrandmelder ein Temperaturmeßmodul 25. Dieses, der IR-Sender 20 und die Empfänger 21, 22 werden gepulst angesteuert, um den Energieverbrauch des Brandmelders möglichst niedrig zu halten. Das Temperaturmeßmodul 23 verfügt über einen Ruhewertintegrator 9, der einen gleitenden Ruhewert ermittelt. Im Gegensatz zu der Zeitkonstanten der Integratoren 3 und 8 der Empfänger 21 und 22 ist dessen Zeitkonstante kleiner, uzw. aus folgendem Grund: Die Ruhewerte der Streulichtstrecken sind sehr konstant und ändern sich durch Verschmutzung oder Alterung nur sehr langsam. Zudem können z.B. Schwelbrände mehrere Stunden dauern, so daß die Integratoren den damit verbundenen Anstieg des Meßsignals keinesfalls kompensieren dürfen. Die Zeitkonstanten der Ruhewertintegratoren 3 und 8 müssen daher im Stundenbereich liegen. Die Raumtemperaturen können sich aber im Minutenbereich ändern, uzw. auch, wenn kein Brand vorliegt, z.B. beim Öffnen eines Fensters. Im Falle eines Brandes steigt die Temperatur aber zumeist sehr schnell an. Daher muß die Zeitkonstante des Integrators 9 so bemessen sein, daß nur sehr schnelle Temperaturanstiege bei der Auswertung berücksichtigt werden.
Es gibt allerdings auch Brandverläufe mit sehr langsamem Temperaturanstieg. Diese sind aber stets mit starker Rauchentwicklung verbunden; letztere wird mittels der Streulichtempfänger 21, 22 gemessen.
Nach den Integratoren 8, 3, 9 werden die Meßwerte normiert, so daß sie in einheitlicher Form weiterverarbeitet werden können (ZV, ZR, Zt). Aus den beiden normierten Streulichtmeßwerten (ZV, ZR) wird der Hell-Dunkel-Quotient des im Meßvolumen des Brandmelders vorhandenen Aerosols berechnet. Über diesen Faktor wird bewirkt, daß das Meßsignal eines dunklen Aerosols eine höhere Gewichtung als das Meßsignal eines hellen Aerosols erfährt. Die beiden Meßsignale (ZV, ZR) werden gewichtet summiert. Die gewichtete Summe wird mit dem Hell-Dunkel-Quotienten FH,D multipliziert. Aus diesem Meßergebnis und dem Wert Zt wird nun eine weitere gewichtete Summe gebildet. An dieser Stelle wird nun das Temperaturanstiegsverhalten berücksichtigt.
Um ein Quantisierungsrauschen zu vermeiden, wird der Hell-Dunkel-Quotient erst dann berechnet, wenn das Vorwärts- und das Rückwärtstreusignal einen in dem EEPROM gespeicherten Mindestwert überschreiten.
Das gewonnene Ergebnis wird mit einer festen, im EEPROM abgelegten Alarmschwelle verglichen, bei deren Überschreiten Alarm ausgelöst wird.
U.U. kann aber die Temperatur auch sehr rasch ansteigen, ohne daß ein Brandaerosol gebildet wird. Dies ist z.B. bei einem reinen Spiritusbrand der Fall. Um auch in diesem Fall eine Alarmauslösung zu gewährleisten, ist in dem EEPROM des Brandmelders eine feste Temperaturalarmschwelle abgespeichert, bei deren Überschreiten Alarm ausgelöst wird. Mithin wird also entweder bei Überschreiten einer Maximaltemperatur oder bei Überschreiten eines maximalen Streulichtwerts Alarm ausgelöst.
Um eine spätere Analyse zu ermöglichen, werden zum Alarmzeitpunkt wichtige Daten aus dem Arbeitsspeicher des Brandmelders in einen ebenfalls nicht dargestellten flüchtigen Speicher kopiert.
Fig. 3a zeigt Streusignale ausgewählter Brandgüter in Abhängigkeit vom Streuwinkel. Der charakteristische Verlauf ist für alle Rauchsorten ähnlich. Das Signal steigt in Rinchtung großer und in Richtung kleiner Streuwinkel an. Baumwolle (Cotton) und Paraffin erzeugen helle Rauchsorten. Bei einem PU-Schaumbrand entsteht ein dunkles Aerosol. Bei einem großen Streuwinkel zeigt ein Baumwollaerosol ein sechs Mal stärkeres Streusignal als ein PU-Schaumaerosol. Im Minimum, bei ca. 70°, ist dieses Signal nur doppelt so groß.
In Fig. 3b sind die in Fig. 3a dargestellten Signale auf einen Rückwärtsstreuwinkel von 70° normiert. Brände der angegebenen Brandgüter erzeugen also Aerosole, die bei Normierung auf den Rückstreuwinkel unterschiedliche Hell-Dunkel -Quotienten liefern, welche bei dem Verfahren nach der Erfindung verarbeitet werden.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Auswertung von mit einem Streulichtsystem eines mit einem Mikroprozessor ausgestatteten Brandmelders unter zwei Streuwinkeln gemessenen Streusignalen, aus denen ein mit einer Alarmschwelle zu vergleichender Alarmwert gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmwert in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Streusignale bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückwärtsstreuwinkel etwa 70° beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärtsstreuwinkel etwa gleich dem doppelten Rückwärtsstreuwinkel ist.
  4. Verfahren nach einem der ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Streusignale mindestens einer Täuschungsgröße in einem Speicher abgelegt ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Verhältnis der Streusignale der Faktor F, F' F = ((SR/SV) - 0,2)/0,6   für (SR/SV) zwischen 0,2 und 0,8, F' = 2 - ((SR/SV) - 0.2)/0.6   für (SR/SV) größer 0,8 gewonnen wird, mit dem die Helligkeit eines ggfs. vorhandenen Aerosols bestimmt wird, wobei SR dem Rückwärtsstreusignal und SV dem Vorwärtsstreusignal entsprechen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmwert eine gewichtete Summe der den Streusignalen entsprechenden Werte ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streusignale mit mindestens einem mit einer weiteren Eingangsgröße korrespondierenden Wert multipliziert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Eingangsgröße die Umgebungstemperatur ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Streuwinkel ein Ruhewert ermittelt wird und der jeweilige Ruhewert von dem zugehörigen Streusignal subtrahiert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Streusignale gleichzeitig ermittelt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Streusignale alternierend ermittelt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Streusignale vor ihrer Verarbeitung gefiltert werden.
  13. Streulichtbrandmelder mit einem Streulichtsystem zur Messung von Streusignalen unter mindestens einem Vorwärts- und einem Rückwärtsstreuwinkel sowie mit einem Mikroprocessor, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Streulichtbrandmelder nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Sendediode und zwei Empfängerdioden.
  15. Streulichtbrandmelder nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zwei Senderdioden und eine Empfängerdiode.
  16. Streulichtbrandmelder nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch ein EEPROM.
  17. Streulichtbrandmelder nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zum Anschluß eines Computers.
  18. Streulichtbrandmelder nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch ein Thermoelement.
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