(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気試料の中に同伴された空中を浮遊する粒子の存在を検出するように構成された粒子検出器であって、
分析用の空気試料を含む試料フローを受容するための検知チャンバと、
既知の偏光特性を有する光ビームを放出するように構成される光源であって、前記光ビームは、前記検知チャンバの少なくとも一部を通って伝播しかつ対象領域において前記試料フローを横断するように配置される光源と、
前記試料フロー内に含まれる粒子との相互作用によって前記光ビームから散乱される光線を受光するように構成される受光システムであって、光線を複数の散乱角で、および前記光ビームの伝播方向および既知の偏光に対する複数の偏光角で受光し、かつ前記受光した光線を表す少なくとも１つの出力信号を発生するように構成され、光線を前記光ビームに対して第１の偏光角で受光するように構成される第１の複数の光センサを含み、前記第１の複数の光センサが各々、個々の散乱角で受光するように配置され、前記受光した光線を表す少なくとも１つの出力信号を発生する、受光システムと、
前記対象領域の画像を捕捉するように構成される撮像システムと、
前記受光した光線を表す前記少なくとも１つの出力信号と前記画像とを分析して、前記対象領域において前記光ビームと相互作用する、前記試料フローの中に同伴された空中を浮遊する粒子の存在を決定するように構成されるコントローラと、を備える、粒子検知器。
【請求項２】
前記複数の光センサは、各々が光線を個々の散乱角で受光するように構成される、請求項１に記載の粒子検知器。
【請求項３】
各光センサは、光線を前記光ビームの偏光角に対する既知の偏光角で受光するように配置される、請求項２に記載の粒子検知器。
【請求項４】
前記受光システムは、光線を前記光ビームに対して前記第１の偏光角とは異なる第２の偏光角で受光するように構成される第２の複数の光センサを更に含み、前記第２の複数の光センサは各々、光線を個々の散乱角で受光するように配置される、請求項１〜３のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項５】
前記第１および第２の複数の光センサは、前記第１および第２の複数の光センサの各々の前記光センサのうちの少なくとも１つが、光線を同じ個々の散乱角で受光するように配置される、請求項４に記載の粒子検知器。
【請求項６】
前記コントローラは、前記光センサの部分集合からの前記出力信号同士を時間的に相関させて、特定の粒子の存在を決定するように構成される、請求項２〜５のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項７】
前記時間的に相関される出力信号は、
特定の粒子と前記光ビームとの間の相互作用を識別すること、および、
粒子のサイズ、タイプまたは色等の粒子特性を決定すること、
のうちの１つまたは双方のために使用される、請求項６に記載の粒子検知器。
【請求項８】
前記光源は、前記試料フロー内に一切の粒子を取り込むことなく、前記検知チャンバ内の空気から前記撮像システムによって前記光ビームの画像を十分に捕捉できる程度まで散乱されるに足る短い波長、例えば、電磁スペクトルの紫領域または紫外領域の波長、を有する光ビームを放出する、請求項１〜７のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項９】
コントローラは、捕捉された画像にバックグラウンド消去を実行するように構成される、請求項１〜８のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項１０】
バックグラウンド消去は、
前記光ビームを含む前記画像の積分領域内で受光される光線レベルを、前記光ビームを含まない前記画像の少なくとも１つの領域から決定されている受光された典型的なバックグラウンド光線レベルに基づいて補正することと、
前記積分領域外の少なくとも１つの領域から決定されるバックグラウンド光線レベルを、前記対象領域内の前記受光される光線レベルから減算することと、
前記積分領域に沿って区分的に、対応する区分的に画定されるバックグラウンド消去領域を用いて、バックグラウンド消去を実行することと、
のうちのいずれか１または複数を含む、請求項９に記載の粒子検知器。
【請求項１１】
コントローラは、前記画像を分析して、前記積分領域の前記画像における受光された光強度のピークを識別することにより、前記粒子の存在を決定するように構成される、請求項１０に記載の粒子検知器。
【請求項１２】
前記ピークが、閾値レベルを超える場合、粒子は、前記光ビームと相互作用しているものと決定され、かつこうして検知されることが可能である、請求項１１に記載の粒子検知器。
【請求項１３】
前記閾値レベルは、前記ピークの下記の性質、即ち、
受光される最大強度、または、
前記ピークにおいて受光される合計エネルギー、
のうちのいずれかを表す、請求項１２に記載の粒子検知器。
【請求項１４】
前記粒子検知器は、検知チャンバと、単一の光ビームを放出する光源とを含み、前記受光システムおよび撮像システムは、共通する対象領域から光線を受光するように配置される、請求項１〜１３のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記撮像システムの出力信号と、前記受光システムの出力信号とを相関させて、前記受光システムからの前記受光した光線を表す少なくとも１つの出力信号と、前記受光システムによる受光と同時に前記撮像システムによって捕捉された画像と、から特定の散乱イベントの識別を可能にする、請求項１〜１４のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項１６】
前記光源は、前記光ビームを集光させるための光学系を含み、前記光ビームは、前記対象領域へ向かって集中する請求項１〜１５のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項１７】
試料流量、前記光ビームの断面、前記光ビームの形状または光線感知システムを備える前記光センサに対する前記光ビームの位置合わせ、のうちの１つまたはそれ以上は、前記試料フローにおける予め決められた粒子濃度毎に、前記光線感知システムの光センサにより直接的に受光され得るようにして光線を散乱させる前記空気試料に含まれる粒子と前記光ビームとの間の相互作用が事実上時間的に重ならないように選択または制御される、請求項１〜１６のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項１８】
前記粒子検知器は、検知される特定の粒子毎に粒子のサイズまたは合計輝度を決定するように構成される、請求項１〜１７のいずれか１に記載の粒子検知器。
【請求項１９】
前記粒子検知器は、煙検知器である、請求項１〜１８のいずれか１に記載の粒子検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子検知システムおよび方法に関し、かつ粒子検知システムにおける粒子検知イベントの分析に関する。好適な実施形態は、吸引式煙検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸引式煙検知（ＡＳＤ）システムは、最も一般的には、貴重なシステムおよびインフラストラクチャ、そして人命を保護するために高感度の粒子検知が必要とされる状況において幅広くに配備されている。ＡＳＤシステムは、典型的には、監視対象であるロケーションから粒子検知システムへ空気試料を送出する空気サンプリングシステムへ連結される粒子検知器を備える。これらの吸引式煙検知システムは、高感度および高信頼性という二重の要件を有するが、これは、工学的にかなりの難題である。
【０００３】
高感度検知は、粒子検出システムがその寿命を通じて絶えず正確に校正され、かつ塵およびデブリによって汚損されないことを必要とする。さらに、システムが、妨害粒子（検出を妨害する粒子妨害）および火災の存在を示すものではない粒子によって引き起こされる誤警報を回避するための何らかの機構を有することも好ましい。どちらの目的も、試料空気からあらゆる塵を除去して煙粒子のみが残るようにするフィルタを用いることにより、ある程度まで達成することができる。しかしながら、これは、塵粒子および煙粒子のサイズ分布が重なっていることから、必ずしも容易ではない。また、時間が経過すると共にフィルタが詰まり、その濾過特性が変わることもある。その結果、保全スケジュールの一部として、フィルタを交換する必要が生じる。さらに、粒子がチャンバ内に溜まることによって粒子検知システムの検知チャンバが汚れることによりシステム性能が下がり、信頼性に悪影響を及ぼす。具体的には、チャンバの汚れは、検知チャンバ内のバックグラウンド光線を増大させ、その効果によってノイズが増えて何らかの検知信号が生成され、かつ極端な場合には、バックグラウンド光線が警報閾値レベルまで増大することがある。
【０００４】
したがって、特に吸引式煙検知システムの分野において、システムが使用される現実世界の状況により良く対処し、よって長期間に渡り検出精度、高感度および故障のない運転を維持することができる粒子検知システムが必要とされている。
【０００５】
本明細書における従来技術の参照はいずれも、その従来技術がオーストラリアまたは他の任意の管轄権における技術常識の一部を形成すること、または、その従来技術が、当業者によって確認され、理解されかつ関連があると見なされることが合理的に予期される可能性もあることを認知または如何なる形式であれ示唆するものではなく、よってそのように理解されるべきものではない。
【発明の概要】
【０００６】
ある態様において開示されている、好ましくは煙検知器である粒子検知器は、
分析用の試料フローを受け入れるための検知チャンバと、
既知の偏光特性を有する光ビームを放出するように構成される光源であって、前記ビームは、チャンバの少なくとも一部を通って伝播しかつ対象領域（対象領域）において試料フローを通り抜けるように配置される、光源と、
試料フロー内に含まれる粒子との相互作用によってビームから散乱される光線を受光するように構成される受光システムであって、前記受光システムは、さらに、光線を複数の散乱角で、およびビームの伝播方向および既知の偏光に対する複数の偏光角で受光し、かつ受光した光線を表す少なくとも１つの出力信号を発生するように構成される、受光システムと、
受光した光線を表す少なくとも１つの出力信号を分析して、試料フローに含まれる粒子の存在を決定するように構成されるコントローラと、を備える。
【０００７】
最も好ましくは、光源は、ビームを集束するための光学系を含む。好ましくは、ビームは、対象領域へ向かって集中するように集束される。
【０００８】
好ましくは、受光システムは、各々が光線を個々の散乱角で受光するように構成される複数の受光センサを含む。各センサは、好ましくは、光線をビームへの偏光角に対する既知の偏光角で受光するように配置される。好ましくは、受光システムは、光線をビームに対して第１の偏光角で受光するように構成される第１の複数の受光センサを含み、前記第１の複数の光センサは各々、個々の散乱角で受光するように配置される。最も好ましくは、受光システムは、光線をビームに対して第２の偏光角（第１の偏光角とは異なる）で受光するように構成される第２の複数の受光センサを含み、前記第２の複数の光センサは各々、光線を個々の散乱角で受光するように配置される。
【０００９】
好ましくは、第１および第２の複数の光センサは、第１および第２の複数の光センサの各々のセンサのうちの少なくとも１つが、光線を同じ個々の散乱角で受光するように配置される。
【００１０】
各光センサは、好ましくは、個々の受光される光線レベルを表す出力信号を提供するように構成される。ある好適な実施形態において、検知器は、センサの少なくとも１つの部分集合からの出力信号を時間的に相関するように構成されることが可能である。時間相関される出力信号は、好ましくは、特定の粒子とビームとの間の相互作用を識別するために使用されることが可能である。最も好ましくは、時間相関される出力信号は、粒子のサイズまたは色等の粒子特性を決定するために使用される。
【００１１】
幾つかの実施形態において、試料流量、ビームの断面、形状または光線感知システムを備えるセンサの双方または一方に対する位置合わせ、のうちの１つまたはそれ以上は、試料フローにおける予め決められた粒子濃度毎に、概して、光線感知システムのセンサにより直に受光され得るようにして光線を散乱させる試料に含まれる粒子とビームとの間の相互作用が事実上重ならないように、選択または制御される。この方法では、個々の粒子が検知されてもよい。
【００１２】
試料フローの速度は、空気がシステムを介して引き込まれる速度を制御すること（例えば、ファン速度を制御すること）によって制御可能である。あるいは、もしくはこれと組み合せて、検知チャンバに通じる小流路を介する流量が、（例えば、その流路内のファンを制御すること、または、流路インピーダンスを、例えばバルブなどの開閉によって変更することにより）制御される。こうして検知される特定の粒子毎に、粒子のサイズまたは合計輝度を決定することができる。複数の粒子検出イベントの粒子サイズまたは合計輝度に関するデータは、記憶されることが可能である。粒子サイズまたは明らかな粒子合計輝度の記憶されたデータは、好ましくは、試料フローにおける粒子サイズまたは明らかな粒子合計輝度の分布を決定するために使用される。決定された粒子サイズまたは明らかな粒子合計輝度の分布は、検知された粒子が、特定の粒子（例えば、煙粒子）を表すか、妨害粒子（例えば、塵）を表すか、両者の混合を表すか、を決定するために使用されることが可能である。特定の粒子を表すことが決定される場合、例えば、警報ステータスを変更すること、または警報または粒子検知信号を送信することによって、対策を講じることができる。好ましくは、これは、粒子サイズ分布を、粒子放出イベントタイプに対応する粒子サイズ分布サインと比較することによって実行される。経時的に、粒子サイズ分布の時間的変化も監視され、かつ粒子放出イベントタイプに対応する相応の時変的な粒子サイズ分布サインと比較されることが可能である。（静的または可変的な）粒子サイズ分布サインは、異なるイベント毎に経験的に決定されることが可能である。
【００１３】
第２の態様では、好ましくは煙検知器である粒子検知器が提供され、本粒子検知器は、
分析用の試料フローを受け入れるための検知チャンバと、
光ビームを放出するように構成される光源であって、前記ビームは、チャンバの少なくとも一部を通って伝播しかつ対象領域において試料フローを通り抜けるように配置される、光源と、
対象領域の画像を捕捉するように構成される撮像システムと、
画像を分析して、対象領域における、ビームと相互作用する試料フローに含まれる粒子の存在を、捕捉された画像に含まれる散乱光に基づいて決定するように構成されるコントローラと、を備える。
【００１４】
ある好ましい形態において、光源は、試料フロー内に一切の粒子を取り込むことなく、検知チャンバ内の空気から撮像システムによってビームの画像を十分に捕捉できる程度まで散乱されるに足る短い波長を有する光ビームを放出する。好ましくは、ビームは、電磁スペクトルの紫領域または紫外領域に存在する。
【００１５】
最も好ましくは、光源は、ビームを集束するための光学系を含む。好ましくは、ビームは、対象領域へ向かって集中するように集束される。
【００１６】
コントローラは、捕捉された画像にバックグラウンド消去を実行するように構成されることが可能である。バックグラウンド消去は、好ましくは、ビームを含む画像領域（積分領域）内で受光される光線レベルを、ビームを含まない少なくとも１つの画像領域から決定されている受光された典型的なバックグラウンド光線レベルに基づいて補正することを含む。最も好ましくは、バックグラウンド消去は、積分領域外の少なくとも１つの領域から決定されるバックグラウンド光線レベルを、対象領域内で受光される光線レベルから減算することを含む。これは、バックグラウンド光線レベルを積分領域内の各画素の受光された光線レベルから減算すること、または、同等の計算を実行することを含むことが可能である。バックグラウンド消去は、積分領域に沿って区分的に、対応する区分的に画定されるバックグラウンド消去領域を用いて実行されることが可能である。
【００１７】
粒子を決定するための画像分析は、積分領域の画像における受光された光強度のピークを識別することを含む。ピークが、（例えば、受光される最大強度、ピークにおいて受光される合計エネルギーまたは他の適切な尺度に基づく）閾値レベルを超える場合、粒子は、ビームと相互作用しているものと決定され、かつこうして検知されることが可能である。また、（例えば、受光される最大強度、ピークにおいて受光される合計エネルギーまたは他の適切な尺度に基づく）ピーク高さも、粒子サイズを推察するために使用可能であるが、光吸収または偏光散乱特性等の他の粒子性状による影響も受ける。
【００１８】
さらなる態様では、本発明の第１および第２の態様の双方による煙検知器が提供されている。最も好ましくは、本検知器は、検知チャンバと、単一の光ビームを放出する光源とを含む。受光システムおよび撮像システムは、好ましくは、共通する対象領域から光線を受光するように配置される。本発明のこの態様の一実施形態は、先に述べた本発明の第１または第２の態様における好ましい、または任意選択の特徴のうちの何れか１つまたはそれ以上を含むことが可能である。
【００１９】
ある好適な実施形態において、コントローラは、撮像システムの出力と、受光システムとを相関する。
【００２０】
さらなる態様では、好ましくは煙検知器である粒子検知器が提供され、本粒子検知器は、
分析用の試料フローを受け入れるための検知チャンバと、
光ビームを放出するように構成される光源であって、前記ビームは、チャンバの少なくとも一部を通って伝播しかつ対象領域において試料フローを通り抜けるように配置される、光源と、
試料フロー内に含まれる粒子との相互作用によってビームから散乱される光線を受光し、かつ受光された光線を表す少なくとも１つの出力信号を発生するように構成される受光システムであって、前記受光システムは、対象領域の画像を捕捉するように構成される撮像システムと、少なくとも１つの他の受光器とを含む、受光システムと、
受光された光線を表す少なくとも１つの出力信号を分析して、試料フローに含まれる粒子の存在を決定するように構成されるコントローラと、を含む。
【００２１】
好ましくは、受光システムは、光線を、複数の散乱角で、かつビームの伝播方向および既知の偏光に対する複数の偏光角で受光するように構成される。好ましくは、受光システムは、各々が光線を個々の散乱角で受光するように構成される複数の受光センサを含む。各センサは、好ましくは、光線をビームへの偏光角に対する既知の偏光角で受光するように配置される。
【００２２】
最も好ましくは、光源は、ビームを集束するための光学系を含む。好ましくは、ビームは、対象領域へ向かって集中するように集束される。
【００２３】
さらなる態様では、粒子検知器によって検知される粒子のソースを決定する方法が提供されていて、本方法は、
偏光が既知である光を、粒子ストリームに衝突するように放出するステップと、
放出された光から前記ストリーム内の粒子によって散乱される光を受光するステップであって、前記光は、複数の既知の散乱角および偏光で受光されるステップと、
複数の粒子から散乱光が受光される時間期間に渡って単一の粒子から受光される散乱光に基づいて、少なくとも１つの単一粒子散乱パラメータを決定するステップと、
複数の散乱角および／または偏光で受光される光および単一粒子散乱パラメータを、複数の既知の粒子タイプに関する一連の典型的なデータと比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記既知のタイプのうちの少なくとも１つのタイプの粒子が粒子ストリーム内に存在すると決定するステップと、
存在が決定された１つまたは複数のタイプの粒子を用いて、所与の粒子ソースからの粒子ストリーム内に一定レベルの粒子が存在すると決定するステップと、を含む。
【００２４】
既知タイプの粒子は各々、好ましくは、以下の特性、即ち、
粒子サイズ範囲、
前記粒子を形成する物質、
のうちの少なくとも一方に従ってグループ化される粒子を表す。
【００２５】
前記比較に基づいて、前記既知のタイプのうちの少なくとも１つのタイプの粒子が粒子ストリーム内に存在すると決定する前記ステップは、ストリームにおける、少なくとも１つの既知タイプである粒子の比率を決定するステップを含む。最も好ましくは、本方法は、複数の既知タイプの粒子に関するストリーム内粒子の組成比率を決定するステップを含む。
【００２６】
存在が決定された１つまたは複数のタイプの粒子を用いて、所与の粒子ソースからの粒子ストリーム内に一定レベルの粒子が存在することを決定する前記ステップは、合計粒子レベルと比較した相対レベルを決定するステップを含む。このステップは、決定された組成比率を所与のソースに対応する一連の重みで重み付けして、所与のソースに帰属し得る粒子レベルを決定するステップを含んでもよい。
【００２７】
本方法は、少なくとも１つの所与のソースに帰属される粒子レベルを表示するステップを含んでもよい。所与のソースに帰属される粒子レベルの表示は、他の所与のソースまたは合計粒子レベルの何れかと比較され得るようにして表示されてもよい。本方法は、決定された所与のソースに帰属し得る粒子レベルを処理し、かつそのレベルが予め規定された１つまたは複数の基準を満たしていれば通知を発生するステップを含んでもよい。
【００２８】
好ましくは、ある粒子の明らかな粒子合計輝度は、前記複数の散乱角および／または偏光で受光される光のレベルとは独立して決定される。最も好ましくは、明らかな粒子合計輝度は、粒子検知チャンバの画像捕捉手段の出力から決定される。また、前記複数の散乱角および／または偏光で受光される光は、対応する複数のフォトダイオードにおいて受光されることも好ましい。ある粒子の明らかな粒子合計輝度は、好ましくは、画像捕捉手段によって受光される粒子からの散乱光の総量に基づく。
【００２９】
実施形態によっては、単一粒子散乱パラメータは、該当時間期間に渡って行われる単一粒子散乱測定の代表値である。異なる領域において降下する単一粒子散乱パラメータを有する粒子に関しては、異なる散乱特性、例えばサイズ範囲、吸収、他を有する粒子に対応する複数の単一粒子散乱パラメータを生成することができる。
【００３０】
本方法は、本方法による複数の後続ステップのパフォーマンスのために、複数の散乱角および／または偏光で受光された光を表すデータを少なくとも１つの遠隔データ処理システムへ送信することを含むことが可能である。本方法は、さらに、単一粒子散乱パラメータを決定する基礎となるデータを少なくとも１つの遠隔データ処理サーバへ送信することを含むことが可能である。
【００３１】
さらなる態様では、空気試料内における、少なくとも１つの所与の粒子ソースにより生成される粒子状物質の存在を、煙検知チャンバ内で複数のセンサにより受光される散乱光に基づいて決定するための方法が提供され、本方法は、
複数のセンサにより複数の散乱角および／または偏光で受光される散乱光および単一粒子散乱パラメータを、複数の既知の粒子タイプに関する典型的なデータと比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記既知のタイプのうちの少なくとも１つのタイプの粒子が粒子ストリーム内に存在すると決定するステップと、
存在が決定された１つまたは複数のタイプの粒子を用いて、所与の粒子ソースからの粒子ストリーム内に一定レベルの粒子が存在すると決定するステップと、を含む。
【００３２】
ある好適な形態において、本方法は、１つまたは複数の過熱線によって生成される粒子状物質の存在を決定する。
【００３３】
別の好適な形態において、本方法は、ディーゼル機関によって生成されかつ排気物質内で大気へ排気される粒子状物質の存在を決定する。
【００３４】
好ましくは、前記方法は、所与のソースにより生成される粒子のレベルを決定する。このレベルは、好ましくは、検知される粒子の合計レベルに関連して決定される。
【００３５】
前記方法は、好ましくは、先に述べた本発明の態様の一実施形態を用いて実行される。
【００３６】
さらなる態様では、粒子検知システムの出力を分析するためのシステムが提供されていて、本システムは、
粒子検知システムにより受光される散乱光を表しかつ粒子検知システムによる分析に基づく粒子の存在を示す少なくとも散乱データを受光するように構成されるデータ処理システムを含み、前記データ処理システムは、前記受光されるデータと、複数の既知の粒子タイプのデータと、少なくとも１つの所与の粒子ソースにより引き起こされる粒子状物質の組成を表すデータとを処理して、粒子検知システムにより前記ソースから検知される粒子レベルを表す出力を発生するように構成される。
【００３７】
データ処理システムは、複数の散乱角および／または偏光で受光される光を表すデータと、単一粒子散乱パラメータが決定され得る基礎となる散乱光データとを受光することができる。複数の散乱角および／または偏光で受光される光を表す前記データは、好ましくは、単一粒子散乱パラメータが決定され得る基礎となるデータとは異なる受光コンポーネントから導出される。
【００３８】
データ処理システムは、好ましくは、先行する本発明の態様のうちの任意の態様による方法の一部を形成するデータ処理ステップを実行するように適合化される。
【００３９】
ある好適な形態において、データ処理システムは、粒子検知システムから遠隔に位置決めされる。データ処理システムは、複数の粒子検知システムへ接続されることが可能であり、よって、各システムの出力の分析が有効化される。
【００４０】
別の態様では、粒子検知器において光源のビーム強度を変調する方法が提供されている。本方法は、ビーム強度を変調して、第１の数の、第１の持続時間の第１のパルスを生成するステップを含む。第１のパルスは、比較的高いビーム強度を有する。本方法は、ビーム強度を変調して、第２の数の、第２の持続時間の第２のパルスを生成する。第２のパルスは、第１のパルスより低いビーム強度を有する。好ましくは、ビームは、パルス間で切られる。
【００４１】
本方法は、好ましくは、ビーム強度を変調して、第３の数の、第３の持続時間の第３のパルスを生成することを含む。第３のパルスは、第２のパルスより低いビーム強度を有する。追加的なタイプのパルスおよび異なるレベルを追加することも可能である。
【００４２】
ある好適な形態では、ある単位時間において、第１の数の第１のパルスは、第２の数の第２のパルスより少ない。第３のパルスが使用されれば、第３のパルスは、第２のパルスより少ない頻度であることが可能である。第１および第２のパルスは（および第３のパルスも）、互いに散在されても、グループ化されて同一タイプである複数のパルスに配列されてもよい。
【００４３】
この変調方法は、本発明の第１の態様から第３の態様までの任意の態様の実施形態において用いることができる。
【００４４】
別の態様では、光源を支持構造体へ取り付けるための機構が提供されている。本機構は、光源を支持構造体に対してある相対位置に保持するように配置される少なくとも１つの部材を含み、前記部材は、支持構造体に対する光源の方向づけを制御するように選択的に変形可能である。前記部材は、好ましくは、熱を印加することによって、支持構造体に対する光源の配向を制御するように変形可能である。好ましくは、本機構は、部材を選択的に加熱するために部材に関連づけられる加熱器をさらに含む。
【００４５】
ある形態において、光源は、１つまたは複数の前記熱変形可能な部材によって支持構造体へ直接または間接的に連結されるキャリアへ取り付けられる。キャリアは、光源と熱接触することが可能であって、光源により生成される熱を放散させるためのヒートシンクとして作用する。
【００４６】
別の態様では、本発明の第５の態様の一実施形態による、光源を支持構造体へ取り付けるための機構を含む、粒子検知器のためのビーム・ステアリング・システムが提供されている。ビーム・ステアリング・システムは、さらに、光線エミッタにより放出されるビームが当たる光センサと、光センサにより受光される光線のレベルを分析しかつ受光されたレベルに応じて１つまたは複数の部材の加熱を制御し、これによりビームを操縦するように配置されるコントローラとを含むことが可能である。好ましくは、ビームは、光センサで受光される略一定の光線レベルを保持するように操縦される。
【００４７】
別の態様では、好ましくは煙検知器である粒子検知器が提供されていて、本粒子検知器は、
分析用の試料フローを受け入れるための検知チャンバと、
光ビームを放出するように構成される光源であって、前記ビームは、チャンバの少なくとも一部を通って伝播しかつ対象領域において試料フローを通り抜けるように配置される、光源と、
試料フロー内に含まれる粒子との相互作用によってビームから散乱される光線を受光し、かつ受光された光線を表す少なくとも１つの出力信号を発生するように構成される受光システムであって、前記受光システムは、対象領域の画像を捕捉するように構成される撮像システムと、少なくとも１つの他の受光器とを含む、受光システムと、
受光された光線を表す少なくとも１つの出力信号を分析して、試料フローに含まれる粒子の存在を決定するように構成されるコントローラと、を含む。
【００４８】
好ましくは、受光システムは、光線を、複数の散乱角で、かつビームの伝播方向および既知の偏光に対する複数の偏光角で受光するように構成される。好ましくは、受光システムは、各々が光線を個々の散乱角で受光するように構成される複数の受光センサを含む。各センサは、好ましくは、光線をビームへの偏光角に対する既知の偏光角で受光するように配置される。
【００４９】
最も好ましくは、光源は、ビームを集束するための光学系を含む。好ましくは、ビームは、対象領域へ向かって集中するように集束される。
【００５０】
ある態様では、検知器の検知チャンバに入る試料フローの流量を制御するための手段を有する粒子検知器が提供されている。フローを制御するための手段は、流量制限デバイスまたは可変速ファン等の可変流量空気移動デバイスを含むことが可能である。フローを制御するための手段は、好ましくは、対象領域に渡って試料フローに含まれる粒子の通過時間を長くするために、試料フローを検知チャンバ内で略停止することができる。実施形態によっては、フローを制御するための手段は、対象領域に渡って試料フローに含まれる粒子の通過時間を長くすべく反転されて検知チャンバにおけるフローを変えるように配置される可逆ファンであることが可能である。粒子検知器は、最も好ましくは、本明細書に記述されるあらゆるタイプの粒子検知器である。
【００５１】
本明細書で使用している用語「を備える」およびその現在分詞形、三人称単数形および過去分詞形は、文脈に別段の必要性がない限り、さらなる追加物、コンポーネント、完全体またはステップの排除を意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
先の諸段落において記述されている本発明のさらなる態様および前記態様のさらなる実施形態は、例示としてかつ添付の図面を参照して行なう以下の説明から明らかとなるであろう。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による煙検知システムの略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態において使用される検知チャンバのコンポーネントを示す略図であり、光源のＥ偏光面におけるチャンバの断面を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態において使用される検知チャンバのコンポーネントを示す略図であり、Ｍ偏光面におけるチャンバの断面を示している。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、粒子検知器の撮像システムにより捕捉された、煙粒子が存在しない画像を示す略図である。
【図４】図４は、本発明の幾つかの実施形態において煙検知器の校正を保持するために使用される積分領域およびバックグラウンド消去領域を示す。
【図５】図５は、粒子がビームの中心を通過する際の撮像システムの動作を示し、かつ、捕捉された画像におけるビームに沿って受光された散乱光強度のプロットを示す。
【図６】図６は、図５に類似する、但し粒子がビームの中心を外れて通過する場合の図およびプロットを示す。
【図７Ａ】図７Ａは、大きい粒子がビームの中心を通過している状況および関連する強度プロットを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに類似するプロットであるが、粒子は、ビームの中心を外れて通過している。
【図８】図８は、本発明の一実施形態のＥ面およびＭ面の各々における光センサの配置、および、複数の粒子検知イベントにおけるセンサ出力の経時的なプロットを略示している。
【図９】図９は、発生している粒子検知イベントのタイプを識別するために使用され得る明らかな粒子合計輝度のヒストグラムを示す。
【図１０】図１０は、幾つかの実施形態において使用される粒子タイプ分析プロセスのデータフローを示す略図である。
【図１１】図１１は、幾つかの実施形態のうちの１つにおいて使用可能なユーザ・インタフェース・エレメントを示すグラフである。
【図１２】図１２は、ある実施形態における煙分析機能を提供するためのシステムアーキテクチャを示す。
【図１３】図１３は、本発明の幾つかの実施形態における、光源を取り付けるために使用される取付け機構の断面図であり、ビームを操縦する機構を示している。
【図１４】図１４は、分析に先行して試料を加熱するために使用される加熱器を含む、本発明の一実施形態を示す。
【図１５】図１５は、異なるサイズの粒子の、試料フロー加熱前後の計数を示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１は、本発明の一実施形態による、吸引式煙検知システム１００の形式である粒子検知システムを示す。煙検知システム１００は、煙検知器１０２の形式である粒子検知器と、空気サンプリングネットワーク１０４とを含む。空気サンプリングネットワーク１０４は、４つのサンプリング管１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃおよび１０６Ｄを備える。各サンプリング管１０６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、複数の試料入口またはサンプリングポイント１０８を含む。サンプリング管１０６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、煙検知器１０２の個々の入口１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄへ連結される。これらの入口は、サンプリング管１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０６Ｄの各々から引き込まれる試料が互いに混合するプレナム１１２へ繋がる。入口１１０Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各々、個々の管内の試料空気の流量を決定するための個々の流量センサ１１４Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含んでもよい。当業者には認識されるように、試料流量の監視は、検知器およびサンプリングネットワーク１０４の動作ステータスを決定するために使用されることが可能であり、またはシステム内の他のコンポーネントの動作パラメータを設定するために使用されることが可能である。粒子がどのサンプリング管を介して受け入れられているかの決定を補助するために、各入口１１０Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、さらに、蝶形弁等のバルブ１１６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを取り付けられることが可能であり、これらは、試料が個々のサンプリング管１０６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから引き出されるかどうかを制御するために開放または閉鎖されることが可能である。検知器１０２は、煙検知システム１００を介して空気を引き込むために使用される空気移動デバイスまたはアスピレータ１１８を含む。アスピレータ１１８は、空気を排気管１２０から環境大気へ排気する。排気管は、さらなる流量センサ１２２を含むことが可能である。
【００５４】
使用時、空気は、サンプリング孔１０８を介して煙検知システム１００内へ引き込まれ、かつサンプリング管１０６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに沿ってプレナム１１２に至る。プレナムは、サンプリング管１０６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各々からの試料空気を混合させる混合構造体（不図示）を取り付けられることが可能である。しかしながら、試料空気は、その全てが粒子検知チャンバ１５０まで進んで分析されるわけではなく、空気試料全体の副試料（一部の試料）のみが分析される。試料フローの大部分は、排気管１２０を介してシステムから出される。分析用の空気試料は、後述するように、サブサンプリング経路１２４を辿って検知チャンバを通る。
【００５５】
サブサンプリング経路１２４は、プレナム１１２内に入口１２８を有するサブサンプリング管１２６によって始まる。サンプリング管１０６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（または、その個々のバルブ１１６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが開いているこれらのサンプリング管の何れかの部分集合）からの混合された空気試料を含む試料空気の一部は、入口１２８に入り、かつサブサンプリング管１２６に沿って進む。副試料は、第１のフィルタ１３０を通過し、ここで、綿ぼこり、デブリおよび大きい塵粒子等の大きい粒子が試料フローから濾過される。フィルタ１３０は、１つまたは複数のメッシュフィルタおよび／または目の粗いフォームフィルタを含むことが可能である。フィルタ１３０は、共に本件出願人名義である国際特許公開第２００７／０９５６７５号パンフレットおよび国際特許公開第２０１１／１０６８５０号パンフレットに記述されているタイプの「煙減衰器」として構成されてもよい。このようなフィルタを用いる優位点は、フィルタが閉塞した場合でも、小さい粒子または他の特定の粒子が検知チャンバに到達して検知され、よって、システムは、安全に機能停止することにある。
【００５６】
フィルタ１３０を通過後、試料フローの一部は、管１３２内をさらなる濾過を受けることなく検知チャンバ１５０へ向かって進み続けるが、第２の部分は、経路１３４を進んで、目の細かいフィルタ１３６によりさらに濾過される。目の細かいフィルタは、ＨＥＰＡフィルタ、または試料フローから略全ての粒子を除去しかつその出力において略清浄な空気を生成する他のフィルタタイプであってもよい。清浄な空気は、粒子検知器１０２の検知チャンバの所与の領域を清浄な空気で加圧して粒子状物質による光学表面の汚損を防止するために使用される清浄空気噴射システム１３８に入る。管１３２を通っていく一部のフローは、再び分割される。この試料の第１の部分は、経路１４０へ入り、かつ管１３２内の試料空気の第２の部分は、バイパス経路１４２を介して進む。バイパス経路１４２内の試料空気は、粒子検知器１０２のチャンバを完全に迂回する。
【００５７】
経路１４０内の試料フローの一部は、粒子検知チャンバ１５０の入口１４４における適切な試料流量を設定するために、流れ制御構造体、例えばラビリンス経路または曲がりくねった経路を通過する。検知チャンバ１５０は、後述するタイプの光学的粒子検知チャンバである。本発明の好適な一形態において、検知チャンバ１５０は、光源１５４により放出される光線のビーム１５２から散乱される光線を測定することにより、粒子を検知する。この場合は複数のセンサ１５６を含む受光システムは、共働して散乱された光線を検知する。本発明の好適な一形態において、受光システムは、
例えば、１つの光学系および関連の画像捕捉センサを備える撮像システム、および、
散乱光を、１つまたは複数の偏光面において、ビーム１５２の偏光面に対して複数の異なる散乱角（θ）で捕捉するように配置される複数の受光センサより成る装置、
のうちの一方または双方を備える。
【００５８】
検知チャンバのさらなる詳細については、後述する。
【００５９】
入口１４４は、検知チャンバ１５０に入る試料空気の流量を監視できるようにする流量センサ１５８も装備する。空気は、ファン１６０によってサブサンプリング経路１２４に引き込まれる。サブサンプリング経路１２４に引き込まれた試料空気は、入口１２８の下流位置における出口１６２から排出され、アスピレータ１１８内へ引き込まれる。
【００６０】
図２Ａおよび図２Ｂは、粒子検知器１０２の検知チャンバ１５０を介する直交する２つの断面図を示す。前置きとして記せば、光源１５４は、好ましくは、レーザ、または偏光された光ビーム１５２を出力する他のタイプの光源である。本明細書を通じて、偏光は、Ｅ面またはＭ面の何れかとして記述される。Ｅ面は、ビームの電場ベクトルを含む平面として定義され、かつＭ面は、ビーム１５２の磁場ベクトルを含む平面として定義される。以下の説明では、例示的な実施形態を、ビームの偏光のＥ面およびＭ面に一致する直交する平面における測定用散乱光として記述する。しかしながら、そうである必要はなく、散乱光の測定が行われる平面は、互いに対して９０度以外の角度でずれていることが可能である。さらに、これらの平面は、ビーム偏光のＥ面またはＭ面の何れとも直接的に位置合わせされる必要はない。さらに散乱光は、３つ以上の平面で測定されてもよい。
【００６１】
チャンバ１５０のＥ面断面を示す図２Ａを参照すると、ビーム１５２は、光源１５４から放射されて一連の１つまたは複数の空間フィルタまたはバッフル（隔壁）２０２を通過する。空間フィルタまたはバッフル２０２は、軸外迷光をブロックしかつ検知チャンバ１５０内のバックグラウンド光線を最小限に抑える働きをする。ビーム１５２は、入口１４４を介して検知チャンバ１５０に入りかつ出口２０８を介してチャンバを出る試料フローと略一直線上にある焦点２０４に集中するように集束される。この好適な実施形態において、ビームは、その最も狭い点２０４において約３０μｍである。ビーム１５２は、次に、検知チャンバ１５０の遠端へ向かって拡散する。本例において、ビームは、さらなる空間フィルタ２１０を通過して、光線吸収構造体に照射され、この光線吸収構造体を用いて、チャンバ１５０の中心部への迷光反射を最小限に抑え、かつビームの強度および／または位置合わせが後述するような方法で正確に監視することができる。ビームの焦点またはウエスト２０４は、撮像システム（不図示）の結像光学系２１２の焦点とも位置合わせされる。
【００６２】
チャンバ１５０は、この場合は３つのフォトダイオード２１４，２１６，２１８のアレイからなる複数の第１の光センサを含む。フォトダイオード２１４，２１６，２１８は各々、それらの個々の視野が、「対象領域（関心領域）」として知られるエリアであるビーム１５２と試料フロー２０６との共通部分に一致するように配置される。フォトダイオード２１４、２１６および２１８は各々、ビーム１５２の伝播方向に対して異なる散乱角（θ）に設置される。フォトダイオード２１８は、ビームの伝播方向から前方へ散乱角２０゜に設置され、フォトダイオード２１６も同じく、ビームの伝播方向から前方へ散乱角７０゜に設置され、かつフォトダイオード２１４は、ビーム１５２の伝播方向から後方へ散乱角１５０゜に設置される。散乱角は、経験的に選択されることが可能であって、所与の粒子タイプの検知を増強（改善）する、または他の粒子タイプの検知を抑制するように選択されてもよい。例えば、使用される散乱角は、塵の排除を増強するように、即ち、塵の存在に対する感度を極力抑えるように選ばれることが可能である。
【００６３】
図２Ｂは、Ｍ面における検知チャンバ１５０の断面を示す。チャンバの全体的な構造配置は、図２Ａと同じであることから詳述しない。しかしながら、図２Ｂにおいてよく分かるように、チャンバ１５０は、反射体２２２を備える光線吸収構造体２２０を含み、反射体２２２は、ビームを、検知チャンバ１５０の中心部へ反射されて戻らないように、チャンバの側部へ向かって反射する。フォトダイオードまたは他のタイプの光センサであり得るセンサ２２４は、反射体２２２からの反射を監視して、ビーム強度およびビームの位置合わせを後に詳述する方法で決定する。本発明の好適な一実施形態において、反射体２２２は、研磨黒ガラス、または突き当たる大部分の光線を吸収するが、吸収されない光線を制御して反射させる同様の構造体で作製される。これにより、フォトダイオード２２４は、飽和することなくビームを見ることができるようになる。ある好適な形態では、ビーム出力の約１％がセンサ２２４において受光される。あるいは、反射体２２２は、光線を吸収するように設計されなくてもよく、センサ２２４に飽和を回避するためのフィルタが装備される。
【００６４】
撮像システム２４０は、検知チャンバ１５０の中心に向かうように配置される。撮像システムは、光学系２４２を含み、光学系２４２は、この場合、複数のレンズと、画像捕捉センサ２４４とを備える。画像捕捉センサ２４４は、如何なるタイプであることも可能であるが、好適な実施形態は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像捕捉チップの何れかである。光学系２４２は、対象領域の画像、即ちビーム１５２と試料フロー２０６との共通部分における画像をセンサ２４４の撮像面に集束するように配置され、その結果、交差する粒子によって散乱されるビームおよび光線の画像は、画像センサ２４４により、後述する方法で捕捉される。Ｍ面は、さらに、複数の第２の光センサ２４６，２４８，２５０を含む。Ｅ面の場合と同様に、Ｍ面のセンサ２４６，２４８，２５０は、ビーム１５２の伝播方向に対して異なる散乱角に設置される。センサ２５０は、前方へ散乱角２０゜に設置され、センサ２４８は、前方へ散乱角７０゜に設置され、かつセンサ２４６は、後方へ散乱角１５０゜に設置される。センサ２４６，２４８，２５０は各々、それらの視野が対象領域を含むように配置される。
【００６５】
ある好適な実施形態では、前方に散乱するＭ面におけるフォトダイオード２５０およびＥ面におけるフォトダイオード２１８によるペアの代わりに、単一の前方散乱式フォトダイオードのみを使用可能である。これは、前方の比較的小さい散乱角、例えば約３０度の散乱角では、散乱の偏光への依存度が強くないことに起因する。単一の前方散乱式フォトダイオードが使用される場合、これは、便利なあらゆる偏向角で、Ｅ面とＭ面との間の途中であっても設定されることが可能である。
【００６６】
光源１５４は、レーザダイオード等の光線エミッタ２５２と、集束光学素子２５４とを含み、これらは、焦点が検知チャンバ１５０内の適切な位置に存在する収束ビーム１５２を生成するように相対的に配置される。本実施形態において、エミッタは、紫領域または紫外領域の何れかにおいて比較的短い波長の光線を、例えば約４４５ナノメートル以下の波長で放出する。ビーム１５２は、対象領域に「ウエスト」を有するように、点２０４へ向かって集束される。最も好ましくは、ウエストは、約３０マイクロメートルの幅を有する。
【００６７】
説明している配置は、効果的には、小粒子の検知をより高い信頼性で可能にする。さらに、本配置は、検知の信頼性を高めるために、粒子検知のための複数の機構、および複数の検知モダリティを相互相関する能力（例えば、撮像システムおよび１つまたは複数の受光器からの検知）を提供する。最も単純なレベルでは、個々のセンサ２１４〜２１８およびセンサ２４６〜２５０を単独で考察すると、対象領域を通過する同じ粒子を検知する６つの機会が提供される。撮像システム２４０の使用は、個々のセンサを伴う場合も個々のセンサを代行する場合も、検知チャンバ１５０が利用可能な別の検知機構を提供する。さらに、後により詳しく述べるように、これらの個々の検知機構は、検知の信頼性を高める、試料フロー内の粒子の性質に関する追加情報を検出する、またはより低い濃度で粒子を検知する、の何れかのために、組み合わされることが可能である。追加情報は（単一のセンサシステムに比較して）、どのイベントによって粒子が放出されているかを決定する手助けをすることができ、よって、煙検知システムからの誤警報を減らすことができる。
【００６８】
次に、撮像システム２４０に関して言えば、図３は、画像センサ２４４によって捕捉される場合もある画像３００を示している。画像３００は、検知チャンバ内に粒子、即ち塵、煙または他の特定の粒子が存在していない状況で捕捉されている。検知チャンバが空気しか含まないこの状況においても、画像３００には、ビームからの散乱が捕捉されている。その短い波長に起因して、ビーム３０２は、チャンバ１５０における空気内の酸素または窒素分子から散乱され、よって、ビームのような形状の、かつ好ましくは焦点２０４の近くにウエスト部分を含む帯域を見ることができる。効果的には、粒子の存在なしにビーム１５２を直接的に撮像する能力は、本発明のこの実施形態によるシステムに、試料フロー内に粒子が存在しない時点、または試料フローが停止されている時点でいつでも現場において校正を実行する能力を与える。
【００６９】
図４は、検知チャンバ１５０によってバックグラウンド光線消去を実行するための機構を示す。バックグラウンド消去は、効果的には、検知チャンバ内で増大するバックグラウンド光線レベルを補償するために実行される。増大するバックグラウンド光線レベルは、壁として発生し、かつ検知チャンバ内部の他の光学表面は、試料フローからの粒子によって汚損された状態となり、結果的に、検知チャンバ内で軸外光線を反射し始める。このような漂遊するバックグラウンド光線（迷光）による効果を最小限に抑えることは、検知感度を高めるために極めて効果的である。撮像システム２４０のバックグラウンド消去を実行するために、画像３００は、画像内に３つの領域を画定している。これらの領域は、Ｉで示されている、ビーム１５２を含む中央の積分領域、および積分領域Ｉの両側に配置されるバックグラウンド領域Ｂ１およびＢ２である。倍率は、バックグラウンド領域における平均光線レベルから（例えば、画像内の画素値に基づいて）計算され、対象領域において検知される光線レベルをスケーリングするために使用される。倍率Ｓは、次式によって計算される。
【００７０】
【数１】
0006523257.tif 000002
【００７１】
ここで、Ｓは、倍率であり、Ｉは、積分領域における平均強度であり、かつＢ１およびＢ２は各々、バックグラウンド領域における平均強度である。加算周期は、任意の所望される長さ、例えば、検知チャンバ内で変わるバックグラウンドレベルの要因となるべく倍率を再計算できるように１００画像フレームに、またはこれより長く、または短く設定されることが可能である。
【００７２】
バックグラウンドレベルが画像に渡って、即ちビームの長さに沿って一様であることが予期されなければ、ビームの長さに沿ったビームセグメントを含む画像の部分に対してバックグラウンド消去プロセスを実行することができ、これにより、画像３００に渡って区分的なバックグラウンド消去が実行される。極端な場合、消去は、単一の画素カラムに対して実行することができる。
【００７３】
双方のバックグラウンドの消去を実行してチャンバ内の空気から参照散乱レベルを得る能力は、撮像システム２４０を用いる粒子検知に、固定ゼロ点を有しかつシステム利得も検出する固有の能力を提供し、よって、固定基線を参照し得る正確な粒子検知が可能にされる。現場では、これらの優位点により、このタイプのシステムが「無煙」校正を実行することが可能にされ、即ち、現場における検知器の校正を、校正を実行すべく技術者が煙を再現する必要なしに実行することができる。
【００７４】
また、画像センサ２４４を使用する際には、フォトダイオード等の従来の光センサを用いる検知と比べると、画像センサ２４４の各画素は低ノイズを有するが、画像センサ２４４を備える画素アレイ全体は非常に多くの画素を有し、撮像システム２４０を用いる検知システム全体は、低ノイズでありかつビームから大量の散乱光を捕捉もすることを意味するという、固有の優位点があることにも注目すべきである。また、撮像システム２４０の広い視野も、任意の一瞬でビームを通過し得る個々の粒子間の空間的区別を可能にする。しかしながら、高い感度を達成するためには、検知チャンバ１５０を介する試料フローは少ないことが好ましい点は留意されるべきである。例えば、流量は、好ましくは、検知チャンバを通過する１つの粒子で１ｍ／秒未満であり、かつチャンバを通過する空気の量は少ない。（例えば、１メートル当たり約０．００２５％のレベルでビーム強度の消衰を引き起こすような）低い粒子濃度においては、いつでも、試料フローに含まれる単一粒子のみがビームと交差することが予期され、個々の粒子からの散乱光が消散され得ることを意味する。当然ながら、任意の時間における粒子の瞬間的な数は、元来統計学的であり、よって、重複する検知イベントが発生する。さらに、より高い粒子濃度では、個々の粒子からの散乱を消散する能力が失われる。しかしながら、より高いこれらの濃度レベルでは、検知の確実性が高まり、かつ他の検知モダリティをより効果的に用いることができる。
【００７５】
実施形態によっては、チャンバ１５０に入る試料流量を能動的に制御できるようにすることが効果的であり得る。これは、システムに空気が引き込まれる速度を制御することによって（例えば、ファン１１８の速度を制御することによって）実行されることが可能である。あるいは、もしくはこれと組み合せて、入口１４４を介してチャンバ１５０に入る流量は、例えば、ファン１６０の速度を制御することによって、または流路インピーダンスを例えば弁などの開放または閉鎖により変更することによって制御される。特に好適な実施形態において、チャンバを介するフローは、例えばファン１６０を停止すること、またはこれを逆転させることによっても、大幅に低減されることが可能である。これは、検知チャンバ１５０の対象領域における粒子の滞留時間を増大するように作用する。これは、散乱光をほとんど生成しない極小粒子の検知を模索することにおいて特に効果的である可能性がある。
【００７６】
図５は、検知チャンバ１５０の画像センサ２４４からのビューを表す画像５００を、受光された光線の強度とビームに沿った位置との関係を示すプロットと共に示している。図５において、粒子は、経路５０２に沿って、撮像システム２４４の視野を上から下へ移動している。粒子が経路５０２上でビーム１５２を通過するにつれて、ビームから光線が散乱され、かつ画像感知システム２４０の画像センサ２４４で捕捉される。この粒子検知イベントは、粒子がビーム１５２と相互作用するビーム沿いの位置に対応するロケーションで、空間的強度分布におけるピーク５０４を生じさせる。本例において、測定される光線のビームに沿った空間的強度は、ビームの長さに沿って離隔される複数の空間領域の、捕捉画像内の画素値を合計することによって測定される。例えば、領域５０８内の全ての画素値は、合計されてプロット５０６における強度値Ｉ５０８を生成する。同様に、領域５１０内の画素は、合計されて強度値Ｉ５１０を生成する。これが、ビームの長さに沿って各画像を横断して反復され、プロット５０６が構築される。したがって、効果的には、プロット５０６は、ビーム沿いの位置によってグループ化される画素領域の合計された強度を示すヒストグラムである。これらの領域は、対象領域、または対象領域（Ｉ）を通ってかつこれに沿って垂直および水平の双方に広がる領域を横断する画素の単一のカラムであってもよい。プロット５０６から分かるように、プロット５０６におけるピークは、粒子がビーム１５２と交差する空間位置に現出する。
【００７７】
図６は、図５におけるビュー５００のものと同等のビュー６００、および対応する受光された散乱光強度の空間的プロット６０４を示す。本図において、粒子は、ビーム１５２の焦点２０４と一直線上でなくビームに沿ったさらなる位置６０４における経路を辿っている。したがって、強度プロットにおけるピーク６０６は、図示されているように、相応して、位置軸の中心から移動されている。これは、撮像システム２４０を用いて粒子検知器内で散乱光を測定する優位点、即ち、全ての粒子が同じ経路を辿るわけではないことに起因して粒子間を区別し得る場合があるという優位点を際立たせている。重要な点として、これは、撮像システム２４０を用いる、ビームと時間重複式に交差する複数の粒子の空間的分解を可能にする。
【００７８】
図７Ａおよび図７Ｂは、撮像システム２４０の視野内で、大きい粒子が、まず図７Ａにおいて、ビーム１５２の焦点２０４と一直線上にあるビームを、第２に、図７Ｂにおいて、ビームの中心を外れたビームを通過する状況において発生することを示す。図５および図６の場合と同様に、ビーム１５２を通過する粒子は、強度プロット７０２におけるピーク７００を、ビーム１５２とのその交差位置に対応する空間的位置に生成する。しかしながら、図５および図６に示されているような、より小さい粒子によって引き起こされるピーク５０４、５０６と比較すると、ピーク７００は、より大きい粒子によってより多くの光線が散乱されることから遙かに大きい。したがって、粒子サイズの区別化は、強度散乱プロットにおけるピークの高さを用いることによって達成されることが可能である。
【００７９】
散乱強度プロット５０６、６０２および７０２の各々には、閾値７０８が示されている。本発明の実施形態では、閾値７０８より大きい強度ピークが識別されると、粒子検知イベントが発生しているものと理解される。先に述べたように、低い粒子濃度における比較的遅い粒子フローおよび個々の粒子を空間的に分解する能力は、個々の粒子検知イベントの蓄積および測定が可能であることを意味する。
【００８０】
ピーク強度または各ピーク下での積分を用いることにより、粒子サイズを表す値が各ピークから導出されてもよく、かつ図９に示されているような、粒子サイズまたは観察された輝度のヒストグラムを経時的に作成することができる。後により詳しく論じるように、このデータは、試料フロー内に粒子を存在させることになったイベントのタイプを識別するために使用されることが可能である。図９のプロットにおいて、縦軸は、特定のサイズビンにおける粒子が計数された回数を表す。横軸には、サイズビンが設定されている。
【００８１】
図９の粒子輝度ヒストグラムは、各ビンのパラメータ内の粒子に関する散乱係数を単位％／ｍで提供する。本例では、８０ビンが使用されている。ビニングプロセスは、未処理のイメージャ・グレー・レベルにおいて測定される、撮像システムから導出される画像内の明らかな粒子合計輝度を用いる。粒子検知閾値は、例えばイメージャにおけるノイズレベル限度に基づいて選ばれるグレーレベルに設定される。画像が閾値レベルを超える輝度のピークを有していれば、検知された各粒子の合計グレーレベル値（Ｇ）が、ピーク内の画素グレー値を合計することによって測定される。このグレーレベル値（Ｇ）は、デシベルＧ（ｄＢＧ）に変換され、かつ次式で示すように直近の整数に四捨五入されて数値を決定する。
【００８２】
【数２】
0006523257.tif 000003
【００８３】
ゼロのビンは、個々の粒子に帰され得なかった残留バルク散乱用に使用される。
【００８４】
次に、各々図２Ａおよび図２ＢのＥおよびＭ散乱面検知システムをさらなる略式で示す図８を参照する。Ｅ面において、フォトダイオード２１４、２１６および２１８の出力は、システムコントローラ２１９へ提供され、各々、プロットＩ、ＩＩ、ＩＩＩに示されている。Ｍ面において、フォトダイオード２４６、２４８および２５０の出力は、システムコントローラ２１９へ提供され、各々、プロットＩＶ、ＶおよびＶＩに示されている。プロットＩからプロットＶＩまでの各々には、個々の偏光面および個々の散乱角における散乱強度Ｓと時間との関係が示されている。プロットに示されている時間期間は、時間Ｔ１、Ｔ２およびＴ３における３つの潜在的な粒子検知イベントを含んでいる。これは、コントローラにより、プロットＩからプロットＶＩまでの各々における３つの時間Ｔ１、Ｔ２およびＴ３におけるピークの位置合わせによって推測されることが可能である。図から分かるように、時間Ｔ１におけるイベントは、プロットＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ＶおよびＶＩにおいて比較的小さいピークを生成しているが、プロットＩＩでは、ほぼ平坦である。同様に、時間Ｔ２およびＴ３において位置合わせされるピークのプロットは、異なる散乱角および異なる偏光角でサイズが異なる。
【００８５】
散乱イベント毎に異なる偏光面において同一角度で測定される散乱レベルを比較することにより、システムコントローラ２１９は、検知される各粒子の粒子サイズを決定することができる。やはり先に述べたように、粒子検知器の対象領域を通る試料流量が比較的少なく、かつ対象領域のサイズが小さいことに起因して、少なくとも低い粒子濃度では、ビームを通過する個々の粒子を検知することが可能である。プロットＩからプロットＶＩまでの各々は、それを超えると粒子検知イベントが発生しているとされる閾値Ｔを記している。プロットＩＩでは、時間Ｔ１およびＴ２におけるピークが閾値を超えていないことに気づくであろう。しかしながら、他の散乱角または偏光角では閾値Ｔが超えられていることから、粒子検知イベントは、やはりコントローラ２１９によって検知され、かつ識別され得る。直線的な強度閾値Ｔを用いて粒子が検知されているかどうかを決定する代わりに、例えば、パルス内の合計散乱エネルギーを積分してこれを所定値と比較することによる、他の検知方法論が使用されてもよい。この好適な実施形態において、粒子検知器は、火災の存在を決定するために使用される吸引式煙検知器である。理想的には、煙検知システムは、火災を極く早い段階で検知することができる。図９に示されているタイプのヒストグラムを用いれば、実際に出火している、または出火しようとしていることを、ヒストグラムが表す粒子サイズ分布に基づいて、より確実に識別することが可能である。所与のタイプの火災は、測定されたヒストグラムにマッチングさせることができる特徴的な粒子サイズ分布を有する粒子を生成する。さらに、実施形態によっては、測定されるヒストグラムの経時的な展開および変化を追跡して、特定の火災タイプまたは火災の展開の特徴を示す粒子サイズ分布の進行パターンを識別することが可能である。これらの機構は、検知される粒子が火災を示すものであるか、迷惑粒子であって無視され得るものであるか、をより確実に決定するために使用されることが可能である。
【００８６】
粒子濃度がより高いレベルにまで増加すると、多くの検知イベントが時間的に重複することから、閾値Ｔを超える強度レベルにおいて個々のイベントを分解する能力は、失われる。この時点で、１つのセンサ、全てのセンサまたはセンサの部分集合の出力は、基本的に、常に閾値レベルを超える。これにより、信号処理は、より従来的な光線散乱式粒子検知器のそれに類似したものとなることができる。従来の光線散乱式煙検知器では、光線散乱閾値レベルが設定され、測定される散乱光の短期平均レベルが所定の時間期間に渡って閾値を超えると、煙が検知されたものと理解される。閾値は、異なる警報レベル毎に幾つかが設定されてもよい。したがって、本明細書に記述しているシステムの実施形態によっては、空気試料内の粒子濃度が高まってコントローラがもはやセンサ出力（または、センサ出力の組合せ）における粒子検知イベントの時間を確実に区別できなくなると、短期センサ読取り値（または、センサ出力の組合せ）を閾値または閾値集合と比較して警報イベントまたは警報レベルを決定することができる。
【００８７】
先の説明によって認識されるように、ある好適な形態において、上記態様および実施形態による粒子検知器は、粒子性状の複数の測定値を決定できるようにする。具体的には、この好適な実施形態は、（例えば、合計散乱エネルギーに基づいて）イメージャにより測定される少なくとも１つの単一粒子散乱パラメータ、およびフォトダイオードにより測定される、様々な角度および偏光における散乱強度の追加的な測定値を提供する。このような測定値スイートは、従来の検知器を超える新たな機能、例えば試料内に存在する粒子のタイプに関する情報、を提供し、かつこの情報に基づいて通知を発行するために使用されることが可能である。さらに、これは、粒子源を推測するために使用されることが可能である。例えば、液体燃料火災からの黒煙は、セルロース火災からの青白い煙とは識別される場合もある。弁別可能な各煙タイプに対しては、用途環境および適当な妨害物質に依存して、異なる警報または通知閾値および遅延が適切である場合もある。
【００８８】
したがって、さらなる態様において、本発明は、粒子検知器によって検知される粒子のソースを決定する方法を提供していて、本方法は、
偏光が既知である光を、粒子ストリームに衝突するように放出することステップと、
放出された光から前記ストリーム内の粒子によって散乱される光を受光するステップであって、前記光を複数の既知の散乱角および偏光で受光するステップと、
複数の粒子から散乱光が受光される時間期間に渡って少なくとも１つの単一粒子散乱パラメータを決定するステップと、
複数の散乱角および／または偏光で受光される光および単一粒子散乱パラメータを、複数の既知の粒子タイプに関する一連の典型的なデータと比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記既知のタイプのうちの少なくとも１つのタイプの粒子が粒子ストリーム内に存在すると決定するステップと、
存在が決定された１つまたは複数のタイプの粒子を用いて、所与の粒子ソースからの粒子ストリーム内に一定レベルの粒子が存在すると決定するステップと、を含む。
【００８９】
次に、データ分析を参照すると、好適な実施形態は、下記の機能のうちの少なくとも１つを提供する。
・検知器により分析される試料内に存在する粒子のタイプの類別化。
粒子タイプの類別化は、広範なパラメータ、例えば、粒子サイズの範囲、粒子の色、前記粒子を形成する物質、に従ってグループ化されている既知の粒子タイプを表すことができる。類別化プロセスは、特に関心のあるタイプのうちの１つまたはそれ以上のタイプである粒子の、ストリームにおける比率を決定するステップを含む可能性もある。またこれは、複数の既知の粒子タイプに従って粒子の組成率を決定するステップも含む可能性もある。
・粒子タイプと、少なくとも１つのアプリケーション毎に作成される脅威および／または妨害データベースとの相関作用。
脅威および／または妨害データベースは、例えば、所与のソースに帰し得る粒子レベルを決定するために使用される各脅威または妨害粒子ソースの重み付けセットを示す可能性もある。したがって、本プロセスは、分析中の試料内に存在する、所与の粒子ソースに帰し得る粒子のレベルを決定することを含むことが可能である。
・脅威のデータベースにより決定済みであると理解するための相関作用および対応する対策のうちの少なくとも一方の報告。
これは、少なくとも１つの所与のソース、例えばある具体的な脅威または妨害行為、に帰される粒子レベルの表示を含むことが可能である。所与のソースへ帰される粒子レベルの表示は、他の所与のソースまたは合計粒子レベルの何れかと即座に比較可能であるようにして表示されることが可能である。報告は、レベルが１つまたは複数の予め規定された基準を満たしていれば自動通知を発生することも含むことが可能である。このプロセスは、他の煙またはガス検知タイプにおける警報信号または警告信号の発行に類似する可能性がある。結果の報告は、連続的に、または警告トリガレベルで実行されることが可能である。実施形態によっては、報告は、信号に作用して、警報のトリガ、メッセージの送信、フィルタまたは排気ファン他を起動すること等の状況を改善するための関連システムの起動といった具体的な対策を講じる別のシステムへトリガ信号を送信することを含む。
【００９０】
図１０は、本明細書に記述しているデータフローの粒子検知システムの出力を分析する一実施形態におけるデータフローを略示している。本例における粒子検知システムは、図２Ａおよび図２Ｂに記述されているタイプであるが、Ｅ面およびＭ面で僅かに異なる散乱角を有し、かつＭ面における前方散乱式フォトダイオード２５０とＥ面におけるフォトダイオード２１８とのペアの代わりに単一の前方散乱式フォトダイオードのみを用いるように修正された粒子検知チャンバを有する。単一の前方散乱式フォトダイオードは、３０度の散乱角で光を受光するように、Ｅ面とＭ面との間の約半分の偏光角で設定される。このフォトダイオードの出力は、ランダムな前方測定値と称される。Ｅ面およびＭ面の各々では、側方散乱式フォトダイオードが使用され、これらは、約９０度の散乱角で設定される。これらのフォトダイオードの出力は、各々、側方Ｅおよび側方Ｍ測定値と称される。Ｅ面およびＭ面の各々では、後方散乱式フォトダイオードが使用され、これらは、約１５０度の散乱角で設定される。
【００９１】
本例において、未処理の散乱出力１３００は、検知チャンバによって粒子カテゴリ解決モジュール１３０２へ提供される。粒子カテゴリ解決モジュール１３０２の出力は、試料内に少なくとも１つの既知タイプの粒子が存在するかどうかを指示する。本例において、これは、粒子の少なくとも１つのタイプまたはクラスの合計粒子負荷への寄与率を識別する１つまたは複数の試料画分を出力する形式をとる。この出力は、次に、１つまたは複数の脅威または妨害計算モジュール１３０４，１３０６，１３０８によって（好ましくは並列して）分析されることが可能である。脅威または妨害計算モジュールは、所与の粒子ソースから、分析中の試料内に存在する粒子のレベルを決定する。脅威または妨害計算モジュール１３０４〜１３０８は、各々、一連の特有の脅威または妨害重み付け１３１０を粒子寄与率に印加して、特定の脅威または妨害によって生じる掩蔽レベル１３１２を発生する。この出力は、例えば一連の予め規定された閾値または遅延値１３１６に基づいて、脅威特異的な、または妨害特異的な警告論理を適用するように構成される警報状態マシン１３１４へ提供されることが可能である。
【００９２】
次には、警報状態マシン１３１４および／または脅威掩蔽データ１３１２に基づいて、システム出力１３１８を作成することができる。
【００９３】
例えば、この出力は、
脅威特異的な、または妨害特異的な掩蔽レベル、
脅威特異的な、または妨害特異的な掩蔽レベルに基づく警告状態、
のうちの何れか、または双方を示すグラフィカル・ユーザ・インタフェース表示を包含する可能性もある。
【００９４】
このようなデータは、対応する合計掩蔽データおよび基礎を成すシステム警報状態データと共に、あるいはこれらと交互に提供される可能性もある。例えば、合計掩蔽および特定の脅威（例えば、ワイヤの過熱により発生する粒子）に起因する掩蔽率の視覚的表示は、システムのユーザが、ユーザに特に関心のある脅威（本例では、ワイヤの過熱）が粒子放出の原因である可能性をより容易に知覚できるようにするために、合わせて行われることが可能である。同様に、合計掩蔽および特定の妨害（例えば、ディーゼルエンジンにより発生する粒子）に起因する掩蔽率の視覚的表示は、システムのユーザが、検知されている粒子が脅威ではなく妨害ソースによって引き起こされている可能性をより容易に知覚できるようにするために、合わせて行われることが可能である。
【００９５】
追加的または択一的には、脅威または妨害計算モジュール１３０４，１３０６，１３０８は、予め規定された基準が満たされると警告メッセージを発行することができる。このようなメッセージは、例えば、指定されたユーザまたはユーザグループへの電子メールまたはＳＭＳメッセージであることが可能である。
【００９６】
以下の説明では、先に論じたモジュールの機能の追加的な詳細を提供する。検知チャンバからの未処理データ１３００は、粒子カテゴリソルバ１３０２へ周期的に、例えば１秒に一度提供される。受光される一次データは、下記を含む。
・煙掩蔽値、
・検知チャンバ制御システムにより、異なる散乱角および／または偏光で受光される散乱光の割合に基づいて計算される煙タイプ係数、
・分析チャンバのフォトダイオードペアにおいて異なる散乱角および／または偏光で受光される散乱光の割合である、複数の散乱比。
大部分の実施形態において、散乱比は、粒子と放出光との時間的に分解される相互作用ではなく、ビームからのバルク散乱に関連する。例示的な本実施形態において、使用される比は、以下の通りである。
・側方Ｅ対側方Ｍ  （ＳＥＳＭ）
・後方Ｅ対後方Ｍ  （ＢＥＢＭ）
・前方ランダム対側方Ｅ  （ＦＲＳＥ）
・側方Ｅ対後方Ｅ  （ＳＥＢＥ）
・粒子輝度ヒストグラム（８０要素アレイ）、
・検知器の欠陥。
【００９７】
本例示におけるこれらの４つの比は、Ｅ面、Ｍ面およびランダム（混合）偏光位置（即ち、Ｅ面でもＭ面でもない）、および前方散乱（〜３０度）、側方散乱（〜９０度）および後方散乱（〜１５０度）の何れか、に配向される５つのフォトダイオードから導出される。
【００９８】
粒子輝度ヒストグラムは、各ビン（各範囲）のパラメータ内の粒子の散乱係数を単位％／ｍで提供する。本例では、８０のビンが使用されている。また、ヒストグラムは、検知チャンバの撮像システムの出力に基づいて先に述べた方式で生成される。粒子から散乱されて撮像システムにより受光される受光光の総量は、粒子のサイズに強く依存するが、粒子の吸収特性および偏光散乱特性等の他の散乱性状によっても影響される。したがって、場合によっては、粒子輝度ヒストグラムは、複数の粒子に関する粒子サイズ推定のヒストグラムとしても使用される可能性がある。
【００９９】
本例におけるビニングプロセスは、生のイメージャ・グレー・レベルにおいて測定される、撮像システムから導出される画像内の明らかな粒子合計輝度を用いる。粒子検知閾値は、例えばイメージャにおけるノイズレベル限度に基づいて選択されるグレーレベルに設定される。画像が閾値レベルを超える輝度のピークを有していれば、検知された各粒子の合計グレーレベル値（Ｇ）が、ピーク内の画素グレー値を合計することによって測定される。このグレーレベル値（Ｇ）は、デシベルＧ（ｄＢＧ）に変換され、かつ次式で示すように直近の整数に四捨五入されて数値を決定する。
【０１００】
【数３】
0006523257.tif 000004
【０１０１】
ゼロのビンは、個々の粒子に帰され得なかった残留バルク散乱用に使用される。概念上、このゼロビンは、（粒子状物質が他に存在しない場合）空気または気体分子を散乱して除去することに帰されることが可能であり、または、レベルがバックグラウンドレベルを超えて上昇すれば、極小粒子からの追加的な散乱寄与に帰されることが可能である。
【０１０２】
粒子カテゴリソルバ１３０２は、この未処理データを受光して、一連の粒子カテゴリに帰属し得る散乱率（煙カテゴリ率）を計算する。
【０１０３】
この具体例には、次のような７つのカテゴリが存在する。
・塵（全ての塵タイプ）
・過熱（電気絶縁予燃焼）
・熱分解（セルロース予燃焼）
・炎（中温におけるセルロースの発炎燃焼またはくすぶり）
・煤（黒煙、大きい粒子、典型的には、燃え立つ液体燃料またはプラスチック）
・微細な煤（黒煙、ディーゼル排気等の小さい粒子）
・ナノ（例えば冷媒である極小粒子および大きい気体分子）
【０１０４】
ナノカテゴリは、粒子輝度ヒストグラムのビンゼロ（範囲ゼロ）から直接的に導出される。他の６つのカテゴリは、一連の連立方程式の解を計算することによって得られる。
【０１０５】
最初の方程式が解かれると、結果は、ナノ成分を包含するように正規化し直される。実施形態によっては、結果は、別の塵レベル推定機構を用いて別々に導出されている調整された塵比率によって再び正規化し直されることが可能であるが、これは、好ましくはない。
【０１０６】
この好適な実施形態において、粒子カテゴリ・ソルバ・モジュール１３０２は、６つの入力変数、６つの方程式を処理し、かつ６つの未知数について解く。未処理の入力は、５つの散乱測定値（即ち、本例における５つのフォトダイオード毎に１つ）およびイメージャ出力ヒストグラムから導出される１つの単一粒子散乱パラメータである。
【０１０７】
システムは線形的であり、かつ入力データとして散乱比のみが受光されることから、散乱測定値の１つには、任意に値１が割り当てられる。しかしながら、問題をランク５の方程式セットとして作り直すことは可能であると思われる。
【０１０８】
５つの散乱測定値は、下記のように、ＳＭ値に正規化された割合から計算される。
ＳＭ＝１．０
ＳＥ＝ＳＥＳＭ・ＳＭ
ＢＥ＝ＳＥ／ＳＥＢＥ
ＢＭ＝ＢＥ／ＢＥＢＭ
ＦＲ＝ＦＲＳＥ・ＳＥ
【０１０９】
単一粒子散乱パラメータは、粒子輝度ヒストグラムから決定される。本例において、単一粒子散乱パラメータは、ヒストグラムにおける粒子輝度測定値の代表値である。ヒストグラムの異なる領域（例えば、隣接するビンの帯域）について、複数の単一粒子散乱パラメータを生成することができる。異なる領域は、類似する散乱性状を有する粒子を表すものと見なすことができる。しかしながら、本例では、単一粒子散乱パラメータが１つだけ決定される。本例において使用される単一粒子散乱パラメータは、ゼロのビンを含まない単一粒子散乱パラメータの重心として計算される。
【０１１０】
【数４】
0006523257.tif 000005
【０１１１】
但し、ｂは、ビン番号であり、Ｈｂは、対応する輝度ヒストグラムビンにおける計数である。
【０１１２】
入力パラメータが確立されると、連立方程式セットの解を見つけることができる。６つの入力および出力パラメータは、列ベクトルＹおよびＸで表すことができる。
【０１１３】
【数５】
0006523257.tif 000006
【０１１４】
ここで、各粒子タイプ（塵、過熱、熱分解、炎、煤、微細な煤）の相対量（即ち、画分）は、Ｘ０．．．Ｘ５である。
【０１１５】
「理想的な」煙タイプを表す６つの値集合（ベクトルＹに類似する）は、行列Ａを形成するための基底ベクトルＢ０．．．Ｂ５として使用される。
【０１１６】
【数６】
0006523257.tif 000007
【０１１７】
すると、未処理の観測値を煙カテゴリへ関連づける方程式は、次式で表される。
【０１１８】
【数７】
0006523257.tif 000008
【０１１９】
連立方程式のこの標準セットは、多くの方法で、例えば、単純な行列反転技術を用いて解くことができる。
【０１２０】
【数８】
0006523257.tif 000009
【０１２１】
これの優位点は、単純さにあり、Ａ−１  が計算されていれば高速である。基底ベクトルが定値であれば、行列反転の計算は、一度行えばよい。
【０１２２】
ある例示的な形態において、基底ベクトルの値は、下記の通りであり得る。
【０１２３】
【表１】
0006523257.tif 000010
【０１２４】
上に提示したように、各ラインは、Ａの１つの列ベクトルを表す。
【０１２５】
強度ｄｂＧは、使用される特有のレーザ出力および波長、光学装置およびイメージャチップに依存することは認識されるであろう。基底ベクトルにおける散乱比も同じく実装に依存するが、先に述べた基底ベクトルは、下記のようなジオメトリを有する検知チャンバにおいて使用されてもよい。
【０１２６】
【表２】
0006523257.tif 000011
【０１２７】
他の実装の基底ベクトルは、当業者には理解されるであろうが、経験的に決定されることが可能である。
【０１２８】
このステージからの出力は、分析試料内に存在する各粒子タイプの分画を表すベクトルＸであり、これらの分画の合計が１になる。しかしながら、この６変数解は、「ナノ」粒子カテゴリを含んでいない。よってこれは、スケーリングおよび再正規化により７番目の要素として解へ追加される。
【０１２９】
一般的に言えば、これは、合計散乱への「ナノ」カテゴリの寄与分を計算し、次にベクトルＸの値を比例してスケールダウンすることによって行われる。これにより、解を、Ｘからスケーリングされた値および「ナノ」カテゴリの寄与分を含む７変数解にまで拡張できるようになる。この好適な実施形態において、これは、下記のように実行される。
【０１３０】
【数９】
0006523257.tif 000012
【０１３１】
ここで、Ｈｉは、ｉ番目のビンにおけるヒストグラムの計数であり、ＷＴは、各ビンの合計掩蔽重みであって、区分的な線形補間により下表から得られる。
【０１３２】
【表３】
0006523257.tif 000013
【０１３３】
このプロセス段階の出力は、「ナノ」粒子と、５つの煙タイプと、塵とを含む７寄与分の各々の画分を含む７要素ベクトルＦである。したがって、Ｆは、効果的には、複数の既知の粒子タイプに関する試料内粒子の組成比率を反映する。ベクトル内の要素はいずれも、所与の１つの粒子タイプにより寄与される試料比率を反映している。
【０１３４】
次のステップでは、所与の粒子ソースから生じる、試料内に存在する粒子のレベルを決定するために、脅威または妨害計算（１３０４、１３０６および１３０８）を実行することができる。
【０１３５】
一例として、脅威を用いる。所与のシナリオの脅威レベルを生成するために、先に計算された煙タイプ率は、予め決められた特定の脅威に対応する脅威重み係数（ＴＷｎ）で乗算される（脅威重み係数という用語は、単に説明を目的として選ばれたものであり、よって、重み係数ＴＷｎも同じく、直接的脅威ではないが、例えば妨害であるという理由で、または他の何らかの理由で識別されることが有益である場合もある粒子ソースの検出または報告を増強する目的で使用される可能性があることは留意されるべきである）。例えば、ディーゼル排気の存在を示す事前警報または通知が所望されていれば、特定の車両に依存して双方のカテゴリが存在し得るという理由で、脅威重み係数（１３１０）は、重みの大部分を微細な煤カテゴリ上に掛け、これより少ない重みを煤カテゴリ上に掛ける。
【０１３６】
関心対象の粒子タイプが１つのみである多くの事例では、この一カテゴリに対する脅威重み係数は１．０、その他は０になる。実施形態によっては、負の重みを用いることが可能である。例えば、液体燃料火災の事前警報は、煤に重み１．５を、かつ微細な煤に−０．５を用いる場合がある。このタイプの脅威重み係数は、煤粒子に対する反応性を高め、かつ環境内にも存在し得るディーゼル煙への反応性を減らす。
【０１３７】
好適な実施形態において、重みは通常、警報状態マシンにおける閾値は感度全体で使用されるべきであるという理由で、１を超えないものとする。
【０１３８】
これらの重みは、合計掩蔽で乗算されると、下記のような脅威掩蔽を産出する。
【０１３９】
【数１０】
0006523257.tif 000014
【０１４０】
さらに具体的な例を示すために、所与の原因による粒子の検知または識別を増強すべく使用され得る例示的な脅威重み係数を下表に示す。
【０１４１】
【表４】
0006523257.tif 000015
表１
【０１４２】
表内の脚注は、経験的試験において下記が発見されたことを示す。
１）ディーゼル機関排気は、煤カテゴリおよび微細な煤カテゴリの双方に及ぶ。
２）液体燃料火災は、微細な煤より遙かに多くの煤を生じる傾向があり、よって、表に示される値は、より大きい黒色粒子に対する感度を維持しながらディーゼル機関排気に対する反応は減じるべきである。
３）一般火災警告は、ディーゼル機関排気が存在し得る環境内での黒煙に対する反応を減らすことによって益する場合もある。これは、本方法を用いて、妨害粒子ソースが煙検知プロセスに与える影響を最小限に抑える一例である。
４）実験室の条件下では、電気アークが極小粒子を生成することが観察されている。
【０１４３】
さらなる経験的試験を用いれば、異なる計算用に上述の脅威重み係数をさらに精密にする、または調製すること、もしくは特定のカテゴリを新たに追加することが可能である。
【０１４４】
本方法の次の段階は、脅威掩蔽値を用いてシステム出力および／またはレポートを生成することを含む。このプロセスは、警報状態マシン１３１４を用いて実行される。その最も単純な形式において、これは、当業者には分かると思われる単純な閾値および遅延に基づいて警報状態マシンを用いる形式を取ってもよい。このようなシステムでは、脅威掩蔽が遅延期間より長く所定の閾値を超えれば、通知が発行される。表１は、６つの脅威または妨害ソース例の例示的な警報閾値および遅延を包含している。
【０１４５】
実装によっては、本分析方法が粒子検知警報を発行するための主要な分析として使用されないことを理由に、脅威掩蔽が閾値より下がると自動的に警告がクリアされる可能性があるが、急速な変動が発生する場合の同一の脅威に対する複数の警報を防止するために、反復する警告間に遅延が実装されることも可能である。
【０１４６】
当業者には認識されるであろうが、上述の粒子検知分析に基づいて下流側で対策を講じることができるようにする出力を発生することが必要であろう。
【０１４７】
出力は、他のシステムまたはシステムコンポーネントによって自動的な対策を講じることができるように、別のシステムまたはシステムコンポーネントへと直接的に行なわれることが可能である。あるいは、または追加的に、出力は、ユーザがシステム出力に基づいて決定を下せるように、人が読み取れる形式で、例えば、ＧＵＩまたは他のユーザインタフェースの一部として行なわれることが可能である。次に、これらの例を挙げる。
【０１４８】
ある好適な実施形態では、選択される脅威または妨害ソースのグラフィック表現を提供するグラフィカル・ユーザ・インタフェースが提供される。
【０１４９】
図１１は、経時的に検知された合計掩蔽１４０２、および塵に由来する経時的な掩蔽１４０４、およびディーゼル煙に由来する経時的な掩蔽１４０６のグラフ１４００を示すユーザインタフェースの例示的な一部を示している。このプロットは、塵警告閾値１４０８およびディーゼル排気警告閾値１４１０も示している。このタイプのインタフェースを用いれば、ユーザが、検知された合計掩蔽の増加はディーゼル煙の増加に由来しているが、塵のレベルは低いと解釈することは、比較的容易である。
【０１５０】
図から分かるように、時間Ｔ０において、ディーゼル粒子のレベルは、閾値１４１０を超過していて、所定の遅延期間満了後に続く時間Ｔ１では、適切なシステムユーザへ警告が発行され、高レベルのディーゼル排気が通知される。警告は、既知のあらゆるタイプであることが可能であって、警告閾値が超えられているという如何なる可視または可聴指示であってもよい。好適な形態では、システムは、指定されたユーザへ電子通信を、例えばテキストメッセージ、電子メールまたは他の機構を介して送信する。
【０１５１】
ユーザは、この情報を用いて、ディーゼル排気のソース（例えば、監視対象エリアで動作する車両、またはディーゼル発電機の起動）の識別等の適切な対策を講じ、かつ適切または必要であれば、ディーゼル排気の放出を停止する手配をすることができる。また、例えば、排気ファンシステムを起動して空中を浮遊する粒子を分散させるといった、他の関連措置が講じられる場合もある。
【０１５２】
図１２は、このような分析を実行するためのリモートサーバを用いる例示的な一システムを示す系統図である。この実施形態において、粒子タイプに関する情報を引き出すために必要な分析を実行するためのソフトウェアは、外部のデータ処理システム、例えばリモートサーバ１２０２などで実行されることが可能である。サーバシステム１２０２は、とりわけ、粒子検知システムによって受光された散乱光を表す散乱データを受光し、かつ、１つまたは複数のソースから粒子検知システムによって検知された粒子のレベルを表す出力を、図１０に関連して略述べたような方法を用いて生成する。サーバ１２０２は、ネットワーク１２０６を介して複数の検知システム１００．１から１００．ｎまでへ接続されることが可能である。このようなシステムは、図１に示されているタイプであることが可能であって、粒子試料をこれまでに述べた方法で分析するための個々の検知チャンバ１５０．１から１５０．ｎまでを含む。システム１００の検知器１０２は、例えば有線ネットワークまたは無線ネットワークまたはこれらの組合せである任意タイプのネットワーク１２０６を介して、分析サーバ１２０２へ接続される。接続は、インターネット、または専用および／または公衆ネットワークの任意の組合せを介してもよい。好ましくは、接続は、ＴＣＰ接続である。
【０１５３】
この接続を用いて、検知システム１２０６．１は、サーバ１２０６に、図１１に関連して先に論じた未処理のチャンバデータ１３００を提供する。サーバは、次に、出力データ１３１８を生成し、ネットワークを介してこれをその決定された宛先へ送信する。例えば、表示されるべき出力は、対応する粒子検知システム１２０２．１に関連づけられる制御システムへ送信されることが可能である。制御システム１３０４は、好ましくはコンピューティングシステムであって、コンピューティングシステムが検知システム１２０２．１（または、このようなシステムのネットワーク）を設定し、作動させかつ／または保全できるようにすべく構成されるソフトウェアを実行する。例えば、遠隔制御システムは、Ｘｔｒａｌｉｓの「ＶＳＣ」システム管理ソフトウェアを実行するコンピュータシステムであることが可能である。制御システム１２０４は、分析的出力をユーザへ伝達するユーザインタフェースを制御システム１２０４が生成できるようにするサーバ１２０６からの出力を受光する。ある好適な形態において、制御システム１２０４は、図１１に関連して記述されているようなエレメントを含むグラフィカル・ユーザ・インタフェースを生成する。
【０１５４】
効果的には、この実施形態では分析サーバ１２０２および制御システム１２０４により実行される煙分析および報告を基礎的な粒子検知システムから分離するシステムアーキテクチャにより、分析および通知システムが通常の検知器警報および事前警報とは略独立して動作できる。この方法では、保護されている場所に設置される基礎的な検知システムの規格承認への影響が最小限であり（あるいは、全く影響がない）、かつ検知器の極めて重要な何れの機能にも影響する危険性は最小限である。さらに、これは、複数の検出器が用いるための新たな、または改良された分析アルゴリズムを、更新されたソフトウェアまたは分析アルゴリズムを各検知器へ入れ込む必要なしにアップロードする能力を促進させる。
【０１５５】
認識されるであろうが、上述の分析機能を実装するデータ処理システムのうちの幾つか、または全ては、検知器１２０２．１内で、（他の機能との相互作用を最小限に抑えるように）主要な検知器制御システムによって、または専用ハードウェア上の何れかで実行される可能性もある。あるいは、分析機能を実行するデータ処理システムは、検知器へ取り付けられる別のハードウェアモジュールによって提供されることが可能である。これは、効果的には、機能が、適切な粒子検知システムを有するが不適切なデータ処理システムを有する先に設置されたシステムへ後付けされることを許容する。
【０１５６】
さらなる一実施形態において、分析サーバ１２０２の機能を提供するデータ処理システムは、制御システム１２０４と組み合わされることが可能である。このような例では、一箇所における、または複数の場所に渡る複数の検出器を制御する中央監視施設が、複数の接続された粒子検知システムの粒子タイプおよび脅威分析を実行することができる。これは、効果的には、検知された火災または他のイベントに対する調和した反応を可能にする。
【０１５７】
先に述べたように、粒子検知器および方法の実施形態によっては、ビーム１５２は、ビームにおけるウエストの集束された画像を確実に捕捉できるように、撮像システム２４０の光学系２４２の焦点に位置合わせされることが意図されるウエスト２０４へ集中する。したがって、ビームをこの焦点に対して正確に位置合わせして並べることが必要である。図１３は、この目的のために、またはより一般的には、光学系におけるビームを操縦するために使用され得るビーム取付けおよび操縦機構１０００を示している。図１３は、取付け装置１０００を介する粒子検知器１０２の光源１５４の断面図を示す。まず、光源１５４は、この場合、回路基板１００２へ搭載されるレーザダイオード２５２である。回路基板１００２は、取付け板１００４へ取り付けられ、取付け板１００４と合わせて、光源への機械的支持を提供するキャリアとして作用する。また、取付け板は、レーザダイオード２５２から熱を放散させる構造体（好ましくは、アルミニウムまたは他の金属）にもなる。取付け板１００４は、ビーム１５２が取付け板１００４を通って伝播できるように、取付け板１００４を介してレーザダイオード２５２の線上に形成される開口１００６を有する。取付け板１００４へは、ビーム１５２を集束させる１つまたは複数のレンズを備える光学系２５４も取り付けられる。取付け板１００４は、検知チャンバ１５０のシャーシ１０１０またはハウジング１０１０に接続される、またはこれと一体形成される支持構造体１００８へ接続される。支持構造体１００８も、ビーム１５２が支持構造体１００８を通って伝播できるように内部に形成される孔または切欠き１０１２を有する。取付け板１００４は、支持構造体１００８へ、各々ねじ１１８および１２０によって支持構造体１００８へ保持される支持ポスト１０１４および１０１６の形式である１つの、または好ましくは複数の部材を介して取り付けられる。支持ポストのうちの少なくとも一方１０１４または１０１６は、支持ポストを加熱するように配置される関連の加熱器を有する。この例では、これらのポストは中空であって、内部に空隙１０２２および１０２４が形成されている。空隙１０２２および１０２４は、ＰＣＢ１００２へ電気接続されかつ取付け板１００４を介して空隙内へ突き出す、抵抗器１０２６および１０２８の形式である加熱器を含む。ある好適な実施形態において、支持ポストは、プラスチックまたはナイロン材料（または、熱を加えると変形される、例えば膨張されることが可能な他の材料）の何れかから製造され、よって、加熱器のうちの一方１０２６または１０２８または双方を起動することにより、ポスト１０１４または１０１６の熱膨張を用いてビームを操縦することができる。認識されるであろうが、２つのポスト１０１４または１０１６を差動的に加熱することにより、ビームは、その焦点が光学系２４２の焦点に略一致するように操縦されることが可能である。
【０１５８】
ビーム１５２の焦点の前後移動は、さらに、取付け板１０１４が光学系２２４の焦点から押し出されてビーム１５２の焦点を移動させるように、支持ポスト１０１４および１０１６を全て加熱することによって達成されてもよい。ビーム操縦機構１０００のフィードバックは、ビームがチャンバ内の対象領域を通り抜けた後に受光される光線レベルを測定することによって実行される。
【０１５９】
光源２５２の光線出力レベルは、取付け装置の端の光源１５４において、例えば光源１５４自体の内部に構築されるフォトダイオードによって局所的に監視されることが可能である。チャンバの他端で受光される光線レベルは、光センサ２２４を用いて監視される。光センサ２２４上へ落ちる光線のレベルは、ビームの位置合わせ角度に従って変わり、よって、ビーム１５２の位置合わせ精度を決定するために使用されることが可能である。ある好適な実施形態において、ビームは、光センサ２２４上へ直接的には照射されないが、これは、そのために光センサ２２４が飽和される可能性があるためである。これを回避するために、ビーム１５２は、まず反射体２２２上へ配向される。反射体２２２は、入射光線の大部分を吸収して残りの光線をセンサ２２４上へ反射し、よって、飽和なしにビームアラインメントを明らかにすることができる。ある好適な形態において、反射体２２２は、入射光線の約１％を反射して残りを吸収する光沢のある黒色材料で製造される。
【０１６０】
認識されるであろうが、加熱器１０２６および１０２８の起動を制御することにより、ビーム１５２の位置は、光センサ２２４における光線レベルを一定に保つように制御されることが可能であり、これにより、ビームの焦点２０４の位置が制御される。
【０１６１】
実施形態によっては、ある特定のビーム変調技術を用いて光線エミッタ２５２の寿命を最大にすることができ、これは、ＵＶまたは紫線エミッタが使用される際に特に有益である場合がある。ある形態では、エミッタを所定のパターンでオン／オフ変調して、エミッタ２５２のデューティサイクルを、所定の動作寿命を拡張できるように設定することができる。低いデューティサイクルを表す規則的かつ一様なオン−オフ変調を適用することよりも、本件の発明者らは、エミッタの寿命を延ばしかつ特に小粒子に関して容認できる検知性能を提供もする特有の変調パターンの選択が可能であるという判断を下している。
【０１６２】
この点に関連して、一部の実施形態は、第１の数の、第１の持続時間の第１のパルスを有する変調スキームを用いる。第１のパルスの出力レベルは、比較的高い。変調パターンは、第２の数の、第２の持続時間の第２のパルスも含む。第２のパルスは、第２の、より低い出力レベルに存在する。ある実装では、より頻繁な低出力のパルスよりも少ない数の高出力パルスが生成されるように、第１のパルスの数は、第２のパルスの数より少ない。第１および第２のパルスは、互いに散在させられても、グループ化されて同一タイプである複数のパルスによるブロックに配置されてもよい。
【０１６３】
下表は、このような変調スキームの一例を示す。
【０１６４】
【表５】
0006523257.tif 000016
【０１６５】
このスキームは、合計デューティサイクルの３％を提供する。
【０１６６】
効果的には、第１の期間における高出力パルスは、低濃度の小粒子の検知を可能にするに足る光線を提供し、これは、所与のタイプの火災を早期段階で検知するために重要である場合がある。第２のパルスもやはり、より大きい粒子の検知を可能にするに足る光線を提供する。
【０１６７】
他の実施形態において、変調スキームは、第１の数の、第１の持続時間の第１のパルスを使用することができる。第１のパルスの出力レベルは、比較的高い。変調パターンは、第２の数の、第２の持続時間の第２のパルスも含む。第２のパルスは、第２の、より低い出力レベルに存在する。変調パターンは、第３の数の、第３の持続時間の第３のパルスも含む。第３のパルスは、第３の、さらに低い出力レベルに存在する。低減された出力パルスは、光エミッタの駆動装置を弱めることによって、またはパルス持続時間内のより高い周波数においてエミッタをオンオフ切換（パルス幅変調）することによって、もしくはこれらの組合せによって達成されてもよい。
【０１６８】
最も好適な形態において、より高い出力パルスの数および全体的な持続時間は、低出力パルスよりも少ない。第１、第２および後続のパルスは、互いに散在させられても、グループ化されて同一タイプである複数のパルスによるブロックに配置されてもよい。
【０１６９】
下表は、このような変調スキームの一例を示す。
【０１７０】
【表６】
0006523257.tif 000017
【０１７１】
このスキームは、合計デューティサイクルの３．５％を提供する。効果的には、第１の期間における高出力パルスは、低濃度の小粒子の検知を可能にするに足る光を提供し、これは、所与のタイプの火災を早期段階で検知するために重要である場合がある。第２のパルスは、より大きいサイズの粒子の検知を、電子光センサの飽和を生じさせることなく可能にするに足る光度を提供する。一方で、その延長された持続時間も、概してより小さい粒子より存在頻度が少ないより大きい粒子を検知する確率を高める。後続のより低い出力のパルスは、発生頻度がさらに少ない、さらに大きい粒子の検出を可能にする。
【０１７２】
認識されるであろうが、この変調パターンは、粒子検知感度とエミッタの寿命との間で選択されるバランスを達成するために、本明細書に記述している他のレベルに変更されることが可能である。
【０１７３】
さらなる一態様では、分析されている試料フロー内に含まれる粒子の少なくとも１つの光散乱特性を加熱によって変える粒子検知器が提供されている。ある実施形態において、粒子検知器は、流路内に、試料フローを加熱するように構成される加熱エレメントを含む。
【０１７４】
実施形態によっては、加熱は、吸収された、または粒子により吸収された、または別段で粒子に拘束された水分を追い出すに足る速度で実行されることが可能であって、これにより、分析前に粒子の光学的性質が変えられる。
【０１７５】
他の実施形態において、加熱は、未燃粒子を燃焼するに足る速度で実行されることが可能であって、これにより、分析前に粒子の光学的性質が変えられる。
【０１７６】
加熱エレメントは、好ましくは、電源へ接続される抵抗エレメントである。最も好ましくは、加熱エレメントは、試料フローを選択的に加熱できるように選択的に起動されることが可能である。加熱エレメントの起動は、連続的に実行されても、断続的に、または所定の粒子検知イベントに反応して実行されてもよい。所定の粒子検知イベントは、先に述べたように、所定レベルにおける粒子、または所定の粒子サイズ分布を有する粒子の検知であってもよい。
【０１７７】
さらなる態様では、粒子検知システムにおける一方法が提供されていて、本方法は、
（ａ）監視されている領域から試料フローを受け入れるステップと、
（ｂ）試料フロー内に含まれる少なくとも幾つかの粒子の光学的性質を変えるために、試料フローを加熱することと、
（ｃ）粒子を検知するために試料フローを分析するステップ、を含む。
【０１７８】
ステップ（ｂ）は、断続的に、ランダムな時間または周期的の何れかで実行されることが可能である。
【０１７９】
ステップ（ｂ）は、所定のイベントの発生に反応して実行されることが可能である。したがって、本方法は、所定のイベントの発生の決定およびステップ（ｂ）の開始を含むことが可能である。
【０１８０】
所定のイベントは、
所定のサイズ分布を有する粒子の検知、
所定の濃度での粒子の検知、
所定の持続時間に渡る粒子の検知、
のうちの何れか１つまたはそれ以上を含むことが可能である。
【０１８１】
本方法は、さらに、
（ｄ）試料フローの加熱を停止することと、
（ｅ）試料フローを分析すること、を含むことが可能である。
【０１８２】
本方法は、ステップ（ｃ）およびステップ（ｅ）の分析結果を比較して、試料フローに含まれる粒子の性質を決定することを含むことが可能である。性質には、
粒子の粒子サイズ分布、
粒子のタイプ、
粒子放出の原因、
のうちの何れか１つまたはそれ以上が含まれる可能性がある。
【０１８３】
図１４は、図２Ａおよび図２Ｂのそれに略等しい、検知チャンバ１５０の略図を示す。但し、この実施形態において、試料入口１４４は、加熱器エレメント１１００を含む。加熱器エレメント１１００は、抵抗加熱器であって、試料フローが入口１４４に沿って検知チャンバ１５０へと通る際に試料フローに暴露される。加熱器エレメント１４４は、必要に応じて試料フローを加熱するために、システムコントローラにより選択的に起動されることが可能である。使用する際に、加熱器は、試料フローに含まれる粒子のタイプの決定を補助するように起動される。
【０１８４】
図１５は、粒子サイズ分布のヒストグラムであって、粒子サイズビンの領域における粒子検知の数を示している。このヒストグラムは、２つのサイズ分布を示し、白の分布１２００は、加熱器１１００の起動なしに検知された粒子サイズ分布を示し、陰影付き分布１２０２は、加熱器１１００を起動して検知された粒子サイズ分布を示す。加熱器が不活性である場合（白色分布）、ヒストグラムは、多数の大型粒子を有するが、これは、下記のような幾つかの状態を示す可能性がある。
１．検知されている粒子は、検知されたような特徴的な粒子サイズ分布をもたらす所与の物質、またはある物質の燃焼に由来する。
２．２つの粒子タイプまたは粒子の原因が混合して存在することを示す、粒子サイズの二峰性分布が検知されている。
３．検知されている一部の粒子には水分が付着し、よって、水分の加算によりサイズが過剰に推定されている。
４．試料フローが、大型の未燃粒子を含む。
【０１８５】
加熱器が起動されている場合に、サイズ分布が変化して、例えば陰影付きの粒子サイズ分布が生じていれば、これは、状態３または状態４の何れかに由来してこの粒子サイズ分布が生じていることを示唆する。例えば、第１のレベルにおける試料フローの加熱は、粒子から水分を除去し、よって粒子は、その通常の（即ち、脱水された）サイズとして検知される。これにより、小さい粒子の数は増加し、かつ大きい粒子の計数は減る可能性があり、よって、多数の比較的大きい粒子が検知される原因が示される。このような実施形態は、水滴が一般的である多湿環境において特に有益である場合がある。
【０１８６】
一方で、試料フローが高温まで（即ち、一部の未燃粒子が燃焼されるレベルまで）加熱されれば、検知される小粒子の数は、増加する場合がある。これは、試料フローが、燃焼プロセスにおいて分解されつつある大きい未燃粒子を含んでいることを示す。この変化は、検知されている粒子の性質、またはこれらの粒子を発生させているイベントの性質に関する主要な兆候となる可能性がある。
【０１８７】
煙検知シナリオの場合、それは、煙を発生させている火災が時と共に広がって、粒子サイズ分布が次第に変わることであってもよい。プロセスを繰り返すこと、または加熱器を起動しかつ停止すること、または加熱器を異なる熱レベルに設定することにより、粒子サイズ分布の展開は、より確実に検知されることが可能である。
【０１８８】
本明細書に開示されかつ規定されている本発明が、言及されている、または本文もしくは図面から明らかである個々の特徴のうちの２つ以上による全ての代替的な組合せにまで及ぶことは理解されるであろう。これらの異なる組合せは全て、本発明の様々な代替態様を構成する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006523257.tif 000030
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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