專利名稱：具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線性熱探測器，更尤其涉及一種具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探 測器。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中已知遠(yuǎn)程溫度感測系統(tǒng)用于過熱區(qū)域的遠(yuǎn)距離探測，其可被用于例 如，火警探測與消防系統(tǒng)，等等。遠(yuǎn)距離溫度感測系統(tǒng)的一種常見類型是線性熱探測器。目 前可用的許多不同類型的線性熱探測器包括，例如數(shù)字線性熱探測器和模擬線性熱探測
ο本領(lǐng)域中熟知的數(shù)字線性熱探測器包括，例如，Willis Holmes的于1940年1月2 日公布的題目為“FIRE-DETECTING CABLE (火情探測電纜)”的美國專利No. 2，185，944，其 內(nèi)容在此被并入作為參考。通常，數(shù)字線性熱探測器包括一對(duì)由類似金屬做成的彈性導(dǎo)體。 該彈性導(dǎo)體用在特定溫度下熔化的特殊熱敏性熱塑材料進(jìn)行涂敷。兩個(gè)導(dǎo)體扭絞在一起以 維持導(dǎo)體之間基本上持續(xù)的彈性壓力。典型地，扭絞在一起的成對(duì)導(dǎo)體由保護(hù)性Mylar 帶 纏裹，在外部套筒被壓在所述捆綁的對(duì)上之前。附圖IA是示出典型數(shù)字熱探測器安裝的示例性數(shù)字線性熱探測器環(huán)境100A的 框圖。監(jiān)控電路105在工作時(shí)與一段數(shù)字線性熱探測器110相互連接，數(shù)字線性熱探測器 110端接了電阻器115。監(jiān)控電路105維持流過數(shù)字線性探測器110的電流經(jīng)過端接電阻 器115，端接電阻器115調(diào)整流過數(shù)字線性探測器的電流。當(dāng)流過數(shù)字線性探測器的電流處 于已知水平時(shí)，監(jiān)控電路105指示該系統(tǒng)處于正常狀態(tài)。附圖IB是示出了由數(shù)字線性熱探測器中的斷點(diǎn)產(chǎn)生的開路120的示例性數(shù)字線 性熱探測器環(huán)境100B的框圖。這樣的斷點(diǎn)可以由例如線性熱探測器的物理損壞而產(chǎn)生。如 環(huán)境100B所示的情形下，監(jiān)控電路105探測到電流終止，這使得監(jiān)控電路105指示故障狀 態(tài)。典型地，監(jiān)控電路105可以發(fā)出聲音告警或者以其他方式警告管理員該系統(tǒng)的探測性 能受到損壞，并且需要采取正確動(dòng)作以恢復(fù)過熱探測功能。圖IC是示出存在由火或者其他過熱條件引起的短路130的操作的示例性數(shù)字線 性熱探測器環(huán)境100C。說明性地，火會(huì)使溫度升高到高于特殊熱敏性熱塑材料的熔點(diǎn)，從 而產(chǎn)生短路，使得兩個(gè)導(dǎo)體開始相互接觸，由于端接電阻器115被繞過，從而導(dǎo)致流過數(shù)字 線性熱探測器的電流增加。作為反應(yīng)，監(jiān)控電路105將此情形指示為告警狀態(tài)并且采取適 當(dāng)?shù)男袆?dòng)，例如，啟動(dòng)消防系統(tǒng)，等等。然而，這導(dǎo)致了所提到的數(shù)字線性熱探測器的缺陷， 艮口，如果數(shù)字線性熱探測器被物理損壞，由此產(chǎn)生短路的情況，那么監(jiān)控電路105將移動(dòng)到 告警狀態(tài)并伴隨著啟動(dòng)消防系統(tǒng)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，沒有火情時(shí)啟動(dòng)消防系統(tǒng) 會(huì)對(duì)建筑物、其中存儲(chǔ)的貨物導(dǎo)致水損，可能損傷居住者，等等。典型的數(shù)字線性熱探測器110具有已知的電阻，例如，每英尺0. 2歐姆。因此，在 告警狀態(tài)期間，可以測量數(shù)字線性熱探測器上的電阻以確定火情的位置。圖2是數(shù)字線性熱探測器的典型的剖面示意圖，其類似于Brian P. Harrington等人的序號(hào)為No. 12/331,093的美國專利申請(qǐng)中描述的數(shù)字線性熱探測器，所述美國專利申 請(qǐng)的內(nèi)容在此被并入作為參考。數(shù)字線性熱探測器200包括外部套筒205。該外部套筒205 典型地是由某種形式的聚乙烯構(gòu)成的壓制套子。該外部套筒容納兩個(gè)相同的內(nèi)部彈性導(dǎo)體 230，所述內(nèi)部彈性導(dǎo)體分別用非導(dǎo)電性熱敏性材料220涂敷。涂敷的內(nèi)部彈性導(dǎo)體纏裹在 保護(hù)帶和/或護(hù)罩215中，例如MyL帶。線性熱探測器的某些最新改進(jìn)，例如Weishe Zhang等人的美國專利 No. US2008/0084268A1中所描述的，其內(nèi)容在此被并入作為參考，在線性熱探測器某些提到 的缺陷方面做了改進(jìn)。Zhang等人的被公開的申請(qǐng)?jiān)斒隽擞糜诜乐苟搪樊a(chǎn)生告警狀態(tài)的數(shù) 字線性熱探測器。然而，提到的缺陷是存在的，Zhang等人的線性熱探測器不能提供一個(gè)引 起告警狀態(tài)的熱事件(即，過熱條件)的肯定確定。而且，當(dāng)前系統(tǒng)不允許短路位置的溫度 識(shí)別。
目前，監(jiān)控電路105以同樣的方式來解釋所有短路形式，即解釋為告警。產(chǎn)生的原 因是傳統(tǒng)線性熱探測器不能區(qū)分因存在過熱條件而導(dǎo)致的短路與由線路物理損壞(例如， 線路扭絞、動(dòng)物破壞，等等)引起的短路。如果沒有某一形式的溫度識(shí)別處理，機(jī)械短路/ 物理損壞可導(dǎo)致消防系統(tǒng)的虛假啟動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器克服了現(xiàn)有技術(shù) 的缺點(diǎn)，該數(shù)字線性熱探測器包括數(shù)字線性熱探測器的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)消除了傳統(tǒng)數(shù)字線性熱探 測器的缺點(diǎn)。工作時(shí)，探測器的一段可以做成貫穿建筑物并且在工作時(shí)與監(jiān)控電路互連。在 示例性實(shí)施例中，探測器繞回至監(jiān)控電路，例如在A類火災(zāi)探測電路中。在替換實(shí)施例中， 探測器末端可以端接線路電阻器(例如，B類電路)的末端。示例性地，本發(fā)明的新型線性熱探測器包括一對(duì)由不同金屬/材料制成的彈性導(dǎo) 體。這些不同金屬可以是任何導(dǎo)電合金或金屬(例如，鍍鋅鋼、鎳合金、銅，等等)，假定每種 導(dǎo)體由不同導(dǎo)電材料制成。然后用非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料涂敷兩種彈性導(dǎo)體。涂敷過的 導(dǎo)體扭絞在一起以在兩導(dǎo)體之間形成基本上持續(xù)的彈性壓力。保護(hù)帶和/或護(hù)罩可以被施 加于扭絞的導(dǎo)體并且被非導(dǎo)電外部套筒覆蓋。特別地，本發(fā)明的這種新型線性熱探測器提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字和/或模擬線 性熱探測器的幾種優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)探測到系統(tǒng)中的短路時(shí)，該新型線性熱探測器不產(chǎn)生告警狀態(tài)。 而是，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，該新型數(shù)字線性熱探測器啟動(dòng)監(jiān)控電路處的潛在告警狀態(tài)。這表示監(jiān) 控電路轉(zhuǎn)換至熱電耦熱度確認(rèn)狀態(tài)(熱電耦模式)。當(dāng)在熱電耦模式下時(shí)，監(jiān)控電路能夠測 量短路位置處的溫度，因?yàn)閮煞N不同金屬已經(jīng)接合，從而產(chǎn)生熱電耦。也就是說，能計(jì)算該 溫度，實(shí)施塞貝克(Seebeck)效應(yīng)(即，當(dāng)電路中兩種不同金屬相互接觸時(shí)，每種金屬產(chǎn)生 一反向電壓)。盡管本發(fā)明的示例性實(shí)施例公開了利用塞貝克效應(yīng)計(jì)算溫度，但是采用其他 方法來得到接合處的溫度(即，溫度作為系統(tǒng)中電磁力(emf)的函數(shù))是本領(lǐng)域中公知的， 并且前述僅僅是本發(fā)明的示例性說明性實(shí)施例。如果監(jiān)控電路確定短路處的溫度超過了預(yù)定閾值溫度，那么監(jiān)控電路啟動(dòng)告警狀 態(tài)，并確定短路的位置。但是，如果監(jiān)控電路確定短路處的溫度低于預(yù)定閾值，那么監(jiān)控電 路啟動(dòng)短路故障告警，并確定短路的位置以便于能夠維修該短路。本發(fā)明另一值得一提的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)在沿線性熱探測器的某位置發(fā)生短路時(shí)，通過執(zhí)行在此同樣過程，監(jiān)控電路可以探測短路位置與監(jiān)控電路之間任何位置的其他短路。因此，通過允許探測器確定短路處的溫度，增加熱電耦熱度確認(rèn)使得傳統(tǒng)數(shù)字線 性熱探測器得到改進(jìn)。同樣，本發(fā)明的具有熱電耦熱度識(shí)別的數(shù)字線性探測器提供了固定 的溫度閾值，其能區(qū)分物理損壞引起的短路與熱源(例如，火情)引起的短路之間的不同。


通過下面的描述結(jié)合附圖，可更好地理解本發(fā)明的上述和進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，附圖中 類似標(biāo)號(hào)表示相同或者功能相似的元件圖1A，如上所述，是示例性數(shù)字線性熱探測器環(huán)境的示意性框圖；圖1B，如上所述，是說明開路的示例性數(shù)字線性熱探測器環(huán)境的示意性框圖；圖1C，如上所述，是說明短路探測的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意性框圖；圖2，如上所述，是傳統(tǒng)數(shù)字線性熱探測器的示例性剖面的示意圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境的示例性數(shù)字線 性熱探測器的示意性框圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境而不具有端接電 阻器的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意性框圖；圖3C是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有說明開路的熱電耦熱度識(shí)別環(huán)境的示 例性數(shù)字線性熱探測器的示意性框圖；圖3D是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有說明短路(例如，火情或機(jī)械故障)探 測的熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意性框圖；圖3E是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有說明短路故障情況的熱電耦熱度識(shí)別 的示例性數(shù)字線性熱探測器環(huán)境的示意性框圖；圖3F是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有說明過熱情況(例如，火情)的熱電耦 熱度確認(rèn)環(huán)境的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意性框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的用于識(shí)別所探測的告警條件類型的過程的 詳細(xì)步驟的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度識(shí)別的數(shù)字線性熱探測器 的示例性剖面的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)的包括編織護(hù)罩的數(shù) 字線性熱探測器的示例性剖面的示意圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)的包括導(dǎo)電帶護(hù)罩和 加蔽線的數(shù)字線性熱探測器的示例性剖面的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過提供具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺 點(diǎn)，該數(shù)字線性熱探測器包括數(shù)字線性熱探測器的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)消除了傳統(tǒng)數(shù)字線性熱探測器 的缺點(diǎn)。工作時(shí)，探測器的一段可以貫穿建筑物安裝并且在工作時(shí)與監(jiān)控電路互連。在說 明性實(shí)施例中，探測器繞回到監(jiān)控電路，例如在A類火災(zāi)探測電路中。在替換實(shí)施例中，探測器末端可以端接線路電阻器(例如B類電路)的末端。說明性地，本發(fā)明的這種新型線性熱探測器包括一對(duì)由不同金屬/材料制成的彈性導(dǎo)體。這些不同金屬可以是任何導(dǎo)電合金或金屬(例如，鍍鋅鋼、鎳合金、銅，等等)，假定 每種導(dǎo)體由不同導(dǎo)電材料制成。然后用非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料涂敷兩種彈性導(dǎo)體。涂敷 后的導(dǎo)體扭絞在一起以在兩導(dǎo)體之間形成基本上持續(xù)的彈性壓力。保護(hù)帶和/或護(hù)罩可以 被施加于扭絞的導(dǎo)體并且被非導(dǎo)電外部套筒覆蓋。值得注意的是，本發(fā)明的新型線性熱探測器提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字線性熱探測 器的幾種優(yōu)點(diǎn)。該新型線性熱探測器能識(shí)別短路處的當(dāng)前溫度，從而消除由物理損壞或其 他非熱感應(yīng)源引起的錯(cuò)誤的告警。而且，通過兩個(gè)不同的相互接觸的金屬產(chǎn)生的熱電耦，定 義了第二告警狀態(tài)。因此，這些帶來了優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)字線性熱探測器的改進(jìn)。同樣地，本發(fā)明 的具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器提供了固定/預(yù)定的溫度啟動(dòng)，該啟動(dòng)不受監(jiān) 控電路進(jìn)行的短路探測的影響。A.數(shù)字線件熱探測器環(huán)境圖3A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境300A的示例性數(shù) 字線性熱探測器的示意圖。監(jiān)控電路305在工作時(shí)互連到一段具有熱電耦熱度確認(rèn)310和 320的數(shù)字線性熱探測器。線路電阻器315的一端端接具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱 探測器。因此具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器安裝典型地類似于數(shù)字線性熱探測 器安裝；然而，由于具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器的結(jié)構(gòu)，如下所述，機(jī)械短路 不會(huì)引起錯(cuò)誤的告警狀態(tài)，從而防止了消防系統(tǒng)的虛假啟動(dòng)，等等。工作時(shí)，監(jiān)控電路305監(jiān)控沿具有熱電耦熱度確認(rèn)310和320的數(shù)字線性熱探測 器的環(huán)路電阻，其由端接電阻器315固定。配置監(jiān)控電路305使得沿具有熱電耦熱度確認(rèn) 310和320的數(shù)字線性熱探測器的固定穩(wěn)態(tài)電阻導(dǎo)致正常狀態(tài)。圖3B是本發(fā)明的具有熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意性 框圖。監(jiān)控電路305在工作時(shí)與一段具有熱電耦熱度確認(rèn)310A、B和320A、B的數(shù)字線性 熱探測器互連。在示例性環(huán)境300B中，至少一對(duì)不同線性熱探測器導(dǎo)體310A、B和320A、 B繞回至監(jiān)控電路305而不具有端接電阻器。因此，根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例，本發(fā)明的新 型數(shù)字線性熱探測器可以是端接的電阻器(300A)或者可以形成回到監(jiān)控電路的完整回路 (300B)。圖3C是具有類似于環(huán)境300A所示的熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境300C的示例性數(shù)字線 性熱探測器的示意圖。然而，在環(huán)境300C中，線性熱探測器中的開路發(fā)生在位置303處。開 路可由切斷線路(severed line)或任何其他使得電流為零的事件所引起。如果發(fā)生開路， 則回路電阻變?yōu)闊o窮大。監(jiān)控電路305被說明性地配置為報(bào)告無窮大電阻作為開路故障狀 態(tài)。這可使監(jiān)控電路305例如發(fā)出告警聲或以其它方式通知管理者存在開路以及過熱(例 如，火情)探測功能受到損壞。圖3D是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有說明短路探測的熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境 300D的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意圖。監(jiān)控器然后切換到熱電耦模式，在該模式下，通 過測量導(dǎo)體之間的電壓差值，監(jiān)控器能夠識(shí)別故障處的溫度。由于導(dǎo)體由不同金屬/材料 制成，因而每種導(dǎo)體將產(chǎn)生不同的反向電壓。這些電壓之間的差值是溫度的函數(shù)，因而監(jiān)控 器能夠計(jì)算短路之處的溫度。
說明性地，如果物理損壞引起短路，具有熱電耦熱度確認(rèn)300D的數(shù)字線性熱探測 器將不會(huì)產(chǎn)生告警狀態(tài)。如果因物理損壞，例如卷折等等，引起短路，回路電阻將下降。監(jiān) 控電路305說明性地配置為用于探測該電阻下降并且報(bào)告已經(jīng)探測到短路，這可在監(jiān)控器 上說明性地被實(shí)施為潛在告警。圖3E是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有說明探測不是由過熱事件(例如，火 情)引起的短路的熱電耦熱度識(shí)別環(huán)境300E的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意圖。在本 發(fā)明的說明性實(shí)施例中，如果短路處識(shí)別的溫度低于預(yù)定閾值，那么監(jiān)控器啟動(dòng)短路故障 狀態(tài)，如在監(jiān)控器305上在顯示器325中所顯示的。在該示例性實(shí)施例中，監(jiān)控器305包括 指示短路處的計(jì)算溫度的短路溫度顯示器330。然而，值得注意的是在替換實(shí)施例中，監(jiān)控 器可以或可以不如圖3E所示的那樣顯示計(jì)算溫度。同樣地，指示短路處的計(jì)算溫度的顯示 器的描述應(yīng)該僅僅視為示例性的。另外，監(jiān)控器305可在顯示器325中顯示短路處發(fā)生的 狀態(tài)類型(例如，當(dāng)溫度低于預(yù)定閾值時(shí)的短路故障)。圖3F是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有說明探測由過熱情況(例如，火情)引 起的短路的熱電耦熱度確認(rèn)環(huán)境300F的示例性數(shù)字線性熱探測器的示意圖。在圖3F中， 火情335(或其他過熱情況)升高了線性熱探測器310和320的區(qū)域330中的溫度。由于 熱的原因，非導(dǎo)電性熱敏性聚合物熔化，從而使得不同導(dǎo)體在區(qū)域340通過彈性壓力被強(qiáng) 行合在一起。電阻將因?qū)w短路在一起而降低。該電阻變化將由監(jiān)控電路305探測到并導(dǎo) 致短路。此外一旦探測到短路，監(jiān)控器進(jìn)入熱電耦模式并且測量兩導(dǎo)體的電壓。如上所述， 通過測量兩導(dǎo)體中的電壓的差異(即，塞貝克效應(yīng))，監(jiān)控器能計(jì)算出短路處的溫度。如果 該溫度高于預(yù)定閾值(如顯示器330所指示的)，則監(jiān)控器啟動(dòng)系統(tǒng)中的告警狀態(tài)。響應(yīng)于 該告警狀態(tài)，隨后監(jiān)控電路305可啟動(dòng)消防系統(tǒng)，等等。而且，如果熱源在非導(dǎo)電性熱敏性聚合物熔化之前被移開，回路電阻將保持正常。 這將有效地省掉告警處理并且具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器將繼續(xù)工作。說明 性地，涂敷過的導(dǎo)體仍然通過彈性壓力保持在一起，監(jiān)控電路305將探測其為正常狀態(tài)并 且繼續(xù)正常工作。如果熱源，例如火情335，持續(xù)到足夠長的時(shí)間，那么非導(dǎo)電性涂敷層將熔化，從而 引起短路。該短路的位置探測可采用與上面關(guān)于數(shù)字線性熱探測器所述的相同的技術(shù)來進(jìn) 行。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，除了火情以外的其他熱事件也可引起過熱情況。同樣地，盡 管就火情來寫的該說明書，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到其他事件也可引起過熱情況。同 樣，火情的描述應(yīng)該僅僅視為示例性的。本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是在圖3E和3F的區(qū)域335內(nèi)(即，在最初短路與監(jiān)控電路 之間)，監(jiān)控器可繼續(xù)探測區(qū)域335內(nèi)的任何其他被加熱部分，并且在此執(zhí)行同樣的計(jì)算。 通過探測因來自區(qū)域335中的最初短路點(diǎn)或者新短路點(diǎn)的溫度而導(dǎo)致的電壓的任何增加， 監(jiān)控器305能夠探測該區(qū)域內(nèi)的任何其他被加熱部分。B.數(shù)字線性熱探測器的操作圖4是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的用于識(shí)別正在發(fā)生的狀態(tài)類型的過程400的 詳細(xì)步驟的流程圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，基于過熱情況的規(guī)模和/或溫度，過程400 的各個(gè)步驟可在變化的時(shí)間尺度上發(fā)生。也就是說，更大和/或更熱的火情(或者其他過 熱情況)將典型地使過程400發(fā)生得更快，而較小的過熱情況可使過程400以較慢的速度發(fā)生。另外，根據(jù)過熱情況的嚴(yán)重性，不是過程400的所有步驟都會(huì)發(fā)生。同樣，在此描述 的過程400應(yīng)該僅僅視為示例性的。過程400開始于步驟405并繼續(xù)至步驟410，在步驟410中監(jiān)控器處于正常狀態(tài)。 在該說明性實(shí)施例中，監(jiān)控器將保持在正常狀態(tài)直到兩種情況之一發(fā)生為止。其中一種情 況是在步驟415中探測到開路。如果由監(jiān)控器探測到開路，則回路電阻變?yōu)闊o窮大。監(jiān)控 電路305被配置為報(bào)告無窮大電阻作為開路故障狀態(tài)(步驟420)。這會(huì)使得監(jiān)控電路305 例如發(fā)出告警聲或以其他方式通知管理者存在開路并且過熱(例如，火情)探測功能受到 損壞，并且在步驟425中該過程結(jié)束。另一種使監(jiān)控器偏離正常狀態(tài)的事件發(fā)生在當(dāng)在步驟430中探測到系統(tǒng)中的短路的時(shí)候。說明性地，當(dāng)電路中的電流開始流入不同于初始打算用于該電流的路徑的路徑 時(shí)，發(fā)生短路。這會(huì)出現(xiàn)在本發(fā)明中，當(dāng)兩種不同導(dǎo)體開始相互接觸的時(shí)候(例如，在過熱 事件期間或者在線路被物理地?fù)p壞時(shí))。一旦探測到短路，在步驟435中監(jiān)控器就啟動(dòng)潛在告警，并且在步驟440中切換監(jiān) 控器至熱電耦模式。一旦監(jiān)控器處于熱電耦模式，在步驟445中就進(jìn)行計(jì)算以確定短路處 的溫度是否超過設(shè)定點(diǎn)/預(yù)定溫度，(即，測量每一導(dǎo)體處的電壓之間的差值，從而應(yīng)用塞 貝克效應(yīng))。如果計(jì)算確定短路處的溫度超過預(yù)定閾值，那么在步驟450中啟動(dòng)告警狀態(tài)， 并且在步驟460中監(jiān)控器測量到短路位置的距離。說明性地，通過測量與不同導(dǎo)體對(duì)相關(guān) 聯(lián)的每單位長度的與已知電阻相比的新電阻，監(jiān)控器能夠測量到短路位置的距離。然而，如果短路處的溫度低于預(yù)定閾值，那么在步驟455中監(jiān)控器啟動(dòng)短路故障 狀態(tài)，并且在步驟460中也確定至短路故障的距離。啟動(dòng)短路故障可導(dǎo)致告警給管理者線 性熱探測器已經(jīng)受到損壞。然后該過程在步驟465結(jié)束。還值得注意的是，監(jiān)控器可繼續(xù)識(shí)別和計(jì)算新生成的電路(即，短路電路)中的溫 度。該監(jiān)控器能夠連續(xù)不斷地觀測該短路和在最初短路與監(jiān)控電路之間可能產(chǎn)生的任何其 他額外的短路。因此，如果沿短路電路的任何位置處的溫度達(dá)到預(yù)定溫度，那么短路故障狀 態(tài)將變?yōu)楦婢癄顟B(tài)而不是短路故障狀態(tài)。C.數(shù)字線性熱探測器的構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例可采用具有熱電耦熱度識(shí)別的數(shù)字線性熱探測器的多種 配置。圖5和6描述了本發(fā)明的各說明性實(shí)施例。圖5是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)500的數(shù)字線性熱探測 器的示例性剖面的示意圖。具有熱電耦熱度確認(rèn)500的示例性數(shù)字線性熱探測器包括兩 個(gè)彈性導(dǎo)體505和506，其中505由不同于506的導(dǎo)電性金屬/材料(例如，鍍鋅鋼和鎳合 金、銅和鎳合金，等等)制成。示例性的導(dǎo)體包括，例如，鍍銅鋼、康銅、鎳銅合金、鎳鋁合金 (alumel)、鎳鉻合金(cormel)、鎳鉻硅(nicrosil)、鎳硅(nisil)、鉬、鎢、錸和鐵。特別應(yīng) 當(dāng)注意的是所列的導(dǎo)體僅僅是示例性的，根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例可以采用其他導(dǎo)體。然 后兩個(gè)彈性導(dǎo)體都被非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料510所涂敷，并且纏裹在保護(hù)帶515中，例如 Mylar 帶。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，在替換實(shí)施例中，可采用其他和/或不同材料，例如，聚丙 烯?？梢圆捎玫氖纠詿崦粜詿崴懿牧习?，例如，乙基醋酸乙烯(ethyl vinyl acetate), 聚丙烯、聚氨基甲酸酯、聚乙烯、和聚氯乙烯。應(yīng)當(dāng)注意的是，所列材料不是窮舉性的并且根 據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例可以采用其他熱敏性熱塑材料。而且，Mylar 帶的描述應(yīng)當(dāng)僅僅視為示例性的。結(jié)合扭絞在一起的彈性導(dǎo)體纏裹在保護(hù)性外部套筒520中。該外部套筒520 可由聚乙烯化合物或其他非導(dǎo)電性耐用性材料制成。然而，再次應(yīng)當(dāng)注意的是，在替換實(shí)施 例中，可采用其他和/或不同材料，例如聚丙烯彈性體阻燃套筒。圖6是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)600的數(shù)字線性熱探測器的替換示例性剖面的示意圖。具有熱電耦熱度確認(rèn)600的數(shù)字線性熱探測器包括由不同 金屬605和606制成的兩個(gè)彈性導(dǎo)體。另外，這兩個(gè)不同導(dǎo)體605和606的每個(gè)被非導(dǎo)電 性熱敏性熱塑材料610所涂敷，扭絞在一起并用保護(hù)帶615纏裹以形成彈性導(dǎo)體。然后柔 性金屬絲編織護(hù)罩/覆蓋物630添加在保護(hù)帶上并且用非導(dǎo)電性耐用材料625覆蓋。金屬 絲編織護(hù)罩可以用例如鍍鋅鋼制成。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是在替換實(shí)施例中，可采用其他和/ 或不同材料，例如，耐腐蝕合金、金屬、箔和/或帶。圖7是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的具有熱電耦熱度確認(rèn)700的包括加蔽線720 的數(shù)字線性熱探測器的替換示例性剖面的示意圖。具有熱電耦熱度確認(rèn)700的數(shù)字線性熱 探測器包括兩個(gè)由不同金屬705和706制成的彈性導(dǎo)體。另外，這兩個(gè)不同導(dǎo)體705和706 的每個(gè)被非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料710所涂敷，扭絞在一起并用保護(hù)帶715纏裹以形成彈 性導(dǎo)體。然后導(dǎo)電帶730添加在保護(hù)帶上并且用非導(dǎo)電性耐用材料725覆蓋。加蔽線720 被非導(dǎo)電性材料725包圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，以上根據(jù)附圖5-7所描述的具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù) 字線性熱探測器的各種構(gòu)成僅僅是示例性的。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以 進(jìn)行非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料、高熔化溫度的編織層等等的其他變型。而且，可以明確預(yù)期 彈性導(dǎo)體和/或非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料的各種成分可以根據(jù)在此的描述進(jìn)行改變。同 樣，特定材料和/或特性的描述應(yīng)當(dāng)僅僅視為示例性的。
權(quán)利要求
一種具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器，包括包括第一材料的第一導(dǎo)體和包括第二材料的第二導(dǎo)體，第一和第二導(dǎo)體均用非導(dǎo)電性抗熱材料層涂敷并且扭絞在一起以在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間產(chǎn)生基本上持續(xù)的彈性壓力以使得非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料層相接觸；以及監(jiān)控電路，其被配置為用于監(jiān)控沿第一和第二導(dǎo)體的電阻并且進(jìn)一步被配置用于響應(yīng)于沿第一和第二導(dǎo)體變化的電阻來探測短路并且進(jìn)入熱電耦模式。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，熱電耦模式配置為用于測量短路處 的溫度并且確定告警狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，第一材料包括鍍銅鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，第二材料包括鎳銅合金。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，監(jiān)控電路被配置為響應(yīng)于超過預(yù)定 溫度時(shí)通過熱電耦模式識(shí)別短路來啟動(dòng)告警狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，監(jiān)控電路被配置為響應(yīng)于低于預(yù)定 溫度時(shí)通過熱電耦模式識(shí)別短路來啟動(dòng)短路故障狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，監(jiān)控器進(jìn)一步被配置為甚至在短路 告警狀態(tài)已經(jīng)被確定之后繼續(xù)測量沿短路電路的溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，非導(dǎo)電性溫度敏感材料包括乙基醋 酸乙烯。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，監(jiān)控電路被配置為響應(yīng)于電阻達(dá)到 預(yù)定水平來啟動(dòng)潛在告警狀態(tài)。
10.一種用于識(shí)別數(shù)字線性熱探測器中的短路處的溫度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由第一材料制成的第一導(dǎo)體，該第一材料用第一非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料層涂敷；由第二材料制成的第二導(dǎo)體，該第二材料用第二非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料層涂敷；纏繞第一和第二導(dǎo)體的保護(hù)帶，第一和第二導(dǎo)體扭絞在一起以在第一和第二導(dǎo)體之間 產(chǎn)生基本上持續(xù)的彈性壓力；監(jiān)控電路，其被配置為用于監(jiān)控沿第一和第二導(dǎo)體的電阻，并且其中，該監(jiān)控電路進(jìn)一 步被配置為響應(yīng)于沿第一和第二導(dǎo)體變化的電阻來(i)響應(yīng)于電阻變化，探測短路；( )當(dāng)探測到短路時(shí)，響應(yīng)于探測到的短路開始進(jìn)入熱電耦模式，該熱電耦模式能夠 識(shí)別該短路處的狀態(tài)類型；(iii)通過計(jì)算在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體上提供的電壓的差來識(shí)別短路處的溫度；以及(iv)響應(yīng)于識(shí)別短路處的溫度，確定該溫度高于預(yù)定閾值。
11.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，第一材料包括鍍銅鋼。
12.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，第二材料包括銅鎳合金。
13.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，監(jiān)控電路進(jìn)一步被配置為響應(yīng)于該 溫度高于預(yù)定閾值來啟動(dòng)告警狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求13所述的數(shù)字線性熱探測器，其中，監(jiān)控器進(jìn)一步被配置為響應(yīng)于該 溫度低于預(yù)定閾值來啟動(dòng)短路故障狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，非導(dǎo)電性熱敏性熱塑材料包括乙基醋酸乙烯。
16.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，監(jiān)控電路被配置為響應(yīng)于電阻達(dá)到預(yù)定水平來啟 動(dòng)潛在告警狀態(tài)。
17.一種用于操作數(shù)字線性熱探測器的方法，包括監(jiān)控沿?cái)?shù)字線性熱探測器的第一和第二導(dǎo)體的電阻，其中，第一和第二導(dǎo)體由不同導(dǎo) 電材料制成；響應(yīng)于電阻變化，探測短路；響應(yīng)于探測到的短路，進(jìn)入能識(shí)別探測到的短路處的狀態(tài)類型的熱電耦模式； 通過計(jì)算在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體上提供的電壓的差來識(shí)別該短路處的溫度； 響應(yīng)于識(shí)別該短路處的溫度，確定該溫度高于預(yù)定閾值； 響應(yīng)于該溫度低于預(yù)定閾值，啟動(dòng)短路故障告警；以及 響應(yīng)于該溫度高于預(yù)定閾值，啟動(dòng)告警狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括，甚至在所述狀態(tài)已經(jīng)被識(shí)別之后繼續(xù)測 量沿該短路的溫度。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括，識(shí)別沿第一和第二導(dǎo)體的短路的位置。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，識(shí)別所述位置包括，測量與所述第一和第二導(dǎo)體 相關(guān)聯(lián)的單位長度的與已知電阻相比較的電阻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有熱電耦熱度確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器。具有熱電耦熱量確認(rèn)的數(shù)字線性熱探測器包括第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體，第一導(dǎo)體由不同于第二導(dǎo)體的導(dǎo)電材料構(gòu)成。然后該第一和第二導(dǎo)體扭絞在一起以在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間形成基本上持續(xù)的彈性壓力，從而使得非導(dǎo)體熱敏性熱塑材料層相接觸。本發(fā)明還包括一種配置為用于監(jiān)控沿第一和第二導(dǎo)體的電阻的監(jiān)控電路。當(dāng)沿第一和第二導(dǎo)體的電阻改變時(shí)，配置該監(jiān)控電路用于探測短路并且進(jìn)入熱電耦模式。通過進(jìn)入該熱電耦模式，監(jiān)控電路能夠識(shí)別短路處的溫度并且基于預(yù)定溫度閾值確定由該短路產(chǎn)生的告警狀態(tài)的類型。
文檔編號(hào)G08B17/06GK101807335SQ20101014213
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者B·P·赫林頓 申請(qǐng)人:普羅特克托懷爾公司