Датчик пожарной сигнализации
Владельцы патента RU 2253902:
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет) (RU)
Изобретение относится к устройствам пожарной сигнализации и может быть использовано в автоматических системах контроля и управления в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли. Техническим результатом изобретения является упрощение устройств данного типа и возможность их использования в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли. Устройство характеризуется тем, что датчик пожарной сигнализации, содержащий источник излучения, объектив, термочувствительный элемент, фотодетектор, связанные между собой, причем согласно изобретению термочувствительный элемент выполнен в виде жидких кристаллов, а датчик снабжен рассеивающей линзой, установленной перед термочувствительным элементом, фокусирующей линзой, установленной после термочувствительного элемента, и оптоволоконным кабелем, связывающим рассеивающую линзу с объективом, а фокусирующую линзу с фотодетектором. Датчик пожарной сигнализации характеризуется также тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде жидких кристаллов типа холестериков с добавлением смектиков типов А, В, С. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Датчик пожарной сигнализации относится к устройствам пожарной сигнализации и может быть использован в автоматических системах контроля и управления в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли.
Известна многоканальная волоконно-оптическая система для обнаружения пожара. (Заявка на изобретение РФ 2001100551, 7 G 08 B 13/186, 2002.12.20). Устройство содержит датчики открытого пламени, волоконно-оптические кабели, фотоприемники и блок обработки, причем согласно изобретению в него введены система тестирования, два оптических разветвителя, датчики открытого пламени последовательно при помощи волоконно-оптических кабелей объединены в волоконно-оптический тракт, первый конец волоконно-оптического тракта соединен со входом первого оптического разветвителя, второй конец волоконно-оптического тракта соединен со входом второго оптического разветвителя, первый выход первого оптического разветвителя соединен со входом первого фотоприемника, первый выход второго оптического разветвителя соединен со входом второго фотоприемника, второй выход первого оптического разветвителя соединен с первым выходом системы тестирования, второй выход второго оптического разветвителя соединен со вторым выходом системы тестирования, выход первого фотоприемника соединен с первым входом блока обработки, выход второго фотоприемника соединен со вторым входом блока обработки, управляющий выход блока обработки соединен с управляющим входом системы тестирования. Недостатком данного устройства является сложность изготовления и невозможность использования в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли.
Известен пирометрический датчик пожарной сигнализации, принятый за прототип (Патент РФ 2109345, 6 G 08 B 17/12, 1998.04.20). Световой поток теплового излучения фокусируется объективом и с помощью светоделительной пластины разделяется на два потока. Из них светофильтрами с разными спектрами пропускания выделяются необходимые участки спектра. Мощность светового потока в каждом выделенном участке спектра регистрируется фотодетекторами. Сигналы с фотодетекторов усиливаются, определяется их отношение, которое после усреднения подается на пороговый детектор. При превышении им определенного значения на выходе датчика устанавливается электрический сигнал о начале возгорания. Недостатком данного устройства является сложность изготовления и невозможность использования в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли.
Техническим результатом изобретения упрощение устройств данного типа и возможность их использования в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли.
Технический результат достигается тем, что датчик пожарной сигнализации, содержащий источник излучения, на выходе которого устанавливают объектив, термочувствительный элемент, фотодетектор, согласно изобретению термочувствительный элемент выполнен в виде жидких кристаллов, а датчик снабжен рассеивающей линзой, установленной перед термочувствительным элементом, фокусирующей линзой, установленной после термочувствительного элемента, и оптоволоконным кабелем, связывающим рассеивающую линзу с объективом, а фокусирующую линзу с фотодетектором.
Датчик пожарной сигнализации характеризуется также тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде жидких кристаллов типа холестериков с добавлением смектиков типов А, В, С.
Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию устройств данного типа, а также использовать эти устройства в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли.
Датчик пожарной сигнализации поясняется чертежом, где изображен схематичный вид устройства.
На чертеже представлены:
1 - источник излучения, например лазер;
2 - объектив;
3 - термочувствительный элемент, например в виде жидких кристаллов типа холестериков с добавлением смектиков типов А, В, С;
4 - фотодетектор;
5 - оптоволоконный кабель;
6 - рассеивающая линза;
7 - фокусирующая линза.
Датчик пожарной сигнализации содержит источник 1 излучения, на выходе излучения которого устанавливают объектив 2. После объектива 2 устанавливают термочувствительный элемент 3, например в виде жидких кристаллов типа холестериков с добавлением смектиков типов А, В, С, затем фотодетектор 4. Между объективом 2 и термочувствительным элементом 3 размещают оптоволоконный кабель 5 и рассеивающую линзу 6. С другой стороны между термочувствительным элементом 3 и фотодетектором 4 размещают фокусирующую линзу 7 и оптоволоконный кабель 5.
Известны свойства изменения окраски жидких кристаллов-холестериков в зависимости от температуры. При высокой температуре в обыкновенном жидком состоянии холестерик бесцветен, точнее бесцветно вещество, которое при более низкой температуре переходит в холестерическое состояние и становится обладателем холестерической спирали. При температуре такого перехода холестерик синеет и при дальнейшем охлаждении приобретает все цвета спектра от фиолетового и голубого до красного и желтого. По мере охлаждения холестерической жидкости шаг спирали увеличивается, а при нагревании уменьшается. Такое поведение типично для веществ с одним сортом молекул. В смесях разных веществ наблюдается и обратная картина, что связано с более сложным взаимодействием разнотипных молекул. За счет добавления смектиков типов А, В, С происходит изменение окраски термочувствительного элемента 3 в виде жидких кристаллов типа холестериков при увеличении температуры окружающей среды. При добавлении смектиков типа А, В, С в различных пропорциях можно задавать различные пороговые температурные значения реагирования термочувствительного элемента 3.
Устройство работает следующим образом.
Работа датчика пожарной сигнализации основана на изменении световой проницаемости (ее снижении при повышении температуры) термочувствительного элемента 3 в виде жидких кристаллов типа холестериков с добавлением смектиков типов А, В, С, причем количество добавляемых смектиков выбирают исходя из максимально допустимой в помещении данного типа температуры. Световой сигнал от источника излучения 1 фокусируется объективом 2, проходит по оптоволоконному кабелю 5 и попадает на рассеивающую линзу 6. После этого световой сигнал проходит сквозь термочувствительный элемент 3 в виде жидких кристаллов типа холестериков с добавлением смектиков типов А, В, С, попадает на фокусирующую линзу 7, далее по оптоволоконному кабелю 5 следует на фотодетектор 4. При достижении критической температуры происходит сильное снижение световой проницаемости (для определенного спектра света) термочувствительного элемента 3. Это фиксируется фотодетектором 4, на выходе которого формируются сигналы пожарной опасности.
Применение датчика пожарной сигнализации обеспечивает следующие преимущества:
- возможность использования в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли;
- упрощение конструкции устройств данного типа.
1. Датчик пожарной сигнализации, содержащий источник излучения, на выходе которого устанавливают объектив, термочувствительный элемент, фотодетектор, отличающийся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде жидких кристаллов, а датчик снабжен рассеивающей линзой, установленной перед термочувствительным элементом, фокусирующей линзой, установленной после термочувствительного элемента, и оптоволоконным кабелем, связывающим рассеивающую линзу с объективом, а фокусирующую линзу с фотодетектором.
2. Датчик пожарной сигнализации по п.1, отличающийся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде жидких кристаллов типа холестериков с добавлением смектиков типов А, В, С.
