Оптический датчик дыма

Предложен датчик дыма. Он содержит источник излучения с блоком питания и отражатель, оптически сопряженный с источником излучения, опорный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения, выход которого соединен с входом блока питания, измерительный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения через отражатель. При этом наличие задымления определяется в измерительном канале по превышению пороговой величины Δ, разницей между значением текущего уровня сигнала Фт измерительного канала и значением динамического уровня сигнала Ф0, где *Ф0 - начальный уровень сигнала; Фi - мгновенное значение сигнала; i - номер выборки; n - число выборок для усреднения динамического уровня сигнала; k - число выборок для усреднения текущего уровня сигнала. 1 ил.

 

Техническое решение относится к разработкам в области охранных и противопожарных систем и может применяться в авиастроении, кораблестроении и иных видах отраслях промышленности.

Известен датчик дыма [1], взятый в качестве аналога. Указанный датчик при достаточно низкой чувствительности имеет сложную конструкцию. Кроме того, наличие ряда отражателей как со сферической, так и с асферической поверхностями существенно затрудняет юстировку прибора, а также снижает его эксплуатационные характеристики - устойчивость к перепадам температуры, давления, влажности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик дыма с самоконтролем [2], который содержит два оптических приемных канала - эталонный и измерительный, а также канал излучателя (на основе светодиода), и состоит из корпуса, внутри которого расположены светодиод, призма для отвода излучения в эталонный канал, фотодиодный приемник эталонного канала, формирующая оптическая система, подстраиваемый отражатель, оптически с ним сопряженный через приемный объектив измерительный фотодиодный приемник и электронная схема обработки и контроля.

Наличие дыма в камере детектируется по разности сигналов эталонного и измерительного приемного каналов. При этом перед выходом на рабочий режим сигналы в приемных каналах выравниваются электронным способом. Такой принцип работы требует высокой стабильности излучателя, вследствие неравноплечности приемных каналов влияние нестабильности потока излучения светодиода на сигналы в каналах будет разным, что неизбежно приведет к возникновению сигнала рассогласования между ними и, как следствие, к появлению ложной тревоги. Для обеспечения неизменности характеристик излучения светодиода в процессе эксплуатации в приборе предусмотрена сложная система термостабилизации, наличие которой ведет к существенному повышению как стоимости прибора, так и его энергопотребления.

Важным аспектом является следующий факт. Стабилизация эталонного сигнала осуществляется в некотором диапазоне dФ. Как правило, чувствительность датчика не может быть меньшей, чем dФ.

Указанные выше недостатки можно устранить тем, что в оптическом датчике дыма, содержащем источник излучения с блоком питания и отражатель, оптически сопряженный с источником излучения, эталонный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения, выход которого соединен с входом блока питания, измерительный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения через отражатель, наличие задымления определяется в измерительном канале по превышению пороговой величины Δ, разницей между значением текущего уровня сигнала Фт измерительного канала и значением динамического уровня сигнала Ф0, где

0 - начальный уровень сигнала;

Фi - мгновенное значение сигнала;

i - номер выборки;

n - число выборок для усреднения динамического уровня сигнала;

k - число выборок для усреднения текущего уровня сигнала.

Причем k<<n.

Динамический уровень сигнала характеризует в системе эталонный сигнал. Введение усреднения по выборке из n измерений позволяет исключить случайные выбросы эталонного сигнала при принятии решения. Текущий уровень сигнала также усредняется. Его выборка - k измерений, причем k<<n.

При таком алгоритме обработки значение пороговой величины Δ может быть в идеальном случае сколь угодно малым. Оно может быть ограничено только собственными внутренними шумами электронной системы обработки. Величина dФ, определяющая диапазон стабилизации эталонного сигнала, не является критичной, т.е. Δ может быть меньше значения dФ. Поэтому предлагаемая совокупность отличительных признаков позволяет достичь двух положительных эффектов, во-первых, повысить чувствительность датчика дыма (т.е. позволяет обеспечить Δ<<dФ), во-вторых, снизать вероятность ложного срабатывания прибора за счет случайных выбросов как эталонного, так и текущего сигналов (введением усреднения эталонного и текущего сигналов).

На чертеже представлена схема оптического датчика дыма.

В нем используется схема с двумя приемными каналами, один из которых является измерительным. При этом в передающем канале в качестве излучателя 1 применяется светодиод, излучение которого проходит через диафрагму 2 и дополнительно коллимируется оптической системой 3. Сфокусированное излучение светодиода попадает на регулируемый отражатель 4, задающий начальное значение потока, попадающего в измерительный канал. В свою очередь приемный измерительный канал включает в себя оптическую систему 5 и приемник излучения 6 (фотодиод). При попадании дыма в камеру на его частицах происходит дополнительное рассеяние излучения светодиода, и поток, попадающий в измерительный канал, возрастает, что и может быть зафиксировано по увеличению сигнала с фотодиодного приемника излучения блоком обработки и контроля 7.

Второй приемный канал является эталонным (опорным) каналом, который выполнен на основе фотодиода 8 и оптически связан со светодиодом за счет его широкой диаграммы направленности излучения, а также электрически связан через блок обработки и контроля 7 с излучателем. Его задачей является стабилизация излучения светодиода, которая достигается электронным способом - в датчике предусмотрено управление током через светодиод. Поэтому любое изменение излучательных характеристик светодиода как вследствие внешних воздействий (температура, давление и т.д.), так и при деградации собственно кристалла излучателя, практически мгновенно компенсируется повышением или снижением тока через него. Кроме того, излучение светодиода модулируется в килогерцовом диапазоне - на эту же частоту настроены усилительные тракты с высокой добротностью обоих измерительных каналов, расположенные в блоке обработки и контроля 7, что позволяет отстраниться от всех внешних фоновых засветок как естественного, так и искусственного происхождения.

Источники информации

1. Патент РФ 2037883, МПК G08B 17/10, опубл. 19.06.1995.

2. Патент США US 4870394 от 26.09.1989, МПК G08B 17/10, НКИ 340/630.

Датчик дыма, содержащий источник излучения с блоком питания и отражатель, оптически сопряженный с источником излучения, опорный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения, выход которого соединен с входом блока питания, измерительный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения через отражатель, отличающийся тем, что наличие задымления определяется в измерительном канале по превышению пороговой величины Δ, разницей между значением текущего уровня сигнала Фт измерительного канала и значением динамического уровня сигнала Ф0, где

*Ф0 - начальный уровень сигнала;

Фi - мгновенное значение сигнала;

i - номер выборки;

n - число выборок для усреднения динамического уровня сигнала;

k - число выборок для усреднения текущего уровня сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройствам обнаружения возгораний, и может быть использовано во взрывоопасной среде большой протяженности, например в шахте.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в качестве автономного дымового пожарного извещателя для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения.

Изобретение относится к фотоэлектрическому датчику дыма. Технический результат - повышение точности при обнаружении дыма.

Изобретение относится к области пожарной безопасности. Техническим результатом является повышение метрологической надежности и упрощение конструкции.
Изобретение относится к способу обнаружения взрыва метана и угольной пыли на начальной стадии воспламенения метана и угольной пыли на предприятиях горной, нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к способу оценки двух сигналов (IR, BL) рассеяния света в работающем по принципу рассеяния света оптическом устройстве (1) аварийной сигнализации.

Изобретение относится к области пожарной безопасности. .

Изобретение относится к устройствам формирования тест-сигналов для оперативного контроля исправности инфракрасных датчиков пожара или пламени и предназначено для применения в системах обеспечения пожаробезопасности объектов.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам, выполняющим функцию обнаружения на ранней стадии возгораний, сопровождающихся появлением дыма в закрытых помещениях офисов, магазинов, банков, складских помещений, жилых домов, учреждений и предприятий.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеивания инфракрасного излучения.

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройствам обнаружения возгораний, и может быть использовано во взрывоопасной среде большой протяженности, например в шахте.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в качестве автономного дымового пожарного извещателя для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения.

Изобретение относится к технике пожарной сигнализации, а именно к комбинированным извещателям максимального или максимально-дифференциального действия аспирационного типа, и может быть использовано для обнаружения пожара в массе сыпучего горючего материала.

Изобретение относится к фотоэлектрическому датчику дыма. Технический результат - повышение точности при обнаружении дыма.

Изобретение относится к области пожарной безопасности. Техническим результатом является повышение метрологической надежности и упрощение конструкции.

Изобретение относится к автоматическим средствам контроля концентрации горючих газов в закрытом помещении. Технический результат заключается в обеспечении возможности контролировать накопление CO не только в салоне автомобиля, но и в движущихся рядом автомобилях и обеспечении автоматического отключения зажигания в условиях загазованности.
Изобретение относится к способу обнаружения взрыва метана и угольной пыли на начальной стадии воспламенения метана и угольной пыли на предприятиях горной, нефтегазовой промышленности.
Изобретение относится к способу обнаружения взрыва метана и угольной пыли на начальной стадии воспламенения метана и угольной пыли на предприятиях горной, нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к устройству для эвакуации из разного рода объектов, в которых находятся люди. Технический результат заключается в том, что разработано надежное устройство для эвакуации.

Изобретение относится к светоизлучающему участку с повышенной интенсивностью светоизлучения, к фотоэлектрическому датчику дыма с этим светоизлучающим участком и к системе для определения присутствия дыма с этим фотоэлектрическим датчиком дыма.

Изобретение относится к устройствам измерения оптической плотности газовой среды. Способ включает наличие нескольких, связанных с опорным каналом, измерительных каналов, расположенных в пространстве на равном расстоянии от общего центра, выделение амплитуд разностных между измерительными каналами сигналов, сравнение максимальной из таких амплитуд со значением сигнала в опорном канале и при превышении порога по результатам сравнения формирование результатов измерения оптической плотности среды для установления факта наличия дыма. Технический результат заключается в существенном повышении скорости обнаружения пожара на ранних стадиях его возникновения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предложен датчик дыма. Он содержит источник излучения с блоком питания и отражатель, оптически сопряженный с источником излучения, опорный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения, выход которого соединен с входом блока питания, измерительный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения через отражатель. При этом наличие задымления определяется в измерительном канале по превышению пороговой величины Δ, разницей между значением текущего уровня сигнала Фт измерительного канала и значением динамического уровня сигнала Ф0, где *Ф0 - начальный уровень сигнала; Фi - мгновенное значение сигнала; i - номер выборки; n - число выборок для усреднения динамического уровня сигнала; k - число выборок для усреднения текущего уровня сигнала. 1 ил.

Наверх