Оптический датчик дыма



Оптический датчик дыма
Оптический датчик дыма
Оптический датчик дыма

 


Владельцы патента RU 2613274:

Бокшанский Василий Болеславович (RU)
Сахаров Алексей Александрович (RU)
Барышников Николай Васильевич (RU)
Мухина Елена Евгеньевна (RU)
Карасик Валерий Ефимович (RU)
Вязовых Максим Вячеславович (RU)
Животовский Илья Вадимович (RU)

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.
Наверх