CN108872037A - 基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统 - Google Patents

基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统 Download PDF

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胡海兵
张波
段敬杰
邢金玉
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Abstract

本发明公开了一种基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，包括有激光光源、样本生成器，激光光源的出射光路上设置有分光镜，分光镜的透射光路上依次设置有第一聚光器、第一针孔、准直镜片、样本加热盒、显微镜、分束器、CCD相机，分光镜的反射光路上依次设有第一反射镜、第二反射镜、第二聚光器、第二针孔；所述样本生成器的样本输出端通过管道与样本加热盒的进气端连通，所述管道上设有热风机、阀门，CCD相机的信号输出端与PC机相连。本发明可以精确区分出烟雾、CO、SO2等气体颗粒或者水雾，实现火灾早期特征检测的目的。

Description

基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统
技术领域
本发明涉及消防设备领域，具体涉及一种基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统。
背景技术
随着全面小康社会进程的推进和国民经济的飞速发展,无论是家庭还是工厂环境变得越来越复杂，一方面，各种电器设备的应用不当或者长时间使用很有可能会引发火灾；另一方面，为更合理的利用空间，货物堆积的密集度越来越大，极易引发自燃。我国每年都有很多起火灾发生，造成大量的财产损失和人员伤亡，为了更好的预防火灾，保护人们的人身财产安全，科研工作者研究各种方法来检测火灾的发生以防患于未然。因此，我们也进行大胆创新，将数字显微全息技术应用到火灾预防检测识别出烟雾以及烟雾中CO、SO2等气体颗粒的研究中。传统的火灾检测装置大多采用烟感式传感器，虽然此类检测装置具有一定的探测精度，但精度有限且灵敏度不高，并且不能很好的区分烟雾中的CO、SO2等气体颗粒和水雾。一旦有火灾发生时，不能准确及时的发现就很有可能造成严重的损失，酿成不可估量的后果。有效的预防火灾发生，在保卫人民生命财产安全中显得越来越重要，人民和消防部门越来越重视预防火灾，检测火灾的消防设备就显得尤其重要。因此，基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统具有重要的实用价值和社会意义。
发明内容
本发明是为避免上述现有火灾探测器精度有限、灵敏度的问题，提供一种基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，以克服传统烟雾传感器精度、灵敏度低导致的火灾探测器效率低、误差大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，其特征在于：包括有激光光源、样本生成器，激光光源的出射光路上设置有分光镜，分光镜的透射光路上依次设置有第一聚光器、第一针孔、准直镜片、样本加热盒、第一显微镜、分束器、CCD相机，分光镜的反射光路上依次设有第一反射镜、第二反射镜、第二聚光器、第二针孔、第二显微镜；所述样本生成器的样本输出端通过管道与样本加热盒的进气端连通，所述管道上设有热风机、阀门，CCD相机的信号输出端与PC机相连；所述激光光源发射的激光经过分光镜分成两路准直光，即目标物体光束和参考光束，目标物体光束在第一聚光器处聚光，被第一针孔控制衍射宽度并由准直镜片准直形成扩展光，扩展光照亮样本加热盒里的样本，样本照亮后被创建成物体波前，物体波前由第一显微镜物镜收集；参考光束依次经第一反射镜和第二反射镜被第二聚光器聚光，经第二针孔和第二显微镜收集变成与经样本光相同衍射宽度参考波阵面；物体波前与参考波阵面通过分束器连接形成干涉图投射到CCD相机中，最终传至PC机进行算法重建识别。
所述的基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，其特征在于：所述样本是烟雾、CO颗粒、SO2颗粒、水雾中的一种或多种。
所述的基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，其特征在于：所述样本生成器的样本输出端通过管道先与一个三通连接，三通的另两端分别通过管道连接在样本加热盒的进、出气端，热风机、阀门安装在三通与样本加热盒进气端之间的管道上。样本加热盒内充满样本时关闭阀门，整个过程中，样本加热盒一直处在加热状态，保证样本状态。
本发明中，为得到最理想的结果，激光光源、分光镜、样本加热盒以及显微镜在具体实施中都是可调的。本发明利用激光光源、分光镜、样本加热盒以及显微镜的可调性来控制激光强度、激光角度，放大精度和倍数，最终得到噪声很低的干涉条纹，重建更为清晰精确的样本图，以便更好地达到区分烟雾、CO、SO2等气体颗粒以及水雾的目的。
本发明的有益效果在于：
本发明利用全息投影技术来检测火灾中的烟雾、CO、SO2等气体颗粒及水雾的浓度，在设计结构的机动性上尽可能的减小误差，与传统火灾探测器相比，本发明无论是在精度，还是在灵敏度以及实现上都有很大的优势。
附图说明
图1为本发明的光路结构示意图。
图中标号：1激光光源、2分光镜、3目标物体光束、4参考光束、5第一聚光器、6第一针孔、7准直镜片、8样本加热盒、9热风机、10样本生成器、11阀门、12物体波前、13显微镜、14分束器、15 CCD相机、16 PC机、17第一反射镜、18第二反射镜、19第二聚光器、20第二针孔、21样本、22三通、23第二显微镜。
具体实施方式
参见图1，本实施例中，基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，其特征在于：包括有激光光源1、样本生成器10，激光光源1的出射光路上设置有分光镜2，分光镜2的透射光路上依次设置有第一聚光器5、第一针孔6、准直镜片7、样本加热盒8、第一显微镜13、分束器14、CCD相机15，分光镜2的反射光路上依次设有第一反射镜17、第二反射镜18、第二聚光器19、第二针孔20、第二显微镜23；所述样本生成器10的样本输出端通过管道与样本加热盒8的进气端连通，所述管道上设有热风机9、阀门11，CCD相机15的信号输出端与PC机16相连；所述激光光源1发射的激光经过分光镜2分成两路准直光，即目标物体光束3和参考光束4，目标物体光束3在第一聚光器5处聚光，被第一针孔6控制衍射宽度并由准直镜片7准直形成扩展光，扩展光照亮样本加热盒7里的样本21，样本照亮后被创建成物体波前12，物体波前12由第一显微镜13物镜收集；参考光束4依次经第一反射镜17和第二反射镜18被第二聚光器19聚光，经第二针孔20和第二显微镜23收集变成与经样本光相同衍射宽度参考波阵面；物体波前12与参考波阵面通过分束器14连接形成干涉图投射到CCD相机15中，最终传至PC机16进行算法重建识别。
样本21是烟雾、CO颗粒、SO2颗粒、水雾中的一种或多种。
样本生成器10的样本输出端通过管道先与一个三通22连接，三通22的另两端分别通过管道连接在样本加热盒8的进、出气端，热风机9、阀门11安装在三通22与样本加热盒8进气端之间的管道上。样本加热盒8内充满样本时关闭阀门11，整个过程中，样本加热盒8一直处在加热状态，保证样本状态。

Claims (3)

1.基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，其特征在于：包括有激光光源(1)、样本生成器(10)，激光光源(1)的出射光路上设置有分光镜(2)，分光镜(2)的透射光路上依次设置有第一聚光器(5)、第一针孔(6)、准直镜片(7)、样本加热盒(8)、第一显微镜(13)、分束器(14)、CCD相机(15)，分光镜(2)的反射光路上依次设有第一反射镜(17)、第二反射镜(18)、第二聚光器(19)、第二针孔(20)、第二显微镜(23)；所述样本生成器(10)的样本输出端通过管道与样本加热盒(8)的进气端连通，所述管道上设有热风机(9)、阀门(11)，CCD相机(15)的信号输出端与PC机(16)相连；所述激光光源(1)发射的激光经过分光镜(2)分成两路准直光，即目标物体光束(3)和参考光束(4)，目标物体光束(3)在第一聚光器(5)处聚光，被第一针孔(6)控制衍射宽度并由准直镜片(7)准直形成扩展光，扩展光照亮样本加热盒(8)里的样本(21)，样本照亮后被创建成物体波前(12)，物体波前(12)由第一显微镜(13)物镜收集；参考光束(4)依次经第一反射镜(17)和第二反射镜(18)被第二聚光器(19)聚光，经第二针孔(20)和第二显微镜(23)收集变成与经样本光相同衍射宽度的参考波阵面；物体波前(12)与参考波阵面通过分束器(14)连接形成干涉图投射到CCD相机(15)中，最终传至PC机(16)进行算法重建识别。
2.根据权利要求1所述的基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，其特征在于：所述样本(21)是烟雾、CO颗粒、SO2颗粒、水雾中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于全息投影技术的早期火灾特征检测实验系统，其特征在于：所述样本生成器(10)的样本输出端通过管道先与一个三通(22)连接，三通(22)的另两端分别通过管道连接在样本加热盒(8)的进、出气端，热风机(9)、阀门(11)安装在三通(22)与样本加热盒(8)进气端之间的管道上。
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