DE2049968B2 - Verfahren zur flammenmeldung sowie flammenmelder zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

meldung bei bestimmten Brennstoffen ist es auch möglich, daß ein Meßbereich einen großen Teil des Flackerfrequenzbereichs überdeckt und sich beispielsweise von 5 bis 15 Hz erstreckt, wahrend mindestens ein schmaler Meßbereich, beispielsweise bei 15Hz, innerhalb oder außerhalb dieses größeren Meßbereichs liegt.

Gemäß einer Ausgestaltung kann die Flammenmeldung in zusätzlicher Abhängigkeit davon erfolgen, daß die Leistungsdichte in allen Meßbereichen größenordnungsmäßig gleich ist. Dadurch wird die Anfälligkeit der Flammenmcldung gegen Störungen weiter verringert.

Neben der bereits erwähnten etwa gleichmäßigen Verteilung der spektralen Leistungsdichte im Flackcrfrequenzbcrcich tritt nach dem Ausbruch eines Feuers noch die Erscheinung auf, daß das Flackcrfreciuenzspcktrum zeitlich von höheren Frequenzen herkommend durch einen Bereich erhöhter Amplituden durchlaufen wird. Dadurch wird an sich das Erreichen des Zustands begünstigt, daß die Leistungsdichte in allen Meßbereichen jeweils größer als ein Mindestwert ist, das heißt die Flammenmcldung wird günstigerweise beschleunigt. Andererseits muß auf den Durchlauf des Amplitudenmaximums durch den Flackerfrequcnzbercieh Rücksicht genommen werden, wenn als zusätzliches Kriterium für die Flammenmcldung eine etwa gleiche spektrale Leistungsdichte verlangt wird. Dies erfolgt in genügendem Maße dadurch, daß die spektrale Leistungsdichte in allen Meßbereichen nur größenordnungsmäßig gleich sein muß. Rs ergeben sich beispielsweise gute Ergebnisse, wenn eine Flammcnmeldung dann noch zugelassen wird, wenn sich die spektralen Leistungsdichten in den aim stärksten unterschiedlichen Meßbereichen wie 1 : 5 verhalten.

Um bei der Auswertung des Meßsignals mittels elektronischer Schaltelemente, deren Übersteuerung und damit eine Störung zu vermeiden, ist es erwünscht, einmalige starke Impulse des demodulierten Meßsignals (Flackersignals) von den zu seiner Analyse verwendeten Schaltelementen fernzuhalten.

Dies erfolgt gemäß einer Ausgestaltung dadurch, daß das durch Demodulation des Meßsignals gewonnene, zeitlich entsprechend dem Flackern der Flammen verlaufende Flackersignal derart integriert wird, daß das erzeugte Integrationssignal bei geringen Amplituden des Flackersignals nach einer größeren Amplitudenanzahl, bei großen Amplituden des Flakkersignals nach einer geringen Amplkudenanzahl einen festen Schwelhvert übersteigt, und daß das Flackersignal vor der Messung seiner Leistungsdichte in Abhängigkeit von dem Maß der Schwellwertüberschreitung des Integrationssignals derart gedämpft wird, daß bei geringer Schwellvvertüberschreitung kurzzeitig eine starke Dämpfung und bei gegenüber dem Schwellwert größerer Schwellwertüberschreitung praktisch keine Dämpfung erfolgt. Dadurch wird gleichzeitig erreicht, daß die Meßspannung sicherheitshalber nur dann ausgewertet wird, wenn sie überhaupt dazu geeignet ist, in einzelnen Meßbereichen eine spektrale Leistungsdichte zu liefern, die größer als ein Mindestwert ist. Die Integrationszeitkonstante ist bei der erwähnten Integration gegenüber den Zeitkonstanten bei dem bekannten, obengenannten Verfahren wesentlich kleiner.

Die obere Eckfrequenz des Flackerfrequenzbereichs liegt vorzugsweise bei etwa 16 Hz, da sich herausgestellt hat, daß die beschriebene gleichmäßige Verteilung der spektralen Leistungsdichte bei genügender AmplitU'lenhöhe des demodulierten Meßsignals (Flackersignals) im Bereich von 3 bis UiHz in besonders gutem Maße verwirklicht ist.

Ein Flammenmelder zur Durchführung des erlindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich aus durch einen das Mel.isignal in mindestens zwei verschiedenen, innerhalb des Flackerfrcquenzbcrcichs liegenden

ίο Meßbereichen spektral analysierenden Frequenzanalysator, der nur dann ein Meldcsignal erzeugt, wenn die spektrale Leistungsdichte des Mcßsignals in allen Meßbereichen jeweils größer als ein Mindestwert ist.

Ausführungsbcispielc des erfindungsgemäßen Flammcnmcldcrs mit weiteren Ausgestaltungen werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. I als Diagramm den möglichen Verlauf der spektralen Leistungsdichte des demodulierten Meßsignals in Abhängigkeit von der Frequenz im Flackerfrequcnzbercieh,

Fig. 2 einen analog arbeitenden Flammenmelder gemäß der Erfindung,

Fig. 3 one bei dem Flammcnmelder gemäß F i g. 2 verwendete elektronische Torschaltung,

Fig. 4 eine bei dem Flammcnmelder gemäß Fig. 2 verwendete Filterschaltung,

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung eines Fi equenzanalysators für den Flammcnmelder gemäß Fig. 1,

Fig. 6 eine weitere abgewandelte Ausführung eines Frequenzanalysator für den Flammenmelder gemäß Fig. I,

F i g. 7 eine digitale Ausführung eines Flammeiimelders gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Verlauf der spektralen Leistungsdichte ρ des demodulierten Mcßsignals (Flackersignals) in Abhängigkeit von der Frequenz / in einem

Flackerfrequenzbcreich von 13 Hz zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Brandbeginn. Unterhalb von 3 Hz und oberhalb von 16Hz fällt die Leistungsdichte ρ stark ab, was durch die Bandbreite der Demodulation bedingt ist. Innerhalb des Flacker-

frequenzbereichs ergibt sich für jeden Frcqucnzwerl ein endlicher, oberhalb eines Mindestwerts liegender Wert der Leistungsdichte p.

Die Leistungsdichte ρ kann beispielsweise bei den eingezeichneten Frequenzen 3 Hz, 5 Hz, 7 Hz, 11 Hz.

13Hz und 16Hz gemessen werden. Die Messunc erfolgt aus technischen Gründen im allgemeinen ir einem Meßbereich endlicher, wenn auch gewünschtenfalls sehr geringer Breite. Die den verschiedener Meßbereichen zugeordneten Mindestwerte müssen nicht für alle Meßbereiche gleich sein, sondern können beispielsweise durch die Kurve p„ vorgegeber sein. Liegt die Leistungsdichte ρ wie im dargestellter Fall in allen Meßbereichen innerhalb des Flackerfrequenzbereichs oberhalb der durch die Kurve/;, vorgegebenen Mindestwerte, so kann eine Flammenmeldung erfolgen.

Während der Ausbreitung der Flammen durchläuft ein Bereich höherer Amplituden, von höherer Frequenzen her kommend, den Flackerfrequcnz

bereich. Im dargestellten Beispiel hat der Bereich höherer Amplituden gerade die Frequenz 7 Hz erreicht, was durch die Kurve p' dargestellt ist. Οίε Kurve ρ' verschiebt sich zu späteren Zeiten nach

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tieferen Frequenzen, in F i g. I also nach links hin. Dagegen behält die Kurve der Leistungsdichte ρ im wesentlichen ihre Form und verändert bei einer Ausbreitung des Brands zu späteren Zeiten im wesentlichen nur ihre absolute Höhe.

Bei '¹Cm in F i g. 2 dargestellten Flammenmelder erfaßt e^;n optisch-elektrischer Wandler 10 im Falle eines Brands die durch das Flackern der Flammen mit einer Flackerfrequcnz modulierte Strahlung der Flammen. Der Wandler 10 sollte möglichst einen definierten Empfindlichkeitsbereich elektromagnetischer Strahlung aufweisen und auf die übrige Strahlung nicht ansprechen. In den meisten Anwcndungsfällcn wird der Empfindlichkeitsbercich des Wandlers 10 im Infrarotbcrcich liegen.

Bei bestimmten Anwendungsfällcn kann der Empfindlichkeitsbereich des Wandlers 10 auch im UV-Bereich liegen.

In diesem Bereich gibt es nur wenige Störquellen, so daß er sich an sich gut zur Flammenmeldung eignet. Andererseits hängt die Abwesenheit von Störungen jedoch mit einem Mangel des UV-Lichts bei der Flammenmeldung zusammen. Es ist sehr wenig durchdringungsfähig und wird von Staub, Rauch und Wasserdampf absorbiert und gestreut, so daß es, außer bei Meldungen aus dem Nahbereich, den Wandler 10 bei Anwesenheit von Fremdstoffen in 0°.τ Atmosphäre schlecht erreicht, so daß eine Flammenmcldung ausbleiben kann. Unter anderem aus diesem Grunde ist für kleine Schutzfiächen ein Flammenmelder für UV-Licht zu aufwendig. Immerhin führt die Anwendung des UV-Bereichs zu einem sicheren, störunanfälligen Nachweis von bestimmten Bränden, z. B. von Metallbränden bei Objcktschutzanlagen.

Der Bereich des Tageslichts wird als Empfindlichkeitsbercich des Wandlers 10 im allgemeinen unberücksichtigt bleiben müssen. Eine Ausnahme bildet die Verwendung in völlig abgedunkelten Räumen. Am Tag oder bei künstlicher Beleuchtung heben sich Flammen nämlich zu wenig von der Hintergrund-Strahlung ab und werden dadurch nur schwer erkannt.

Das von dem Wandler 10 erzeugte Meßsignal in Form einer Wechselspannung wird einem Demodulator 11 zugeführt, der aus einem aktiven Hochpaß zur Verstärkung der Wechselspannungskomponente der empfangenen Strahlung und einem nachgeschalteten aktiven Tiefpaß besteht. Der Tiefpaß bildet einen Eingangsverstärker für die nachfolgenden Schaltungsteile. Er verstärkt die Wechselspannungskomponente des Meßsignals bei niedrigen Frequenzen weiter, unterdrückt jedoch höherfrequente Anteile. Damit wird z.B. die mit 100 Hz modulierte Strahlung von an das 50-Hz-Wechselstromnetz angeschlossenen Glühlampen unterdrückt. Die Bandbreite des Demodulators Il entspricht dem auszuwertenden Flackerfrequenzbereich und hat beispielsweise eine obere Eckfrequenz von 16 H^. Das am Ausgang des Demodulators Il anstehende Signal stellt das auf den Flackerfrequenzbereich beschränkte Meßsignal dar und wird hier als Flackersignal bezeichnet. Es verläuft zeitlich entsprechend dem Flackern der Flammen.

Bevor das Flackersignal zur Messung der spektralen Leistungsdichte einem Frequenzanalysator 13 zugeführt wird, durchläuft es eine Dämpfungsvorrichtung 12. Ein Integrator 14 enthält einen Spitzengleichrichter, der das Flackersignal so umformt, daß seine vorher negativen \mpli"udcn nunmehr auf einer Bezugsspannung liegen und daß die Werte des umgeformten Signals nur noch eine Polarität haben. Das umgeformte Signal wird dann mit kurzer Integrationszeitkonstante integriert. Der Integrator 14 steuert eine in der Signalleilung liegende Torschaltung 16. Der Ausgang des Integrators 15 ist normalerweise leicht negativ vorgespannt. Bei genügenden Signalamplituden des Flackersignals wird die Vorspannung aufgehoben, und die Torschaltung 16 wird langsam leitend. Eine Dämpfung des weitergelciteten Flackersignals erfolgt somit nur während des Leitendwerdens der Torschaltung 16. Durch diese Wirkungsweise werden starke einmalige impulsförmige Amplituden des Flackersignals von dem nachfolgenden Frequenzanalysator 13 ferngehalten, und das Flackersigna! wird nur dann durchgelassen, wenn entweder in kurzer Zeit hohe Amplituden oder über längere

ao Zeit weniger hohe Amplituden des Flackersignals anstehen.

Die Torschaltung 16 ist in F i g. 3 dargestellt. Das Flackersignal gelangt von einem Eingang E über einen Widerstand 43, eine als Schalter betriebene

»5 Gleichrichterbrücke 44 und einen mit einem Widerstand 45 beschalteten Verstärker 46 zum Ausgang A. Die Diagonale der Gleichrichterbrücke 44 ist über Widerstände 47, 48 an ein negatives bzw. positives Potential angeschlossen. Diese Speisung kann die Gleichrichterbrücke 44 leitend machen, so daß das Flackersignal ungedämpft, gegebenenfnlU verstärkt durch den Verstärker 46, durchgelassen wird. Tm Ruhezustand wird jedoch an die Diagonale der Gleichrichterbrücke 44 von einem mit einem Widerstand 49 beschalteten Verstärker 50 eine Gegcngleichspannung gelegt, die die Gleichrichterbrücke 44 nicht leitend macht und eine Übertragung des Flakkersignals verhindert. Der Verstärker 50 ist an die Diagonale der Gleichrichterbrücke 44 über Dioden 51, 52 und einen Widerstand 53 angeschlossen. Dem Eingang des Verstärkers 50 kann weiter über einen Steueranschluß M und den Widerstand 53 das Ausgangssignal des Integrators 14 (Fig. 2) zugeführt werden. Steigt das als Gleichspannung vorliegende Ausgangssignal des Integrators 14 gegenüber seinem ursprünglichen negativen Pegel an, so wird bei positiven Werten die an der Diagonale der Gleichrichterbrücke 44 liegende Gegengleich^pannung verringert, die Geichrichterbrücke 44 wird zunehmend leitend, und das Flackersignal wird zunehmend durchgelassen. Ist das Ausgangssignal des Integrators 14 größer als ein Schwellwert von beispielsweise 1 V, so wird die Gleichrichterbrücke 44 völlig leitend, und das Flackersignal wird ungedämpft übertragen.

Der das Flackersignal — und damit das Meßsignal im Flackerfrequenzbereich — auswertende Frequenzanalysator 13 weist mehrere jeweils auf einen schmalbandigen, innerhalb des Flackerfrequenzbereichs gelegenen Meßbereich abgestimmte Filterschaltungen

öo 17 bis 19 auf, deren Ausgangssignale nach Amplitude oder Mittelwert der jeweiligen spektralen Leistungsdichte entsprechen. Obwohl nur drei Filterschaltungen 17 bis 19 für die Frequenzen Z₁, /₂, /₃ dargestellt sind, ist die Verwendung einer größeren Anzahl von derartigen Filterschaltungen vorteilhaft. Beispielsweise können fünf Filterschaltungen mit den Meßbereichen (3 ± 0,5) Hz, (5 ± 0,5) Hz, (7 ± 0,5) Hz, (11 ± 0,5) Hz und (13 ± 0,5) Hz oder sechs Filter-

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schaltungen für clic in Fig. I bezeichneten Frequenzen vorgesehen sein. Die Meßbereiche sind so gewählt, daß sie keine ganzzahligen Vielfachen einer Grundfrcqucnz sind und sich daher nicht gegenseitig beeinflussen.

F.ine geeignete Filtcrschaltung ist in F i g. 4 dargestellt. Sie besteh, aus einem mit Impedanzen Z 1 bis Z 5 beschalteten Verstärker 54. Jc nachdem, ob die Impedanzen Zl bis Z 5 Widerstände oder Kondensatoren sind, kann mit ihnen erreicht werden, daß die Filterschaltung als Hochpaß, als Tiefpaß oder als Frequenz- oder Bandpaß wirkt. Im Falle der F i g. 2 wird die Filtcrschaltung als Frequenzpaß mit sehr engem Durchlaßbereich als Meßbereich ausgelegt.

Den Filtcrschaltungen 17 bis 19 sind gemäß F i g. 2 Schaltungsanordnungen nachgeschaltet, die die Ausgangsspannungen der Filterschaltungen 17 bis 19 darauf überwachen, ob sie jeweils größer als ein Mindestwert sind. Diese Schaltungsanordnungcn werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel ao von Kurzzeitspeichern 20 bis 22 und einem UND-Elcment 23 gebildet. Die Kurzzeitspeicher 20 bis 22 weisen jeweils beim Überschreiten der Ausgangsspannung der zugeordneten Filterschaltung 17 bis 19 über einen Mindestwert, wie er in F i g. 1 durch Kurve ρ,, angedeutet ist, eine zur Betätigung des UND-Elcmcnts23 genügende Ausgangsspannung auf. Die Ausgänge der Kurzzeitspeicher sind mit dem UND-Elcnicüi 23 derart verbunden, daß von diesem ein Mcldesignal (»Alarm«) nur dann erzeugt wird, wenn die Ausgangsspannungen aller Kurzzeitspeicher 20 bis 22 zu seiner Betätigung genügen.

Bei dem Ausführungsbeispiel eines Frequenzanalysator gemäß Fig. 5 sind für Frequenzen /1, /₂. /₃ Filterschaltungen 25 bis 27 vorgesehen, deren Ausgangswechselspannungen nachgeschaltete Zähler 28 bis 30 weiterzahlen, sofern die Amplituden der Ausgangswechselspannungui jeweils einen Mindestwert übersteigen, der zur Betätigung des zugeordneten Zählers ausreicht, und solange der jeweils zugeordnetc Zähler noch nicht bis zur letzten Stufe aufgefüllt ist. Sind alle Zähler 28 bis 30 bis zur letzten Stufe aufgefüllt, so wird mittels eines ihnen nachgeschalteten UND-Elements 31 ein Meldesignal erzeugt. Die Zähler 28 bis 30 können mittels von einer Taktimpulsquelle 32 erzeugten, periodischen Taktimpulsen rückgestellt werden, um zu vermeiden, daß ein einem Meßbereich zugeordneter Zähler 28 bis 30, der infolge eines Störzustands aufgefüllt wurde, zu einer ungewollten Flammenmeldung dann beiträgt, wenn auch die übrigen Zähler zu anderen Zeiten nur durch Störungen gefüllt werden. Eine weitere Ausgestaltung ist dahingehend möglich, daß die Zähler 28 bis 30 von periodischen Taktimpulsen der Taktimpulsquelle 32 rückwärts gezählt werden. In diesem Falle sollte das UND-Glied 31 jeweils mit mehreren Stufen eines Zählers über ein ODER-Glied verbunden werden. Ein Meldesignal wird in diesem Fall nur dann erzeugt, wenn die Filterschaltungen 25 bis 27 jeweils pro ZeiLeinheit eine genügende Anzahl von Ampli- β.) tuden erzeugen, die unter Berücksichtigung der Rückwärtszählung durch die Taktimpulse dennoch insgesamt eine Vorwärtszählung bis zu einer genügenden Füllung der Zähler 28 bis 30 bewirken, und wenn außerdem die gezählte Anzahl von Impulsen einer etwa gleichen spektralen Leistungsdichte in allen Meßbereichen entspricht.

Das Ausführungsbeispicl eines Frequenzanalysator 43 gemäß Fig. 6 entspricht dem Fall, daß ein Meßbereich einen großen Teil des Flackerfrequenzbereichs überdeckt. Hierzu ist eine Filterschaltung vorgesehen, die einen Tiefpaß 33, dessen Durchlaßbereich unen großen Teil des Flackerfrequcnzbereichs überdeckt, sowie einen dem Tiefpaß nachgeschalteten Integrator 34 umfaßt. Mittels mindestens einer Filterschaltung 35 wird dagegen die spektrale Leistungsdichte in einem schmalbandigen Meßbereich ähnlich wie in Fig. 1 ermittelt. Die Ausgangssignale des Integrators 34 und der Filterschaltung 35 werden einem Vergleichcr 36 zugeführt, der sie betragsmäßig vergleicht und ein Ausgangssignal dann abgibt, wenn die spektralen Leistungsdichten in beiden Meßbereichen größenordnungsmäßig gleich sind. Damit nun ein Meldesignal nicht auch in dem Fall erzeugt wird, daß die beiden spektralen Leistungsdichten etwa gleich Null sind, wird das Ausgangssignal des Vergleichsglieds 36 durch ein Tor 3T geführt, das von einem Schwellwertschalter 44 nut dann geöffnet wird, wenn das Ausgangssignal des Integrators 34 einen Mindestwert überschreitet. Da zur Flarrsmcnrncldurig die von dem Tiefpaß 33 und dem Integrator 34 ermittelte spektrale Leistungsdichte somit größer als ein Mindestwert sein muß und da andererseits die von der Filterschaltung 35 ermittelte spektrale Leistungsdichte größenordnungsmäßif gleich der erstgenannten Leistungsdichte sein muß ist sichergestellt, daß auch die von der Filterschaltung 35 ermittelte spektrale Leistungsdichte zur Flammenmeldung einen Mindestwert übers"jigen muß.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 wcisi der Frequenzanalysator 38 eine handelsübliche Analysiervorrichtung 39 auf, deren Ausgänge jeweils die spektrale Leistungsdichte in einem Meßbereich anzeigen. Die Anzeige erfolgt allerdings mit einei Nullpunktverschiebung derart, daß ein das Vorliegen einer spektralen Leistungsdichte größer als Null anzeigendes Signal erst dann erzeugt wird, wenr diese spektrale Leistungsdichte größer als ein digita vorgegebener Mindestwert ist. Die Ausgänge dei Analysiervorrichtung 39 sind mit einem UND-Element 40 derart verbunden, daß dieses ein Meldesignal nur dann erzeugt, wenn alle Ausgänge eir Ausgangssignal erzeugen.

Die Beschränkung des Meßsignals auf den Flakkerfrequenzbereich erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 bereits dadurch, daß die Meßbereiche der Analysiervorrichtung 39 in den Flackerfrequenzbereich gelegt werden. Ein Demodulator wie im Falle der Fig. 2 ist daher nicht erforderlich. Da: von dem optisch-elektrischen Wandler 10 erzeugte Meßsignal wird lediglich mittels eines Verstärkers 41 verrtärkt. Da die Analysiervorrichtung 39 digita' arbeitet, wird ihr die Meßspannung über einer Analog-Digital-Wandler 42 zugeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (17)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Flammenmeldung, wobei mittels eines optisch-elektrischen Wandlers ein elektrisches Meßsignal erzeugt wird, das zeitlich entsprechend der durch das Flackern der Flammen modulierten Strahlung der Flammen verläuft, und eine Flammenmeldung erfolgt, wenn das Meßsignal Signalkomponenten in einem vorgegebenen Flackerfrequenzbereich enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Leistungsdichte des Meßsignals in mindestens zwei Meßbereichen, die innerhalb des Flackerfrequenzbereichs liegen, gemessen wird, und daß eine Flammenmeldung in Abhängigkeit davon erfolgt, daß die Leistungsdichte in allen Meßbereichen jeweils größer als ein Mindestwert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Meßbereiche gegenüber der Breite des Flackerfrequenzbereichs schmal sind und über den Flackerfrequenzbereich in Abständen verteilt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Meßbereich enthaltenen Frequenzen jeweils gegenüber den in den anderen Meßbereichen enthaltenen Frequenzen keine Obersch.vingungen sind.

4. Verfahren nach Anspruch ', dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßbereich einen großen Teil des Flackerfrequenzbereichs Oerdeckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenmeldung in zusätzlicher Abhängigkeit davon erfolgt, daß die Leistungsdichte in allen Meßbereichen größenordnungsmäßig gleich ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Demodulation des Meßsignals gewonnene, zeitlich entsprechend dem Flackern der Flammen verlaufende Flackersignal derart integriert wird, daß das erzeugte Integrationssignal bei geringen Amplituden des Flackersignals nach einer größeren Amplitudenanzahl, bei großen Amplituden des Flackersignals nach einer geringen Amplitudenanzahl einen festen SchwelKvert übersteigt, und daß das Flackersignal vor der Messung seiner Leistungsdichte in Abhängigkeit von dem Maß der Schwellwcrtüberschreitung des Tntegration;»- signals derart gedämpft wird, daß bei geringer Schwellwertüberschreitung kurzzeitig eine starke Dämpfung und bei gegenüber dem Schwelhvert größerer Schwellwertüberschreitung praktisch keine Dämpfung erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis (1. dadurch gekennzeichnet, chiß die obere Fckfrequenz des Flackerfrequenzbereichs bei etwa 1 6 Hz liegt.

S. Flammenmelder zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem \on der ^fi° Strahlung der Flammen beaufschlagten, ein elektrisches Meßsignal erzeugenden Wandler, gekennzeichnet durch einen das Meßsignal in mindestens zwei verschiedenen, innerhalb des Flackerfrequenzhercichs liegenden Meßbereichen spektral analysierenden Frequenzanalysator (13. 24, 43. 38) der nur dann ein Meldesignal erzeugt, wenn .'.ie spektrale Leistiinusdichte des Meßsinnals in allen Meßbereichen jeweils größer als ein Mindestwert ist.

9 Flammenmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal mittels eines Demodulators (11) auf den Flackerfrequenzbereich beschränkt ist, so daß das beschrankte Meßsignal (Flackersignal) zeitlich entsprechend dem Flackern der Flammen verläuft.

10. Flammenmelder nach Anspruch 8 oder <?, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzanalysator (13, 24, 43) auf jeweils einen Meßbereich abgestimmte Filterschaltungen (17 bis 19; 25 bis r/T 33,34; 35) sowie Schaltungsanordnungen (20 bis 23; 28 bis 31; 44) umfaßt, die die Ausgangsspannungen der Filterschaltungen darauf überwachen, ob sie jeweils größer als ein Minder.tweri

11. Flammenmelder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Filterschaltungen (17 bis"l9) jeweils ein Kurzzeitspeicher (20 bis 2:) nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge aller Kurzzeitspeicher (20 bis 22) mit einem UND-Element (23) verbunden sind, das ein Meldesignal nur dann erzeugt, wenn die Ausgangssignale aller Kurzzeitspeicher (20 bis 22) einen zu seiner Betätigung ausreichenden Betrag aufweisen (F i g. 2).

12. Flammenmelder nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß den Filterschaltungen (25 bis 27) jeweils ein mehrstufiger Zähler (28 bis 30) nachgeschaltet ist, der von der Ausgangswechselspannung der zugeordneten Filterschaltung (25 bis 27) jeweils dann weitergezählt wi-d. wenn diese einen Mindestwert überschreitet, und daß mindestens eine Stufe jedes Zählers (28 bis 30) mit einem UND-Element (31) derart verbunden ist, daß dieses ein Meldesignal dann erzeugt. wenn alle Zähler (28 bis 30) jeweils um mehrere Stufen vorwärts gezählt sind (F i g. 5).

13. Flammenmelder nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß die Zähler (28 bis 30) von periodischen Taktimpulsen rückstellbar sind.

14. Flammenmelder nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähler (28 bis 30) von periodischen Taktimpulsen rückwärts zählbar sind.

15. Flammenmelder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterschaltung (33,34) einen Tiefpaß (33), dessen Durchlaßbereich einen vorgegebenen Teil des Flac'.crfrequenzbereichs überdeckt, sowie einen dem Tiefpaß (33) nachgeschalteten Integrator (34) umfaßt.

16. Flammenmelder nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Demodulator (11) und den Frequenzanalysator (13, 24. 43) eine Dämpfungsvorrichtung (12) geschaltet ist. deren Dämpfung von dem Integrationssignal am Ausgang eines über eine Spitzengleichrichtcrschaltung mit dem beschränkten Meßsignal beaufschlagten Integrators (14) derart gesteuert ist. daß bei einer geringen Überschreitung des Intcgrationssignals über einen vorgegebenen Schwcllwert eine starke Dämpfung und bei gegenüber dem Sehwellwert größerer Schwellwertübersehieitung praktisch keine Dämpfung erfolgt.

17. Flammenmelder nach Anspruch R, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Frequenz-

i-

miteinander verglichen werden und eine Flammen-S⁷' ^meldunS ⁱⁿ Abhängigkeit davon erfo'gt, daß die

, %«f™Wr, ,^Fre,q^uenzan%- 5 Leistungsdichte der von den Wandlern erfaßten sator (38) mehrere, jeweils der spektralen Lei- Strahlung sowohl in beiden Strahlungsbereichen jestungsdichte eme Meßbereichs entsprechende weils größer als ein Mindestwert ist als auch in beiden Signale dann erzeugt, wenn das Meßsignal in dem Strahlungsbereichen ein vorgegebenes Größenordzugeordneten Meßbereich großer als ein digital nungsverhältnis zueinander aufweist. Derartige Flamvorgegebener Mmdeswert ist und daß diese io menmelder bedürfen wegen der vorhandenen beiden Signale einem UND-Element (40) zugeführt sind, Wandler eines gewissen Bauaufwands, und eine Erdas em Meldesignal nur dann erzeugt, wenn alle höhung der Sicherheit gegen Störeinflüsse durch Signale vorhanden sind (F, g. 7). Überwachung einer größeren Anzahl elektromagneti

scher Strahlungsbereiche ist nicht ohne weiteres und 15 nur mit weiter erhöhtem Bauaufwand möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

einer die Flackerfrequenz von Flammen auswertenden Flammenmeldung die Schnelligkeit der Brand-

„ , , . erkennung und die Sicherheit eesen Störungen zu

Die Lrfindung bezieht sich auf ein V-rfahron zur 20 erhöhen."

Flammenmeldung wobei mittels eines optisch- Die Aufaabe wird gemäß der Erfindung bei einem

elektrischen Wandlers ein elektrisches Meßsigna! Verfahren ~der eingangs genannten Art dadurch geerzeugt wird, das zeitlich entsprechend der durch löst daß die spektrale Leistungsdichte des Meßsisnals das Flackern der Flammen modulierten Strahlung der in mindestens zwei Meßbereichen, die innerhalb des Flammen verlauft, und eine Flammenmeldung er- ₂₅ Flackerfrequenzbereichs liegen, gemessen wird, und folgt, wenn das Meßsignal Signalkomponenten in daß eine Flammenmeldung in Abhängigkeit davon einem vorgegebenen Flackerfrequenzbereich enthalt. erfolgt, daß die Leistungsdichte ir. allen Meßbereichen

Es ist ein Flammenmelder dieser Art bekannt jeweils arößer als ein Mindestwert ist.
(deutsche Auslegeschrift 1024 851). bei dem das ' Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß ein Meßsignal mittels eines Demodulators in Form eines 30 sich ausbreitender Flammenherd in einem Flackeraktiven Bandfilters auf den Flackerfrequenzbereich frequenzbereich von etwa 3 bis 30 Hz eine fast von beispielsweise 5 bis 25 Hz beschränkt wird, so gleichmäßige Verteilung der von einzelnen Frequendaß das beschränkte Meßsignal (Flackersignal) zeit- zen übertragenen Leistung ha, gleich um welchen lieh entsprechend dem Flackern der Flammen vcr- Brennstoff es sich handelt Ein unkontrolliert brenläuft. und bei dem das Flackersignal integriert wird. 35 nendes Feuer ist nämlich ein vollkommen unregel-Überschreitet das dadurch erzeugte Iniegrations- mäßiger Vorgang, so daß Frequenz und Amplitude signal eir^n Mindestwert, so wird ein Meldesignal des aus dem Flackerfrequenzspektrum erhaltenen abgegeben. Hierbei müssen Falschmeldungen ver- elektrischen Meßsignals in jedem Augenblick eine mieden werden, die durch die Modulation anderer zufällige Größe ist. Es kann somit als Kriterium für Lichtquellen als eines Brandes verursacht werden 40 das Vorliegen von Flammen angesehen werden, daß können. So kann beispielsweise die Strahlung einer an mehreren, beliebig gewählten Stellen des Flacker-Glühlampe durch Ein- und Ausschalten, die Strah- frcquenzbereichs jeweils eine spektrale Leistungslung det Sonne oder ihrer Spiegelungen, oder durch dichte herrscht, die größer als ein Mindestwert ist.
sich vor den Fenstern eines Raumes hin- und her- Die von üblichen Störquellen verschiedene Ver-

bevvegende Blätter in demjenigen Flackerfrequenz- 45 teilung der Leistungsdichte im Flackerfrequenzbereich moduliert werden, in den sonst das Flackern bereich beim Vorliegen eines Feuers macht das neue der Flammen eines Brandes fällt. Dies kann auch Verfahren gegen Störungen unempfindlich. Da die beim anfänglichen Flackern neu eingeschalteter etwa gleichmäßige Verteilung der spektralen Lei-Leuchtstofflampen auftreten. Um eine dadurch be- stungsdichte im Flackerfrequenzbereich schon kurz dingte Falschmeldung zu vermeiden, ist bei dem so räch dem ersten Aufflammen vorliegt, kann schon bekannten Flammenmelder die Integratiomzeit- innerhalb kürzester Zeit eine Flammenmeldung erkonstante mit etwa 3 bis 30 see so groß gewählt, daß folgen. Ein Brand wird daher im Gegensatz zu herkurzzeitige Störungen im allgemeinen keinen Einfluß kömmlichen Flammenmeldeverfahren dieser Art im haben. Bei anderen Lösungen wird zum gleichen allgemeiner, schon vor seinem Stationärwerden geZweck eine fest eingestellte Verzögerungszeil vor- 55 meldet.

gegeben, die bis zur Flammenmeldung vergeht. Aillen Um die Höhe der spektralen Leistungsdichte im

bekannten Lösungen ist somit gemeinsam, daß eine Flacfceffrequsnzbereieh möglichst lückenlos überschnelle, auf Grund der optischen Erfassung der wachen zu können, werden möglichst mehrere, bci-Flammen an sich mögliche Flammcnmeldung nicht spiclsweisc fünf oder sechs, Meßbereiche verwendet, errjicot wird. Darüber hinaus sind bei den bekannten 60 Allgemein wird das Verfahren vorzugsweise derart Fhimmenmeldcrn trotz der genannten Vorkehrungen ausgeführt, d.iß alle Meßbereiche gegenüber der Fehlmeldungen dann nicht ausgeschlossen, wenn die [Breite des Flackerfrequenzbcreichs schmal sind und störende, nicht von Flammen herrührende Modula- über den Flackerfrequenzbereich in Abständen verlion über längere Zeil ansteht. lcilt sind. Dabei seilen die in einem Meßbereich cnt-

Hs sind auch Flanimenmelder bekannt (/.. B. f\^r, haltencn Frequenzen jeweils gegenüber den in den deutsche Auslegeschnit I 18⁽)4I3). bei denen mittels anderen Frcqucnzmcöbereichcn enthaltenen Frcquenzweier auf verschiedene elektromagnetische Strah- /en keine Oberschwingungen sein, damit keine gcgcnlungsbcreiclic ansprechender optisch-elektrischer seitige Beeinflussung stattfindet. Bei der Flammen-