DE3140678C2

DE3140678C2 - Feuerdetektor

Info

Publication number: DE3140678C2
Application number: DE3140678A
Authority: DE
Inventors: Tosiaki Ohtsu Siga Ikeda
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1980-10-18
Filing date: 1981-10-13
Publication date: 1985-07-04
Also published as: KR830008262A; US4463260A; JPS6360439B2; JPS5769492A; DE3140678A1; KR850001329B1

Abstract

Ein Feuerdetektor mißt durch IR-Sensoren (1, 2, 3) separat die in definierten Wellenlängenbereichen auftretenden Strahlungsmengen bzw. -stärken, welche a) typisch für eine Flamme, b) typisch für von einem Flammen entwickelnden Objekt ausgehende IR-Strahlen und c) typisch für ein zwischen den beiden anderen Wellenlängen liegendes Minimum im Spektrum sind, und stellt durch einen Vergleich der Sensor-Ausgangssignale mittels Komparatoren (7, 8) fest, ob das Minimum im Spektrum vorhanden ist. Falls ja, wird ein Alarmsignal abgegeben.

Description

gekennzeichnet durch

— einen dritten Infrarotdetektor (1), der Infrarotstrahlung im Bereich maximaler Wärmestrahlung eines brennenden Körpers mißt,

— einen zweiten Komparator (7), der das Ausgangssignal (eu) des zweiten Detektors (2) mit dem Ausgangssignal des dritten Detektors (1) vergleicht und ein Ausgangssignal abgibt, wenn Signal des dritten Detektors größer ist als das des zweiten, und

— eine UND-Schal ung (9j, die mit den Komparatoren (7, 8) verbunden ist und ein Alarmsignal abgibt, wenn die beiden K inparatoren ein Ausgangssignal abgeben.

2. Detektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Detektor (3) im Bereich von 4,3 μηι. der zweite Detektor (2) im Bereich von 3,5 μΐη und der dritte Detektor (1) im Bereich von 2.5 μπι mißt.

3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (I₁ 2, 3) pyroelcktrische Infrarotdelcktoren mn einem Bandpaßfillcr sind, das Infrarotstrahlung selektiv im betreffenden Wellenlängenbereich durchläßt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Feuerdetektor gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein solcher Detektor ist aus der US-PS 41 60 163 bekannt. Bei dem bekannten Detektor wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß im Infrarotspektrum eines brennenden Körpers ein Maximum bei etwa 4,4 μπι liegt, das der Resonanzwellenlänge vor. CO₂ entspricht, und weiterhin ein Strahlungsband geringer Intensität bei etwa 3,8 μπι liegt. Mit zwei Detektoren werden die Intensitäten in den genannten Wellenlängenbereichen gemessen und dann miteinander verglichen. Ab einem gewissen Verhältnis der beiden Signale zueinander wird ein Alarmsignal ausgelöst.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß auch nicht brennende Körper Strahlungsvcrläufe aufweisen können, bei denen die Intensität bei 3,8 μπι geringer ist als bei 4,4 μπι. Dieses Problem ist in der genannten Schrift erkannt, weswegen auch das Überschreiten eines gewissen Verhältnisses der beiden Werte zueinander gefordert ist. Es kann aber nicht ausgeschlossen werden, daß das eingestellte Verhältnis auch bei der Strahlung nicht brennender Körper überschritten wird, so daß cine Fehlmeldung ausgegeben wird.

Aus der US-PS 42 06 454 ist ein anderer Feuerdetektor bekannt, bei dem außer im Bpreich der Resonanzwellenlänge von CO2 noch im Bereich maximaler Wärmestrahlung eines brennenden Körpers gemessen wird. Bei einer Flammentemperatur von typischen'-eise etwa 1000 K liegt dieses Maximum bei etwa 2.7 um. Die Strahlungsintensität bei der Resonanzwellenlänge von etwa 43 μπι ist größer als die der Wellenlänge maximaler Wärmestrahlung, also bei etwa 2,7 μπι. Es wird das Verhältnis aus den beiden gemessenen Intensitäten bestimmt und bei Oberschreiten eines gewissen Verhältnisses wird ein Alarm ausgelöst. Der Nachteil dieses Feuerdetektors ist derselbe wie der der eingangs genannten bekannten Ausführungsform.

Aus der US-PS 41 01 767 schließlich ist ein Feuerdetektor bekannt, der ebenfalls ein Verhältnis zwischen Wärmestrahlungsintensität und Intensität der Resonanzstrahlung bei etwa 43 μπι bildet. Mit zwei Detektoren, die bei 0,76 bzw. bei 0,96 μπι messen, wird der Verlauf der Wärmestrahlung festgestellt. Bei den letzteren Wellenlängen ist die gemessene Strahlung praktisch ausschließlich durch die Wärmestrahlung bedingt Aus den beiden gemes?3nen Werten läßt sich derjenige Intensitätswert ermitteln, der bei 43 μπι bei reiner Wärmestrahlung zu erwarten wäre. Liegt der tatsächlich gemessene Wert bei 43 μπι erheblich über dem von reiner Wärmestrahlung her zu erwartenden Wert, so gibt der Feuerdetektor ein Alarmsignal ab. Dieser Detektor arbeitet also nach demselben Prinzip wie der zweite Detektor, jedoch mit einer anderen konkreten Ausführung. Die Problematik bei diesem Detektor ist dieselbe wie die beim eingangs beschriebenen Detektor. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein^n Feuerdetektor der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem noch sicherer als bisher Fehle'irme ausgeschlossen werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Hauptanspruch gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Untcransprüchen gekennzeichnet.

Dem anmeldegcmäßen Detektor liegt die lirkenntnis zugrunde, daß sich d;is Infrarotspektrum eines brennenden Körpers durch drei Merkmale auszeichnet, nämlich

— bei etwa 2.5 μπι liegt ein Maximum vor, hervorgerufen durch uie Wärmestrahlung des brennenden Körpers.

— bei etwa 3,5 μπι liegt ein Minimum vor, und

— bei etwa 4,3 μπι liegt ein Maximum auf Grund der Resonanzstrahlung von CO2 vor.

Erfindungsgemäß werden die Intensitäten im Bereich der drei genannten Wellenlängen gemessen. Durch Komparsatoren wird dann ermittelt, ob im Bereich von etwa 3,5 μπι ein kleinerer Wert als in den beiden anderen Wellenlängcnbcreichen vorliegt. Ist dies der Fall, so kann mil Sicherheit auf [euer geschlossen werden.
W) Beim Stand dcrTcchnik wurde immer die Intensität im Bereich der Rcsonanzstrahlung immer ins absolute Verhältnis zur I nlensität einerzweiten gemessenen Strahlung gesetzt. Es wurde also nur c i η Verhältnis bestimmt und dies auf absolute Weise. Bei der Erfindung werden b5 dagegen zwei Verhältnisse bestimmt, und diese nur in relative Beziehungzucinandergcsetzl. Fehlerquellen sinddamit praktisch ausgeschlossen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachste-

hend unter Bezug auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine grafische Darstellung mit IR-Slrahlenspektren eines nicht-brennenden und eines Flammen erzeugenden Objekts, und

F i g. 2 das Blockschaltbild zu einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Feuerdetektors.

Der Fcuerdcicktor in F i g. 2 besitzt drei Sensoren 1,2 und 3 für Infrarot- (nachstehend kurz, als [R- bezeichnet) iu Strahlen, von denen jeder durch Ausstattung mit einem Bandpaßfilter so präpariert ist, daß er selektiv nur IR-Strahlen einer bestimmten Wellenlänge aufnehmen kann. So mißt der Sensor 1 die Stärke der IR-Strahlung bei 2,5 μπι. Sensor 2 bei 3,5 .um und der Sensor 3 bei etwa 43 μτη Wellenlänge. Die hier verwendeten IR-Sensoren 1, 2 und 3 sind Halbleiterausführungen; es könnten aber auch pyroelektrische Typen o. dgl. benutzt werden. Der durch einen Verstärker 4 verstärkte Ausgang ezs des Sensors 1 und der durch *:inen Verstärker 5 verstärkte Ausgang £35 des Sensors 2 werden dnrch einen nachgeschalteten Komparator 7 miteinander verglichen. Parallel dazu vergleicht ein zweiter Komparator 8 den vom Sensor 2 stammenden Ausgang en mit dem durch einen Verstärker 6 verstärkten Ausgang e«.i des Sensors 3. Jeder dieser Komparatoren 7 und 8 gibt nur dann ein Ausgangssignal an ein nachgeschaltetes UND-G!icd9ab.wenn c'?-, > Cy,und wenn cv, < ft.iisl. Bei gleichzeitigem Zugang der Ausgangssignale beider Komparaloren 7 und 8 gibt das UND-Glied 9 ein jo Alarmsignalab.

Folglich wird nur dann Alarm ausgelöst, wenn die Sensoren i ... 3 IR-Strahlen von einem Flammen entwickelnden Objekt mit einem der Kurve »d« in Fig. 1 entsprechenden Strahlungsspektrum aufnehmen und die Schaltung des Detektors in F i g. 2 die Bedingung

fe₂.5 > e_3j)und^e₃₅ < e_4J)

erkannt hat

Wenn dagegen IR-Strahlung von einem heißen aber keine Flammen entwickelnden Objekt empfangen wird, löst der Feuerdetektor keinen Alarm aus, weil die von beliebig heißen Objekten ausgehenden IR-Strahlen kein Minimum im Spektrum haben, wenn keine Flammenbildunj? vorhanden ist.

Ein flasches Reagieren des Feuerdetektors auf Heizgerate wie Gasofen o. dgl., bei denen auch häufig die CXVResonanzstrahlung auftritt, kann entweder durch Verwendung pyroelekfrischer lR-Sensoren, welche Strahlungsmengen an ihren Differcn/werten feststellen, to oder durch Nachschallunj eines nur IR-Sirahlcn mit zwischen einigen Hz und einigen -zig 11/ hegenden Frequenzen durchlassenden Bundpaßfilters hinter den (nicht-pyruelektri!A.'hen) Sensoren verhindert werden. Von einem normalen Feuer ausgehende IR-Strahldn schwanken in ihrer Stärke bzw. flackern mit zwischen einigen Hz bis einigen -zig Hz liegenden Frequenzen. Dieses Flackern fehlt in der von Objekten wie Gasofen ausgehenden Strahlung, da sie nicht brennen.

Der erfindungsgemäße Feuerdetektor kann durch to Vergleichen der in drei definierten Wellenlängenbereichen des Strahlenspektrums ermittelten Strahlungsgrößen das Entstehen eines Brandes sicher, unbeeinflußt durch Störfaktoren und ohne die Notwendigkeit der Vorgabe eines Normal- oder Bezugswertes feststellen.

Hierzu 1 Blalt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerdetektor mit

— einem ersten Infrarotdetektor (3), der im WeI-leniängenbereich der Resonanzstrahlung von CO₂ mißt,

— einem zweiten Infrarotdetektor (2), der in einem Wellenlängenbereich mit kleinerer Wellenlänge als der der Resonanzstrahlung mißt, in dem bei einem Feuer ein Minimum der Strahlungsintensität vorliegt, und

— einem ersten Komparator (S), der das Ausgangssignal feu) des ersten Detektors mit dem Ausgangssignal (e^) des zweiten Detektors vergleicht und ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Signal des ersten Detektors größer ist als das des zweiten,