JPH0426756B2 - - Google Patents

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JPH0426756B2
JPH0426756B2 JP60502219A JP50221985A JPH0426756B2 JP H0426756 B2 JPH0426756 B2 JP H0426756B2 JP 60502219 A JP60502219 A JP 60502219A JP 50221985 A JP50221985 A JP 50221985A JP H0426756 B2 JPH0426756 B2 JP H0426756B2
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JP
Japan
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fire
output
channel
gate
signal
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JP60502219A
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JPS61502499A (ja
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Robaato Jei Shinzori
Maaku Tei Keen
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Raytheon Co
Original Assignee
Santa Barbara Research Center
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Publication date
Application filed by Santa Barbara Research Center filed Critical Santa Barbara Research Center
Publication of JPS61502499A publication Critical patent/JPS61502499A/ja
Publication of JPH0426756B2 publication Critical patent/JPH0426756B2/ja
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    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B7/00Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00
    • GPHYSICS
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    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/183Single detectors using dual technologies
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
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    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/20Calibration, including self-calibrating arrangements
    • G08B29/24Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

請求の範囲 1 爆発性火災を検出するシステムであつて、 a 火災または爆発から生じる電磁波エネルギ
と、火災または爆発を開始する出来事によつて
前記電磁波エネルギの発生に先立つて発生され
る絶対圧力又は差動圧力との実質的な同時発生
を所定時間内に検出して第1及び第2の検出信
号を発生する検出手段と、 b 前記検出手段に接続されるとともに、絶対圧
力又は差動圧力に関する前記第2の検出信号の
発生が電磁波エネルギに関する前記第1の検出
信号の発生に所定の時間だけ先行するとき前記
第2の検出信号を伸長する回路を含み、これに
よつて前記第1及び第2の検出信号をミリ秒オ
ーダの高速でかつ、電気的に並列に同時処理し
て火災抑制出力信号を発生する手段と、 c 前記火災抑制出力信号の発生に応答して、前
記火災抑制出力信号を火災抑制剤に接続してこ
の火災抑制剤を活性化する手段とを具備するこ
とを特徴とするシステム。 2 前記検出手段が、電磁波長スペクトルの光ま
たは赤外線バンドの電磁波エネルギを検出する手
段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載のシステム。 3 光または赤外線バンドの電磁波エネルギを検
出する前記手段が、それぞれデユアル信号処理用
チヤネルに並列接続されていることを特徴とする
特許請求の範囲第2項に記載のシステム。 4 前記検出手段が、前記絶対圧力又は差動圧力
を検出すべく一方の信号処理用チヤネルに接続さ
れた絶対圧力又は差動圧力トランスデユーサと、
前記電磁波エネルギを検出すべく他方の信号処理
用チヤネルに接続された赤外線またはサーマル検
出器とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載のシステム。 5 前記検出手段が、火災または爆発から生じる
磁界を検出すべく一方の信号処理用チヤネルに接
続された磁界トランスデユーサと、前記電磁波エ
ネルギを検出すべく並列信号処理用チヤネルにそ
れぞれ接続されたサーマル及びフオトン検出器と
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載のシステム。 6 前記検出手段が、火災または爆発から生じる
電界を検出すべく一方の信号処理用チヤネルに接
続された電界トランスデユーサと、前記電磁波エ
ネルギを検出すべく並列信号処理用チヤネルにそ
れぞれ接続されたサーマル及びフオトン検出器と
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載のシステム。 7 前記火災抑制出力信号を用いて、高速バルブ
をドライブするとともに、この高速バルブによつ
て火災または爆発の開始後のミリ秒オーダの時間
内にハロゲンガスまたはそれに類似するガスなど
の火災抑制剤を放出することを特徴とする特許請
求の範囲第1乃至6項のいずれかに記載のシステ
ム。 8 爆発性火災を検出するシステムであつて、 a 火災または爆発に関連して絶対圧力又は差動
圧力の発生を検出して所定のしきい値以上の圧
力に応答して第1の出力信号を発生すべく動作
する圧力検出手段と、 b 火災または爆発に関連して所定の波長を有す
る電磁エネルギの発生を検出する第1の電磁セ
ンサ手段と、 c 火災または爆発に関連して第2の波長を有す
る電磁エネルギの発生を検出する第2の電磁セ
ンサ手段と、 d 前記第1、第2の電磁センサ手段のためのし
きい値レベルをそれぞれ規定し、前記第1、第
2の電磁センサ手段によつてそれぞれこのしき
い値レベル以上の電磁波エネルギが検出された
ことに応答して、第2、第3の出力信号を発生
すべく動作する第1、第2しきい値手段と、 e 前記第1、第2、第3の出力信号の実質的な
同時発生に応答して、火災抑制剤を活性化する
第1のゲート手段と、 f 前記第1、第2の電磁センサ手段に結合され
て、前記第1、第2のしきい値手段によつて規
定された前記しきい値レベルよりも大きいしき
い値レベルをそれぞれ規定し、前記第1、第2
の電磁センサによつて検出された前記電磁エネ
ルギがそれぞれ前記大きいしきい値レベルより
大きいときに第4、第5の出力信号を供給する
手段と、 g 前記第4、第5の出力信号の実質的同時発生
に応答して、前記第1のゲート手段とは別個に
前記火災抑制剤を活性化する第2のゲート手段
とを具備することを特徴とするシステム。 *背景技術 1 発明の技術分野 本発明は、概して火災および爆発検出および抑
制システムならびに方法に関し、特に、様々な火
災および爆発発生用刺激に反応するシステムに関
するものである。これによつて火災抑制出力信号
を発生するようになる。従つて、このシステムに
より誤報の減少を確立できる。 2 従来技術の説明 マルチチヤネル(例えば赤外線放射反応)シス
テムは火災抑制技術として良く知られている。こ
のようなシステムの代表的なものとして、本願人
に譲渡された米国特許第3825754号、3931521号お
よび4296324号に開示されている。これら特許発
明(Robert J.Cinzori発明)は極めて良好なもの
で、商業的に有効なものであり、且つ、軍用の火
災検出および抑制システム(以下“FSS”と略称
する)として広く応用されている。 これらの火災検出および抑制システムの変形お
よび応用が、第25回National Infrared
Information Symposium(IRIS)(1977年6月15
日)の刊行物“Dual Spectrum Infrared Fire
Sensor”に前述の発明者により発表されている。
これらの参考文献のすべてが本明細書に利用され
ている。 *発明の概要 光学的刺激、即ち、電磁放射に対して単独で動
作する上述したFSSシステムに対して、本願発明
によれば、例えば圧力や音響ウエーブエネルギな
どの光学的放射および機械的ウエーブエネルギの
組合せに反応できるFSSSシステムを提供でき、
これによつて、商業的は元より軍用の火災抑制シ
ステムで誤つた警報が無くなるような新規な方法
が実現できる。従つて、本発明の一般的な目的
は、火災および爆発を抑制する極めて新規な方法
であり、誤報を発生する可能性の極めて低い新た
な火災抑制システムを提供することにある。 この目的を実現するために、光学信号処理用チ
ヤネルで電磁ウエーブエネルギの発生を検出する
と同時に、多種類の刺激信号処理用チヤネルで機
械的ウエーブエネルギを検し、この結果、第1お
よび第2の検出信号を同時に発生する手段を設け
たことを特徴とする新規なシステムおよび火災お
よび爆発を抑制する方法を開発した。これらの検
出信号は同時に並列的に且つ高速で、即ちミリ秒
(msec)で処理され火災抑制出力信号が発生され
る。この出力信号を利用してハロゲンガス等の火
災抑制剤を与えるようにする。 従つて、本発明によれば、従来の火災検出およ
び抑制技術に新たな有効な改良を加えるもので、
出力信号を発生する前に火災または爆発と組合わ
された別の刺激を必要とするものである。例え
ば、前述した従来のシステムでは、排気マニフオ
ールド(これによつて電磁波スペクトルの遠赤外
線領域において熱刺激を発生する)の前方に、
UV,可視光および近赤外線刺激を発生する輝度
ライトバルブに設けることによつて、これらのソ
ースからの放射入力の振幅変動を受けて誤つたア
ラームを発生していた。本発明によれば、上述し
た条件の下で多種の刺激入力の追加の要件によつ
て誤つたアラームを発生することを防止できる。 前述した本発明の目的、他の有益で新規な特徴
は以下の記載および添付の図面から容易に理解し
得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1a図は、本発明の一実施例によるデユアル
チヤネル(電磁的および機械的な波エネルギ)の
火災検知および抑制(FSS)システムの機能ブロ
ツクダイヤグラムである。この実施例は、メタル
を貫通するシエルによつて発生したような極めて
大きなノイズが爆発火災のような熱的イベント
(事項)を併つて発生する刺激に対して感応する
よう設計されている。 第1b図は、本実施例を具現化するための現在
知られているベストモードに従つて構成した第1
a図の回路図である。 第2a〜2e図は第1b図に示した種々の回路
ノードA〜Eにおける信号の波形図である。 第3図は本発明の他の実施例によるデユアルチ
ヤネル(絶対圧力および光学的放射線)の火災検
知および抑制システムの機能ブロツクである。こ
の第3図のシステムは例えば、赤外線放射に感応
し、この赤外線は、大規模な火災または爆発とな
る燃料タンクにおける圧力を併なうものである。
このように発生する圧力は、他の火災以外のこと
で発生される刺激による短時間の圧力変化に対し
て予じめ決められた時間内で識別される必要があ
る。 第4図は、本発明の他の実施例によるデユアル
チヤネル(差動圧力および光学的放射線)の火災
検知および抑制システムの機能ブロツク図であ
る。 第5図は、また他の実施例によるブロツク図
で、3チヤネル(熱/フオトン/磁気フイールド
用)の火災検知および抑制システムを内蔵してい
る。 第6図は、更に別の実施例による3チヤネル
(熱/フオトン/電界)火災検知および抑制シス
テムのブロツク図である。
【発明の詳細な説明】
第1a図を参照し乍ら、デユアルチヤネル火災
検知および抑制システムを説明する。このシステ
ムには、電磁波エネルギチヤネル10および機械
的波エネルギチヤネル12を図示のように出力
ANDゲート14に接続し、このゲート14によ
つて出力ノード16に火災抑制出力信号を出力す
るようになつている。光チヤネル10にはサーマ
ル(熱的)テイテクタ18が設けられており、こ
の出力が非反転増幅器段20に接続されている。
この増幅器段20をスレツシユホールドゲートま
たは段22に接続する。このスレツシユホールド
段22からの出力信号を図示のように、出力
ANDゲート14の一方の入力接続部24に接続
する。 一方、機械的エネルギチヤネル12には、ダイ
ナミツクマイクロフオン26から成る入力トラン
スデユーサを設け、この出力を反転増幅器28に
接続する。このマイクロフオンを利用して、大き
なノイズを集音する。このような大きなノイズと
しては、例えば航空機や地上車輌のような保護さ
れた空間領域の金属壁を貫通する弾薬が一発爆発
することによつて生じるノイズが考えられる。こ
のようなノイズは極めて大きいものであり、これ
によつてスレツシユホールドゲート34のスレツ
シユホールド電圧を十分超えるだけの増幅信号が
チヤネル12に発生され、後述する方法によつて
ライン36に出力信号が発生するようになる。 反転増幅器28からの出力信号を図示のように
バンドパスフイルタ段30に供給し、このフイル
タ段30の出力を整流およびピーク検出段32に
供給する。このピーク検出段32からの振幅変調
された整流出力信号(エンベロープ=包絡線)を
別のスレツシユホールドゲート34に接続し、こ
のゲート34を出力ANDゲート14の他の入力
端子に接続する。 第1a図によるシステムの入力放射線センサ1
8および26を予じめ決められた大きさ以上の爆
発または火災に対して露出させる。このような爆
発または火災は、前述したように大きなノイズと
一緒になつて発生するもので、このようにセンサ
18,26を露出させると、光学チヤネル10お
よび機械的波のエネルギチヤネル12の両チヤネ
ルにおける放射線発生による電気信号の大きさ
は、ライン24および36にデイジタルドライブ
信号を発生させるのに十分な大きさであり、これ
によつて、ANDゲート14の出力ターミナル1
6に火災抑制信号を発生するようになる。この出
力信号は、ハロゲンガスのような適当な火災およ
び爆発性のものを放出させる高速バルブ(図示せ
ず)を励磁するために使用される。これらの高速
バルブおよび火災抑制コンテナならびに電気的シ
ステムへの接続等については、前述したIRIS刊
行物(1977年6月15日、R.J.Cinzori著)に開示
されている。 第1a図に示した火災検出(検知)および抑制
システムの特殊な作動および種々の特徴は、第1
b図の対応の回路図を参照することによつて容易
に理解できる。同図においては、同一参照番号は
対応の回路段に使用する。光信号処理チヤネル1
0のサーマルデイテクタ18を例えば、サーモパ
イル(熱電対列)デイテクタとすることができ
る。このようなデイテクタはサンタ・バーバラ・
リサーチ・センタ(SBRC)(カリフオルニア州、
Goleta所在)によつて製造されたもので、これ
にはデイテクタのTO−5パツケージの光学的前
表面としてコーテイング処理された種々のタイプ
のフアイバが設けられている。このデイテクタに
ついては、米国特許第3405271号、3405272号およ
び34052703号に開示されている。このデイテクタ
18から出力導体38を介して発生された電気信
号を増幅器段20の非反転演算増幅器40の一方
の入力に供給する。従来から既知のように抵抗4
2および44を、この増幅器段20の利得が得ら
れるように抵抗値を選択する。 この演算増幅器40の出力ノードAの増幅され
た信号を前述したスレツシユホールド段22の
DCコンパレータ46の正の入力端子に直接供給
する。この代りに、コンデンサをこのノードAと
コンパレータ46の正の入力端子との間に挿入し
て、増幅器20の利得が極めて大きい場合に発生
するDCオフセツトを除去する。スレツシユホー
ルド段22の抵抗48,50によつてコンパレー
タ46の他の入力ターミナルにDC基準電圧レベ
ルを発生させると共に、このコンパレータ46の
出力信号をコンダクタ52を経て出力ANDゲー
ト14の一方の入力に接続する。 これらサーマルデイテクタ18、増幅器段20
およびスレツシユホールド段22に加えて、第1
b図の回路図には、DCコンパレータ54および
出力ORゲート56を含んだ熱的超過パラレルチ
ヤネル13が設けられている。この熱的超過チヤ
ネル13については共願のSerialNo.419872号“火
災センサの熱的超過可能性に対する識別力”に開
示されている。このチヤネル13の作動の詳細に
ついては本明細書に開示されており、このチヤネ
ルは、高レベルの熱放射に対して感応し、この熱
放射は大規模な火災および爆発の特徴であり、シ
ステムの火災に対する保護に関して別の手段を講
じるようになる。 機械的な波のエネルギチヤネル12には、1〜
5kHzの周波数に対して反応するような入力ダイ
ナミツクマイクロフオン26が設けられており、
これによつてコンダクタ58に現れる第2の検出
信号を発生するようになる。マイクロフオン26
からの出力コンダクタ(導体)58を入力抵抗6
0を介して増幅器段28の反転演算増幅器62の
一方の入力ターミナルに接続する。帰還抵抗64
および入力抵抗60の抵抗値によつて増幅器段2
8のゲインをセツトするように選択する。増幅器
28のノードBにおける増幅された信号を直列抵
抗66とコンデンサ68を経てバンドパスフイル
タ段30の演算増幅器70の一方の入力に接続す
る。これらのコンポーネントならびにシヤントコ
ンデンサ72、抵抗74,76,78および79
の値を適当に選択することによつて、後段の整流
器およびピーク検出段32における直列チヤージ
抵抗へノードBからの信号に対して所望の周波数
通過帯域となるように設計する。このバンドパス
段30の通過帯域は、ダイナミツクマイクロフオ
ン26で得られる周波数(例えば1〜5kHz)に
対応するように設定されることは勿論である。 バンドパスフイルタ段30の所望の周波数通過
帯域に対する構成接続および素子の値の選択は当
業者にとつて容易なもので、例えばMcGraw−
Hill社から1973年発刊された“Manual of
Active Filter Design”HiburnおよびJohnson著
より容易に選択できる。また同様に他の参考文献
としては、Wiley社の“Handbook of Filter
Synthesis”(1967年、Zverev著);McGraw−
Hill社の“Guidebook of Electronic Circuits
(1974年、Maukus著);McGraw−Hill社
“Modern Electronic Circuits Reference
Manual”(1980年、Markus著)が存在する。こ
れらすべての参考材料は本例において参照されて
いる。 整流器およびピーク検出段32には、更にダイ
オード整流器82が設けられている。これの出力
がノードCのコンデンサ84に、およびこれと並
列接続された放電用抵抗86に接続する。直列抵
抗80によつてコンデンサ84の充電レートを規
定するのに対して、並列接続された抵抗86によ
つてコンデンサ84の放電レートを規定するもの
である。周知のように、これら後者のコンポーネ
ントの値80,84および86の値はノードCに
発生する所望の電圧が得られるように選択され
る。この電圧を図示のようにスレツシユホールド
段34内のDC電圧コンパレータ90の一方の入
力端子88に供給する。このコンパレータ90の
他方の入力端子92を抵抗94,96に接続し、
これによつてコンパレータ90の入力コンダクタ
92に得られる基準電圧を決定する。この基準電
圧は検出されるべき(又は識別)音響レベルに相
当するもので、この結果、大きなノイズ(例えば
金属を貫通する爆発)によつて、第2b図に示す
ように或るデジベルレベルを発生し、ピーク検出
段32からの検出され且つ、コンダクタ88に現
われる電圧レベルによつてコンダクタ92の基準
電圧を超過すると共に、コンダクタ98に出力信
号を発生する。 スレツシユホールド段34からの出力コンダク
タ98をANDゲート14の第2入力コンダクタ
100に接続すると共に、このゲート14の出力
コンダクタ102を出力ORゲート56の一方の
入力として接続する。このORゲート56の他方
の入力コンダクタ104をすでに説明したように
ハートオーバーライドチヤネル13内のコンパレ
ータ段54の出力コンダクタに接続する。第1b
図の回路の動作および信号処理は、第2a〜2e
図に示した波形図を参照し乍ら説明する。これら
の波形図はそれぞれ第1b図のノードA,B,
C,DおよびEにおける電圧に相当する。 第2a図に示した波形図は、電圧信号であり、
これは、サーマルデイテクタ50で受信され、次
に増幅器段20で増幅された放射線信号によつて
生成されたものである。この電圧信号は第1スレ
ツシユホールドレベルTHR#1を急速に横切つ
て上昇し、次にこのレベルを通つて急激に下降
し、火災の発生を表わす反対のスロープまで再び
戻る。スレツシユホールドレベルTHR#1を一
旦超えると、ノードAの電圧はDCコンパレータ
46の基準電圧を超える。この電圧変化によつ
て、第1a図の電圧信号がスレツシユホールドレ
ベルTHR#1より上側に存在している限りにお
いて、出力ANDゲート14の一方の入力端子の
コンダクタ52にデイジタル入力信号を発生す
る。 第2b図の大きな音響バースト信号Bは時刻t0
とt1との間で図示の如く遅延され(および反射信
号も同様にt0とt2間で遅延される)、これは、爆
発源からマイクロフオン26までを音が伝搬する
時間に相当するもので、音波は約1秒間に1100フ
イート伝搬するようになる。この音響バーストに
よつてマイクロフオン26の出力に電圧信号が発
生し、これをバンドパス増幅器30を通して第2
c図に示すようにノードCに検出電圧エンベロー
プを発生させる。この検出電圧エンベロープが第
2c図に示したスレツシユホールドレベルTHR
#2より上昇した場合、DCコンパレータ90の
入力コンダクタ88の電圧信号が他の入力コンダ
クタ92の基準電圧を超過し、これによつてコン
ダクタ100に第2のANDゲート入力信号を発
生する。このような作用によつてANDゲートお
よび出力ORゲート14,56のそれぞれの出力
コンダクタ上に出力パルス電圧DおよびEを発生
する。従つて、第2e図のデイジタル出力信号E
は、火災抑制システム出力信号として作用し、高
速バルブを作動させ、これによつてハロゲンガス
等の火災抑制物を放出させる。これらのすべての
アクシヨンは、上述したデユアルチヤネルシステ
ムが応答する、放射線発生事件が起つてから約
5ms(ミリ秒)以内に行われるようになる。 システムが火災に応答する前に発生させるため
に(およびいくらか長い応答時間が許容し得るな
らば)、抵抗80を増大させてコンポーネント8
0,82および84を包含するエンベロープ検出
回路の時間変化を増大させることができる。ノー
ドCに得られたエンベロープを第2c図に破線で
表わす。 サーマルオーバーライド(熱的超過)チヤネル
13には、DCコンパレータ段54が設けられて
おり、これの基準電圧レベル(コンダクタ106
の)は他のコンパレータにセツトされた基準電圧
より相当高いもので、一般には他のコンパレータ
のセツト電圧より10倍程度大きなものである。こ
のようなセツトによつてこの熱超過チヤネルは或
る程度の遅延の後に、大規模な火災および爆発に
対して応答するようになり、このような火災は、
例え機械的な波エネルギチヤネル12が何かの理
由によつて作動しなくても起るものである。第1
a図の火災表示が図示のように第3のスレツシユ
ホールドレベルTHR#3を横切つた時にこのオ
ーバーライド(超過)が発生するもので、これに
よつてコンパレータ54(ステージ13)のDC
基準電圧を超過し、この結果、コンダクタ104
に火災抑制出力信号を発生する。 第3図には、本発明によるデユアルチヤネルの
光学的応答及び圧力応答とを組合せた火災検出お
よび抑制システムが開示されている。本例におい
て、この光学チヤネルには、赤外線検出器120
が設けられている。この検出器120は増幅段1
24をドライブするように接続されており、この
増幅段124をスレツシユホールドゲート126
に接続する。これらのゲート120,124およ
び126は、前述した第1a図および第1b図で
示した回路段18,20,22の回路手段と同様
な回路手段(方法)で形成できる。 第3図の第2または圧力応答チヤネルに絶対圧
力トランスデユーサ128と、このトランスデユ
ーサ128の出力信号を増幅するための増幅段1
30およびスレツシユホールドゲート132とを
設け、このゲート132を10msecパルス伸張段
(遅延段)134と直列接続してこれをドライブ
する。この圧力トランスデユーサ128を例えば
ストレーンゲージタイプのとすることができ、こ
れにより、入力圧力に直線的に関連した出力電圧
を発生する。この代りに、トランスデユーサ12
8を半導体タイプの圧力トランスデユーサとする
こともでき、この後者のタイプのトランスデユー
サはカリフオルニア州サニーベイルに所在の
Sensym社から得られる。このようなトランスデ
ユーサは、一般に、半導体パツケージ中に組込ま
れた圧力感応ダイヤフラムが設けられている。 図示のように、パルス伸張器134の出力を出
力ANDゲート138の一方の入力導体136に
接続する。本例において、圧力トランスデユーサ
128は、例えば、保護すべきエリア内で確立さ
れた圧力に応答するように作用する。このエリア
は、例えば、ベイ(bay;爆弾収納庫)や燃料タ
ンクであり、これらには火災または爆発が併うも
のである。従つて、このことによつて強調された
誤りアラームがシステムに供給されるようにな
る。しかし乍ら、弾丸等の発射体が火災や爆発を
発生させることなく燃料タンクの一部分を貫通す
るか、または弾薬が火災や爆発を起さずに燃料タ
ンクの外側で爆発する場合には、これらのイベン
ト(出来事)から生じる圧力変化はライン136
に出力パルスを発生させるに十分な振幅となつて
いない。このライン136上の信号は、トランス
デユーサ128によつて見られる圧力パルスより
より常に10msec(ミリ秒)長いものである。従つ
て、このパルス伸張段134によつて圧力と光学
的なイベントの一致が促進され、これによつて火
災や爆発の適切な確認を禁止するような位相シフ
トを回避できる。 従つて、出力ANDゲート138は導体136,
140上のデイジタル信号の同時発生に反応し、
燃料タンク中に生成された圧力(十分な大きさの
振幅)のあらゆるタイプに対しても、出力ノード
142に火災抑制出力信号が得られる。このタン
クは、大規模な火災の危険が併なうものである。 第3図の回路の変形例としては、パルス伸張器
134を積分器または遅延段(図示せず)で代用
している。この結果、スレツシユホールドを超え
た圧力信号を、新たに提案した遅延入力におい
て、出力がライン136上に発生される前で、少
なくとも10msecの間だけ発生させる必要がある。
このような構成は、より高い感度が要求されると
共に、トランスデユーサにおける短時間の圧力の
変化の可能性を除去する場合においてより有効と
なる。このようなトランスデユーサの圧力変化に
よつてライン142上に異質の誤りアラーム出力
が発生してしまう。特に、このような変形例によ
つて或る場合に、“フラツシユ”および“火災”
を識別することができる。圧力波形が第2a図の
赤外線信号に類似すると共に、フラツシユ(閃
光)からの圧力がスレツシユホールド段132で
セツトされたスレツシユホールドより低くく、
10msec以下で低下した場合には、第3図の回路
はライン142に出力信号を発生させる前に、炭
化水素による爆発(第2a図の火災)から圧力の
上昇を待機するようになる。 第4図には、本発明の他形例が示されており、
ここでは、第3図の絶対圧力トランスデユーサの
代りに、差動圧力トランスデユーサ110が用い
られている。この差動圧力トランスデユーサ11
0を入力検出チユーブ112および入力基準チユ
ーブ114に接続し、これらチユーブ112,1
14を一緒に利用してこのトランスデユーサ段1
10の位置における差動圧力変化を検出する。こ
の実施例は、以下の場合において最も有効なもの
である。この場合とは、一方のチユーブによつて
標準の大気圧と等しいか、または低い圧力変化を
検出する必要がある。例えば、航空機が70000ft
またはそれ以上の高空を航行中、大気圧は海面レ
ベルよりかなり低いものである。基準チユーブに
よつて周囲の条件の下で現存する圧力を“基準”
とする場合に、僅かな変化をトランスデユーサ1
10で検出できるように補償効果が生じる。例え
ば、基準チユーブ114を、航空機のコツクピツ
トに、または航空機の周りの機外に連結し、検出
チユーブ112をブリーダエアライン(bleed
air lines)の近傍や、航空機のドライベイ(爆弾
収納庫)内のダクトに連結する。これらエアライ
ンまたはダクトによつてエンジン・コンプレツサ
からの暑い空気を航空機の他の部分に導くもので
ある。このブリーダラインが一発の弾薬によつ
て、または近くで当ることによる飛散したりゆう
さん弾により、また火災、爆発またはオーバーヒ
ート状態を発生する可能性があるこれらラインに
おける他の故障によつて刺裂した場合に、トラン
スデユーサ110は直ちに、この刺裂個所から流
出した空気によつて生じた差動圧力変化を検出す
る。これによつて、ライン116上に対応する出
力電圧を発生する。 熱(サーマル)検出器18もまた、航空機のド
ライベイ等の包囲された領域の内側で観察され、
これと同時に圧力の増加と共に熱放射の微候が検
出され、更に、増幅器段20,28およびスレツ
シユホールド段22,34は前述した第1a図の
同一番号が付された回路段に対応している。同様
なことが出力ANDゲート14に当てはまり、更
にこれと組合わされたものにも該当する。 第5図には、光/磁界組合せ反応火災検出およ
び抑制システムの実施例が表示されている。本シ
ステムにおいて、磁界検知トランスデユーサ15
0は、このトランスデユーサの周囲の磁界が、火
災または爆発の微候を併なうイベントによつて十
分に中断されてしまつた時に出力信号を発生する
ように機能する。このトランスデユーサ150に
はワイヤコイルが設けられており、これを適当に
接続することによつて、火災や爆発に対して監視
すべきエリア内の既知の磁界を測定する。このエ
リアには戦争用車輌の燃料タンクのハウジングが
含まれている。砲弾(shell)がこのハウジング
を貫通した場合には、このイベントによつて、ワ
イヤコイルを包含する磁束路の磁気抵抗に対応の
変化を生じ、更にこのイベントによりコンダクタ
152に出力信号を発生する。 しかし、この代りに、第5図のシステムを、例
えば製粉所のような非戦争用工業応用に利用する
こともできる。この場合には或る領域は長時間無
人となる。キヤリア運搬用シートメタル等の故障
およびメタルを誤つた操作または落下させた場合
には、このイベントによつて磁束路の磁気抵抗に
変化が発生されると共に、回路段150中の検出
変成器コイルに出力信号を発生する。しかし乍
ら、この信号の大きさは、誤操作したメタルの寸
法に関連すると共に(または戦争状態における砲
弾(shell)の寸法に関連)、機械的なイベント
(例えば磁束路を遮ぎる弾)および検出コイルと
の距離にも関連している(このことは当業者によ
つて容易に理解し得るものである)。従つて、第
5図のシステムを実施するための電子回路のスレ
ツシユホールドレベルをセツトする場合には、こ
れらのパラメータ、サイズおよびコイルの磁界の
強度を考慮する必要がある。 コンダクタ152に発生された出力信号を後段
の増幅器段154で増幅し、次に第1b図のバン
ドパスフイルタネツトワーク30と同様なバンド
パスフイルタ段156に結合させる。このバンド
パスフイルタ156を通過した信号を次に第1b
図のスレツシユホールドゲート134と類似した
スレツシユホールドゲート158に供給する。こ
のスレツシユホールドゲート158からの出力を
図示のように出力ANDゲート162への一方の
入力コンダクタ160へ接続する。 他の2つの入力コンダクタ164,164(出
力ANDゲート162用)をスレツシユホールド
段168,170のそれぞれを経てサーマルおよ
びフオトン検出チヤネル172,174に接続す
る。これらチヤネル172,174は、公知のタ
イプの火災検出および抑制(FSS)のデユアルチ
ヤネルシステムである。一般にこのFSSシステム
は176で表示されており、これを例えば本願人
に譲渡されている米国特許3931521号に記載され
たタイプのものとすることができる。この米国特
許のシステムによれば、長波長、即ち、サーマル
ヒートチヤネル172には、サーマルデイテクタ
(熱検出器)178、増幅器180およびスレツ
シユホールドゲート182が設けられているのに
対して、フオトン、即ち、短波長(光)チヤネル
174にはフオトン検出器184、増幅器段18
6およびスレツシユホールドゲート188を図示
のように接続して、出力ANDゲート190をド
ライブしている。 従つて、爆発性火災を発生させるようなメカニ
カルイベントによつて磁界検出用変成器150の
コイルの磁界を中断する場合には、磁界検出用チ
ヤネル中のコンダクタ152上に発生した出力信
号をサーマルおよびフオトン検出器チヤネル17
0,174中の信号と組合せて処理している。こ
れらの多重信号を利用して、3つの必要なAND
ゲート入力信号をコンダクタ160,164およ
び166上に発生し、次にANDゲート162の
出力ノード192に火災抑制用出力信号を発生さ
せている。 第6図の実施例は、第5図の磁界検出チヤネル
の代りに参照番号200で表わされた電界検出チ
ヤネルが設けられている。このチヤネル200に
は、入力電位計プローブ202が設けられてい
る。このプローブは、静電気の変化分およびプロ
ーブ202の位置における電界強度に反応するも
のである。このプローブ202の位置に発生した
静電気が爆発を誘引可能な予じめ決められたスレ
ツシユホールドレベルに一旦到達すると、この状
態がこのチヤネル202に記憶される。これは出
力またはワンシヨツトラツチ段204の動作によ
つて行なわれ、このラツチ段204は出力AND
ゲート162に接続されている。電位計プローブ
202からの小さな出力信号が適当なハイインピ
ーダンス増幅器206を介して増幅されると共
に、スレツシユホールドゲート208を介して上
述のワンシヨツトまたはラツチ回路204に結合
される。このラツチ回路204は例えばワンシヨ
ツトマルチバイブレータまたはフリツプフロツプ
で形成される。 本発明による本実施例の有効な応用としては、
穀物倉が考えられ、ここでは空気中のホコリが1
万ボルトまたはそれ以上の電圧で静電気を発生す
ることが知られている。この静電気によつてかな
り危険な火災を発生する環境が形成される。この
ような状況の下で、電位計プローブによつて静電
電圧がプローブと、ホコリとアース間に生し、こ
の電圧をハイインピーダンス増幅器206を経て
結合させる。これによつて、この電圧は小信号出
力電流に変換され、次に、スレツシユホールドゲ
ート208をドライブするように処理される。こ
のゲート208は、或る決められた基準電圧にバ
イアスされている。スレツシユホールドゲート2
08への出力信号がこの基準電圧を一旦超える
と、このゲート208からの出力信号によりラツ
チ段204がトリガされる。このような変化が生
じると、ANDゲート162が動作し、チヤネル
172,174が穀物倉内の火災または爆発から
の放射線に反応し得るようになる。 続いて、火災または爆発が起つた場合、光放射
チヤネル172,174が反応してコンダクタ1
64,166上に出力信号を発生しこれら出力は
出力ANDゲート162へ供給される。しかし乍
ら、電界チヤネル200を作動させるのに十分な
電荷が形成されないような火災または爆発である
ならば、それにも拘ず、光放射チヤネル172,
174によつて追加の火災抑制出力信号が米国特
許3931521号に記載された方法で発生される。第
5図の実施例ですでに説明したように、第6図に
示した様に、3つの入力ANDゲート162を有
する回路の選択度は、2つの入力ANDゲートの
みからなるものの選択度より相当程度大きなもの
となる。この理由は、ホコリによる爆発が起る点
に蓄積された静電気の電荷が到達した時だけ、こ
こに設けられた電界チヤネル200が通常、作動
状態となるからである。 本発明によれば、上述した以外のシステムや回
路の変更は本願の技術的範囲以内であれば可能で
ある。例えば、火災または爆発を併う機械的ウエ
ーブを発生するイベントとして物理的シヨツクが
考えられ、これは、戦争車輌、航空機等にシエル
(砲弾)インパクトが与えられた時に起る。この
ような場合、第3図の圧力トランスデユーサ12
8を加速計に変更することができ、この加速度計
によつて、ターゲツトによつて被験した機械的シ
ヨツクにより発生した加速度における瞬時の変化
に応答して電気的出力信号を発生するものであ
る。このような加速度における変化は、戦争用車
輌にシエルストライクを与えるものに対して
1000Gsのような高いものである。従つて、火災
または爆発を併うか、または単に発生するような
特殊な機械的イベントを検査し、適当な機械的ウ
エーブトランスデユーサを選択する必要がある。
このトランスデユーサによつてこの機械的イベン
トからのエネルギに反応したり、このイベントま
たは両方の組合せから危険信号を発生させるよう
に反応させている。
JP60502219A 1984-06-18 1985-05-09 火災検出および抑制方法およびシステム,光学的放射および機械的ウェ−ブエネルギに反応するシステム Granted JPS61502499A (ja)

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US621645 1984-06-18

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JPS61502499A JPS61502499A (ja) 1986-10-30
JPH0426756B2 true JPH0426756B2 (ja) 1992-05-08

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EP (3) EP0277685B1 (ja)
JP (1) JPS61502499A (ja)
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AU (1) AU561987B2 (ja)
CA (1) CA1245324A (ja)
DE (2) DE3586774T2 (ja)
IL (1) IL75276A (ja)
IN (1) IN164201B (ja)
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