KR900004289B1 - 광학방사선 및 기계파 에너지에 응답하는 화재감지 및 진화방법 및 시스템 - Google Patents

광학방사선 및 기계파 에너지에 응답하는 화재감지 및 진화방법 및 시스템 Download PDF

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산타 바바라 리써치 센터
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
광학방사선 및 기계파 에너지에 응답하는 화재감지 및 진화방법 및 시스템
[도면의 간단한 설명]
제 1a 도는 본 발명의 한 실시예에 따른 이중-채널(전자 및 기계파에너지) 화재감지 및 진화(FSS)시스템의 기능계통도이다. 이 실시예는 금속을 관통하는 포탄에 의해 발생된 것과 같은 매우 시끄러운 소음이 폭발성 화재와 같은 열 사건을 동반하는 상황에 응답하도록 설계되어 있다.
제 1b 도는 본 발명의 이 실시예를 실행하기 위해 현재 공지된 최상 모우드에 따라 구성된 제 1a 도의 양호한 실시예의 개략적인 회로도이다.
제 2a 도 내지 제 2e 도는 제 1b 도에 표시된 다수의 회로 노드(node)A 내지 E에서의 전기신호의 파형도이다.
제 3 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 이중-채널(절대압력 및 광학방사선) 화재감지 및 진화시스템의 기능계통도이다. 제 3 도의 이 시스템은 예를들어 실물화재 또는 폭발을 나타내는 연료 탱크내에 형성되는 압력을 동반하는 적외선에 응답한다. 형성된 이러한 압력은 다른 비-화재발생 자극에 의해 발생된 단수명 압력변화를 식별하도록 선정된 기간동안 존재하여야 한다.
제 4 도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다른 이중-채널(차동압력 및 광학방사선) 화재감지 및 진화시스템의 기능계통도이다.
제 5 도는 3-채널(열/광자/자계) 화재감지 및 진화시스템을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예의 기능계통도이다.
제 6 도는 3-채널(열/광자/전계) 화재감지 및 진화시스템을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예의 기능계통도이다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 주로 화재 및 폭발감지 및 진화시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면 화재진화출력신호를 발생시키기 위해 다양한 화재 및 폭발-발생자극에 응답하는 이러한 시스템에 관한 것이다. 그러므로, 시스템의 허위경보면역성이 향상된다.
[종래기술의 설명]
다중채널(miltichannel)광학(예를들어, 적외선 응답)시스템이 화재진화분야에공지되어 있는데, 이러한 시스템의 대표적인 것은 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제 3, 825, 754호, 제 3, 931, 521호 및 제 4, 296, 324호에 기술되고 청구되어 있는 것이다. 로버트 제이. 씬조리(Robert J. Cinzori)등에게 허여된 이 특허들은 다양한 군용(mi1itary) 화재감지 및 진화시스템(FSS)응용시에 고도로 허용될 수 있고 상업성이 있으며 유용하다는 것이 증명되었다.
이 화재감지 및 진화시스템의 소정의 변형 및 응용은 25차 국제 적외선정보 심포지움(IRIS)(1977.6.15)에서 로버트 제이. 씬조리가 발표한 "이중 스펙트럼 적외선 화재감지기"란 논문내에 기술되어 있다. 이 모든 인용문헌들은 본 명세서에서 참고문헌으로 사용되었다.
[발명의 요약]
광학자극, 즉 전자방사선에만 응답하여 동작하는 상술한 FSS시스템과는 달리, 본 발명은 다양한 상업용뿐만 아니라 군용화재진화시스템에 대해 향상된 허위경보면역성을 제공하도록 광학방사선 및 기계파에너지의 결합물, 예를들어 압력 또는 음파에너지와 같은 다양한 자극의 동시발생에 응답한다. 따라서, 본 발명의 주목적은 화재 및 폭발을 진화하기 위한 광범위한 새로운 방법과, 고도의 허위경보면역성을 갖고있는 광범위한 새로운 종류의 화재진화시스템을 제공하기 위한 것이다.
이 목적을 달성하기 위해, 제 1 및 제 2 검출신호를 동시에 발생시키도록 광학신호처리채널내에 전자파에너지가 발생하는 것을 감지함과 동시에 다양한 자극신호처리채널내의 기계파에너지를 감지하는 수단을 포함하는 새로운 화재 및 폭발진화시스템 및 방법을 개발하였다. 이때, 이 검출신호들은 할론(halon)개스와 같은화재진화물을 작동시키기 위해 사용되는 화재진화출력신호를 발생시키도록 병행하여 고속으로, 즉 수 msec내에 동시에 처리된다.
그러므로, 본 발명은 출력신호를 발생시키기 전에 화재 또는 폭발에 관련된 부수적인 자극을 필요로 하여 화재감지 및 진화분야내에 더욱 새롭고 유용한 개량점을 제공한다. 예를들어, [전자 파장 스펙트럼의 원(far)적외선 영역내의 열 자극을 발생시키는] 배기 다기관(exhaust manifold)의 전방의 [UV, 가시 및 근(near) 적외선 자극을 발생시키는]전구는 이 소오스들로부터 입력된 방사선의 진폭변화에 노출될때 상기 종래의 시스템내에서 허위경보를 발생시킬 수 있었다. 본 발명에 의해 다양한 자극입력을 추가로 필요로 함으로써 상술한 상황하에서 허위경보를 방지하게 된다.
이제부터, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 상기 목적 및 그외의 다른 유용하고 새로운 특징에 대해서 상세하게 기술하겠다.
제 1a 도를 참조하면, 출력 노드(16)에 화재진화출력신호를 제공하는 출력 AND게이트(14)에 도시한 바와같이 접속된 전자파에너지 채널(10) 및 기계파에너지 채널(12)를 포함하는 이중-채널화재감지 및 진화시스템이 도시되어 있다. 광학채널(10)은 임계게이트 또는 단(stage, 22)에 접속되는 비-반전 증폭기 단(20)에 출력이 접속된 열 검출기(18)을 포함한다. 임계 단(22)로부터의 출력신호는 도시한 바와같이 출력 AND게이트(14)의 한 입력 접속부(24)에 접속된다.
기계파에너지 채널(12)는 출력이 반전 증폭기(28)에 접속된 다이나믹 마이크로폰(dynamic microphone, 26)의 형태로 된 입력변환기를 포함한다. 이 마이크로폰은 비행기 또는 지상 차량과 같은 보호구내의 금속벽을 관통하는 포탄에 의해 발생된 것과같은 시끄러운 소음을 포착하기 위해 사용된다. 이 소음은 매우 시끄럽게 되고, 임계 게이트(34)상의 임계 전압을 무시하고 다음에 기술할 방식으로 선(36)상의 출력신호를발생시키기에 충분한 증폭신호를 채널(12)내에서 발생시키게 된다.
반전증폭기(28)로부터의 출력신호는 출력이 정류기 및 피이크(peak) 검출기 단(32)에 접속된 대역통과 휠터 단(30)에 도시한 바와같이 접속된다. 피이크 검출기 단(32)로부터의 진폭변조정류출력실호[엔벨로프(envelope)]는 출력 AND게이트(14)용의 다른 입력접속부(36)에 접속되는 임계 게이트(34)에 도시한 바와같이 접속된다.
제 1a 도에 따른 시스템의 입력 방사선 감지기(18 및 26)은 상술한 바와같이 시끄러운 소음을 동반하는 선정된 크기 이상의 폭발 또는 화재에 노출되는데, 광학 및 기계파 에너지 채널(10 및 12)내의 방사선-발생 전기신호는 AND게이트(14)의 출력 단자(16)에서 출력화재진화신호를 발생시키도록 선(24) 및 (36)상에 디지탈 구동신호를 제공하기에 충분한 크기로 되어있다. 이 출력신호는 할론개스와 같은 적합한 화재 및 폭발진화물을 해제시키도록 동작하는 고속 밸브(도시하지 않음)을 활성화시키기 위해 사용된다. 이 고속밸브 및 화재진화물 콘테이너와 이것들과 본 명세서에 기술한 모든 전기시스템과의 접속상태를 더욱 설명하기 위해서는, IRIS에서 1977년 6월 15일자로 로버트 제이. 씬조리가 발표한 상술한 논문을 참조해야 한다.
제 1a 도에 도시한 화재감지 및 진화시스템의 특수한 동작 및 여러 특징들은 대응하는 회로단을 표시하기 위해 동일한 참조번호를 사용한 제 1b 도의 대응하는 개략 회로도를 참조함으로써 더욱 양호하게 이해할 수 있다. 광학신호처리 채널(10)내의 열 검출기(18)은 예를들어 열전 쌍 검출기로 될 수 있다. 이러한 검출기는 미합중국, 캘리포니아주, 골레타의 산타 바바라 리써치 센터(Santa Barbara Research Center, SBRC)에 의해 제조되고, 검출기의 TO-5 팩케이지의 광학 전방표면과 같은 여러형태의 피막 휠터들과 결합된다. 이 검출기는 미합중국, 특허 제3, 405, 271호, 제3, 405, 272호 및 제3, 405, 273호에 기술되어 있다. 검출기(18)로부터, 출력 도체(38)에서 발생된 전기신호는 도시한 바와같이 증폭기 단(20)의 비-반전 연산 중폭기(40)의 한 입력에 접속된다. 본 분야에 공지된 바와같이, 저항기(42) 및 저항기(44)는 증폭기 단(20)의 이득을 설정하는 값으로 선택된다.
연산증폭기(40)의 출력 노드A에서의 증폭신호는 이미 기술한 임계단(22)내의 DC비교기(46)의 정(+)입력에 직접 접속된다. 선택적으로, 증폭기(20)의 이득이 매우 높은 경우에 발생할 수 있는 DC 오프셋(offset)을 제거하기 위해 노드A와 비교기(46)의 정(+)입력 사이에 캐패시터가 삽입될 수 있다. 임계 단(22)내의 저항기(48 및 50)은 비교기(46)의 다른 입력단자에서의 DC기준전압 레벨을 설정하고, 비교기(46)의 출력신호는 도체(52)를 통해 출력 AND게이트(14)의 한 입력에 접속된다.
열 검출기(18), 증폭기 단(20) 및 임계단(22)이외에, 제 1b 도의 개략적인 회로도는 DC비교기(54) 및 출력 OR게이트(56)을 포함하는 열 무시 평행채널(13)을 포함한다. 이 열 무시 채널(13)은 본 발명의 양수인에 의해 1982년 9월 20일자로 출원되고 본 명세서에 참고문헌으로 사용한 "열 무시 능력을 갖고있는 식별화재감지기"란 명칭의 계류중인 미합중국 특허 출원 제419, 872호에 기술되어 있다. 채널(13)의 동작은 이 명세서에 더욱 상세하게 기술되어 있는데, 이 채널은 시스템을 화재로부터 보호하는 능력을 증가시키도록 실물화재 및 폭발의 특성인 열 방사선의 고 레벨에 응답한다.
기계파에너지 채널(12)는 도체(58)상에 존재하는 제2검출신호를 발생시키기 위해 1-5KHz의 주파수에 전형적으로 응답하는 입력 다이나믹 마이크로폰(26)을 포함한다. 마이크로폰(26)으로부터의 출력도체(58)은 입력 저항기(60)을 통해 증폭기 단(28)의 반전 연산 증폭기(62)의 한 입력단자에 접속된다. 궤환저항기(64) 및 입력저항기(60)의 값들은 증폭기 단(28)의 이들을 셋트시키도록 선택되고, 단(28)의 노드B에서의 증폭신호는 도시한 바와같이 직렬 저항기(66) 및 휠터 캐패시터(68)을 통해 대역 통과 휠터 단(30)내의 연산증폭기(70)의 한 입력에 접속된다. 이 구성 부품(66, 68 및 70)들은 분토 캐패시터(72), 저항기(74) 및 저항기(76, 78 및 79)와 함께, 노드B로부터 다음의 정류기 및 피이크 검출기 단(32)내의 직렬 충전 저항기(80)에 결합된 신호에 대해 바람직한 주파수 통과대역을 제공하도록 값들이 선택된다. 물론, 단(30)의 통과대역은 다이나믹 마이크로폰(26)으로부터 예상된 주파수(예를들어 1-5KHz)에 대응하도록 셋트된다.
대역통과 필터 단(30)의 바람직한 주파수 통과대역을 위한 구조, 접속 및 구성부품값은 본 분야에 숙련된 기술자들에 의해 용이하게 선택되고, 예를들어 1973년, 맥그로우-힐(McGraw-Hil1)발행, 힐번(Hilburn)및 존슨(Johnson)저, 능동 휠터 설계 매뉴얼(Manual of Active Filter Design)을 참조하여 선택될 수 있다. 이에 관련하여 유용하게 될 수 있는 그외의 다른 유사한 참조문헌들로는 1967년, 월리(Wiley)발행, 즈베레브(Zverev)저, 휠터 합성 핸드북(Handbook of Filter Synthesis) : 1971년, 맥그로우-힐 발행, 마르커스(Markus)저, 전자회로 매뉴얼 ; 1974년, 맥그로우-힐 발행, 마르커스 저, 전자회로 가이드북 ; 및 1980년, 맥그로우-힐 발행, 마르커스 저, 현대 전자회로 참조매뉴얼등이 있다. 이 모든 참조문헌들은 본 명세서에서 참조문헌으로 사용되었다.
또한, 정류기 및 피이크 검출기 단(32)는 출력이 노드C에서의 캐패시터(84) 및 이 캐패시터(84)와 병렬로 접속된 방전 저항기(86)에 접속되어 있는 다이오드 정류기(82)를 포함한다. 직렬 저항기(80)은 캐패시터(84)의 충전율을 설정하고, 병렬접속저항기(86)은 캐패시터(84)의 방전율을 설정한다. 공지된 바와같이, 이 나중 구성 부품(80, 84 및 86)의 값은 노드C에서 바람직한 전압 엔벨로프를 제공하도록 선택되고, 이 전압은 도시한 바와같이 임계단(34)내의 DC전압비교기(90)의 한 입력(88)에 접속된다. 비교기(90)의 다른 입력(92)는 비교기(90)의 입력 도체(92)상의 기준전압을 결정하는 저항기(94 및 96)에 접속된다. 이 기준전압은(예를들어, 포탄이 금속을 관통할때 발생하는 것과같은) 시끄러운 소음이 제 2b 도내의 소정의 dB레벨을 발생시킬 때, 만(32)로부터 도체(88)상에 나타나는 검출 전압 레벨이 도체(92)상의 기준전압을 무시하게 되고 도체(98)상에 출력신호를 발생시키도록 검출될(또는 식별될) 음향레벨에 대응한다.
임계 단(34)로부터의 출력 도체(98)은 도시한 바와같이 AND게이트(14)의 제2 입력 도체(100)에 접속되고, AND게이트(14)의 출력 도체(102)는 한 입력으로서 출력 OR게이트(56)에 접속된다. OR게이트(56)의 다른 입력도체(l04)는 상술한 바와같이 열 무시 채널(13)내의 비교기 단(54)의 출력 도체에 접속된다. 제 1b 도의 회로내의 동작 및 신호처리는 제 2a 도 내지 제 2e 도내의 파형도를 참조함으로써 더욱 명백하게 알 수있다. 이 파형도들은 제 1b 도내의 노드 A, B, C, D 및 E에서의 전압에 각각 대응한다.
제 2a 도내의 파형은 열 검출기(l8)에서 수신된 다음 증폭기 단(20)에 의해 증폭된 방사선 신호에 의해 발생된 전압신호이다. 이 전압신호는 제 1 임계레벨 THR#1을 가로질러 신속히 상승한 다음, 발생화재를 표시하기 위해 기울기를 다시 반전시키기전에 이 레벨을 통해 다시 갑작스럽게 하강한다. 입계레벨 THR#1이상일 때, 노드A에서의 전압은 DC비교기(46)상의 기준전압을 초과한다. 이 전압변화는 제 1a 도내의 전압신호가 임계레벨 THR#1이상인 한 출력 AND게이트(14)의 한 입력에서 도체(52)상에 디지탈 입력신호를 발생시킨다.
제 2b 도내의 시끄러운 음향파열신호B는 도시한 바와같이 시간t0와 시간t1사이에서 지연되는데(반사된 신호도 유사하게 t0과 t1사이에서 지연된다), 이것은 폭발 소오스로부터 마이크로폰(26)까지의 음향의 주행시간에 대응하고, 음파는 약 1100피이트/sec(335.28m/sec)로 주행한다. 이 음향파열은 제 2c 도에 도시한 바와같이 노드C에서 검출된 전압 엔벨로프를 발생시키도록 대역 통과 증폭기(30)을 통해 결합되는 마이크로폰(26)의 출력에서 전압신호를 발생시킨다. 이 검출 엔벨로프가 제 2c 도에 도시한 임계레벨 THR#2이상이면, DC비교기(90)의 입력도체(88)상의 전압신호는 도체(100)상에 제2 AND게이트 입력신호를 발생시키도록 다른 입력도체(92)상의 기준전압을 초과한다. 이 작용은 AND 및 OR게이트(14 및 56)의 출력 도체상에 전압출력펄스D 및 E를 각각 발생시킨다. 그러므로, 제 2e 도내의 디지탈 출력신호E는 할론 개스와 같은 화재진화물을 해제하는 고속밸브를 작동시키기 위한 화재진화시스템 출력신호로서 작용한다. 이 작용은 상기 이중채널 시스템이 응답하는 방사선 발생사건 발생후 약 5msec내에 실행된다.
시스템에 화재가 응답전에 발생하기를 대기하는 것이 바람직하면(어느정도 긴 응답시간이 허용되면), 저항기(80)은 구성부품(80, 82 및 84)를 포함하는 엔벨로프 검출회로의 충전시간을 증가시키기 위해 증가될 수있다. 노드C에서의 최종 엔벨로프는 제 2c 도의 점선파형으로 된다.
열 무시 채널(13)은 도체(106)상의 기준전압 레벨이 다른 비교기상의 기준전압 셋팅보다 큰, 전형적으로 회로내의 다른 기준전압 셋팅보다 10배 정도 큰, DC비교기 단(54)를 포함한다. 이 셋팅은 이 열 무시 채널이 어느정도 지연후에 기계파에너지 채널(12)가 어떤 이유로 작동되지 않더라도 발생하는 대규모 화재 및 폭발에 응답하게 하는 것이다. 이 무시는 제 1a 도내의 화재표시가 비교기 [54, 단(13)]상의 DC 기준전압을 무시하여 도체(104)상에 화재진화출력신호를 발생시키도록 표시한 바와같이 제3 임계레벨 THR#3을 가로지를 때 생기게 된다.
제 3 도를 참조하면, 본 발명에 따른 이중-채널결합광학응답-압력응답화재감지 및 진화시스템이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 광학채널은 임계 게이트(126)에 접속되는 증폭기 단(124)를 구동시키도록 접속된 적외선 검출기(120)을 포함한다. 이 단(120, 124 및 126)들은 상술한 제 1a 도 및 제 1b 도내의 단(18, 20 및 22)들의 회로동작과 유사한 방식으로 동작될 수 있다.
제 3 도의 제 2 또는 압력응답채널은 절대압력변환기(128), 이 변환기(128)의 출력신호를 증폭시키기 위한 증폭기 단(130), 및 10msec 펄스신장기(시간 지연) 단(134)를 구동시키기 위해 직렬로 접속된 임계 게이트(132)를 포함한다. 예를들어, 압력변환기(128)은 변형 계측형 변환기로 될 수 있고, 입력압력에 따라 선형적으로 변하는 출력전압을 발생시키도록 동작한다. 선택적으로, 변환기(128)은 반도체형 압력변환기로 될 수 있는데, 이 반도체형 압력변환기는 캘리포니아주, 서니배일(Sunnyvale, CA)에 소재한 센심 인코포레이티드(Sensym, Ine)에서 제조하여 시판하고 있다. 이러한 변환기는 전형적으로 반도체 팩키지내에 내장된 압력응답격막(diaphram)을 포함한다.
펄스신장기 단(134)의 출력은 도시한 바와같이 출력 AND게이트(138)의 한 입력 도체(136)에 접속된다. 이 실시예에서, 압력 변환기(128)은 예를들어 화재 또는 폭발을 동반하는 베이(bay) 또는 연료탱크와 같은 보호영역내에서 발생된 압력에 응답함으로써 시스템에 향상된 허위경보 면역성을 제공하도록 동작한다. 그러나, 탄환이 화재 및 폭발을 발생시키지 않고서 연료탱크의 일부분을 통과하거나 포탄이 화재 및 폭발을 발생시키지 않고서 연료탱크 외부에서 폭발하면, 이 사건들로 인해 발생되는 압력변화는 선(136)상에 출력펄스를 발생시키기에 충분한 크기로 되지 못한다. 선(136)상의 신호는 언제나 변환기(128)에 의해 나타난 압력펄스보다 10msec 더 길다. 그러므로, 이 펄스신장기 단(134)는 위상 전이가 화재 또는 폭발을 적합하게 인지하는 것을 방해하지 못하도록 압력과 광학사건이 동시에 발생하는 것을 돕는다.
그러므로, 출력 AND게이트(138)은 전규모 연료화재의 발생을 동반하는 연료탱크내에(충분한 크기로) 형성된 소정형태의 압력에 따라 출력 노드(142)에 화재진화출력신호를 제공하도록 도체(136 및 140)상의 디지탈신호들의 동시발생에 응답한다.
제 3 도의 선택적인 실시예 및 변형예에서, 펄스신장기(134)는 임계단(132)를 초과하는 압력신호가 출력이선(136)에서 발생되기전에 최소한 10msec동안 제안된 새로운 지연 단의 입력에서 제공될 필요가 있게 되도록 적분기 또는 지연 단(도시하지 않음)으로 대체될 수 있다. 이 배열은 고감도가 요구되고 선(142)상에 무관한 허위경보출력화재진화신호를 발생시키는 변환기에서의 단수명 압력 변화의 가능성을 제거하게 될 경우에 더욱 유용하게 될 수 있다. 상세하게 말하자면, 이 선택적인 실시예는 몇가지 경우에 "섬광"과 "화재"를 식별(또는 구별)할 수 있게 한다. 압력 파형이 제 2a 도의 적외선 신호와 형태가 유사하고 "섬광"으로 부터의 압력이 10msec 이하로 임계 단(132)에 의해 셋트된 임계값 아래로 감쇠하면, 제 3 도의 회로는 선(142)상에 출력신호를 발생시키기 전에 탄화수소 폭발(제 2a 도의 "화재")로 인해 생기는 압력을 대기하게 된다.
제 4 도를 참조하면, 차동압력변환기 단(110)이 제 3 도의 절대압력변환기 대신에 사용된 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 차동압력변환기(110)은 입력감지관(112), 및 이 단(110)의 위치에서의 차동압력변화를 감지하기 위해 함께 사용되는 압력기준관(114)에 접속된다. 본 발명의 이 실시예는 표준 대기압 이하인 압력 변화를 감지할 필요가 있는 경우에 가장 유용하다. 예를들어, 항공기가 70, 000피트(21.3km)이상에서 비행하는 경우에 대기압은 해면에서 보다 매우 낮게 된다. 기준관이 주위환경 조건하에서 존재하는 압력에 "관련"되면, 변환기(110)에 의해 작은 변화가 감지될 수 있도록 효과가 생기게 된다. 에를들어 , 기준관(l14)는 항공기 조종실 또는 외부 주위환경에 접속될 수 있고, 감지관(112)는 엔진 압축기로부터 항공기의 다른 부분으로 열기를 전도시키는 항공기 건조배이내의 배기라인 또는 관근처에 접속될 수 있다. 이 배기라인이 포탄이나, 근처에서 폭발한 포탄의 파편 또는 화재, 폭발 또는 과열상태를 발생시킬 수 있는 이라인들에서의 몇가지 다른 기능장애에 의해 파열되면, 변환기(110)은 라인(도시하지 않음)상에 대응하는 출력 전압을 발생시키기 위해 이 파열로 인한 기류에 의해 야기된 차동압력변화를 즉시 감지하게 된다.
또한, 열 검출기(18)은 압력의 증가와 함께 열 방사선의 발생을 동시에 검출하기 위해 밀폐 영역, 예를들어 항공기 건조베이의 내부를 조사하고, 증폭기 단(20 및 28)과 임계 만(22 및 24)는 상술한 제 1 도내의 동일한 참조번호가 붙여진 단에 대응한다. 이것은 출력 AND 게이트(14) 및 이에 관련된 접속부들의 경우에도 동일하다.
제 5 도를 참조하면, 본 발명에 따른 결합 광학/자계응답화재감지 및 진화시스템이 도시되어 있다. 이 시스템에서, 자계감지변압기(150)은 주위 자계가 화재 또는 폭발의 발생을 거의 동반하게 되는 사건에 의해 충분히 차단될때 출력신호를 발생시키도록 작용한다. 이 변압기(150)은 화재 또는 폭발의 경우에 감시될 영역내의 공지된 자계를 측정하기 위해 접속되는 도선 코일을 포함하게 된다. 이 영역에는 전투차량의 연료탱크의 하우징이 포함될 수 있다. 포탄이 이 하우징을 관통하면, 이 사건은 도선 코일을 포함하는 자속로의 자기저항의 대응변화를 발생시키어, 이 사건은 도체(152)상에 출력신호를 발생시키게 된다.
그러나, 선택적으로, 제 5 도의 시스템은 예를들어 소정의 영역이 오랫동안 방치되는 압연기와 같은 비-전투공업 응용시에 유용하게 될 수 있다. 시이트금속등을 운반하는 캐리어가 기능장애를 일으키고 금속이 잘못 취급되거나 떨어지게 하면, 이 사건은 자속로 자기저항을 변환시키게 되어 단(150)내의 감지변압기 코일상에 출력신호를 발생시키게 된다. 그러나, 이 신호의 크기는 본 분야에 숙련된 기술자들에서 공지된 바와같이, 잘못 취급된 금속의 크기(또는 전투상황시의 포탄의 크기) 및 기계적 사건(예를들어, 포탄이 자속로를 차단하는 사건)과 감지코일 사이의 거리에 관련된다. 그러므로, 이 파라메터들 및 코일의 자계의 크기와 세기는 제 5 도의 시스템을 실행하기 위해 사용된 전자회로내의 임계레벨을 셋트시킬 때 고려되어야 한다.
도체(152)상에 발생된 출력신호는 종동 증폭기 단(154)내에서 증폭된 다음에 상술한 제 1b 도내의 대역통과휠터회로망(30)과 유사한 대역통과휠터 단(156)을 통해 결합된다. 이 대역통과휠터(156)을 통과한 신호는 상술한 제 1b 도내의 임계 게이트(134)와 유사한 임계 게이트(158)을 통과한다. 임계 게이트(158)로 부터의 출력은 도시한 바와같이 출력 AND 게이트(162)의 한 입력도체(160)에 접속된다.
출력 AND 게이트(162)의 다른 2개의 입력도체(164 및 166)은 임계 단(168 및 170)을 통해 본 분야에 공지되고 시판중인 형태의 이중채널화재감지 및 진화(FSS)시스템의 열 및 광자검출기채널(172 및 174)에 각각 접속된다. 이 FSS시스템은 일반적으로 참조번호(176)으로 표시되어 있고, 예를들어 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제3, 931, 521호에 기술한 형태로 될 수 있다. 이 특허를 받은 시스템내에서, 장파장 또는 열 가열 채널(172)는 열 검출기(l78), 증폭기(180) 및 임계 게이트(182)를 포함하고, 광자 또는 단파장(광선)채널(174)는 광자 검출기(184), 증폭기 단(186), 및 출력 AND 게이트(190)을 구동시키기 위해 도시한 바와같이 접속된 임계 게이트(188)을 포함한다.
그러므로, 폭발성 화재를 발생시키는 것과 유사한 기계적 사건이 자계감지변압기(150)의 코일의 자계를 차단시킬때, 자계감지채널내의 도체(152)상에 발생된 출력신호는 열 및 광자검출기채널(170 및 l74)내의 신호들과 공동으로 처리된다. 그러므로, 이 다중신호들은 도체(160, 164 및 166)상에 3개의 필요한 AND 게이트 입력신호들을 발생시키고 AND 게이트(162)의 출력 노드(192)에 화재진화출력신호를 제공하기 위해 사용된다.
제 6 도를 참조하면, 이 실시예 내에서, 제 5 도의 자계감지채널이 일반적으로 참조번호(200)으로 표시된 전계감지채널로 대체되었다는 것을 알 수 있다. 이 채널(200)은 입력전위계탐침(202)를 포함하는데, 이것은 이 탐침(202)의 위치에서의 정전하 및 전계세기의 변화에 응답한다. 탐침(202)의 위치에서 형성된 정전하가 폭발을 무시할 수 있기에 충분한 선정된 임계레벨에 도달할때, 이 상태는 도시한 바와같이 출력 AND 게이트(162)에 접속되는 출력 또는 원 쇼트(one shot)래치 단(204)의 동작에 의해 채널(202)내에 격납된다. 전위계탐침(202)로 부터의 작은 출력신호는 적합한 고입력임피던스증폭기(206)을 통해 증폭되어 임계 게이트(208)을 통해 원 쇼트 또는 래치회로(204)에 결합된다. 예를들어, 이 래치회로(204)는 원 쇼트 멀티바이브레이터 또는 플립플롭으로 될 수 있다.
본 발명의 이 실시예는 공기중의 먼지가 정전하를 10, 00OV 이상으로 형성하므로 잠재적으로 위험한 화재발생 주위환경을 발생시키는 것으로 공지된 양곡기에 응용될 수 있다. 이 상황에서, 전위계탐침은 이 탐침과 먼지 사이에서 형성된 정전압을 포착하여, 이 전압을 이 전압이 소신호 출력전류로 변환된 다음에 어느정도의 선정된 기준전압에 바이어스되는 임계 게이트(208)을 구동시키도록 처리되는 고입력임피던스증폭기(206)을 통해 결합시킨다. 임계 게이트(208)의 출력신호가 이 기준 전압을 초과할때, 게이트(208)로 부터의 출력신호는 래치 단(204)를 트리거시킨다. 이 변화가 일어나면, AND 게이트(162)느 양곡기 내의 화재 또는 폭발로 부터의 방사선에 응답하기 위해 채널(172 및 174)를 엔에이블시키도록 동작한다.
화재 또는 폭발이 후속적으로 발생하면, 광학방사선채널(172 및 174)는 출력 AND 게이트(162)의 도체(164 및 166)상에 출력신호를 발생시키도록 응답한다. 그러나, 충분한 전기전하에 전계채널(200)을 작동시키도록 형성되지 않고서 화재 또는 폭발이 발생하면, 광학채널(172 및 174)는 미합중국 특허 제3, 931, 521호에 기술된 방식으로 출력 AND 게이트(190)에서 부수적인 출력화재진화신호를 발생시키게 된다.제 5 도내의 상술한 실시예에서와 같이, 3개의 입력 AND 게이트(162)를 포함하는 제 6 도에 도시한 회로의 선택도는 2개의 입력 AND 게이트만에 관련된 선택도보다 상당히 크게 되는데, 그 이유는 전계채널(200)이 정전하형성이 먼지 폭발이 가능한 지점에 도달할때에만 정상적으로 활성화되기 때문이다.
첨부한 특허청구의 범위를 벗어나지 않고서, 본 발명의 상술한 실시예의 시스템 및 회로들을 여러 형태로 변형시킬 수 있다. 예를들어, 화재 또는 폭발을 수반하는 기계파 발생사건은 포탄이 전투차량 또는 항공기등에 충돌할때 생기는 물리적인 충격으로 될 수 있다. 이 경우에, 압력변환기(128, 제 3 도)는 표적에 의해 발생된 기계적인 충격에 의해 발생된 순간적인 가속도 변화에 응답하여 출력전기신호를 발생시키게 되는 가속도계로 대체될 수 있다. 이 가속도 변화는 포탄이 전투차량에 부딪치는 경우에 1, 000GS정도로 높다.
따라서, 화재 또는 폭발을 수반하거나 발생시키는 특정한 기계적인 사건 발생의 가능성을 시험한 다음에, 이 예상된 기계적인 사건으로 부터의 에너지에 가장 양호하게 응답하거나 이 사건으로 부터의 허위경보를 최소한 발생시키거나 또는 이 두가지 기능을 발휘하게 되는 양호한 기계파 변환기를 선택해야 한다.

Claims (14)

  1. 제 1 및 제 2 검출신호를 발생시키기 위해 선정된 시간내에서 화재 또는 폭발로부터 발생되는 전자파 에너지 및 기계파 에너지가 동시에 발생되는 것을 감지하는 단계, 화재진화출력신호를 발생시키도록 상기 제 1 및 제 2 검출신호를 동시에 처리하는 단계, 및 상기 화재진화출력신호에 응답하여 화재진화물을 작용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발성 화재감지 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 기계파 에너지 감지단계가 음향감지기, 기계적진동감지기, 차동압력감지기, 절대압력감지기, 가속도계, 자계감지기 및 전계감지기들로 구성된 감지기 그룹으로부터 선택된 감지기로 상기 기계파 에너지를 감지하는 단계, 및 상기 기계파 에너지 감지기를 화재 또는 폭발로 부터 보호될 영역내에 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 감지된 상기 전자파 에너지가 광학방사선 또는 적외선인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광학방사선 또는 적외선이 2개의 병렬접속채널로써 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 및 제 2 검출신호를 발생시키기 위해 선정된 시간내에서 화재 또는 폭발로부터 발생되는 전자파에너지 및 기계파 에너지가 동시에 발생되는 것을 감지하기 위한 장치, 화재진화출력신호를 발생시키도록 상기 제 1 및 제 2 검출신호를 전기적으로 동시에 수 msec정도의 고속으로 처리하기 위해 감지장치에 접속되며 상기 제 2 검출신호가 상기 전자파 에너지와 관련하여 상기 제 1 검출신호보다 먼저 발생할때 상기 화재진화신호출력이 일정시간 만큼만 발생하도록 기계파 에너지와 관련하여 상기 제 2 검출신호를 신장시키기 위한 회로를 포함하는 장치, 및 상기 출력신호의 발생에 응답하여 화재진화물을 작용시키기 위해 이 화재진화물에 상기 출력신호를 연결하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발성 화재감지시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 기계파 에너지 감지장치가 음향감지기, 기계적진동감지기, 차동압력감지기, 절대압력감지기, 가속도계, 자계감지기 및 전계감지기로 구성된 감지기 그룹으로부터 선택된 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 전자파장스펙트럼의 광학방사선 또는 적외선 대역내의 전자파 에너지를 감지하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 이중병렬접속신호처리채널내의 각각의 광학방사선 또는 적외선을 감지하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 감지장치가 한 신호처리채널에서는 마이크로폰을, 다른 병렬신호처리채널에서는 열 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 감지장치가 한 신호처리채널에서는 압력변환기를, 다른 병렬신호처리채널에서는 적외선 또는 열 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 감지장치가 한 신호처리채널에서는 자계변환기를, 다른 병렬신호처리채널에서는 열 및 광자검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 감지장치가 한 신호처리채널에서는 전계변환기를, 다른 병렬신호처리채널에서는 열 및 광자검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 감지장치가 한 신호처리채널에서는 광학방사선 또는 적외선감지기를, 다른 병렬접속신호처리채널내에서는 이에 접속된 기계파 에너지 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 5 항 내지 제 13 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 화재진화출력신호가 화재 또는 폭발발생 후 수msec정도의 기간내에 할론개스등과 같은 선택된 화재진화물을 해제시키도록 고속밸브를 구동시키기 위해 접속된 것을 특징으로 하는 시스템.
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