NO170372B - STATISTICAL DISCRIMINATOR FOR FIRE FIGHTING - Google Patents

STATISTICAL DISCRIMINATOR FOR FIRE FIGHTING Download PDF

Info

Publication number
NO170372B
NO170372B NO871377A NO871377A NO170372B NO 170372 B NO170372 B NO 170372B NO 871377 A NO871377 A NO 871377A NO 871377 A NO871377 A NO 871377A NO 170372 B NO170372 B NO 170372B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
signals
fire
signal
output
stated
Prior art date
Application number
NO871377A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO871377D0 (en
NO871377L (en
NO170372C (en
Inventor
Mark T Kern
Kenneth A Shamordola
Original Assignee
Santa Barbara Res Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/768,539 external-priority patent/US4665390A/en
Application filed by Santa Barbara Res Center filed Critical Santa Barbara Res Center
Publication of NO871377D0 publication Critical patent/NO871377D0/en
Publication of NO871377L publication Critical patent/NO871377L/en
Publication of NO170372B publication Critical patent/NO170372B/en
Publication of NO170372C publication Critical patent/NO170372C/en

Links

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en statistisk diskriminatorkrets for brannavføling og et brannavfølings-system som innbefatter et par slike statistiske diskriminatorkretser. Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å diskriminere statistisk mellom stimuli fra brann og ikke-brannkilder ved behandling av detektert stråling i tidsområdet. The present invention relates to a statistical discriminator circuit for fire detection and a fire detection system which includes a pair of such statistical discriminator circuits. Furthermore, the invention relates to a method for statistically discriminating between stimuli from fire and non-fire sources when processing detected radiation in the time range.

Avføling av nærværet av en brann ved hjelp av fotoelektriske transdusere er en relativt enkel oppgave. Dette blir imidlertid mer vanskelig når man må diskriminere på pålitelig måte mellom stimuli fra en naturlig brann og andre varme eller lysstimuli fra en ikke-brannkilde. Stråling fra solen, ultrafiolett lys, sveiping, glødekilder og lignende byr ofte på spesielle problemer med hensyn til falske alarmer generert i brannavfølingssystemer. Sensing the presence of a fire using photoelectric transducers is a relatively simple task. However, this becomes more difficult when one has to reliably discriminate between stimuli from a natural fire and other heat or light stimuli from a non-fire source. Radiation from the sun, ultraviolet light, sweeps, incandescent sources and the like often present particular problems with regard to false alarms generated in fire detection systems.

Det er blitt funnet at forbedret diskriminering kan utvikles ved å begrense spektralresponsen hos fotodetektorene som anvendes i systemet. Et flertall av signalkanaler som har forskjellig spektralresponsbånd er blitt anvendt i et antall av tidligere kjente systemer som anvender forskjellige metoder til å løse problemet med utvikling av passende følsomhet for brannavføling mens der på pålitelig måte diskrimineres mot ikke-brann stimuli. De omhandlede løsninger har imidlertid generelt ikke innsett effektivitets-graden som er nødvendig for et vellykket og pålitelig brannavfølingssystem som ikke i for stor grad er utsatt for generering av falske alarmer. It has been found that improved discrimination can be developed by limiting the spectral response of the photodetectors used in the system. A plurality of signal channels having different spectral response bands have been used in a number of prior art systems using various methods to solve the problem of developing appropriate sensitivity for fire sensing while reliably discriminating against non-fire stimuli. However, the solutions in question have generally not realized the degree of efficiency that is necessary for a successful and reliable fire detection system that is not excessively exposed to the generation of false alarms.

TJS-patent 3.931.521 (Cinzori) omhandler et dobbelt kanals brann og eksplosjonsdeteksjonssystem som anvender en strålingsenergi reagerende deteksjonskanal for lang bølgelengde og en strålingsenergireagerende kanal for kort bølgelengde og innfører en tilstand av sammenfallende signaldeteksjon for å eliminere muligheten for falsk trigging. US-patent 3.825.754 (Cinzori et al) tilføyer til det tidligere nevnte patent beskrivelse trekket med å diskriminere mellom store eksplosive branner på den ene side og på den annen side høyenergis blink/eksplosjoner som ikke bevirker noen brann. Imidlertid er dette spesialiserte system ikke lett omformbart til mer generelle brannavfølersystemanvendelser, slik som den foreliggende oppfinnelse. TJS Patent 3,931,521 (Cinzori) relates to a dual channel fire and explosion detection system that uses a long wavelength radiant energy responsive detection channel and a short wavelength radiant energy responsive channel and introduces a condition of coincident signal detection to eliminate the possibility of false triggering. US Patent 3,825,754 (Cinzori et al) adds to the previously mentioned patent description the feature of discriminating between large explosive fires on the one hand and high energy flashes/explosions that do not cause any fire on the other hand. However, this specialized system is not easily convertible to more general fire detection system applications, such as the present invention.

US-patent 4.296.324 (Kern og Cinzori) omhandler et dobbelt spektrum infrarødt brannavfølingssystem i hvilket en lang bølgelengdekanal reagerer på strålingsenergi i et spektralbånd som er større enn ca. 4 mikron og en kort bølgelengde-kanal som reagerer på strålingsenergi i et spektralbånd som er mindre enn ca. 3,5 mikron, med minst en av kanalene reagerende på en atmosfærisk absorpsjonsbølgelengde som er knyttet til minst et forbrenningsprodukt av brannen eller eksplosjonen som skal detekteres. US Patent 4,296,324 (Kern and Cinzori) relates to a dual spectrum infrared fire sensing system in which a long wavelength channel responds to radiant energy in a spectral band greater than about 4 micron and a short wavelength channel that responds to radiant energy in a spectral band less than approx. 3.5 micron, with at least one of the channels responsive to an atmospheric absorption wavelength associated with at least one combustion product of the fire or explosion to be detected.

TJS-patent 3.665.440 (McMenamin) omhandler en branndetektor som anvender ultrafiolett- og infrarødt-lys detektorer og et logisk system hvorved et ultrafiolett deteksjonssignal anvendes til å undertrykke utgangssignalet fra den infrarøde detektoren. I tillegg blir filtre tilveiebragt i serie med begge detektorer til å reagere på brannblafringsfrekvenser av ca. 10 Hz. Som et resultat utvikles et alarmsignal kun hvis blafrende infrarød stråling er tilstede. En terskelkrets er også innbefattet til å utelukke lavnivås infrarøde signaler, slik som fra en fyrstikk eller sigarett-tenner, og en forsinkelseskrets er innbefattet til å hindre falske signaler av kort varighet fra å utløse alarmen. Imidlertid kan et slikt system bli forvirret av andre blafrende kilder, så enkelt og vanlig som sollys reflektert fra en flimrende vannoverflate eller en roterende vifte som hakker opp sollys eller lys fra en glødelampe. TJS patent 3,665,440 (McMenamin) relates to a fire detector using ultraviolet and infrared light detectors and a logic system whereby an ultraviolet detection signal is used to suppress the output signal from the infrared detector. In addition, filters are provided in series with both detectors to respond to fire flicker frequencies of approx. 10 Hz. As a result, an alarm signal is developed only if flickering infrared radiation is present. A threshold circuit is also included to exclude low-level infrared signals, such as from a match or cigarette lighter, and a delay circuit is included to prevent spurious signals of short duration from triggering the alarm. However, such a system can be confused by other flickering sources, as simple and common as sunlight reflected off a shimmering water surface or a rotating fan chopping up sunlight or light from an incandescent lamp.

I US-patentene 3.739.365 og 3.940.753 (Muller), omhandles dobbelt kanals deteksjonssystemer som anvender fotoelektriske avfølere som respektive reagerer på forskjellige spektral-områder av innfallende strålning, idet signalene fra disse filtreres for deteksjon av blafring innenfor et frekvens-område av ca. 5 til 25 Hz. En differanseforsterker genererer et alarmsignal i et av disse systemer når signalene i den respektive kanalen avviker med mer enn en forutbestemt størrelse fra en valgt verdi eller område av verdier. I det andre systemet blir utgangssignalene fra differanseforsterkeren tilført en fasekomparator med terskelkrets og tids-forsinkelse. Et alarmsignal tilveiebringes kun hvis inngangssignalene er i fase, av amplitude som overskrider terskelnivået, og har tilstrekkelig varighet til å overskride den forutinnstilte forsinkelse. Imidlertid kan et slikt system være ineffektivt for diskriminering mot ikke-branner, slik som avgass fra en jetmotor (som har et blafreinnhold), i nærværet av blinkende eller skymodulert sollys. US patents 3,739,365 and 3,940,753 (Muller) deal with dual channel detection systems that use photoelectric sensors which respectively respond to different spectral ranges of incident radiation, the signals from these being filtered for the detection of flapping within a frequency range of about. 5 to 25 Hz. A differential amplifier generates an alarm signal in one of these systems when the signals in the respective channel deviate by more than a predetermined amount from a selected value or range of values. In the second system, the output signals from the differential amplifier are fed to a phase comparator with threshold circuit and time delay. An alarm signal is provided only if the input signals are in phase, of amplitude exceeding the threshold level, and of sufficient duration to exceed the preset delay. However, such a system may be ineffective for discrimination against non-fires, such as jet engine exhaust (which has a flapper content), in the presence of flashing or cloud-modulated sunlight.

US-patent 3.609.364 (Paine) anvender flere kanaler som er særlig for detektering av hydrogenbranner ombord på en rakett for stor høyde med spesiell oppmerksomhet rettet mot diskriminering mot solstrålning og rakettmotorrøyksky (plume) strålning. US Patent 3,609,364 (Paine) uses several channels which are particularly suitable for the detection of hydrogen fires on board a rocket for high altitude with particular attention directed to discrimination against solar radiation and rocket engine smoke (plume) radiation.

US-patent 4.249.168 (Muggii) anvender dobbeltkanaler som respektive reagerer på bølgelengder i området fra 4,1 til 4,8 mikron og 1,5 til 3 mikron. Signaler i begge kanaler utsettes for et båndpassfilter med et transmisjonsområdet mellom 4 og 15 Hz for flammeblafrings-frekvensrespons. Begge kanaler er koplet til en OG-port slik at sammenfall av deteksjon i begge kanaler kreves for at et brannalarmsignal som utvikles. US Patent 4,249,168 (Muggii) uses dual channels that respond to wavelengths in the range of 4.1 to 4.8 microns and 1.5 to 3 microns, respectively. Signals in both channels are subjected to a bandpass filter with a transmission range between 4 and 15 Hz for flame flapping frequency response. Both channels are connected to an AND port so that coincidence of detection in both channels is required for a fire alarm signal to be developed.

US-patent 4.220.857 (Bright) omhandler et optisk flamme og eksplosjondeteksjonssystem som har første og andre kanaler som respektiv reagerer på forskjellige forbrenningsprodukter. Hver kanal har et smalt båndfilter til å begrense spektral-respons. Nivådetektorer i hver kanal signalerer detektert stråling som overskyter valgte terskelnivåer. En forholdsdetektor tilveiebringer en utmatning når forholdet mellom signaler i de to kanalene overskrider en viss terskel. Når samtlige tre terskler overskrides av detektert strålning, blir et brannsignal frembragt. US Patent 4,220,857 (Bright) relates to an optical flame and explosion detection system having first and second channels which respectively respond to different products of combustion. Each channel has a narrow band filter to limit the spectral response. Level detectors in each channel signal detected radiation that exceeds selected threshold levels. A ratio detector provides an output when the ratio of signals in the two channels exceeds a certain threshold. When all three thresholds are exceeded by detected radiation, a fire signal is generated.

Andre brannalarm og branndeteksjonssysterner er omhandlet i US-patent 3.995.221 (MacDonald), US-patent 4.206.454 (Schapira et al), US-patent 3.122.638 (Steel et al), US-patentene 2.722.677 og 2.762.033 (Krueger), US-patent 4.101.767 (Lennington), US-patent 4.280.058 (Tar), og US-patentene 4.160.163 og 4.160.164 (Nakauchi). Other fire alarm and fire detection systems are discussed in US Patent 3,995,221 (MacDonald), US Patent 4,206,454 (Schapira et al), US Patent 3,122,638 (Steel et al), US Patents 2,722,677 and 2,762. 033 (Krueger), US Patent 4,101,767 (Lennington), US Patent 4,280,058 (Tar), and US Patents 4,160,163 and 4,160,164 (Nakauchi).

Til tross for overfloden av systemer innenfor den kjente teknikk med hensyn til branndetektering, gjenstår det faktum at intet system har vist seg å være fullstendig effektivt for diskriminering mot falske alarmer. I de systemer hvor følsomheten forbedres, synes der å være en samtidig reduksjon i andre ytelsesparametre, slik som immunitet overfor falsk alarm. Det foreliggende system er rettet mot teknikker for analysering av strålingsdeteksjonsdata til å forbedre påliteligheten ved branndeteksjon. Despite the abundance of systems in the prior art with respect to fire detection, the fact remains that no system has been shown to be completely effective in discriminating against false alarms. In those systems where sensitivity is improved, there appears to be a concomitant reduction in other performance parameters, such as false alarm immunity. The present system is directed to techniques for analyzing radiation detection data to improve the reliability of fire detection.

Under visse omstendigheter kan menneskefrembragte fenomener eller tilfeldige naturlige fenomener duplisere kjennetegnene ved en brann i frekvensområdet. Eksempelvis kan strålingen fra en lyspære (eller annen ikke-brannkilde som utsender både lys og varme) synes for en detektor som brann i frekvensområdet hvis lyset opphakkes ved en konstant varierende takt. Sollys som reflekterer krusninger på et vannlegeme kan utvikle den samme effekten. Den tidligere teknikks brann-deteks jonssystemer som i øyeblikket er kjent, anvender frekvensområdeanalysemetode for branndeteksjon. Den foreliggende oppfinnelse involverer behandling av amplitude-informasjon fra hver separate deteksjonskanal statistisk i tidsområdet for å eliminere muligheten for forbedring og feil fra strålningsdeteksjon i frekvensområdet. Oppfinnelsen anvender spesielle statistiske metoder for å oppnå dette resultat. Under certain circumstances, man-made phenomena or random natural phenomena can duplicate the characteristics of a fire in the frequency range. For example, the radiation from a light bulb (or other non-flammable source that emits both light and heat) can appear to a detector as fire in the frequency range if the light is chopped at a constantly varying rate. Sunlight reflecting ripples on a body of water can develop the same effect. The prior art fire detection systems currently known employ a frequency range analysis method for fire detection. The present invention involves processing amplitude information from each separate detection channel statistically in the time domain to eliminate the possibility of enhancement and error from radiation detection in the frequency domain. The invention uses special statistical methods to achieve this result.

Den grunnleggende teknikk involverer modulering av en brann som en vilkårlig prosess og anvender valgte statistiske mekanismer til å teste med hensyn til karakteristika hos vilkårlige prosesser. Som en parameter til bruk til å representere "vilkårligheten" av en brann, blir amplitude-fordeling av topp eller endring-i-helning punktet for tidsområdesignalet valgt. Andre parameter kunne også anvendes, slik som null-kryssingsintervall, andre deriverte-lik-null punkt, etc. For å utvikle data for anvendelse av tidsområde statistiske metoder, behøver man å holde en løpende tabulering av toppene av de detekterte strålningssignaler. Dette gjøres ved å sample signalet ved endring-i-helning punktene. Når den første deriverte av signalbølge-formen endrer fortegn, tas en sample. I en spesiell utfør-elsesform av oppfinnelsen blir disse samplesignaler over de siste fem sekunder lagret i mikroprosessor lagersteder. Omtrentlig 40 til 50 datapunkter, hvis de utvikles under mindre enn 5 sekunder, er tilstrekkelig for analysen. Under lagringen i hukommelse, blir datapunkter fra mer enn fem sekunder tidligere forkastet. Periodisk (omtrentlig en gang pr. sekund) foretas en beregning som anvender datapunktene som er lagret i lager. The basic technique involves modulating a fire as a random process and using selected statistical mechanisms to test for random process characteristics. As a parameter for use in representing the "randomness" of a fire, the amplitude-distribution of the peak or change-in-slope point of the time-domain signal is chosen. Other parameters could also be used, such as zero-crossing interval, second-derivative-equal-zero point, etc. In order to develop data for the application of time domain statistical methods, one needs to keep a running tabulation of the peaks of the detected radiation signals. This is done by sampling the signal at the change-in-slope points. When the first derivative of the signal waveform changes sign, a sample is taken. In a particular embodiment of the invention, these sample signals over the last five seconds are stored in microprocessor storage locations. Approximately 40 to 50 data points, if developed for less than 5 seconds, are sufficient for the analysis. During the storage in memory, data points from more than five seconds previously are discarded. Periodically (approximately once per second) a calculation is made using the data points stored in storage.

Såsnart en samling av datapunkter lagres i lager, kan forskjellige statistiske mekanismer anvendes til å bestemme hvorvidt fordelingen av datapunkter passer til kjente vilkårlige prosesser eller ikke. En parameter som har vist seg å være meget definitiv for vilkårligheten av brann relativt ikke-vilkårligheten av periodiske strålingskilder, er Kurtosis-parameteren. Kurtosis er et mål på hvorledes samlingen av data er konsentrert om dens middelverdi. Store verdier av Kurtosis representerer fordelinger med datapunkter som er vidt spredt fra middelverdien. Once a collection of data points is stored in storage, various statistical mechanisms can be used to determine whether or not the distribution of data points fits known random processes. A parameter that has been shown to be very definitive of the randomness of fire relative to the non-randomness of periodic radiation sources is the Kurtosis parameter. Kurtosis is a measure of how the collection of data is concentrated around its mean value. Large values of Kurtosis represent distributions with data points that are widely spread from the mean.

For å bestemme middelverdien, varianten (eller standardavviket som er \/ji2) og Kurtosis'en, hvis x^ representerer de forskjellige datapunkter, i=l, ...N, så får man: To determine the mean, the variance (or the standard deviation which is \/ji2) and the Kurtosis, if x^ represents the different data points, i=l, ...N, then one gets:

Kurtosis er definert som forholdet mellom det fjerde sentrale moment og kvadratet av det andre sentrale moment: Kurtosis is defined as the ratio between the fourth central moment and the square of the second central moment:

hvor det fjerde moment er gjennomsnittet av samtlige avvik hevet til fjerde potens, og det andre sentrale momentet er gjennomsnittet av samtlige avvik hevet til den potens. Som det vil bli vist senere her, er Kurtosis ganske forskjellig for branner og ikke-branner. Imidlertid har apparaturen for kvadrering og fjerde potens tar ganske mye beregningstid i en mikroprosessorutførelse og en forenklet versjon ville være ønskelig for bruk med små mikroprosessorer. where the fourth component is the average of all deviations raised to the fourth power, and the second central component is the average of all deviations raised to that power. As will be shown later here, Kurtosis is quite different for fires and non-fires. However, the quadrature and quadrature apparatus take quite a lot of computation time in a microprocessor implementation and a simplified version would be desirable for use with small microprocessors.

Akkurat som flere definisjoner eksisterer for å uttrykke den mest sannsynlige verdi med en statitisk varierende parameter som kan ha (middel, median, modus, etc), eksisterer mer enn en definisjon for å uttrykke graden som datapunktene er spredt om denne "gjennomsnitts"-verdi. Hvert datapunkt har et avvik, eller forskjell, mellom sin egen verdi og den for samplegjennomsnittet, tatt her til å være den aritmetiske middelverdi. En populær parameter for å uttrykke det totale avviket er standardavviket (a) som er rot-middel-kvadrat verdien av en serie av avvik. For en serie av N-samples, x^ t.o.m. Xjj, er middelverdien (x) gitt ved definisjonen: og standardavviket med: Just as multiple definitions exist to express the most likely value a statistically varying parameter may have (mean, median, mode, etc), more than one definition exists to express the degree to which the data points are spread about this "average" value . Each data point has a deviation, or difference, between its own value and that of the sample mean, taken here to be the arithmetic mean. A popular parameter for expressing the total deviation is the standard deviation (a) which is the root-mean-square value of a series of deviations. For a series of N samples, x^ t.o.m. Xjj, the mean (x) is given by the definition: and the standard deviation by:

Dette er en nyttig definisjon p.g.a. at kvadratene av avvikene medfører positive komponenter slik at avvikene av motsatt polaritet ikke vil utligne. Dessuten kan kvadrat-funksjonen lett behandles med algebra. This is a useful definition because that the squares of the deviations entail positive components so that the deviations of the opposite polarity will not equalize. Moreover, the quadratic function can be easily treated with algebra.

En annen definisjon erstatter kvadratuttrykket med den for absolutte verdi, og beholder derved et positivt bidrag fra hvert avvik. Dette er kjent fra middelavviket: Another definition replaces the quadratic expression with the one for absolute value, thereby retaining a positive contribution from each deviation. This is known from the mean deviation:

Den er mindre populær enn standardavviket p.g.a. absolutt-verdi funksjonen, definert til alltid å gi et positivt resultat: It is less popular than the standard deviation because absolute-value function, defined to always return a positive result:

er noen ganger vanskelig å håndtere i algebraisk manipula-sjoner. Imidlertid har den sterk appell for mikroprosessor anvendelser p.g.a. at polaritetsomsnuing i binær betegnelse (komplementer og tilføy 1 (LSB) (minste signifikante bit)) er langt lettere å realisere en kvadrerings- og kvadratrot-funksjonene. is sometimes difficult to handle in algebraic manipulations. However, it has strong appeal for microprocessor applications due to that polarity reversal in binary notation (complement and add 1 (LSB) (least significant bit)) is far easier to realize a squaring and square root functions.

Med definering av et mål for avviket av data om middelverdien, er det ønskelig å definere en tilsvarende karakteri-stikk til å uttrykke utstrekning som de individuelle avvik spres om middelavviket. To kontrastdannende signaler illustrerer behovet for dette: En bredbånds gaussisk støykilde og en firkantbølge som har en null-til-topp verdi lik middelavviket eller standardavviket for støykilden. Disse har identiske middelavvik, men viser likevel radikalt forskjellige tidskarakteristika og sannsynlighetsfordelings-funksjoner (PDF) p.g.a. at firkantbølgen har alle sine datapunkter samlet på det samme avviket. With the definition of a measure for the deviation of data about the mean value, it is desirable to define a corresponding characteristic to express the extent to which the individual deviations are spread about the mean deviation. Two contrasting signals illustrate the need for this: A broadband Gaussian noise source and a square wave that has a zero-to-peak value equal to the mean deviation or standard deviation of the noise source. These have identical mean deviations, but nevertheless show radically different time characteristics and probability distribution functions (PDF) due to that the square wave has all its data points gathered at the same deviation.

For det spesielle tilfellet med en firkantbølge, er alle avvikene like og Kurtosis'en inntar en verdi 1. Ettersom avvikene blir i økende grad spredt, vil de som er større enn a bidra mer til P4 enn de mindre enn a subtrahert fra ^4. Dette skyldes at ulineariteten fra den fjerde potens ligger i JJ4. JJ2<2> i nevneren kan tenkes på som en normaliseringsfaktor som bevirker K til å være uten enheter og uavhengig av den faktiske verdi av ^ 2 eller a. For the special case of a square wave, all deviations are equal and the Kurtosis takes a value of 1. As the deviations become increasingly spread out, those greater than a will contribute more to P4 than those less than a subtracted from ^4. This is because the nonlinearity from the fourth power lies in JJ4. JJ2<2> in the denominator can be thought of as a normalization factor that causes K to be unitless and independent of the actual value of ^2 or a.

Et annet middel for å evaluere spredningen av data rundt dets standardavvik (eller middelavvik, avhengig av hva som er blitt valgt) er å finne middel "avviket om avviket", dvs. gjennomsnittsmengden som hvert individuelle avvik avviker fra middel (eller standard) avviket. Igjen vil den absolutte differanse bli anvendt for å bevare et positivt bidrag fra hver sample. Med hvert individuelle avvik gitt av: |xj_ - x| som tidligere, blir middeldifferansen mellom individuelle avvik og middelavviket (i det etterfølgende definert ved uttrykket "spredning" i mangel av et bedre) uttrykt som: Another means of evaluating the dispersion of data around its standard deviation (or mean deviation, depending on what has been chosen) is to find the mean "deviation of the deviation", i.e. the average amount by which each individual deviation deviates from the mean (or standard) deviation. Again, the absolute difference will be used to preserve a positive contribution from each sample. With each individual deviation given by: |xj_ - x| as before, the mean difference between individual deviations and the mean deviation (hereafter defined by the term "spread" for lack of a better one) is expressed as:

Dette kan normaliseres ved å dele med- D og vil bli benevnt "modulasjon" ettersom parameteren nå er temmelig analog med den for amplitudemodulasjon av en bærebølge. En umodulert bærebølge (endog med varierende frekvens) har en spredning, og derfor modulasjon, lik null. Den maksimale stabile tilstands spredning er lik middelavviket og derfor kan modulasjon varieres fra null til en, eller 100$. This can be normalized by dividing by D and will be termed "modulation" as the parameter is now fairly analogous to that of amplitude modulation of a carrier wave. An unmodulated carrier wave (even with varying frequency) has a spread, and therefore modulation, equal to zero. The maximum steady state spread is equal to the mean deviation and therefore modulation can be varied from zero to one, or $100.

Den foregående definisjon av modulasjon er beregnet til å tillate evalueringen av et signal for den samme kvalitet som Kurtosis tilveiebringer, men uten behovet for multiplisering (kvadrering og fjerde potenser) eller ekstrahering av kvadratrøtter. Hvis middelavviket anvendes for D, blir en hel potens av 2 anvendt for N, og en konstant fast grad av modulasjon anvendes for et beslutningskriterium, ingen sanne avvik trengs å bli utført. Den tilsynelatende deling av N blir en serie av høyre forskyvninger (utført før summering til å unngå overflyt). Terskelkretsen blir en sammenligning mellom spredning og en fast fraksjon av D, igjen oppnådd ved høyre forskyvning (og eventuelt tilføyelse for å få den ønskede fraksjon). En deling vil bli utført kun hvis et analogt mål på modulasjon ønskes for undersøkelsesformål. Således gjør realisering av denne "forenklete Kurtosis" det mulig å anvende små rimelige mikroprosessorer til å utføre reell tids kravene for en brannavfølers statistiske diskriminator. The preceding definition of modulation is intended to allow the evaluation of a signal for the same quality that Kurtosis provides, but without the need for multiplication (squaring and fourth powers) or extracting square roots. If the mean deviation is used for D, an integer power of 2 is used for N, and a constant fixed degree of modulation is used for a decision criterion, no true deviations need be performed. The apparent division of N becomes a series of right shifts (performed before summation to avoid overflow). The threshold circuit becomes a comparison between dispersion and a fixed fraction of D, again obtained by right shift (and possibly addition to get the desired fraction). A split will only be performed if an analog measure of modulation is desired for survey purposes. Thus, realization of this "simplified Kurtosis" makes it possible to use small inexpensive microprocessors to perform the real-time requirements of a fire detector's statistical discriminator.

For å gjøre datainnsamlingen praktisk i henhold til den foreliggende oppfinnelse, innbefatter en anordning og innlesning av data fra de detekterte strålingssignaler en hysteresekrets. Virkningen av denne hysteresekrets er å rengjøre" dataene for å separare primærinformasjonen fra små forstyrrelser eller støy som kan være tilstede. Hysterese-kretsen genererer et utgangssignal som følger bak i inngangssignalet med en fast forskyvning inntil en helningsomsnuing foregår og en dødsone er blitt krysset. Ved det tidspunktet begynner utmatningen å følge innmatningen med en etterliggende forskyvning av den motsatte polaritet. Dette sikrer at små signalsvingninger som er mindre enn en til tre prosent av full skala ikke gir opphav til en ny sampling av den etter-følgende toppdetektor. Helningsomsnuingsindikasjonen i utmatningen lagres i en toppdetektor. Reell tids signal-avvikene oppnås ved å sammenligne utgangssignalene for maksimums- og minimumssampling med samplemidlet. Sammenligning av disse resultater med middelavviket fulgt av utjevning, igjen med en første ordens forsinkelse, gir en spredningsverdi som vil ligge mellom null og verdi lik middelavviket. Ved å dele med en analog deler, blir modulasjonsforholdet S/D tilgjengelig og kan sammenlignes med en fast referanseterskel. Den endelige binære utmatning er så en logisk SANN når modulasjonen er adekvat til å være den for et blafresignal, som indikerer brannavføling. In order to make the data collection practical according to the present invention, a device and input of data from the detected radiation signals includes a hysteresis circuit. The effect of this hysteresis circuit is to "clean" the data to separate the primary information from small disturbances or noise that may be present. The hysteresis circuit generates an output signal that trails the input signal with a fixed offset until a slope reversal occurs and a dead zone has been crossed. at which point the output begins to follow the input with a trailing shift of the opposite polarity. This ensures that small signal fluctuations of less than one to three percent of full scale do not give rise to a resampling of the trailing peak detector. The slope reversal indication in the output is stored in a peak detector. The real-time signal deviations are obtained by comparing the maximum and minimum sampling output signals to the sample mean. Comparing these results with the mean deviation followed by smoothing, again with a first-order delay, gives a dispersion value that will lie between zero and a value equal to the mean deviation.By dividing by one analog part, the modulation ratio S/D becomes available and can be compared with a fixed reference threshold. The final binary output is then a logical TRUE when the modulation is adequate to be that of a flap signal, indicating fire detection.

En annen parameter som kan anvendes til å bedømme hvorvidt settet av datapunkter i hukommelse er vilkårlig fordelt er utmatningen fra en enkel opp-ned teller. Hvis denne teller programmeres til å telle ned med eksempelvis en 3 Hz takt og opp med den takt som data mottas fra bølgeformtoppene, vil så lavfrekvente bølgeformer ikke overskride en forutbestemt telleterskel, uansett hvorvidt de er vilkårlige eller ikke. Ettersom bølgeformen fra en brann er kjent til å ha høyere frekvenskomponenter, representerer denne opp-ned tellerpara-meter et lite, men ytterligere kriterium for å skille branner fra ikke-branner. Another parameter that can be used to judge whether the set of data points in memory is arbitrarily distributed is the output from a simple up-down counter. If this counter is programmed to count down at, for example, a 3 Hz rate and up at the rate at which data is received from the waveform peaks, then low-frequency waveforms will not exceed a predetermined count threshold, regardless of whether they are arbitrary or not. As the waveform from a fire is known to have higher frequency components, this up-down counter parameter represents a small but additional criterion for distinguishing fires from non-fires.

En annen parameter som kan anvendes til å bedømme vilkårlighet involverer hva som er kjent som Chi-kvadrattesten for "pasningsgodheten". I statistikk, hvis man kan si med et 95$ sikkerhetsnivå at et gitt resultat ikke kunne ha skjedd tilfeldig, sies resultatet statistisk å være "signifikant". På tilsvarende måte er et 99$ sikkerhetsnivå "meget signifikant ". Another parameter that can be used to judge randomness involves what is known as the Chi-squared "goodness of fit" test. In statistics, if one can say with a 95$ confidence level that a given result could not have occurred by chance, the result is said to be statistically "significant". Similarly, a $99 security level is "very significant".

Ved å anvende Chi-kvadrattesten på samlingen av datapunkter i hukommelsen, med 95% sikkerhetsnivå, kan man si at de gitte datapunkter er normalt fordelt i en "signifikant" grad hvis Chi-kvadrattesten viser seg positiv. Chi-kvadrattesten er en vurderingen av hvor nær til en vilkårlig fordeling datapunktene representerer. Chi-kvadrat testen arbeider således godt sammen med Kurtosisparameteren til ytterligere å utelukke ikke-brannbølgeformer. Eksempelvis kunne en bølgeform med noen få store, smale topper, men det meste av sin informasjon konsentrert nær null, har en stor kurtosis p.g.a. fjerde potenseffekten av de store topper. Imidlertid ville Chi-kvadrattesten erkjenne at datapunktene ikke er vilkårlig fordelt. By applying the Chi-square test to the collection of data points in memory, with a 95% confidence level, one can say that the given data points are normally distributed to a "significant" degree if the Chi-square test proves positive. The chi-square test is an assessment of how close to an arbitrary distribution the data points represent. The Chi-square test thus works well with the Kurtosis parameter to further rule out non-fire waveforms. For example, a waveform with a few large, narrow peaks, but most of its information concentrated near zero, could have a large kurtosis due to fourth power effect of the big peaks. However, the Chi-square test would recognize that the data points are not randomly distributed.

På den annen side kunne et periodisk signal få sin amplitude modulert på en pseudo-vilkårlig måte til det punkt hvor en samling av datapunkter kan være i stand til å plassere en Chi-kvadrattest. Dette kan være tilfellet særlig hvis Chi-kvadrattesten ikke hadde mange datapunkter å arbeide med og hvis datapunktene har samlet noe om middelverdien. Kurtosis-parameteren vil imidlertid detektere at "vilkårligheten" er samlet om middelverdien, endog med ti eller færre datapunkter, og fyller så gapet i Chi-kvadrattesten hvor få datapunkter er tilgjengelige. On the other hand, a periodic signal could have its amplitude modulated in a pseudo-arbitrary manner to the point where a collection of data points might be able to fit a Chi-square test. This may be the case in particular if the Chi-square test did not have many data points to work with and if the data points have gathered something about the mean value. However, the kurtosis parameter will detect that the "arbitrariness" is clustered around the mean, even with ten or fewer data points, and then fills the gap in the Chi-square test where few data points are available.

Den statistiske diskriminatorkretsen kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen ved et lavpassfilter for kopling til en strålingsdetektor som reagerer på strålning i et forutvalgt bølgelengdeområde, The statistical discriminator circuit is characterized, according to the invention, by a low-pass filter for connection to a radiation detector that responds to radiation in a preselected wavelength range,

toppdetektormiddel koplet til utgangen fra nevnte filter for detektering av toppene mot de gjenværende signalkomponenter, middel for å behandle toppsignalene til å utvikle respektive estimerte middelverdier og middelavvikverdier hos toppsignalene , peak detector means connected to the output of said filter for detecting the peaks against the remaining signal components, means for processing the peak signals to develop respective estimated mean values and mean deviation values of the peak signals,

midler koplet til behandlingsmidlene for å kombinere nevnte toppsignaler med nevnte estimerte middelverdier og middelavviksverdier for å utvikle et signalspredningsnivå, og means coupled to the processing means for combining said peak signals with said estimated mean values and mean deviation values to develop a signal spread level, and

midler koplet til å motta nevnte signalspredningsnivå og en tilsvarende middelavviksverdi for å dele signalsprednings- means coupled to receive said signal spread level and a corresponding mean deviation value for dividing the signal spread

nivået med middelavviksverdien til å bestemme strålingsmodulasjonen. the level with the mean deviation value to determine the radiation modulation.

Brannavfølingssystemet kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved at hver er koplet til utgangen på en korresponderende detektorkanal som omfatter en strålingsdetektor og tilhørende forsterker, idet strålingsdetektoren i en første av nevnte kanaler velges til å reagere på stråling som har lang bølge-lengde i området av 7-25 mikron og strålingsdetektoren i den andre av nevnte kanaler velges til å reagere på stråling som har kort bølgelengde i et forutvalgt område. The fire detection system is characterized, according to the invention, in that each is connected to the output of a corresponding detector channel which comprises a radiation detector and associated amplifier, the radiation detector in a first of said channels being chosen to respond to radiation which has a long wavelength in the range of 7- 25 microns and the radiation detector in the second of said channels is selected to respond to radiation having a short wavelength in a preselected range.

Den innledningsvis nevnte fremgangsmåte kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved trinnene: å motta signaler fra en strålingsdetektor som har en respons overfor strålning innenfor et forutvalgt bølgelengdeområde, The initially mentioned method is characterized, according to the invention, by the steps: receiving signals from a radiation detector which has a response to radiation within a preselected wavelength range,

å filtrere nevnte mottatte signaler til å fjerne komponenter over en valgt frekvens, filtering said received signals to remove components above a selected frequency,

å detektere toppene hos de gjenværende signalkomponentene, to detect the peaks of the remaining signal components,

å kombinere toppsignalene til å utvikle estimerte middelverdier og middelavviksverdier hos toppsignalene, combining the peak signals to develop estimated mean values and mean deviation values of the peak signals,

å kombinere individuelle toppsignaler med de estimerte middel- og estimerte middelavviksverdier til å utvikle et signalspredningsnivå, og combining individual peak signals with the estimated mean and estimated mean deviation values to develop a signal spread level, and

å dele signalspredningsnivået med den estimerte middelavviksverdien til å gi en utmatningsverdi for strålnings-s ignalmodulasj on. dividing the signal dispersion level by the estimated mean deviation value to give an output value for radiation signal modulation.

Et alternativ til denne fremgangsmåte kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved trinnene: å utlede en serie av sekvensmessige datasignaler ved å sample detektere strålingsbølgeformer i henhold til en forutvalgt parameter, An alternative to this method is characterized, according to the invention, by the steps: deriving a series of sequential data signals by sampling detecting radiation waveforms according to a preselected parameter,

å behandle nevnte signaler i henhold til minst en valgt statistisk analysemekanisme for å teste vilkårlighetsegen-skapen hos nevnte detekterte stråling, processing said signals according to at least one selected statistical analysis mechanism to test the randomness property of said detected radiation,

å sammenligne resultatet av nevnte behandling med et forutvalgt terskelnivå, og to compare the result of said treatment with a preselected threshold level, and

å tilveiebringe en utmatning som indikerer følingen av en brann når resultatet av nevnte behandling overskrider nevnte terskelnivå. providing an output indicating the sensation of a fire when the result of said processing exceeds said threshold level.

Ytterligere utførelsesformer av diskriminatorkretsen, brannavfølingssystemet og fremgangsmåten, ifølge oppfinnelsen fremgår av patentkravene. Further embodiments of the discriminator circuit, the fire detection system and the method, according to the invention appear from the patent claims.

En bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse kan fås fra en betraktning av den etterfølgende detaljerte beskrivelse, tatt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er en tidsområdeplotting av bølgeformer fra en blafrende brann i kanaler for både lang og kort bølgelengde. Fig. 2 er en tidsområdeplotting av sammenlignbare bølge-former fra en varm, matt lyspære som vilkårlig opphakkes. Fig. 3 er et diagram over bølgeformer av detektert stråling A better understanding of the present invention can be obtained from a consideration of the following detailed description, taken in connection with the attached drawings, where: Fig. 1 is a time domain plotting of waveforms from a flickering fire in channels for both long and short wavelength. Fig. 2 is a time domain plot of comparable waveforms from a warm, dull light bulb that is arbitrarily chopped. Fig. 3 is a diagram of waveforms of detected radiation

fra en blafrende brann i frekvensområdet. from a flickering fire in the frequency range.

Fig. 4 er en annen frekvensområdeplotting av detektert stråling fra en varm, matt lyspære opphakket med en fast frekvens. Fig. 5 er en plotting som tilsvarer den i fig. 4, men med Fig. 4 is another frequency range plot of detected radiation from a warm, dull light bulb chopped at a fixed frequency. Fig. 5 is a plot corresponding to that in fig. 4, but with

strålingen opphakket vilkårlig. the radiation chopped up indiscriminately.

Fig. 6 er et flytskjema som illustrerer et typisk program som anvender en spesiell oppstilling ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 7 er et funksjonsblokkskjema som representerer en spesiell oppstilling i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 7A er et blokkskjema som viser en spesiell oppstilling Fig. 6 is a flowchart illustrating a typical program that uses a special arrangement according to the present invention. Fig. 7 is a functional block diagram representing a particular arrangement according to the present invention. Fig. 7A is a block diagram showing a particular arrangement

som kan realiseres som et supplement til fig. 7. which can be realized as a supplement to fig. 7.

Fig. 8 er et blokkskjema som illustrerer bruk av den foreliggende oppfinnelse i en dobbeltspektrumfrekvens reagerende brannavføler av krysskorrelatortypen. Fig. 9-16 er plottinger som illustrerer forskjellige bølgeformer som er innbefattet til å illustrere an-vendelsen av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 17 er et flytskjema som illustrerer en kombinert teller Fig. 8 is a block diagram illustrating use of the present invention in a dual spectrum frequency responding fire detector of the cross-correlator type. Figures 9-16 are plots illustrating various waveforms included to illustrate the application of the present invention. Fig. 17 is a flowchart illustrating a combined counter

og Kurtosis test for branndeteksjon. and Kurtosis test for fire detection.

Fig. 18 er et flytskjema som representerer en Chi-kvadrattest Fig. 18 is a flowchart representing a Chi-square test

for branndeteksjon. for fire detection.

Figurene 1 og 2 er tidsområdeplottinger av detektert strålning og er gitt for å vise forskjellene i detektert strålning mellom en blafrende brann og en kunstig kilde. Fig. 1 viser en tidsområdeplotting av detektert stråling fra en blafrende brann. Bølgeformene i fig. 1 representerer deteksjon i to kanaler. Den øvre bølgeformen illustrerer signalet fra en kortbølgeform detektor som har en respons i området 0,8-1,1 mikron. Den nedre bølgeformen viser utmatningen fra en langbølgeform detektor som har en respons i området 7-25 mikron. Korrelasjon på en tidsbasis mellom den øvre og nedre bølgeform er åpenbar. Amplituden av en gitt bølgeform er kvasi-vilkårlig. Fig. 2 viser tidsområdeplottingen av en detektert vilkårlig opphakket stråling fra en varm, matt lyspære. Tidsskalaen er utvidet, relativt fig. 1, og de to bølgeformene er ombyttet, dvs. den nedre bølgeformen 1 fig. 2 representerer utmatningen fra en kortbølgeleng dedetektor i området av 0,8-1,1 mikron mens den øvre bølgeformen representerer utmatningen fra en langbølgelengde detektor, i området av 7-25 mikron. Fig. 3 representerer plottingene av detektert stråling fra en blafrende brann i frekvensområdet fra 0 til 25 Hz. Den øvre bølgeformen representerer strålingen med den kortere bølge-lengde, mens den nedre bølgeformen representerer strålingen med den lengre bølgelengden. Tidsutstrekningen for inn-samling av disse data er ti sekunder og det vil bemerkes at toppene og dalene endrer seg fra tid til annen. Den generelle tendens er imidlertid dempning ved de høyere frekvenser. Fig. 4 viser bølgeformene av detektert strålning fra en varm, matt lyspære som opphakkes med 2,6 Hz. Bølgeformen med lengere bølgelengde er den øvre bølgeformen i den høyre delen av figuren. Der er klare topper ved 2,6 Hz, 7,8 Hz, og 13 Hz, korresponderende med oddetallsharmoniske av opphakk-ingsf rekvensen. Fig. 5 viser plottinger over detektert stråling fra en varm, matt lyspære, slik som i fig. 4, bortsett fra at opphakkingen av strålingen er vilkårlig i stedet for på en fast frekvens. Bølgeformen av lengre er den øvre bølgeformen i den venstre halvdel av figuren. Ingen klare topper er tilstede og frekvensområdeplottingen ligner meget den i fig. 3. Fig. 2 til 5 viser at operasjon i frekvensområdet over ti sekunds sampleintegralet ikke gir tilstrekkelig informasjon til å tillate at man skiller mellom lyset fra en brann og opphakket lys fra en lyspære. Tidsområdebehandling behøves. Figures 1 and 2 are time domain plots of detected radiation and are provided to show the differences in detected radiation between a flickering fire and an artificial source. Fig. 1 shows a time domain plot of detected radiation from a flickering fire. The waveforms in fig. 1 represents detection in two channels. The upper waveform illustrates the signal from a short-waveform detector that has a response in the range of 0.8-1.1 microns. The lower waveform shows the output from a long waveform detector that has a response in the 7-25 micron range. Correlation on a time basis between the upper and lower waveforms is obvious. The amplitude of a given waveform is quasi-arbitrary. Fig. 2 shows the time domain plot of a detected arbitrarily chopped radiation from a warm, dull light bulb. The time scale is extended, relative to fig. 1, and the two waveforms are interchanged, i.e. the lower waveform 1 fig. 2 represents the output from a short wavelength detector in the range of 0.8-1.1 microns while the upper waveform represents the output from a long wavelength detector, in the range of 7-25 microns. Fig. 3 represents the plots of detected radiation from a flickering fire in the frequency range from 0 to 25 Hz. The upper waveform represents the radiation with the shorter wavelength, while the lower waveform represents the radiation with the longer wavelength. The time span for collecting this data is ten seconds and it will be noted that the peaks and valleys change from time to time. However, the general tendency is attenuation at the higher frequencies. Fig. 4 shows the waveforms of detected radiation from a warm, dull light bulb which is chopped at 2.6 Hz. The waveform with the longer wavelength is the upper waveform in the right part of the figure. There are clear peaks at 2.6 Hz, 7.8 Hz, and 13 Hz, corresponding to odd harmonics of the chopping frequency. Fig. 5 shows plots of detected radiation from a warm, dull light bulb, as in fig. 4, except that the chopping of the radiation is arbitrary rather than at a fixed frequency. The waveform of longer is the upper waveform in the left half of the figure. No clear peaks are present and the frequency range plotting is very similar to that in fig. 3. Figs 2 to 5 show that operation in the frequency range over the ten second sample integral does not provide sufficient information to allow one to distinguish between the light from a fire and chopped light from a light bulb. Time range processing is needed.

Ettersom en opphakket bølgeform har relativt like positive og negative topper, ble toppdeteksjon anvendt for utvikling av de data som skal behandles. Ved mekanisering av behandlingen ble en Intel 2920 signalprosessor valgt. P.g.a. den begrens-ende matematiske evne hos nevnte 2920, var sann Kurtosis beregning av j^/j<jg2> ikke mulig ved 100 samples pr. sekund. Således ble tilnærmingen til sann Kurtosis (benevnt "modulasjon") anvendt for den første utførelsesformen. Denne tilnærming viste seg ganske vellykket for separering av det tilfeldige brannsignal i fig. 1 og 3 fra den opphakkede lyspæremålingen i fig. 2, 4 og 5. As a chopped waveform has relatively equal positive and negative peaks, peak detection was used to develop the data to be processed. When mechanizing the treatment, an Intel 2920 signal processor was chosen. Because of. the limiting mathematical ability of the aforementioned 2920, true Kurtosis calculation of j^/j<jg2> was not possible at 100 samples per second. Thus, the approximation of true kurtosis (referred to as "modulation") was used for the first embodiment. This approach proved quite successful for separating the random fire signal in Fig. 1 and 3 from the chopped light bulb measurement in fig. 2, 4 and 5.

Et flytskjema er vist i fig. 6 og representerer et typisk program som kan anvendes for å utføre modulasjonstesten som er beskrevet ovenfor, hvor spredningen S bestemmes fra ligningen: A flowchart is shown in fig. 6 and represents a typical program that can be used to perform the modulation test described above, where the spread S is determined from the equation:

som så normaliseres ved å dele med- D til å utvikle modulasjon. Det spesielle program som er representert i fig. 6 er blitt realisert på en Intel 2920 signalbehandler under anvendelse av en 100 sample/sekund innmatningstakt, en fem sekunders utjevningstidskonstant, og en modulasjonsterskel lik 38% for beslutning med hensyn til hvorvidt inngangssignalet tilsvarer opphakket eller tilfeldig stråling. which is then normalized by dividing by D to develop modulation. The particular program represented in fig. 6 has been realized on an Intel 2920 signal processor using a 100 sample/second input rate, a five second smoothing time constant, and a modulation threshold equal to 38% for deciding whether the input signal corresponds to chopped or random radiation.

De innkomne datasamples, tatt hvert 0,01 sekund føres gjennom et 3 pols 4 Hz lavpassfilter som er realisert ved rekursiv digital filterteknikk. Filteret ligner ganske meget på en Gaussisk konfigurasjon, men har noe høyere demping av det konjugerte polpar for å sikre mangel på overskytninger fra hurtige innmatningsendringer. I tillegg blir helningspolariteten tatt fra differansen mellom utgangssamples adskilt med fire sampleintervaller for ytterligere å redusere for-styrrelsen fra støytransienter over det ønskede signalpass-bånd. The incoming data samples, taken every 0.01 seconds, are passed through a 3-pole 4 Hz low-pass filter which is realized by recursive digital filter technology. The filter is quite similar to a Gaussian configuration, but has somewhat higher attenuation of the conjugate pole pair to ensure a lack of overshoots from rapid input changes. In addition, the slope polarity is taken from the difference between output samples separated by four sample intervals to further reduce the disturbance from noise transients above the desired signal passband.

Helningspolariteten anvendes til å bestemme når en filtrert datasample kan beholdes som en ny positiv topp (xp) eller negativ topp (xn). For å bli beholdt, må den opptre etter en signalendring av minst 1% av full skala etter den foregående topp. Denne dødsone reduserer sannsynligheten for at små fluktuasjoner vil minske nyttigheten av toppdataen. Positive og negative toppverdier blir uavhengig utjevnet av en 2,5 sekunds tidskonstant, enkeltpolfilter som en tilnærming til sanne gjennomsnitt, Xp og xn. The slope polarity is used to determine when a filtered data sample can be retained as a new positive peak (xp) or negative peak (xn). To be retained, it must occur after a signal change of at least 1% of full scale after the preceding peak. This dead zone reduces the likelihood that small fluctuations will reduce the usefulness of the peak data. Positive and negative peaks are independently smoothed by a 2.5 second time constant, single pole filter as an approximation of true averages, Xp and xn.

Fra disse to verdier blir samplemiddelverdien x, estimert som 1/2 (xP + x<n>) og middelavviket estimeres som D = 1/2 (xp-xn). Med disse gir hver toppsample, xP eller x<n>, et individuelt avvik x-[ - x som kan anvendes til å beregne spredningen og modulasjonen som tidligere beskrevet. Utjevningstidskonstanten anvendt på S og M er 5 sekunder. Den må være lenger enn den som anvendes til å utlede x og D slik at under transientforhold kan S ikke overskride D, hvilket gir opphav til M negativ eller større enn en. I terskeltesten, hvis M > 3/8 D, ansees modulasjon tilstrekkelig til å indikere brannblafringssignal. From these two values, the sample mean value x is estimated as 1/2 (xP + x<n>) and the mean deviation is estimated as D = 1/2 (xp-xn). With these, each peak sample, xP or x<n>, gives an individual deviation x-[ - x which can be used to calculate the spread and modulation as previously described. The smoothing time constant applied to S and M is 5 seconds. It must be longer than that used to derive x and D so that under transient conditions S cannot exceed D, giving rise to M negative or greater than one. In the threshold test, if M > 3/8 D, modulation is considered sufficient to indicate fire flapping signal.

Det bør bemerkes at i denne utførelsesform vil mangelen på andre og fjerde potens av inngangssignalet unngå dynamikk-områdeproblemene knyttet til en sann realisering av Kurtosis-funksjonen. Eksempelvis er et inngangssignalområde av 30:1 typisk for et brukbart område av 91,44 cm til 30,48 m (3 fot til 100 fot) med 30 dB med automatisk styrkeregulerings (AGC) kompensering. Tatt til den fjerde potens, krever dette et dynamisk område av 810.000:1 eller 118 dB pluss ytterligere 10 til 20 dB for bølgeformoppløsning innenfor det svakest mulige signal. Det er klart at dette krever en mikroprosessor med betydelig mer aritmetisk evne enn nevnte 2920 for en brannavføleranvendelse. Modulasjonstilnærmingen krever kun det dynamiske området av signalet pluss de tilføyde 10 til 20 dB for bølgeformoppløsning, totalt 40 til 50 dB. It should be noted that in this embodiment the lack of second and fourth powers of the input signal will avoid the dynamic range problems associated with a true realization of the Kurtosis function. For example, an input signal range of 30:1 is typical for a usable range of 3 feet to 100 feet (91.44 cm to 30.48 m) with 30 dB of automatic gain control (AGC) compensation. Taken to the fourth power, this requires a dynamic range of 810,000:1 or 118 dB plus an additional 10 to 20 dB for waveform resolution within the weakest possible signal. Obviously, this requires a microprocessor with considerably more arithmetic capability than the aforementioned 2920 for a fire detector application. The modulation approach requires only the dynamic range of the signal plus the added 10 to 20 dB for waveform resolution, totaling 40 to 50 dB.

Funksjonsblokkskjemaet i fig. 7 representerer en annen mulig realisering av en modulasjonsdetektor for kurtosis tilnærmingen. Dette er vist omfattende et inngangstrinn som har et lavpassf ilter 20 med en grensef rekvens lik 4 Hz. Dette følges av en hysteresekrets 22 ut fra hvilken signal splittes i positive og negative deler for tilføring til respektive toppdetektorer 24, 25. Hver av detektorene er koplet til et korresponderende lavpassfilter 26 eller 27 som har en tidskonstant lik 2,5 sekunder. Disse lavpassfilter 26, 27 utfører en summeringsoperasjon på Xp og xn i analog form i stedet for i digital form, slik som summering av x^ den hensikt å beregne et gjennomsnitt, som følger: The functional block diagram in fig. 7 represents another possible realization of a modulation detector for the kurtosis approach. This is shown to include an input stage which has a low-pass filter 20 with a cut-off frequency equal to 4 Hz. This is followed by a hysteresis circuit 22 from which the signal is split into positive and negative parts for supply to respective peak detectors 24, 25. Each of the detectors is connected to a corresponding low-pass filter 26 or 27 which has a time constant equal to 2.5 seconds. These low-pass filters 26, 27 perform a summation operation on Xp and xn in analog form instead of in digital form, such as summation of x^ for the purpose of calculating an average, as follows:

Disse blir i sin tur, i sine respektive kanaler, koplet til attenuatorer 28 eller 29 og operasjonsforsterkere 30, 31. Utgangen fra forsterkeren 30 tilføres et annet par av operasjonsforsterkere 32, 33 som., er koplet til å motta respektivt, på de gjenværende innganger, signaler fra toppdetektorenes 24, 25 utganger. Attenuatortrinnene 34, 35 er koplet respektivt til utgangene på forsterkerne 32, 33 og er koplet til å gi innmatninger til en summeringsforsterker 36 som også er koplet til utgangen på forsterkeren 31. Utmatningen fra forsterkeren 36 er koplet til et lavpassfilter 38 som har en fem sekunders tidskonstant som i sin tur er koplet til en analog deler 40 som mottar en andre innmatning fra forsterkeren 31 utgang. En komparator 42 er koplet til delerens 40 utgang og har også en referansenivåinngang. These are in turn, in their respective channels, connected to attenuators 28 or 29 and operational amplifiers 30, 31. The output from the amplifier 30 is fed to another pair of operational amplifiers 32, 33 which are connected to receive respectively, on the remaining inputs , signals from the top detectors' 24, 25 outputs. The attenuator stages 34, 35 are connected respectively to the outputs of the amplifiers 32, 33 and are connected to provide inputs to a summing amplifier 36 which is also connected to the output of the amplifier 31. The output from the amplifier 36 is connected to a low-pass filter 38 which has a five second time constant which in turn is connected to an analog divider 40 which receives a second input from the amplifier 31 output. A comparator 42 is connected to the output of the divider 40 and also has a reference level input.

I en foretrukket oppstilling i henhold til oppfinnelsen, er detektorene 24 og 25 toppdetektorer som reagerer på en endring i helning av inngangsbølgeformen. Som alternativer kan blokkene 24, 25 eksempelvis representere nullkryssings-detektorer, for bestemmelse av nullkryssingstidsintervaller, eller andre deriverte-lik-null detektorer. Slike detektorer 24, 25 utvikler data i form av valgte samplesignaler som så behandles fra en analysering av inngangsbølgeformen i henhold til oppfinnelsen. I den bestemte diskusjon av utførelses-formen i fig. 7 og 7Å, vil kretsene bli beskrevet i form av toppdetektorer 24, 25. Imidlertid vil det forstås at disse detektorer 24, 25 like gjerne kan være andre av de nevnte typer. In a preferred arrangement according to the invention, detectors 24 and 25 are peak detectors which respond to a change in slope of the input waveform. As alternatives, the blocks 24, 25 can for example represent zero-crossing detectors, for determining zero-crossing time intervals, or other derivative-equal-zero detectors. Such detectors 24, 25 develop data in the form of selected sample signals which are then processed from an analysis of the input waveform according to the invention. In the particular discussion of the embodiment of FIG. 7 and 7Å, the circuits will be described in terms of top detectors 24, 25. However, it will be understood that these detectors 24, 25 may just as easily be other of the aforementioned types.

I kretsen i fig. 7 blir inngangssignalet filtrert til under 4 Hz til å fjerne høyfrekvent støy og tilføres så hysterese-kretsen 22. Disse trinn, som kan fremstilles med et assortement av integratorer, dioder og forskyvninger, som kjent innenfor teknikken, genererer en utmatning som følger bak innmatningen med en fast forskyvning inntil en helningsomsnuing skjer og en dødsone er blitt krysset. Ved det tidspunktet begynner utmatningen å følge innmatningen med en etterliggende forskyvning av den motsatte polaritet. Dette sikrer at små signalsving som er mindre enn en til tre prosent av full skala ikke gir opphav til ny sampling av den følgende toppdetektoren. Hver gang en helningsomsnuing skjer etter et sving større enn 1%, referert til den foregående helningsomsnuing, blir den nye toppverdien (positiv eller negativ) lagret i en toppdetektor. De resulterende trappe-trinns lignende bølgeformer blir uavhengig utjevnet med et første ordens forsinkelsesfilter som har en tidskonstant lik 2,5 sekunder. De følgende sirkler 28, 29, summeringsfor-sterkeren 30 og differanseforsterkeren 31 kombinerer en halvpart av summen av Xp og xn til å få gjennomsnittet og også en halvpart av differansen til å få midt-til-topp svinget, eller middelavviket. Trappetrinnsverdiene fra maksimums og minimumssamplene (Xp og xn) sammenlignes med samplemiddelverdien til å oppnå reell-tids avvikene. Sammenligning av disse med middelavviket og utjevning, igjen ved første ordens forsinkelse, gir en verdi av spredning S som vil ligge mellom null og en verdi lik middelavviket. Ved å dele med en analog deler 40, blir modulasjonsforholdet, S/D, tilgjengelig og kan sammenlignes med en fast referanseterskel i komparatoren 42. Den binære utmatning er så en logisk SANN når modulasjonen er adekvat til å være den for et blafringssignal. In the circuit in fig. 7, the input signal is filtered to below 4 Hz to remove high frequency noise and then applied to the hysteresis circuit 22. These stages, which can be fabricated with an assortment of integrators, diodes and offsets, as known in the art, generate an output that follows the input by a fixed displacement until a slope reversal occurs and a dead zone has been crossed. At that point the output begins to follow the input with a trailing shift of the opposite polarity. This ensures that small signal swings of less than one to three percent of full scale do not give rise to resampling of the following peak detector. Whenever a slope reversal occurs after a turn greater than 1%, referenced to the previous slope reversal, the new peak value (positive or negative) is stored in a peak detector. The resulting staircase-like waveforms are independently smoothed with a first-order delay filter having a time constant equal to 2.5 seconds. The following circuits 28, 29, the summing amplifier 30 and the difference amplifier 31 combine half of the sum of Xp and xn to get the average and also half of the difference to get the center-to-peak swing, or standard deviation. The stair step values from the maximum and minimum samples (Xp and xn) are compared with the sample mean value to obtain the real-time deviations. Comparing these with the mean deviation and smoothing, again with a first-order delay, gives a value of spread S that will lie between zero and a value equal to the mean deviation. By dividing by an analog divider 40, the modulation ratio, S/D, becomes available and can be compared to a fixed reference threshold in the comparator 42. The binary output is then a logical TRUE when the modulation is adequate to be that of a flapping signal.

Ligningene for S og D gitt tidligere ble realisert som vist i fig. 6 og 7 til å tilpasses til styrkene hos 2920 signal-prosessoren. Således ble lavpassfiltre anvendt i stedet for beregnete gjennomsnitt slik som: The equations for S and D given earlier were realized as shown in fig. 6 and 7 to be adapted to the strengths of the 2920 signal processor. Thus, low-pass filters were used instead of calculated averages such as:

for å unngå lagring av N datapunkter. For andre mikroprosessorer som har større lagre, kan en direkte beregning baseres på ligningene direkte anvendes. to avoid storing N data points. For other microprocessors that have larger memories, a direct calculation based on the equations can be directly applied.

Fig. 7A er et blokkskjema som representerer en spesiell krets i henhold til et trekk ved den foreliggende oppfinnelse som kan innbefattes som et supplement til kretsene i fig. 7. Fig. 7A is a block diagram representing a particular circuit according to a feature of the present invention which may be included as a supplement to the circuits of Figs. 7.

Fig. 7A viser en opp/ned teller 72 som drives i OPP-retningen av signaler utledet fra den samplede bølgeform og i ned-retningen av en klokke. Kretsen i fig. 7A kan koples i kretsen i fig. 7 på den måte som er angitt. Fig. 7A shows an up/down counter 72 which is driven in the UP direction by signals derived from the sampled waveform and in the DOWN direction by a clock. The circuit in fig. 7A can be connected in the circuit in fig. 7 in the manner indicated.

Signaler til å drive telleren 72 i opp-retningen tas fra positiv og negativ toppdetektorene 24, 25 i fig. 7 før bølgeformutjevning anvendes. Disse signaler tilføres i en ELLER-port 74 og så til OPP-inngangen på telleren 72. NED-inngangen til telleren kommer fra et klokkesignal som opererer på omtrentlig 3 Hz (for kretsen i fig. 7 hvor signalene avkuttes over 4 Hz av lavpassfilteret 20). Tellingen som etableres i telleren 72 tilføres et terskeltrinn 76 som har en forutvalgt referansenivåinnmatning for signalsammenligning. Utmatningen fra terskeltrinnet 76 tilføres en OG-port 78 som er koplet til å motta som en andre innmatning utmatningen fra komparatortrinnet 42 i fig. 7. Kun når begge innmatninger til OG-porten 78 er SANNE, vil den logiske utmatning fra OG-porten 78 være SANN, idet der derved angis en brann. Signals to drive the counter 72 in the upward direction are taken from the positive and negative top detectors 24, 25 in fig. 7 before waveform smoothing is applied. These signals are fed into an OR gate 74 and then to the UP input of the counter 72. The DOWN input to the counter comes from a clock signal operating at approximately 3 Hz (for the circuit in Fig. 7 where the signals are cut off above 4 Hz by the low-pass filter 20 ). The count established in the counter 72 is fed to a threshold stage 76 which has a preselected reference level input for signal comparison. The output from the threshold stage 76 is supplied to an AND gate 78 which is connected to receive as a second input the output from the comparator stage 42 in fig. 7. Only when both inputs to AND gate 78 are TRUE will the logic output from AND gate 78 be TRUE, thereby indicating a fire.

Med telleren 72 tellende ned med klokketakten lik 3 Hz og tellende opp med den takt som data mottas fra bølgeform-toppene hos toppdetektorene 24, 25, vil lavfrekvente bølge-former ikke overskride den forutbestemte telleterskel hos trinn 76-, uansett hvorvidt de er tilfeldige eller ikke. Når en bølgeform fra en brann detekteres, bevirker imidlertid i høyere frekvenskomponenter i en slik bølgeform tellingen til å overskride det forutinnstilte referansenivået hos terskeltrinnet 76, hvorved et SANT-signal tilføres OG-porten 78. With the counter 72 counting down at the clock rate equal to 3 Hz and counting up at the rate at which data is received from the waveform peaks at the peak detectors 24, 25, low frequency waveforms will not exceed the predetermined count threshold at step 76-, regardless of whether they are random or not. However, when a waveform from a fire is detected, higher frequency components of such a waveform cause the count to exceed the preset reference level at threshold stage 76, thereby applying a TRUE signal to AND gate 78.

Fig. 8 er et blokkskjema som viser realiseringen av statistiske diskriminatorer i henhold til den foreliggende oppfinnelse i en dobbelt spektrums frekvens-reagerende branndetektor, slik som er beskrevet i US-patentsøknad nr. 592.611 (Mark T. Kern), med tittel "Dual Spectrum Frequency Respond-ing Fire Sensor", overdratt til assignataren for denne søknad. Innholdet i US-patentsøknad nr. 592.611 (Norsk patentsøknad nr. 854568) innbefattes her ved denne henvisning. Kretsen i fig. 8 tilsvarer fig. 5 i søknad nr. 592.611, der statistiske diskriminatorer ifølge foreliggende oppfinnelse, erstatter periodisk-signal detektorene i nevnte fig. 5 og med tilføyelsen av en kryss-korrelasjonsdetektor, slik som omhandlet i fig. 5 i US-patent søknad nr. 735.039 med tittel "Fire Sensor Cross-Correlator Circuit and Method" Fig. 8 is a block diagram showing the implementation of statistical discriminators according to the present invention in a dual spectrum frequency responsive fire detector, as described in US Patent Application No. 592,611 (Mark T. Kern), entitled "Dual Spectrum Frequency Respond-ing Fire Sensor", transferred to the assignee for this application. The content of US patent application no. 592,611 (Norwegian patent application no. 854568) is incorporated herein by this reference. The circuit in fig. 8 corresponds to fig. 5 in application no. 592,611, where statistical discriminators according to the present invention replace the periodic signal detectors in said fig. 5 and with the addition of a cross-correlation detector, as discussed in FIG. 5 of US Patent Application No. 735,039 entitled "Fire Sensor Cross-Correlator Circuit and Method"

(også overdratt til assignataren for denne søknaden). Innholdet i den søknaden er også innbefattet her med denne henvisning. (also transferred to the assignee for this application). The content of that application is also included here with this reference.

I fig. 8 er vistet system 50 som har n doble smal-bånd-kanaler 1, 2, ...n, idet hvert sett er på et forskjellig smalbåndfilter-spektralpassbånd F^, F2, ...Fn. Hver av smal-båndkanalene innbefatter doble signalkanaler som strekker seg respektivt fra forsterker 55, koplet til kort-bølgelengde detektoren 53, og forsterker 56, koplet til lang-bølgelengde detektoren 54, til en forholdsdetektor 57. Som angitt reagerer kort-bølgelengde detektoren 53 på bølge-lengder i området av 0,8 til 1,1 mikron, og lang-bølgelengde detektoren 54 reagerer på bølgelengder i området av 7-25 mikron. Alternativt kan kort-bølgelengdedetektoren 53 innstilles til å reagere på bølgelengder i området av 1,3 til 1,5 mikron. In fig. 8 shows system 50 having n dual narrowband channels 1, 2, ...n, each set being on a different narrowband filter spectral passband F^, F2, ...Fn. Each of the narrow-band channels includes dual signal channels extending respectively from amplifier 55, coupled to the short-wavelength detector 53, and amplifier 56, coupled to the long-wavelength detector 54, to a ratio detector 57. As indicated, the short-wavelength detector 53 responds to wavelengths in the range of 0.8 to 1.1 microns, and the long-wavelength detector 54 responds to wavelengths in the range of 7-25 microns. Alternatively, the short wavelength detector 53 can be set to respond to wavelengths in the range of 1.3 to 1.5 microns.

Hver av signalkanalene innbefatter et smal-båndfilter, en helbølgelikeretter og et lavpassfilter koplet i serie mellom forsterkerne 55 eller 56, slik tilfellet måtte være, og inngangen på forholdsdetektortrinnet 57. Utmatningene fra forholdsdetektorene 57 i de n smal-båndskanalene 1, 2, ...n tilføres et voteringslogisk trinn 59 som genererer et utgangssignal som er enten SANT eller FALSK i henhold til majoriteten av forholdsdetektor-utgangssignalene fra n smal-båndskanalene. Denne utmatning koples som en innmatning til en OG-port 60, hvis andre innmatninger er utmatningen fra en krysskorrelasjonsdetektor 62 og utmatningene fra et par statistiske diskriminatorer 64, 65, tilført gjennom inverter-ingstrinn 66, 67. Utmatningen fra OG-trinnet 61 tilføres et forsinkelsestrinn 70 som leverer utmatningen fra avføler-systemet 50. Each of the signal channels includes a narrow-band filter, a full-wave rectifier and a low-pass filter connected in series between the amplifiers 55 or 56, as the case may be, and the input of the ratio detector stage 57. The outputs of the ratio detectors 57 in the n narrow-band channels 1, 2, .. .n is applied to a voting logic stage 59 which generates an output signal which is either TRUE or FALSE according to the majority of ratio detector outputs from the n narrowband channels. This output is coupled as an input to an AND gate 60, whose other inputs are the output from a cross-correlation detector 62 and the outputs from a pair of statistical discriminators 64, 65, supplied through inverter stages 66, 67. The output from the AND stage 61 is supplied to a delay stage 70 which provides the output from the sensor system 50.

De statistiske diskriminatorer 64, 65 i fig. 8 korresponderer med kretsen vist i fig. 7. Disse erstatter det periodiske signals auto-korrelasjonsdetektorer som er nevnt i vår tidligere søknad, og gir forbedret gjenkjennelse av kunstig opphakkete kilder, hvorved utvikles bedre sikkerhet mot falske alarmer. I kretsen i fig. 8 blir et kunstig opphakket signal gjenkjent som sådan av de statistiske diskriminatorer 64, 65 som derved blokkerer OG-porten 60 til å hindre kretsen fra å utvikle et SANT signal som en falsk alarm på utgangen. De statistiske diskriminatorer ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes i stedet for periodisk-signal-detektorer i annen brannavfølerapparatur til å oppnå en mer restriktiv respons på kunstig opphakkete strålingskilder. The statistical discriminators 64, 65 in fig. 8 corresponds to the circuit shown in fig. 7. These replace the periodic signal auto-correlation detectors mentioned in our previous application, and provide improved recognition of artificially chopped sources, thereby developing better security against false alarms. In the circuit in fig. 8, an artificially chopped signal is recognized as such by the statistical discriminators 64, 65 which thereby block the AND gate 60 to prevent the circuit from developing a TRUE signal as a false alarm at the output. The statistical discriminators according to the present invention can be used instead of periodic signal detectors in other fire detection equipment to achieve a more restrictive response to artificially chopped radiation sources.

Ifølge statistisk teori vil en sann vilkårlig prosess ha en Kurtosis lik 3,0. For å se hvorledes visse brannsignaler og visse ikke-brannsignaler sammenlignes med en vilkårlig prosess, ble en viss analyse utført ved å beregne Kurtosisen i seksjoner av registrert data. According to statistical theory, a true random process will have a Kurtosis equal to 3.0. To see how certain fire signals and certain non-fire signals compare to an arbitrary process, some analysis was performed by calculating the Kurtosis in sections of recorded data.

Fig. 9-16 viser forskjellige bølgeformer som illustrerer denne Kurtosise beregning utført i henhold til den foreliggende oppfinnelse, basert på valgte reell tids signaler. I disse figurer er bølgeformen i fig. 9 en ren sinusbølge, tilveiebragt for sammenligning. Bølgeformene i fig. 10 og 11 korresponderer med opphakket stråling fra en varm, matt lyspære som opphakkes. Opphakkingen for bølgeformen i fig. Fig. 9-16 show different waveforms illustrating this Kurtosis calculation performed according to the present invention, based on selected real-time signals. In these figures, the waveform in fig. 9 a pure sine wave, provided for comparison. The waveforms in fig. 10 and 11 correspond to chopped radiation from a warm, dull light bulb that is chopped. The chopping for the waveform in fig.

10 varierer i frekvens. Bølgeformen i fig. 12 korrespon-dererer med sollysstrålning på en klar dag. Bølgeformen i fig. 13, 14 og 15 korresponderer med stråling fra branner i varierende avstander av henholdsvis 30,5 meter, 15,25 meter og 6,10 meter. Til sist blir bølgeformen i fig. 16 utledet fra sollys på en delvis skyet dag. 10 varies in frequency. The waveform in fig. 12 corresponds to solar radiation on a clear day. The waveform in fig. 13, 14 and 15 correspond to radiation from fires at varying distances of 30.5 metres, 15.25 meters and 6.10 metres, respectively. Finally, the waveform in fig. 16 derived from sunlight on a partly cloudy day.

I disse tilfeller er beregningene basert på den sanne Kurtosis-ligning: In these cases, the calculations are based on the true Kurtosis equation:

og ikke på tilnærmingen av spredning S utledet ved delning med D, som beskrevet ovenfor. Hver beregning av bølgeformene i fig. 9-16 representerer 20 datapunkter (10 positive, 10 negative). Dataene, i millivolt etter forsterkning, fremtrer i den følgende tabell 1, hvor visse signaler forsterkes mer enn andre for å oppnå adekvat oppløsning. and not on the approximation of spread S derived by dividing by D, as described above. Each calculation of the waveforms in Fig. 9-16 represent 20 data points (10 positive, 10 negative). The data, in millivolts after amplification, appear in the following Table 1, where certain signals are amplified more than others to achieve adequate resolution.

Hver av signalene i tabell 1 og som representert i bølge-formene i fig. 9-16 rir på et likespenningsnivå av ca. 1 volt. Dette gjør ingen forskjell, ettersom datapunktene for gjennomsnittet (x) subtrahert ut for å oppnå variansen og Kurtosisen. Slik det er klart fra tabell 1, har de opphakkede bølgeformer i fig. 9-11, selv om de varierer i frekvens som i fig. 10, en Kurtosis som er meget nær en ren sinusbølge (fig. 9). På den annen side har brannene, selv ved en avstand av 30,5 meter, en radikalt forskjellig Kurtosis (K = 2,5 til 3,2) og en verdi meget nær den for en sann vilkårlig prosess. Each of the signals in table 1 and as represented in the waveforms in fig. 9-16 rides on a DC voltage level of approx. 1 volt. This makes no difference, as the data points for the mean (x) are subtracted out to obtain the variance and the kurtosis. As is clear from table 1, the chopped waveforms in fig. 9-11, although they vary in frequency as in fig. 10, a Kurtosis that is very close to a pure sine wave (Fig. 9). On the other hand, the fires, even at a distance of 30.5 meters, have a radically different Kurtosis (K = 2.5 to 3.2) and a value very close to that of a true random process.

Sollyssignaler, som er vist i fig. 12 og 16, fremkommer som vilkårlige signaler i stedet for opphakkede signaler. Det mindre sollyssignalet i fig. 12 har en Kurtosis som faller i området mellom en brann og et opphakket signal. På den annen side har det større sollyssignalet i fig. 16 (en 15 punkts beregning i stedet for en 20 punkts beregning) en Kurtosis som er mindre enn den for en brann. Dette skyldes dens vilkårlige relativt opphakkede natur. I en brannavføler-systemanvendelse, tillater den høye Kurtosis av sky-modulert sollys en brann å bli detektert av andre mekanismer, slik som de som er gjenstanden for de to verserende søknader som er nevnt ovenfor, selv i nærværet av direkte sollys. Sunlight signals, which are shown in fig. 12 and 16, appear as random signals instead of chopped signals. The smaller sunlight signal in fig. 12 has a Kurtosis that falls in the area between a fire and a chopped signal. On the other hand, the larger sunlight signal in fig. 16 (a 15 point calculation instead of a 20 point calculation) a Kurtosis smaller than that of a fire. This is due to its arbitrary relatively chopped up nature. In a fire sensor system application, the high kurtosis of cloud-modulated sunlight allows a fire to be detected by other mechanisms, such as those that are the subject of the two pending applications mentioned above, even in the presence of direct sunlight.

Flytskjemaet i fig. 17 illustrerer hvorledes Kurtosis-testen er mekanisert sammen med opp/ned-teller testen (se fig. 7A). En beslutningsrubrikk for et 1/3 sekunds medgått tid representerer en 3 Hz teller 72 som teller ned, mens toppsignaler generert fra helningspolaritetendringer energiserer telleren til å telle opp. En terskel med en telling av 4 anvendes som beslutningspunktet med hensyn til hvorvidt data fra helnings-endringer mottas hurtig nok til å representere en brann. The flowchart in fig. 17 illustrates how the Kurtosis test is mechanized together with the up/down counter test (see Fig. 7A). A decision heading for a 1/3 second elapsed time represents a 3 Hz counter 72 counting down, while peak signals generated from slope polarity changes energize the counter to count up. A threshold with a count of 4 is used as the decision point regarding whether data from slope changes is received quickly enough to represent a fire.

Likeledes blir et beslutningspunkt med en Kurtosis lik 2,4 anvendt til å indikere hvorvidt datapunktene fordeles riktig til å indikere en brann. 2,4 referansenivået utledes empirisk fra variasjonen i Kurtosis for en brann som er i området av 2,5 til 3,2 fra tabell 1, med den for ikke-branner som er i området fra 1,0 til 1,9. Likewise, a decision point with a Kurtosis equal to 2.4 is used to indicate whether the data points are correctly distributed to indicate a fire. The 2.4 reference level is derived empirically from the variation in Kurtosis for a fire which is in the range of 2.5 to 3.2 from Table 1, with that for non-fires which is in the range of 1.0 to 1.9.

Fig. 18 er et flytskjema som representerer opptredenen av en Chi-kvadrattest på samplede data fra mottatt strålning til å detektere nærværet av en brann. Pre-programmert inn i fig. 18 er K, antallet av beholdere til å bruke ved beregning av Chi-kvadrat. Også pre-programmert inn i fig. 18 er det forventede antall av samples pr. beholder uttrykt som en prosentandel av N, det totale antall samples i lager. Kjenner man således e<1>, blir beholderkantene beregnet i form av x og a og samtlige datapunkter i lager sorteres inn i de K-beholdere. bjj er så antallet av samples sortert i den k'te beholderen. Chi-kvadrat blir så beregnet og sammenlignet med beslutningsverdien c, som også er pre-programmert i fig. 18 ved kjenskap til K. Fig. 18 is a flowchart representing the performance of a Chi-square test on sampled data from received radiation to detect the presence of a fire. Pre-programmed into fig. 18 is K, the number of bins to use when calculating Chi-square. Also pre-programmed into fig. 18 is the expected number of samples per container expressed as a percentage of N, the total number of samples in stock. Thus, if e<1> is known, the container edges are calculated in the form of x and a and all data points in storage are sorted into the K containers. bjj is then the number of samples sorted in the k'th bin. Chi-square is then calculated and compared to the decision value c, which is also pre-programmed in fig. 18 through knowledge of K.

Som et eksempel, vurder tilfellet fra tabell 1 for kolonnen med overskrift fig. 15 hvor N=20 samples er blitt tatt og K=6 intervaller skal anvendes for testing av hypotesen at de kommer fra en normal sannsynlighetsfordeling med et 95% sikkerhetsnivå. Brannintervallgrensene, , kan velges (vilkårlig) til å være likt adskilt med: x - a, x - a/2, x, x + a/2, ogx+2. Fra en tabell over den normale kurven av feil, er antallet av samples som kan forventes å falle i disse intervaller: e^ til e^ = henholdsvis 3,2; 3,0; 3,8; 3,8; 3,0 og 3,2. As an example, consider the case from Table 1 for the column headed fig. 15 where N=20 samples have been taken and K=6 intervals are to be used for testing the hypothesis that they come from a normal probability distribution with a 95% confidence level. The fire interval boundaries, , can be chosen (arbitrarily) to be equally spaced by: x - a, x - a/2, x, x + a/2, andx+2. From a table of the normal curve of error, the number of samples that can be expected to fall in these intervals are: e^ to e^ = 3.2 respectively; 3.0; 3.8; 3.8; 3.0 and 3.2.

Fra tabell 1 for fig. 15 vil testsamplene sorteres inn i disse samme intervaller med de følgende tellinger b^ til b^ = henholdsvis 3, 2, 7, 3, 2 og 3. Chi-kvadrat kan beregnes som følger: From table 1 for fig. 15, the test samples will be sorted into these same intervals with the following counts b^ to b^ = 3, 2, 7, 3, 2 and 3 respectively. Chi-square can be calculated as follows:

Fra en Chi-kvadrattabell som anvender 3 grader av frihet på 95$ sannsynlighetsnivået, er beslutningsverdien c = 7,81. Eksempelet fra tabell 1 er mindre enn denne; derfor blir de 20 datapunktene i eksemplet vurdert til å være normalt fordelt til et 9556 sikkerhetsnivå. For en verdi av Chi-kvadrat nær c, slik som i kolonnen for fig. 13, kan en beslutningstest anvendes basert på antallet av datasamples i lager. For et antall av datasamples mindre enn 20, blir Chi-kvadrat testen mindre pålitelig. Således, for færre enn 20 samples i lager, kan Chi-kvadratverdien ignoreres hvis den er i konflikt med Kurtosis/tellertestresultatene. For mer enn 20 datapunkter i lager, kan Chi-kvadrattest utmatningen kombineres med den fra Kurtosis/teller testen for ytterligere pålitelighet. From a Chi-square table using 3 degrees of freedom at the 95$ probability level, the decision value is c = 7.81. The example from table 1 is smaller than this; therefore, the 20 data points in the example are considered to be normally distributed to a 9556 confidence level. For a value of Chi-square close to c, such as in the column for fig. 13, a decision test can be applied based on the number of data samples in stock. For a number of data samples less than 20, the Chi-square test becomes less reliable. Thus, for fewer than 20 samples in stock, the Chi-square value can be ignored if it conflicts with the Kurtosis/Counter test results. For more than 20 data points in stock, the Chi-square test output can be combined with that from the Kurtosis/Counter test for additional reliability.

Sammenfatningsvis anvender den foreliggende oppfinnelse statistisk analyse på detekterte strålningssignaler som et ytterligere middel for å diskriminere mellom brannkilder og kunstige strålingskilder. Ved å anvende denne statistiske analyse på strålingen i tidsområdet, gir oppfinnelsen en tilføyet dimensjon av evnen hos frekvensområde-avfølings-systemene som er blitt utviklet tidligere, hvorved kombi-nasjoner med slike systemer settes i stand til å operere med økt følsomhet ved å gi tilføyet sikring mot falske alarmer. Statistiske diskriminatorer ifølge den foreliggende oppfinnelse gir signalsampling og behandling av data i en mikroprosessor, under anvendelse av valgte statistiske analyseparametre som ivaretas av mikroprosessoren. I en fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse blir den sanne Kurtosis-ligning fulgt. I en annen fremgangsmåte, ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir Kurtosis tilnærmet ved en forenklet løsning som eliminerer behovet for multiplisering, kvadrering, fjerde potenser eller ekstrahering av kvadratrøtter, som er operasjoner som gjør behandlingen i mikroprosessoren saktere. Ved en annen fremgangsmåte blir en opp/ned-teller anvendt til å hindre lavfrekvente signaler, som ikke kan være branner, fra å forvirre signalbehandlingen. Ved en ytterligere fremgangsmåte blir Chi-kvadrattesten anvendt som en ytterligere test av den innkomne bølgeform. In summary, the present invention applies statistical analysis to detected radiation signals as a further means of discriminating between fire sources and artificial radiation sources. By applying this statistical analysis to the radiation in the time domain, the invention provides an added dimension to the capability of the frequency range sensing systems that have been developed previously, whereby combinations with such systems are enabled to operate with increased sensitivity by providing the added protection against false alarms. Statistical discriminators according to the present invention provide signal sampling and processing of data in a microprocessor, using selected statistical analysis parameters which are taken care of by the microprocessor. In a method according to the present invention, the true Kurtosis equation is followed. In another method, according to the present invention, Kurtosis is approximated by a simplified solution that eliminates the need for multiplication, squaring, fourth powers or extracting square roots, which are operations that make processing in the microprocessor slower. In another method, an up/down counter is used to prevent low frequency signals, which cannot be fires, from confusing the signal processing. In a further method, the Chi-square test is used as a further test of the incoming waveform.

Selv om der er blitt beskrevet ovenfor bestemte løsninger av en brannavfølers statistiske diskriminator i henhold til oppfinnelsen i den hensikt å illustrere måten som oppfinnelsen kan anvendes med fordel, vil det forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til dette. Følgelig skal alle og enhver av modifikasjoner, variasjoner eller ekvivalente løsninger som kan opptre for fagfolk, slik som andre tester basert på vilkårlig behandling, anses å ligge innenfor omfanget av oppfinnelsen som definert i de vedlagte krav. Although specific solutions of a fire detector's statistical discriminator according to the invention have been described above in order to illustrate the way in which the invention can be used with advantage, it will be understood that the invention is not limited to this. Accordingly, any and all modifications, variations or equivalent solutions that may appear to those skilled in the art, such as other tests based on arbitrary treatment, shall be considered to lie within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (47)

1. Statistisk diskriminatorkrets for brannavføling, karakterisert ved: et lavpassfilter for kopling til en strålingsdetektor som reagerer på strålning i et forutvalgt bølgelengdeområde, toppdetektormiddel koplet til utgangen fra nevnte filter for detektering av toppene mot de gjenværende signalkomponenter, middel for å behandle toppsignalene til å utvikle respektive estimerte middelverdier og middelavvikverdier hos toppsignalene , midler koplet til behandlingsmidlene for å kombinere nevnte toppsignaler med nevnte estimerte middelverdier og middelavviksverdier for å utvikle et signalspredningsnivå, og midler koplet til å motta nevnte signalspredningsnivå og en tilsvarende middelavviksverdi for å dele signalspredningsnivået med middelavviksverdien til å bestemme strålingsmodulasjonen.1. Statistical discriminator circuit for fire detection, characterized by: a low-pass filter for coupling to a radiation detector which responds to radiation in a preselected wavelength range, peak detector means coupled to the output of said filter for detecting the peaks against the remaining signal components, means for processing the peak signals to develop respective estimated mean values and mean deviation values of the peak signals, means coupled to the processing means for combining said peak signals with said estimated mean values and mean deviation values to develop a signal spread level, and means coupled to receive said signal spread level and a corresponding mean deviation value for dividing the signal spread level by the mean deviation value to determine the radiation modulation. 2. Krets som angitt i krav 1, karakterisert ved at toppdetektormidlene omfatter et par av toppdetektorer av motsatt polaritet koplet til utgangen hos nevnte filter for å separere signaltoppene i henhold til polaritet og å tilføre toppsignaler av motsatt polaritet til et par av parallelle signalkanaler, idet dessuten inngår midler koplet til de to signalkanaler for å kombinere nevnte toppsignaler av positiv og negativ polaritet med nevnte estimerte middelverdier til å utvikle signalnivåer som korresponderer med avviket av individuelle toppsignaler fra den estimerte middelverdi, og middel for å kombinere de individuelle toppsignalavvikene med nevnte estimerte middelavviksverdi .2. Circuit as stated in claim 1, characterized in that the peak detector means comprise a pair of peak detectors of opposite polarity connected to the output of said filter to separate the signal peaks according to polarity and to supply peak signals of opposite polarity to a pair of parallel signal channels, also comprising means coupled to the two signal channels for combining said peak signals of positive and negative polarity with said estimated mean values to develop signal levels corresponding to the deviation of individual peak signals from the estimated mean value, and means for combining the individual peak signal deviations with said estimated mean deviation value. 3. Krets som angitt i krav 2, karakterisert ved dessuten å omfatte middel koplet mellom lavpassfilteret og toppdetektorene for å etablere et død-bånd til å blokkere responsen hos toppdetektorene overfor små signal-avvik.3. Circuit as stated in claim 2, characterized by also comprising means connected between the low-pass filter and the peak detectors to establish a dead band to block the response of the peak detectors to small signal deviations. 4. Krets som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte midler for å etablere et død-bånd omfatter et hysteresetrinn koplet til å reagere på utgangssignaler fra lavpassfilteret, idet nevnte hysteresetrinn har et forutbestemt følsomhetsnivå.4. Circuit as stated in claim 3, characterized in that said means for establishing a dead band comprise a hysteresis stage coupled to react to output signals from the low-pass filter, said hysteresis stage having a predetermined sensitivity level. 5. Krets som angitt i krav 2, karakterisert ved at hver av de to signalkanalene innbefatter et lavpassfiltertrinn koplet til utgangen på dens korresponderende toppdetektor.5. Circuit as stated in claim 2, characterized in that each of the two signal channels includes a low-pass filter stage connected to the output of its corresponding peak detector. 6. Krets som angitt i krav 2, karakterisert ved at hver av de parallelle kanaler er koplet til å gi signalinnmatninger til et første par av forsterkere for utvikling av den estimerte middelverdi og den estimerte middelavviksverdi som respektive utmatninger fra nevnte forsterker.6. Circuit as stated in claim 2, characterized in that each of the parallel channels is connected to provide signal inputs to a first pair of amplifiers for development of the estimated mean value and the estimated mean deviation value as respective outputs from said amplifier. 7. Krets som angitt i krav 6, karakterisert ved dessuten å innbefatte en andre par av forsterkere, koplet til å motta som respektive innmatninger den estimerte middelverdi og et korresponderende av de positive og negative toppsignaler fra toppdetektorene og til å gi individuelle avvikssignaler som korresponderer med avvikene av individuelle toppsignaler fra den estimerte middelverdi.7. Circuit as set forth in claim 6, characterized by further including a second pair of amplifiers, coupled to receive as respective inputs the estimated mean value and a corresponding one of the positive and negative peak signals from the peak detectors and to provide individual deviation signals corresponding to the deviations of individual peak signals from the estimated mean value. 8. Krets som angitt i krav 7, karakterisert ved dessuten å innbefatte et summeringstrinn for å kombinere nevnte individuelle avvikssignaler med den estimerte middelavviksverdi og et lavpassfilter koplet til utgangen på summeringstrinnet for utjevning av utgangssignaler derfra til å utvikle signalspredningsverdien.8. Circuit as set forth in claim 7, characterized by further including a summation stage for combining said individual deviation signals with the estimated mean deviation value and a low-pass filter coupled to the output of the summation stage for equalization of output signals therefrom to develop the signal spread value. 9. Krets som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å innbefatte midler koplet til utgangen på signalspredningsnivå delemidlene for sammenligning av modulasjonen med en fast referanseterskel og å utvikle et utgangssignal som indikerer branndeteksjon for modulasjon som overskrider nevnte referanseterskel.9. Circuit as stated in claim 1, characterized by also including means connected to the output at the signal propagation level, the dividing means for comparing the modulation with a fixed reference threshold and developing an output signal indicating fire detection for modulation that exceeds said reference threshold. 10. Krets som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å innbefatte en opp/ned-teller, middel for å kople toppsignaler fra toppdetektormidlene til en inngang på telleren for å bevirke den til å telle i en første retning, et klokkesignal koplet til den andre inngangen på telleren til å bevirke den til å telle i en andre retning, og et terskeltrinn koplet til tellerens utgang for å sammenligne nevnte utmatning med et forutvalgt referansenivå og utvikle et logisk SANT signal når telletilstanden i nevnte teller overskrider nevnte forutvalgte referansenivå, hvorved angis deteksjon av en brann.10. Circuitry as set forth in claim 1, further comprising an up/down counter, means for coupling peak signals from the peak detector means to an input of the counter to cause it to count in a first direction, a clock signal coupled to the second input on the counter to cause it to count in a second direction, and a threshold stage coupled to the output of the counter to compare said output with a preselected reference level and develop a logical TRUE signal when the count state in said counter exceeds said preselected reference level, thereby indicating detection of a fire. 11. Krets som angitt i krav 10, karakterisert ved dessuten å omfatte et komparatortrinn koplet til å motta et signal som indikerer strålingsmodulasjonen for sammenligningen med et forutvalgt referansenivå og å utvikle en logisk sann utmatning som betegner deteksjon av en brann når strålingsmodulasjonen overskrider referansenivået hos komparatortrinnet.11. Circuit as set forth in claim 10, characterized by further comprising a comparator stage coupled to receive a signal indicating the radiation modulation for the comparison with a preselected reference level and to develop a logically true output indicating detection of a fire when the radiation modulation exceeds the reference level of the comparator stage. 12. Krets som angitt i krav 11, karakterisert ved dessuten å innbefatte en OG-port koplet til å motta utmatningene fra terskeltrinnet og komparatortrinnet og gi en logisk SANN utmatning som betegner deteksjon av en brann ved den samtidige opptredenen av logisk samme utmatninger fra nevnte terskeltrinn og nevnte komparatortrinn.12. Circuit as set forth in claim 11, characterized by further including an AND gate coupled to receive the outputs from the threshold stage and the comparator stage and provide a logical TRUE output denoting detection of a fire by the simultaneous occurrence of logically the same outputs from said threshold stage and said comparator stage. 13. Brannavfølingssystem innbefattende et par statistiske diskriminatorkretser som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver er koplet til utgangen på en korresponderende detektorkanal som omfatter en strålingsdetektor og tilhørende forsterker, idet strålingsdetektoren i en første av nevnte kanaler velges til å reagere på stråling som har langbølgelengde i området av 7-25 mikron og strålingsdetektoren i den andre av nevnte kanaler velges til å reagere på stråling som har kortbølgelengde i et forutvalgt område.13. Fire detection system including a pair of statistical discriminator circuits as stated in claim 1, characterized in that each is connected to the output of a corresponding detector channel comprising a radiation detector and associated amplifier, the radiation detector in a first of said channels being selected to respond to radiation having a long wavelength in the range of 7-25 microns and the radiation detector in the second of said channels is selected to respond to radiation having a short wavelength in a preselected range. 14. System som angitt i krav 13, karakterisert ved at nevnte forutvalgte område er mellom 0,8 og 1,1 mikron.14. System as stated in claim 13, characterized in that said preselected range is between 0.8 and 1.1 microns. 15. System som angitt i krav 13, karakterisert ved at nevnte forutvalgte områder er mellom 1,3 og 1,5 mikron.15. System as stated in claim 13, characterized in that said preselected areas are between 1.3 and 1.5 microns. 16. System somm angitt i krav 13, karakterisert ved dessuten å omfatte en krysskorrelasjonsdetektor som er koplet parallelt med de to statistiske diskriminator kretsene for å gi en kombinert utmatning som indikerer deteksjonen av stråling fra en brann.16. System as stated in claim 13, characterized by also comprising a cross-correlation detector which is connected in parallel with the two statistical discriminators the circuits to provide a combined output indicating the detection of radiation from a fire. 17. System som angitt i krav 16, karakterisert ved at krysskorrelasjonsdetektoren er koplet til å motta signaler fra begge detektorkanaler via separate innganger og til å gi en branndeteksjonsutmatning parallelt med utgangssignaler fra de statistiske diskriminatorkretsene.17. System as stated in claim 16, characterized in that the cross-correlation detector is connected to receive signals from both detector channels via separate inputs and to provide a fire detection output in parallel with output signals from the statistical discriminator circuits. 18. Fremgangsmåte for å diskriminere statistisk mellom stimuli fra brann og ikke-brannkilder ved behandling av detekterte stråling i tidsområdet, karakterisert ved trinnene: å motta signaler fra en strålingsdetektor som har en respons overfor stråling innenfor et forutvalgt bølgelengdeområde, å filtrere nevnte mottatte signaler til å fjerne komponenter over en valgt frekvens, å detektere toppene hos de gjenværende signalkomponentene, å kombinere toppsignalene til å utvikle estimerte middelverdier og middelavviksverdier hos toppsignalene, å kombinere individuelle toppsignaler med de estimerte middel- og estimerte middelavviksverdier til å utvikle et signalspredningsnivå, og å dele signalspredningsnivået med den estimerte middelavviksverdien til å gi en utmatningsverdi for strålings-s ignalmodulasj on.18. Method for statistically discriminating between stimuli from fire and non-fire sources when processing detected radiation in the time domain, characterized by the steps of: receiving signals from a radiation detector having a response to radiation within a preselected wavelength range, filtering said received signals to remove components above a selected frequency, to detect the peaks of the remaining signal components, to combine the peak signals to develop estimated mean values and standard deviation values of the peak signals, to combine individual peak signals with the estimated mean and estimated mean deviation values to develop a signal spread level, and to divide the signal spread level by the estimated mean deviation value to provide an output value for radiation signal modulation. 19. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at detekteringstrinnet omfatter å separere toppsignalene i henhold til deres polaritet, og at den dessuten innbefatter trinnene å filtrere de positive toppsignaler og de negative toppsignaler separat til å utvikle respektive estimerte middelverdier for de positive og negative toppsignaler, å kombinere en estimert middelverdi med individuelle toppsignaler av motsatt polaritet til å utvikle respektive individuelle avvikssignaler for de positive og de negative toppsignaler, og å kombinere nevnte individuelle avvikssignaler med den estimerte middelavviksverdien til å utvikle signalspredningsnivået.19. Method as set forth in claim 18, characterized in that the detecting step comprises separating the peak signals according to their polarity, and that it further comprises the steps of filtering the positive peak signals and the negative peak signals separately to develop respective estimated mean values for the positive and negative peak signals, combining an estimated mean value with individual peak signals of opposite polarity to develop respective individual deviation signals for the positive and negative peak signals, and combining said individual deviation signals with the estimated mean deviation value to develop the signal spread level. 20. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved dessuten å omfatte trinnet med å sammenligne modulasjonsverdien med et forutvalgt terskelreferanse-nivå til å utvikle en utmatning som indikerer avfølingen av en brann når modulasj.onsverdien overskrider nevnte referansenivå.20. Method as stated in claim 18, characterized by also comprising the step of comparing the modulation value with a preselected threshold reference level to develop an output that indicates the detection of a fire when the modulation value exceeds said reference level. 21. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at nevnte valgte frekvens er 4 Hz.21. Method as stated in claim 18, characterized in that said selected frequency is 4 Hz. 22. Fremgangsmåte som angitt i krav 21, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet med å etablere et død-bånd for signaler av motsatt polaritet til å blokkere detekteringen av signaltopper for signalendringer som er mindre enn et forutbestemt nivå.22. A method as set forth in claim 21, further comprising the step of establishing a dead band for signals of opposite polarity to block the detection of signal peaks for signal changes less than a predetermined level. 23. Fremgangsmåte som angitt i krav 20, karakterisert ved dessuten å innbefatte kombinering av utmatningen av modulasjonssammenligningen med utmatning fra et krysskorrelatortrinn koplet til å motta signaler som korresponderer med detektert stråling i et forutvalgt bølgelengdeområde for å tilveiebringe et SANT brannavfølings-signal kun ved den samtidige opptreden av utmatninger fra krysskorrelatoren og de statistiske diskriminatortrinn.23. A method as set forth in claim 20 further comprising combining the output of the modulation comparison with the output of a cross-correlator stage coupled to receive signals corresponding to detected radiation in a preselected wavelength range to provide a TRUE fire sensing signal only upon the simultaneous occurrence of outputs from the cross-correlator and the statistical discriminator stages. 24. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at strål ingsdetektoren velges til å ha en strålingsrespons i området av 7-25 mikron.24. Method as stated in claim 18, characterized in that the radiation detector is chosen to have a radiation response in the range of 7-25 microns. 25. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at strålingsdetektoren velges til å ha en strålingsrespons i området av 0,8 - 1,1 mikron.25. Method as stated in claim 18, characterized in that the radiation detector is chosen to have a radiation response in the range of 0.8 - 1.1 microns. 26. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at strålingsdetektoren velges til å ha en strålingsrespons i området av 1,3 - 1,5 mikron.26. Method as stated in claim 18, characterized in that the radiation detector is chosen to have a radiation response in the range of 1.3 - 1.5 microns. 27. Fremgangsmåte som angitt i krav 20, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet med å tilføre toppsignaler til en inngang på en teller til å drive telleren i den første retningen, å tilføre klokkesignaler med en repetisjonstakt noe mindre enn nevnte valgte frekvens til å drive telleren i den motsatte retning, og å sammenligne telletilstanden hos telleren med et forutbestemt referansenivå til å utvikle en logisk utmatning som tilsvarer føling-en av en brann når telletilstanden overskrider nevnte referansenivå.27. Method as set forth in claim 20, characterized by further including the step of supplying peak signals to an input of a counter to drive the counter in the first direction, supplying clock signals with a repetition rate slightly less than said selected frequency to drive the counter in the opposite direction, and comparing the count state of the counter with a predetermined reference level to develop a logic output corresponding to the sensing of a fire when the count state exceeds said reference level. 28. Fremgangsmåte som angitt i krav 27, karakterisert ved dessuten å omfatte trinnene med å kombinere den logiske utmatning fra tellesammenligningen med en logisk utmatning fra modulasjonsverdisammenligningen til å utvikle et logisk SANT signal som indikerer brannføling i tilfellet at begge nevnte kombinerte signaler indikerer føling av en brann.28. Method as set forth in claim 27, characterized by further comprising the steps of combining the logical output from the count comparison with a logical output from the modulation value comparison to develop a logical TRUE signal indicating fire sensing in the event that both said combined signals indicate sensing a fire. 29. Fremgangsmåte som angitt i krav 28, karakterisert ved dessuten å innbefatte anvendelse av en Chi-kvadrattest på en flerhet av toppsignaler ved å utvikle verdier av Chi-kvadrat for nevnte signaler, å sammenligne verdiene av Chi-kvadrat med et valgt referansenivå, og å tilveiebringe et utgangssignal som indikerer følingen av en brann for Chi-kvadratverdier mindre enn nevnte referansenivå.29. Method as set forth in claim 28, characterized by further comprising applying a Chi-square test to a plurality of peak signals by developing values of Chi-square for said signals, comparing the values of Chi-square with a selected reference level, and providing an output indicating the sense of a fire for Chi-square values less than said reference level. 30. Fremgangsmåte for å diskriminere statistisk mellom stimuli fra brann og ikke-brannkilder ved behandling av detektert stråling i tidsområdet, karakterisert ved trinnene: å utlede en serie av sekvensmessige datasignaler ved å sample detektere strålingsbølgeformer i henhold til en forutvalgt parameter, å behandle nevnte signaler i henhold til minst en valgt statistisk analysemekanisme for å teste vilkårlighetsegen-skapen hos nevnte detekterte stråling, å sammenligne resultatet av nevnte behandling med et forutvalgt terskelnivå, og å tilveiebringe en utmatning som indikerer følingen av en brann når resultatet av nevnte behandling overskrider nevnte terskelnivå.30. Method for statistically discriminating between stimuli from fire and non-fire sources by processing detected radiation in the time domain, characterized by the steps: deriving a series of sequential data signals by sampling detected radiation waveforms according to a preselected parameter, processing said signals according to to at least one selected statistical analysis mechanism to test the randomness property of said detected radiation, to compare the result of said treatment with a preselected threshold level, and to provide an output indicating the sensation of a fire when the result of said treatment exceeds said threshold level. 31. Fremgangsmåte som angitt i krav 30, karakterisert ved at behandlingstrinnet innbefatter å utlede en gjennomsnittsverdi for et valgt antall av nevnte datasignaler, å anvende nevnte gjennomsnittsverdi til å beregne variansen hos nevnte valgte antall av datasignaler, og å anvende nevnte gjennomsnittsverdi og nevnte varians til å beregne Kurtosisen av nevnte valgte antall av datasignaler, og at sammenligningstrinnet omfatter å sammenligne den beregnete Kurtosis med det forutvalgte terskelnivå som basisen for indikering av følingen av en brann.31. Method as stated in claim 30, characterized in that the processing step includes deriving an average value for a selected number of said data signals, using said average value to calculate the variance of said selected number of data signals, and using said average value and said variance to calculate The kurtosis of said selected number of data signals, and that the comparison step comprises comparing the calculated kurtosis with the preselected threshold level as the basis for indicating the feeling of a fire. 32. Fremgangsmåte som angitt i krav 31, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet med å kreve at den beregnete Kurtosis overskrider nevnte forutvalgte terskelnivå for et forutbestemt intervall før tilveiebring-else av nevnte utmatning som indikerer følingen av en brann.32. Method as stated in claim 31, characterized by also including the step of requiring that the calculated Kurtosis exceeds said preselected threshold level for a predetermined interval before providing said output indicating the feeling of a fire. 33. Fremgangsmåte som angitt i krav 32, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet med å tilføre nevnte signaler, sammen med klokkepulser, til en opp/ned-teller for beregning av Kurtosis'en.33. Method as stated in claim 32, characterized by also including the step of supplying said signals, together with clock pulses, to an up/down counter for calculating the Kurtosis. 34. Fremgangsmåte som angitt i krav 30, karakterisert ved nevnte utledningstrinn omfatter å detektere endringer i helningspolaritet hos en detektert strålings-bølgeform og å sample nevnte bølgeformer ved detektering av en helningspolaritetsendring til å utvikle nevnte datasignaler .34. Method as stated in claim 30, characterized by said derivation step comprises detecting changes in slope polarity of a detected radiation waveform and sampling said waveforms upon detection of a slope polarity change to develop said data signals. 35. Fremgangsmåte som angitt i krav 34, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet å anvende nevnte helningspolaritetendringssignaler" til å inkrementere en teller og å anvende klokkesignaler til å dekrementere telleren forut for nevnte signalbehandlingstrinn.35. Method as set forth in claim 34, characterized by further comprising the step of using said slope polarity change signals' to increment a counter and using clock signals to decrement the counter prior to said signal processing step. 36. Fremgangsmåte som angitt i krav 32, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet med å lagre nevnte datasignaler utledet innenfor et forutbestemt tidsintervall i et lager.36. Method as stated in claim 32, characterized by also including the step of storing said data signals derived within a predetermined time interval in a storage. 37. Fremgangsmåte som angitt i krav 36, karakterisert ved at nevnte lagringstrinn omfatter oppdat-ering av de data som er lagret i lageret til å beholde de lagrete signaler på en først-inn, først-ut basis.37. Method as stated in claim 36, characterized in that said storage step comprises updating the data stored in the storage to retain the stored signals on a first-in, first-out basis. 38. Fremgangsmåte som angitt i krav 37, karakterisert ved at nevnte behandlingstrinn omfatter å omhandle de signaler som er lagret i lager innenfor et forutbestemt tidsintervall forut for behandlingstidspunktet.38. Method as set forth in claim 37, characterized in that said processing step includes dealing with the signals that are stored in storage within a predetermined time interval prior to the time of processing. 39. Fremgangsmåte som angitt i krav 38, karakterisert ved at beregningen av nevnte gjennomsnittsverdi, variansen og Kurtosis'en utføres omtrentlig en gang pr. sekund.39. Method as stated in claim 38, characterized in that the calculation of said average value, the variance and the kurtosis is performed approximately once per second. 40. Fremgangsmåte som angitt i krav 31, karakterisert ved at samplingen av en detektert strålings-bølgeform foretas ved nullkryssinger av nevnte bølgeform.40. Method as stated in claim 31, characterized in that the sampling of a detected radiation waveform is carried out at zero crossings of said waveform. 41. Fremgangsmåte som angitt i krav 31, karakterisert ved at samplingen av en detektert strålings-bølgeform utføres ved punkter hvor bølgeformen endrer helningspolaritet for å detektere positive og negative topper hos bølgeformen.41. Method as stated in claim 31, characterized in that the sampling of a detected radiation waveform is carried out at points where the waveform changes slope polarity in order to detect positive and negative peaks in the waveform. 42. Fremgangsmåte som angitt i krav 31, karakterisert ved at samplingen av en detektert strålings-bølgeform foretas ved å detektere punktene hvor den andre deriverte av bølgeformen er lik null.42. Method as stated in claim 31, characterized in that the sampling of a detected radiation waveform is carried out by detecting the points where the second derivative of the waveform is equal to zero. 43. Fremgangsmåte som angitt i krav 31, karakterisert ved at ampiitudefordelingen av bølgeformtoppene velges som parameteren for bestemmelse av samplingen av strålingsbølgeformen.43. Method as stated in claim 31, characterized in that the amplitude distribution of the waveform peaks is selected as the parameter for determining the sampling of the radiation waveform. 44. Fremgangsmåte som angitt i krav 30, karakterisert ved at trinnet med behandling av nevnte signaler innbefatter beregningen av Kurtosisen av en valgt serie av datasignaler for å bestemme graden av vilkårlighet av en detektert strålingsbølgeform som et kriterium for å tilveiebringe utmatningsindikasjonen av brannføling.44. Method as stated in claim 30, characterized in that the step of processing said signals includes the calculation of the Kurtosis of a selected series of data signals to determine the degree of arbitrariness of a detected radiation waveform as a criterion for providing the output indication of fire sensing. 45. Fremgangsmåte som angitt i krav 44, karakterisert ved å anvende en Chi-kvadrattest på en flerhet av toppsignaler ved utvikling av verdier av Chi-kvadrat for nevnte signaler, å sammenligne verdien av Chi-kvadrat med et valgt referansenivå, og å tilveiebringe et utgangssignal som indikerer følingen av en brann for Chi-kvadratverdier mindre enn nevnte referanseverdi.45. Method as set forth in claim 44, characterized by applying a Chi-square test to a plurality of peak signals when developing values of Chi-square for said signals, comparing the value of Chi-square with a selected reference level, and providing an output signal which indicates the feeling of a fire for Chi-square values less than said reference value. 46. Fremgangsmåte som angitt i krav 30, karakterisert ved at trinnet med å behandle nevnte signaler omfatter å beregne spredningen av datasignaler og å dele med middelavviket for å bestemme modulasjonen av den detekterte strålingsbølgeform som et kriterium for å tilveiebringe utmatningsindikasj onen brannavføl ing.46. Method as stated in claim 30, characterized in that the step of processing said signals comprises calculating the spread of data signals and dividing by the mean deviation to determine the modulation of the detected radiation waveform as a criterion for providing the output indication for fire detection. 47. Fremgangsmåte som angitt i krav 46, karakterisert ved dessuten å innbefatte anvendelse av en Chi-kvadrattest på en flerhet av toppsignaler ved å utvikle verdier av Chi-kvadrat for nevnte signaler, å sammenligne verdien av Chi-kvadrat med et valgt referansenivå, og å tilveiebringe et utmatningssignal som indikerer følingen av en brann for Chi-kvadratverdier mindre enn nevnte referansenivå.47. Method as set forth in claim 46, characterized by further comprising applying a Chi-square test to a plurality of peak signals by developing values of Chi-square for said signals, comparing the value of Chi-square with a selected reference level, and providing an output signal indicating the sense of a fire for Chi-square values less than said reference level.
NO871377A 1985-08-22 1987-04-02 STATISTICAL DISCRIMINATOR FOR FIRE FIGHTING NO170372C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/768,539 US4665390A (en) 1985-08-22 1985-08-22 Fire sensor statistical discriminator
PCT/US1986/001538 WO1987001230A1 (en) 1985-08-22 1986-07-28 Fire sensor statistical discriminator

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO871377D0 NO871377D0 (en) 1987-04-02
NO871377L NO871377L (en) 1987-04-02
NO170372B true NO170372B (en) 1992-06-29
NO170372C NO170372C (en) 1992-10-07

Family

ID=26773825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO871377A NO170372C (en) 1985-08-22 1987-04-02 STATISTICAL DISCRIMINATOR FOR FIRE FIGHTING

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO170372C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO871377D0 (en) 1987-04-02
NO871377L (en) 1987-04-02
NO170372C (en) 1992-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0233245B1 (en) Fire sensor statistical discriminator
NO167342B (en) DUAL CHANNEL FIRE SENSOR.
EP0222014B1 (en) Fire sensor cross-correlator circuit and method
EP3347883B1 (en) Flame detectors and testing methods
US20170363475A1 (en) Multi-spectral flame detector with radiant energy estimation
US4866420A (en) Method of detecting a fire of open uncontrolled flames
GB1578549A (en) Flame sensing apparatus
US6150659A (en) Digital multi-frequency infrared flame detector
NO325344B1 (en) Method of monitoring a fire incidence area and fire detection device in a monitored area
NO322249B1 (en) Method and apparatus for double-wavelength fire detection
US5434560A (en) System for detecting random events
NO170372B (en) STATISTICAL DISCRIMINATOR FOR FIRE FIGHTING
CN114969027A (en) Artificial intelligence early warning system and method for forest fire dangerous case
US5838242A (en) Fire detection system using modulation ratiometrics
JP3815643B2 (en) Flame detector
NO180737B (en) Apparatus and method for discriminating between electromagnetic radiation from a fire source and from a non-fire source
EP0715744B1 (en) Method and apparatus for preventing false responses in optical detection devices
JPS6020299A (en) Fire sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees

Free format text: LAPSED IN JANUARY 2001