PL224534B1 - Układ do zdalnego diagnozowania pożarów i sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w takim układzie - Google Patents
Układ do zdalnego diagnozowania pożarów i sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w takim układzieInfo
- Publication number
- PL224534B1 PL224534B1 PL403914A PL40391413A PL224534B1 PL 224534 B1 PL224534 B1 PL 224534B1 PL 403914 A PL403914 A PL 403914A PL 40391413 A PL40391413 A PL 40391413A PL 224534 B1 PL224534 B1 PL 224534B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- radiation
- fire
- molecule
- spectral lines
- analyzed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004171 remote diagnosis Methods 0.000 title claims description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 118
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 65
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 15
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000825 ultraviolet detection Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest sposób zdalnego diagnozowania pożarów, obejmujący etapy, w których za pomocą trzech detektorów (C): detektora podczerwieni, działającego w zakresie długości fali od 4.2 µm do 4,4 µm, detektora podczerwieni, działającego w zakresie długości fali od 3.8 µm do 3,9 µm oraz analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, oraz detektora ultrafioletu, działającego w zakresie długości fali od 305 nm do 310 nm, podłączonych do analizatora (A), analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, a następnie wykonuje się etap diagnozowania pożaru, zgodnie z którym jednostka centralna (A) diagnozuje rodzaj pożaru stosownie do sygnałów stwierdzonych na etapie analizy promieniowanie padające. Wynalazek obejmuje także układ do zdalnego diagnozowania pożarów, obejmujący detektory podczerwieni, detektory ultrafioletu, analizator i połączoną z nim jednostkę centralną, realizujący powyższy sposób.
Description
Przedmiotem wynalazku jest układ do zdalnego diagnozowania pożarów i sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w takim układzie. Wynalazek znajduje zastosowanie np. w dzi edzinie pożarnictwa i ratownictwa, zwłaszcza w ochronie przeciwpożarowej obiektów przemysłowych, szczególnie zakładów petrochemicznych, zakładów azotowych (amoniak), rurociągów i gazociągów, a także w ochronie przeciwpożarowej lasów.
W stanie techniki znane są detektory, zwłaszcza detektory oparte na ciele stałym, do analizy promieniowania padającego, pozwalające na wykrywanie określonego rodzaju molekuł, a także na analizę promieniowania w szerokim zakresie długości fal (np. od 2.7 um do 4.8 um), celem stwierdzenia, czy padające promieniowanie pochodzi od źródła termicznego (tj. źródła o określonej temperaturze T), przez porównanie z tzw. widmem promieniowania ciała doskonale czarnego o tej temperaturze.
Ze zgłoszenia wynalazku nr GB 2335489 oraz US 09/272,377 (i odpowiadającego mu patentu USA nr 6,255,651) znane są detektory promieniowania działające w zakresie podczerwieni, zwłaszcza w zakresie długości fali około 4.3 um, które umożliwiają wykrywanie w widmie promieniowania padającego linii widmowych pochodzących od molekuły CO2. Podobny detektor ujawniono w zgłoszeniu wynalazku nr GB 2281615. Istotą tych zgłoszeń i patentów jest wykorzystanie sygnału otrzymanego z detekcji promieniowania o długości fali krótszej i dłuższej niż długość fali λ = 4.3 um, emitowanej przez wzbudzoną molekułę CO2 (przykładowo λ = 3.8 um oraz λ = 4.8 um) do wyeliminowania fałszywych alarmów. Eliminacja ta polega na porównaniu realnie zmierzonego sygnału dla λ = 4.3 um z hipotetyczną wartością sygnału obliczoną z aproksymacji wartości sygnału dla λ = 3.8 um oraz λ = 4.8 um. W ten sposób określa się sygnał promieniowania ciała doskonale czarnego dla długości fali λ = 4.3 um. W europejskim zgłoszeniu wynalazku nr EP 0064811 w celu eliminacji fałszywego alarmu wykorzystywany jest sygnał z detekcji promieniowania o długości fali z zakresu od 4.46 um do 4.65 um. Jako przykładowy materiał, z którego wykonany jest detektor podano PbSe. Rozpatrywano także promieniowanie termiczne samego materiału filtra pasmowego na długość fali 4.3 um i ujawniono użycie filtrów pośrednich pomiędzy detektorem i filtrem na długość fali 4.3 um wykonanych z germanu i szafiru.
Ze zgłoszenia wynalazku nr US 2001/009268 A1 znane jest urządzenie do określania temperatury płomienia, zaopatrzone w detektory promieniowania działające w zakresie ultrafioletu, zwłaszcza w zakresie długości fali od 260 nm do 350 nm, które umożliwiają wykrywanie w widmie promieniowania padającego linii widmowych pochodzących od molekuły OH-, a zwłaszcza linii o długości fali 308, 309 lub 310 nm. Detektory te to fotodiody wykonane z węglika krzemu (SiC), zaopatrzone w filtry zbudowane z wielu warstw SiO2/Si3N4 lub filtry zbudowane z wielu warstw GaN/AIGaN.
Z patentu USA nr 6,247,918 B1 znane jest urządzenie do monitorowania płomienia, zaopatrzone w detektor promieniowania z zakresu podczerwieni, zwłaszcza o długości fali około 3.35 um, a także w detektor promieniowania z zakresu ultrafioletu, zwłaszcza o długości fali około 310 nm (odpowiadającej cząsteczce OH-), a także detektor wykrywający maksimum związane z cząsteczką CH (431 nm) i z cząsteczką C2 (517 nm). Monitorowanie płomienia zgodnie z US 6,247,918 B1 jest używane do określenia stechiometrii obserwowanej reakcji spalania, a następnie - do sterowania procesem spalania przez dobieranie odpowiednich ilości powietrza i paliwa, celem zwiększenia efektywności spalania i minimalizacji zanieczyszczeń.
Jednakże, wskazane wyżej rozwiązania nie ujawniają równoczesnego, synergicznego, zastosowania tych znanych detektorów, w połączeniu z odpowiednim algorytmem, co umożliwiłoby zdalną diagnozę pożaru, a zwłaszcza stwierdzenie rodzaju płonącego materiału, na podstawie analizy promieniowania emitowanego przez płomienie tego pożaru. Dodatkowo, pożądane byłoby zdalne i automatyczne rozstrzyganie o ewentualnym wystąpieniu wybuchu lub wyładowania elektrycznego.
Taki automatyczny system zdalnego diagnozowania pożarów byłby niezmiernie użyteczny w następujących dziedzinach: ochrona przeciwpożarowa obiektów przemysłowych szczególnie zakładów petrochemicznych, zakładów azotowych (amoniak), rurociągów i gazociągów, a także ochrona przeciwpożarowa lasów.
Dlatego też celem obecnego wynalazku jest zaproponowanie układu do zdalnego diagnozowania pożarów, dzięki którym można osiągnąć wyżej wskazane cele.
Przedmiotem obecnego wynalazku jest układ do zdalnego diagnozowania pożarów, obejmujący detektory podczerwieni, detektory ultrafioletu, analizator i połączoną z nim jednostkę centralną, a w szczególności:
PL 224 534 B1
a) detektor podczerwieni, podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali od 4.2 um do 4.4 um, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 4.3 um;
b) detektor podczerwieni, podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali od 3.8 um do 3.9 um, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem porównania sygnału z toru analizy widmowej z zakresu 3.8-3.9 um z sygnałem z toru analizy widmowej
4.2-4.4 um i stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego w przypadku, gdy sygnały te są takie same co do rzędu wielkości;
c) detektor ultrafioletu, podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali od 305 nm do 310 nm, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 309 nm;
który charakteryzuje się tym, że detektor ultrafioletu (C) działający w zakresie długości fali od 305 nm do 310 nm składa się z następujących warstw wyhodowanych kolejno po sobie na podłożu szafirowym:
• warstwy bufora i warstwy okna zbudowanych z półprzewodnika AlGaN o krawędzi a bsorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali większej niż 310 nm, przy czym warstwa okna jest domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu n, • warstwy aktywnej zbudowanej z półprzewodnika AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali większej niż 305 nm, przy czym warstwa ta nie jest intencjonalnie domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu n, • warstwy anody zbudowanej z półprzewodnika AlGaN lub GaN, przy czym warstwa ta jest domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu p, zaś • w tym detektorze (C) badane promieniowanie jest wprowadzane do środka struktury półprzewodnikowej przez podłożową płytkę szafirową oraz że jednostka centralna (A) jest skonfigurowana i zaprogramowana w ten sposób, że może wykonywać etap diagnozowania pożaru, zgodnie z którym:
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar węglowodoru;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar klasyczny;
• w przypadku nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar chemiczny;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar klasyczny, z dużym udziałem sadzy w płomieniu lub diagnozuje promieniowanie cieplne pogorzeliska;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar węglowodorów, z dużym udziałem sadzy w płomieniu.
Korzystnie, układ według wynalazku dodatkowo obejmuje:
d) detektor ultrafioletu (C), podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali poniżej 290 nm, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem
PL 224 534 B1 stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu linii widmowych, zaś jednostka centralna (A) jest skonfigurowana i zaprogramowana w ten sposób, że może wykonywać etap diagnozowania pożaru, w którym dodatkowo, w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych, jednostka centralna diagnozuje wystąpienie wybuchu.
Wówczas korzystniej, detektor ultrafioletu (C) działający w zakresie długości fali poniżej 290 nm zbudowany jest z materiału AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali mniejszej niż 290 nm w formie diody z barierą Schottky'ego, zaś w tym detektorze (C) badane promieniowanie jest wprowadzane do środka struktury półprzewodnikowej przez półprzezroczystą warstwę metalizacji bariery Schottky'ego.
Wynalazek obejmuje także sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w układzie według wynalazku, obejmujący etapy, w których:
a) za pomocą detektora podczerwieni, podłączonego do analizatora i działającego w zakresie długości fali od 4.2 μm do 4.4 μm analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, i stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 4.3 μm i przesyła się informację o tym do jednostki centralnej;
b) za pomocą detektora podczerwieni, podłączonego do analizatora i działającego w zakresie długości fali od 3.8 μm do 3.9 μm analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, porównuje się sygnału z toru analizy widmowej z zakresu 3.8-3.9 μm z sygnałem z toru analizy widmowej 4.2-4.4 μm i w przypadku gdy sygnały te są takie same co do rzędu wielkości stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego i przesyła się informację o tym do jednostki centralnej;
c) za pomocą detektora ultrafioletu, podłączonego do analizatora i działającego w zakresie długości fali od 305 nm do 310 nm analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, i stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 309 nm i przesyła się informację o tym do jednostki centralnej;
charakteryzujący się tym, że obejmuje etap diagnozowania pożaru, zgodnie z którym jednostka centralna (A):
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar węglowodoru;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar klasyczny;
• w przypadku nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar chemiczny;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar klasyczny, z dużym udziałem sadzy w płomieniu lub diagnozuje promieniowanie cieplne pogorzeliska;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar węglowodorów, z dużym udziałem sadzy w płomieniu.
Korzystnie, sposób według wynalazku dodatkowo obejmuje etap, w którym
d) za pomocą detektora (C) ultrafioletu, podłączonego do analizatora (A) i działającego w zakresie długości fali poniżej 290 nm, analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia
PL 224 534 B1 pożaru, i stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu linii widmowych oraz przesyła się informację o tym do jednostki centralnej (A) zaś na etapie diagnozowania pożaru, w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych, jednostka centralna (A) diagnozuje wystąpienie wybuchu.
Układ detektorów i filtrów po wyposażeniu w zespół soczewek dyfrakcyjnych krzemowych dla detekcji w zakresie podczerwieni i kwarcowych dla detekcji w zakresie UV stanowi system radiometrów, który można instalować na pokładach statków powietrznych (w tym bezzałogowych) i na innych platformach mobilnych lub przenośnych. Układ radiometrów może być składnikiem wszelkich systemów umożliwiających rekonesans i wstępną diagnostykę pożaru przed przybyciem jednostek ratunkowych na miejsce wydarzenia. Ponadto możliwe jest użycie układu radiometrów w systemach antyterrorystycznych, w celu dostarczenia informacji uzupełniającej np. do zobrazowania terenu, a w szczególności ostrzegania o takich wydarzeniach jak wybuch, wystrzał i wyładowanie elektryczne.
Układ wyposażony w optykę o źrenicy wejściowej 25 mm i detektory o odpowiedniej wykrywalności może zostać użyty na pokładzie samolotu lecącego na pułapie 500 m i wykrywać pożar o rozmiarach 6.6 m x 6,6 m i mocy 400 kW (ekwiwalent pożaru standardowego wg normy EN-54).
Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:
Fig. 1 przedstawia zmontowany system według wynalazku w korzystnym przykładzie realizacji. Na pierwszym planie znajdują się cztery detektory - radiometry, przy czym dwa pierwsze od lewej są wyposażone w filtry i działają w zakresie podczerwieni, dwa po prawej stronie nie są wyposażone w filtry i działają w zakresie UV, fig. 2 przedstawia schemat blokowy system według wynalazku widocznego na fig. 1, fig. 3 przedstawia przykład detekcji i analizy płomienia świecy za pomocą systemu widocznego na fig. 1 i algorytmy przedstawionego na fig. 4, zaś fig. 4 przedstawia algorytm analizy sygnałów z czterech radiometrów (sieć działań).
Korzystny przykład wykonania wynalazku
Fig. 1 przedstawia fotografię, zaś fig. 2 przedstawia schemat blokowy systemu według wynalazku w przykładzie realizacji. Użyto oznaczeń:
A komputer z oprogramowaniem kontrolującym system i wykonującym algorytm interpretacji wyników;
B sterownik mikroprocesorowy kontrolujący pomiar, odczyt danych, przetwarzanie analogowocyfrowe oraz transmisję danych do komputera; sterownik składa się z interfejsów B3, jednostki centralnej B1 oraz przetwornika A/C oznaczonego B2;
C układ radiometru składający się z obiektywu C3, fotodetektora C2 oraz przedwzmacniacza C1; przedstawiono tylko jeden z czterech radiometrów; komponenty C1, C2, C3 są zintegrowane w jednej obudowie; do sterownika mikroprocesorowego przesyłany jest analogowy wzmocniony sygnał.
W radiometrach działających w zakresie podczerwieni użyto detektorów zbudowanych z HgCdTe firmy Vigo System SA., a także detektorów zbudowanych z PbSe firmy Hamamatsu.
W prezentowanym korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, detektor C działający w zakresie widmowym 305-310 nm składa się z następujących warstw wyhodowanych kolejno po sobie na podłożu szafirowym:
• warstwy bufora i warstwy okna, zbudowanych z półprzewodnika AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali większej niż 310 nm, przy czym warstwa okna jest domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu n, • warstwy aktywnej, zbudowanej z półprzewodnika AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali większej niż 305 nm, przy czym warstwa ta nie jest intencjonalnie domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu n, • warstwy anody, zbudowanej z półprzewodnika AlGaN lub GaN, przy czym warstwa ta jest domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu p.
Ponadto w omawianym detektorze promieniowanie jest wprowadzane do środka struktury półprzewodnikowej przez podłożową płytkę szafirową.
Z kolei, w prezentowanym korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, detektor C ultrafioletu podłączony do analizatora A i działający w zakresie długości fali poniżej 290 nm, zbudowany jest z materiału AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali mniejszej niż 290 nm w formie diody z barierą Schottky'ego. W tym detektorze C badane promieniowanie jest wprowadzane do środka struktury półprzewodnikowej przez półprzezroczystą warstwę metalizacji bariery Schottky'ego.
PL 224 534 B1
Na fig. 4 przedstawiono algorytm analizy sygnałów z czterech radiometrów C:
• blok decyzyjny OH oznacza sprawdzenie wystąpienia sygnału w zakresie widmowym 305-310 nm (molekuła OH) • blok decyzyjny UVC oznacza sprawdzenie wystąpienia sygnału w zakresie widmowym λ<290 nm (tzw. solar blind) • blok decyzyjny CO2 oznacza sprawdzenie wystąpienia sygnału w zakresie widmowym
4.2-4 μm (molekuła CO2) • blok decyzyjny BB oznacza sprawdzenie wystąpienia sygnału w zakresie widmowym 3.8-3.9 μm (widmo ciała doskonale czarnego, ang. Black Body).
Fig. 3 przedstawia przykład detekcji i analizy płomienia świecy. Dane zebrano w ciągu jednej sekundy za pomocą systemu widocznego na fig. 1. Zastosowano algorytm przedstawiony schematycznie na fig. 4 i stwierdzono 99 alarmów w kategoriach pożar klasyczny i sadza (płomień świecy kopci).
Claims (5)
1. Układ do zdalnego diagnozowania pożarów, obejmujący detektory podczerwieni, detektory ultrafioletu, analizator i połączoną z nim jednostkę centralną, a w szczególności;
a) detektor podczerwieni, podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali od 4.2 μm do 4.4 μm, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 4.3 μm;
b) detektor podczerwieni, podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali od 3.8 μm do 3.9 μm, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem porównania sygnału z toru analizy widmowej z zakresu 3.8-3.9 μm z sygnałem z toru analizy widmowej
4.2-4.4 μm i stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego w przypadku, gdy sygnały te są takie same co do rzędu wielkości;
c) detektor ultrafioletu, podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali od 305 nm do 310 nm, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 309 nm;
znamienny tym, że detektor ultrafioletu (C) działający w zakresie długości fali od 305 nm do 310 nm składa się z następujących warstw wyhodowanych kolejno po sobie na podłożu szafirowym:
• warstwy bufora i warstwy okna zbudowanych z półprzewodnika AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali większej niż 310 nm, przy czym warstwa okna jest domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu n, • warstwy aktywnej zbudowanej z półprzewodnika AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali większej niż 305 nm, przy czym warstwa ta nie jest intencjonalnie domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu n, • warstwy anody zbudowanej z półprzewodnika AlGaN lub GaN, przy czym warstwa ta jest domieszkowana i wykazuje przewodnictwo typu p, zaś • w tym detektorze (C) badane promieniowanie jest wprowadzane do środka struktury półprzewodnikowej przez podłożową płytkę szafirową oraz że jednostka centralna (A) jest skonfigurowana i zaprogramowana w ten sposób, że może wykonywać etap diagnozowania pożaru, zgodnie z którym:
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar węglowodoru;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar klasyczny;
PL 224 534 B1 • w przypadku nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar chemiczny;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar klasyczny, z dużym udziałem sadzy w płomieniu lub diagnozuje promieniowanie cieplne pogorzeliska;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, jednostka centralna (A) diagnozuje pożar węglowodorów, z dużym udziałem sadzy w płomieniu.
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje:
d) detektor ultrafioletu (C), podłączony do analizatora i działający w zakresie długości fali poniżej 290 nm, do analizy promieniowania padającego, pochodzącego od płomienia pożaru, celem stwierdzenia występowania w tym promieniowaniu linii widmowych, zaś jednostka centralna (A) jest skonfigurowana i zaprogramowana w ten sposób, że może wykonywać etap diagnozowania pożaru, w którym dodatkowo, w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych, jednostka centralna diagnozuje wystąpienie wybuchu.
3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że detektor ultrafioletu (C) działający w zakresie długości fali poniżej 290 nm zbudowany jest z materiału AlGaN o krawędzi absorpcji podstawowej odpowiadającej długości fali mniejszej niż 290 nm w formie diody z barierą Schottky'ego, zaś w tym detektorze (C) badane promieniowanie jest wprowadzane do środka struktury półprzewodnikowej przez półprzezroczystą warstwę metalizacji bariery Schottky'ego.
4. Sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w układzie według dowolnego z poprzedzających zastrzeżeń od 1 do 3, obejmujący etapy, w których:
a) za pomocą detektora podczerwieni, podłączonego do analizatora i działającego w zakresie długości fali od 4.2 μm do 4.4 μm analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, i stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 4.3 μm i przesyła się informację o tym do jednostki centralnej;
b) za pomocą detektora podczerwieni, podłączonego do analizatora i działającego w zakresie długości fali od 3.8 μm do 3.9 μm analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, porównuje się sygnału z toru analizy widmowej z zakresu 3.8-3.9 μm z sygnałem z toru analizy widmowej 4.2-4.4 μm i w przypadku gdy sygnały te są takie same co do rzędu wielkości stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego i przesyła się informację o tym do jednostki centralnej;
c) za pomocą detektora ultrafioletu, podłączonego do analizatora i działającego w zakresie długości fali od 305 nm do 310 nm analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, i stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, zwłaszcza linii odpowiadającej długości fali 309 nm i przesyła się informację o tym do jednostki centralnej;
znamienny tym, że obejmuje etap diagnozowania pożaru, zgodnie z którym jednostka centralna (A):
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar węglowodoru;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz nie stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym
PL 224 534 B1 promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar klasyczny;
• w przypadku nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH, diagnozuje pożar chemiczny;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz nie stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar klasyczny, z dużym udziałem sadzy w płomieniu lub diagnozuje promieniowanie cieplne pogorzeliska;
• w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły CO2 oraz stwierdzenia w tym promieniowaniu widma charakterystycznego dla ciała doskonale czarnego, oraz stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych charakterystycznych dla molekuły OH-, diagnozuje pożar węglowodorów, z dużym udziałem sadzy w płomieniu.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje etap, w którym za pomocą detektora (C) ultrafioletu, podłączonego do analizatora (A) i działającego w zakresie długości fali poniżej 290 nm, analizuje się promieniowanie padające, pochodzące od płomienia pożaru, i stwierdza się występowanie w tym promieniowaniu linii widmowych oraz przesyła się informację o tym do jednostki centralnej (A) zaś na etapie diagnozowania pożaru, w przypadku stwierdzenia w analizowanym promieniowaniu linii widmowych, jednostka centralna (A) diagnozuje wystąpienie wybuchu.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL403914A PL224534B1 (pl) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Układ do zdalnego diagnozowania pożarów i sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w takim układzie |
| EA201490820A EA201490820A3 (ru) | 2013-05-16 | 2014-05-16 | Способ и система для дистанционного диагностирования пожаров |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL403914A PL224534B1 (pl) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Układ do zdalnego diagnozowania pożarów i sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w takim układzie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL403914A1 PL403914A1 (pl) | 2014-11-24 |
| PL224534B1 true PL224534B1 (pl) | 2017-01-31 |
Family
ID=51902461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL403914A PL224534B1 (pl) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Układ do zdalnego diagnozowania pożarów i sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w takim układzie |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA201490820A3 (pl) |
| PL (1) | PL224534B1 (pl) |
-
2013
- 2013-05-16 PL PL403914A patent/PL224534B1/pl unknown
-
2014
- 2014-05-16 EA EA201490820A patent/EA201490820A3/ru unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201490820A3 (ru) | 2015-03-31 |
| EA201490820A2 (ru) | 2014-11-28 |
| PL403914A1 (pl) | 2014-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2013220147B2 (en) | Combustion product detection | |
| TW201625923A (zh) | 使用短波紅外技術之烴類氣體偵測 | |
| CN1410757A (zh) | 火灾及烟雾检测与控制系统 | |
| KR101385903B1 (ko) | 대역 통과 필터를 이용하는 센서 | |
| IL159115A (en) | Lidar system controlled by computer for smoke identification applied, in particular, to early stage forest fire detection | |
| CA2626753C (en) | A method for detecting a fire condition in a monitored region | |
| JP2017026599A (ja) | 水素ガス検査方法および水素ガス検査装置 | |
| JP2005502870A (ja) | 排気不透明度測定装置 | |
| US11037965B2 (en) | Multi-sensor optical device for detecting chemical species and manufacturing method thereof | |
| US20210383666A1 (en) | Fire detection system and fire detection method | |
| WO2016179067A1 (en) | Gas identification by measuring stain development at multiple specific wavelength regions with narrow band optical sensors | |
| EP2571001B1 (en) | Flame detector using optical sensing | |
| EP3821415B1 (en) | Enhanced robustness for high sensitivity fiber optic smoke detection | |
| PL224534B1 (pl) | Układ do zdalnego diagnozowania pożarów i sposób zdalnego diagnozowania pożarów realizowany w takim układzie | |
| EP2946196B1 (en) | Method for open path detection of air contaminants | |
| US20210156783A1 (en) | Smoke detector for aspiration smoke detector system | |
| JP2011190049A (ja) | 避難用エレベータ装置 | |
| US9865763B2 (en) | Method, a semiconductor detector, and a detector arrangement, for the detection of sunlight | |
| KR102057998B1 (ko) | 차량용 화재감지기 | |
| JP2024534086A (ja) | 分光器に基づくオープン・パス・ガス検知器 | |
| JP2021523505A (ja) | 携帯型補助検出システム | |
| Phillips et al. | Long-term operation of an external cavity quantum cascade laser-based trace-gas sensor for building air monitoring | |
| Salinas et al. | Characterization of aerosol physical and optical properties from a combination of ground-based and hand-held Sun-photometer data of Singapore | |
| Bacaoco et al. | Design of a Low-cost Differential Optical Absorption Spectroscopy Set-up for Simultaneous Monitoring of Atmospheric NO 2 Concentration and Aerosol Optical Thickness. | |
| RU2318242C1 (ru) | Пирометрический датчик координат очага возгорания |