RU2037882C1

RU2037882C1 - Method and apparatus for searching and detecting heat object

Info

Publication number: RU2037882C1
Authority: RU
Inventors: Акимжан Фазылжанович Керемжанов; Борис Николаевич Николенко
Original assignee: Акимжан Фазылжанович Керемжанов; Борис Николаевич Николенко
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: fire protection equipment. SUBSTANCE: method comprises steps of piroelectrically forming an infra-red irradiation of a heat object, amplifying it and converting electric signals to acoustic one with use of the apparatus for performing the method. EFFECT: accelerated searching of heat objects. 3 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемые способ и устройство относятся к средствам пожарной техники и могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства для предупреждения возникновения пожаров и взрывов, поиска как очагов возгорания, так и людей, а также животных в дыму или в условиях плохой видимости, для автоматического подавления пожаров, пожароопасных и взрывоопасных ситуаций. The proposed method and device relate to fire fighting equipment and can be used in various sectors of the national economy to prevent the occurrence of fires and explosions, to search for both fire sources and people, as well as animals in smoke or in conditions of poor visibility, to automatically suppress fires that are fire hazardous and explosive situations.

Известен способ поиска тепловых объектов, в соответствии с которым используют фотоэлектрическое преобразование, усиление и формирование электрического сигнала (авт. св. СССР N 1517050, кл. G 08 В 17/12, 1989). В нем коротковолновое инфракрасное излучение пламени преобразуют в сигнал обнаружения пожара. Ограничение сферы применения состоит в невозможности использования для поиска и контроля при сильном задымлении, а также в невозможности поиска и контроля невысокотемпературных очагов возгорания, где пламя еще не возникло. A known method of searching for thermal objects, in accordance with which they use photoelectric conversion, amplification and formation of an electrical signal (ed. St. USSR N 1517050, class G 08 B 17/12, 1989). In it, the short-wave infrared radiation of the flame is converted into a fire detection signal. The limitation of the scope is the impossibility of using it for search and control with strong smoke, as well as the impossibility of searching and controlling low-temperature sources of ignition where the flame has not yet arisen.

Известен также способ поиска тепловых объектов, в котором используются пироэлектрическое преобразование инфракрасного излучения, усиление и преобразование электрических сигналов в звуковые (Патент ФРГ 3721414, кл. G 01 S 3/78, F 08 В 17/12, G 01 J 5/00, 1989). В нем коротковолновое или средневолновое инфракрасное излучение теплового объекта (очага возгорания или человека) посредством звукового оповещения обеспечивает обнаружение и поиск направления на тепловой объект. Невозможность оценки расстояния до объекта в дыму или в условиях плохой видимости ограничивает оперативность поиска. Указанный способ выбран в качестве прототипа. There is also a method of searching for thermal objects, which uses the pyroelectric conversion of infrared radiation, amplification and conversion of electrical signals into sound (German Patent 3721414, CL G 01 S 3/78, F 08 V 17/12, G 01 J 5/00, 1989). In it, short-wave or medium-wave infrared radiation of a thermal object (a source of ignition or a person) through sound notification provides detection and search of a direction to a thermal object. The inability to estimate the distance to the object in smoke or in conditions of poor visibility limits the efficiency of the search. The specified method is selected as a prototype.

Целью изобретения является ускорение поиска тепловых объектов. The aim of the invention is to accelerate the search for thermal objects.

На чертеже показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ. The drawing shows a diagram of a device that implements the proposed method.

Устройство для поиска и обнаружения тепловых объектов содержит корпус 1, в котором размещены регулируемая диафрагма 2, инфракрасный объектив 3 с укрепленным на его подвижной боковой поверхности магнитом 4. Последовательно с инфракрасным объективом 3 установлены пироэлектрический датчик 5 и усилитель 6. Выход усилителя 6 соединен с входом пикового детектора 7 и входом звукового преобразователя 8. Выход пикового детектора 7 соединен с ключом 9. Устройство также содержит выносной звуковой извещатель 10 и узел 11 индикации, включающий в себя герконы 11.1 (расположены в корпусе 1 эквидистантно линии движения магнита 4), светодиоды 11.2, шкалу 11.3 оценки расстояний до теплового объекта. Каждый геркон 11.1 подключен с одной стороны к общей нулевой точке, а с другой к первому электроду соответствующего светодиода 11.2. Вторые электроды светодиодов 11.2 соединены с выходом ключа 9. Светодиоды 11.2 и шкала 11.3 расположены в отдельном корпусе 12. Стыковка узлов 2-9, 11.1, расположенных в корпусе 1, с узлами 10 и 12 (11.2 и 11.3) осуществляется с помощью разъемов. На корпусе 1 находятся органы управления узлами 2, 3, 6, 7 и элементы крепления устройства к базе (шлем, рука, штатив и т.д.). The device for searching and detecting thermal objects comprises a housing 1, in which an adjustable diaphragm 2 is placed, an infrared lens 3 with a magnet 4 mounted on its movable side surface. A pyroelectric sensor 5 and an amplifier 6 are installed in series with the infrared lens 3. The output of the amplifier 6 is connected to the input the peak detector 7 and the input of the sound transducer 8. The output of the peak detector 7 is connected to a key 9. The device also includes an external sound detector 10 and an indication unit 11, which includes a reed switch 11.1 s (located in the housing 1 the magnet equidistantly line motion 4), the LEDs 11.2, 11.3 assessment scale distances to heat the object. Each reed switch 11.1 is connected on one side to a common zero point, and on the other to the first electrode of the corresponding LED 11.2. The second electrodes of the LEDs 11.2 are connected to the output of the key 9. The LEDs 11.2 and the scale 11.3 are located in a separate housing 12. The nodes 2-9, 11.1 located in the housing 1 are docked with the nodes 10 and 12 (11.2 and 11.3) using connectors. On the housing 1 there are controls for nodes 2, 3, 6, 7 and elements for attaching the device to the base (helmet, arm, tripod, etc.).

Регулируемая диафрагма 2 и инфракрасный объектив 3 стандартные, выпускаемые промышленностью узлы. Перемещение объектива 3 с закрепленным на его боковой поверхности магнитом 4 осуществляется внутри корпуса 1 посредством внешнего органа управления (не показан). Adjustable Aperture 2 and Infrared Lens 3 are industry standard components. The movement of the lens 3 with a magnet 4 fixed on its side surface is carried out inside the housing 1 by means of an external control element (not shown).

Узлы 5-9, 11.1, 11.2 представляют собой электронные компоненты. Датчик 5 стандартный пироэлектрический датчик, например, ПН4, который может воспринимать излучение в диапазоне 2-20 мкм. Усилитель 6, пиковый детектор 7 с кнопкой ручного сброса, ключ 9 и звуковой преобразователь 8 реализуются на базе стандартных интегральных аналоговых микросхем и электрорадиоэлементов. Причем преобразователь 8 представляет собой генератор, управляемый напряжением. Звуковой извещатель 10 стандартный телефонный капсюль. Nodes 5-9, 11.1, 11.2 are electronic components. Sensor 5 is a standard pyroelectric sensor, for example, PN4, which can accept radiation in the range of 2-20 μm. Amplifier 6, peak detector 7 with a manual reset button, key 9 and sound transducer 8 are implemented on the basis of standard integrated analog microcircuits and radio-electronic elements. Moreover, the converter 8 is a voltage controlled oscillator. Sound detector 10 standard telephone capsule.

Узел 11 состоит из двух частей, стыкуемых посредством электрического разъема. Находящиеся в корпусе 1 герконы 11.1 расположены вдоль линии возможного движения магнита 4, определяющего пределы фокусировки объектива 3. Светодиоды 11.2 и шкала 11.3 расположены в отдельном корпусе 12. Шкала 11.3 расположена напротив светодиодов 11.2 и представляет собой трафарет с прозрачными окнами цифрами оценки расстояний. Корпус 12 помещен непосредственно в поле зрения человека, ведущего поиск теплового объекта. Крепление корпуса 12 на стенке противогаза или костюма пожарника обеспечивает отсутствие закопчения в дыму. The node 11 consists of two parts joined by means of an electrical connector. The reed switches 11.1 located in the housing 1 are located along the line of the possible movement of the magnet 4, which determines the focus limits of the lens 3. The LEDs 11.2 and the scale 11.3 are located in a separate housing 12. The scale 11.3 is located opposite the LEDs 11.2 and is a stencil with transparent windows and distance estimation numbers. Case 12 is placed directly in the field of view of a person searching for a thermal object. Mounting the housing 12 on the wall of a gas mask or a fireman's suit ensures that there is no smoke in the smoke.

Поиск тепловых объектов осуществляют следующим образом. The search for thermal objects is as follows.

Пожарник, ведущий поиск в условиях задымленности (высокое значение коэффициента усиления К_ус усилителя 6 соответствует наибольшей задымленности), включив устройство, вначале устанавливает диафрагмой 2 наибольший угол обзора, а объективом 3 вводит минимальную дальность. Поворачивает корпус 1 так, чтобы охватить все необходимое пространство обзора. Если при этом в какой-то момент через диафрагму 2 и объектив 3 проходит градиент инфракрасного излучения, то пироэлектрический датчик 5 преобразует его в электрический сигнал, усиленный усилителем 6, а генератор управляемым напряжением преобразователя 8 формирует соответствующую амплитуде частоту импульсов, которая посредством извещателя 10 будет услышана как аномальный звуковой сигнал. Одновременно с преобразованием электрических сигналов в звуковые осуществляют световую индикацию расстояния до объекта путем синхронной подачи на световые индикаторы преобразованных электрических сигналов, идущих на звуковое преобразование, и магнитного включения индикации, соответствующей выбранному положению фокусировки.Firefighter leading smoke search conditions (high value of the gain K _FF amplifier 6 corresponds to the highest smoke), including a device first sets the diaphragm 2 greatest angle, and the lens 3 enters the minimum range. Turns the housing 1 so as to cover all the necessary viewing space. If, at some point, a gradient of infrared radiation passes through the diaphragm 2 and the lens 3, then the pyroelectric sensor 5 converts it into an electric signal amplified by the amplifier 6, and the generator, controlled by the voltage of the converter 8, generates a pulse frequency corresponding to the amplitude, which through the detector 10 will be heard as an abnormal beep. Simultaneously with the conversion of electrical signals into sound ones, a light indication of the distance to the object is carried out by synchronously supplying converted electrical signals to the light indicators that are used for sound conversion and magnetically turning on the indication corresponding to the selected focus position.

С усилителя 6 электрический сигнал попадает также на пиковый детектор 7, сохраняющий на выходе определенное время, соответствующее необходимой длительности свечения, максимальное амплитудное значение. Пороговый сигнал с выхода детектора 7 управляет включением электронного ключа 9, подающего питание на общий вход светодиодов 11.2. При этом положение магнита 4 определяет замыкание расположенного напротив него геркона 11.1, что вызывает включение цепи, зажигание соответствующего светодиода 11.2 и освещение им цифры "1" (как показано на чертеже для данного примера) на шкале 11.3. Таким образом индицируется наименьшее удаление от теплового объекта. При новом цикле поиска кнопкой "сброс" пиковый детектор 7 вводят в исходное положение. From the amplifier 6, the electric signal also hits the peak detector 7, which saves at the output a certain time corresponding to the required duration of the glow, the maximum amplitude value. The threshold signal from the output of the detector 7 controls the inclusion of an electronic switch 9, which supplies power to the common input of the LEDs 11.2. In this case, the position of magnet 4 determines the closure of the reed switch 11.1 located opposite it, which causes the circuit to turn on, ignite the corresponding LED 11.2 and illuminate it with the number "1" (as shown in the drawing for this example) on a scale of 11.3. Thus, the smallest distance from the thermal object is indicated. With a new search cycle with the "reset" button, peak detector 7 is introduced into the initial position.

Для ускорения поиска направления на объект диафрагма 2 регулируется в сторону все более узкого угла обзора. В ряде случаев это позволяет локализовать малоразмерные тепловые объекты. To speed up the search for a direction to the object, the diaphragm 2 is adjusted towards an increasingly narrow viewing angle. In some cases, this allows the localization of small-sized thermal objects.

В процессе поиска удаленного объекта производят перефокусировку объектива 3. Это посредством изменения положения магнита 4 определяет новую пару геркон 11.1 светодиод 11.2, а значит, и новую цифру расстояния до объекта по шкале 11.3. Она зажжется в случае наличия теплового объекта при формировании электрического сигнала в цепи узлов 5, 6, 7, 9. Различие в мощности тепловых объектов может ощущаться за счет различной частоты звука, формируемой преобразователем 8 и индицируемой извещателем 10. При этом для мощных тепловых сигналов величину усиления К_ус уменьшают, а для слабых увеличивают. Существенное различие в мощности могут дать сигналы от человека и от очага возгорания.In the process of searching for a distant object, lens 3 is refocused. This, by changing the position of magnet 4, determines a new pair of reed switch 11.1, LED 11.2, and therefore a new digit of the distance to the object on a scale of 11.3. It will light up in the event of the presence of a thermal object during the formation of an electrical signal in the circuit of nodes 5, 6, 7, 9. The difference in the power of thermal objects can be felt due to the different sound frequencies generated by the transducer 8 and indicated by the detector 10. Moreover, for high-power thermal signals, the value Strengthenings K _whiskers decrease, but for weak ones they increase. Significant differences in power can give signals from a person and from the source of ignition.

Для пространственного различения двух близко расположенных, но разных по мощности тепловых объектов, например человека и очага возгорания, находящихся на одинаковом расстоянии от пожарника, необходимо следующее. Нужно не только использовать минимально возможный угол диафрагмирования совместно с настройкой усиления, но и в силу специфики пироэлектрического преобразования произвести поворот корпуса 1 в прямом (слева направо или вверх-вниз) и в обратном (справа налево или снизу вверх) направлениях. Различие в степени изменения звуковых сигналов (более быстрое нарастание со стороны очага возгорания) позволит идентифицировать ситуацию. For spatial distinction between two closely located, but different in power thermal objects, such as a person and a fire, located at the same distance from the fireman, the following is necessary. It is necessary not only to use the minimum possible aperture angle together with the gain adjustment, but also due to the specifics of the pyroelectric conversion, rotate the housing 1 in the forward (from left to right or up-down) and in the reverse (from right to left or from bottom to top) directions. The difference in the degree of change in sound signals (faster growth from the side of the fire) will allow you to identify the situation.

Claims

1. A method for searching and detecting thermal objects, including the perception of infrared radiation, converting it into an information electric signal using a pyroelectric converter, converting an information electric signal into an audio signal, characterized in that, in order to accelerate the search for thermal objects, the infrared radiation stream from a thermal object, they are diaphragmed, focused and directed to a pyroelectric converter, simultaneously with the conversion of information electric th signal into a sound signal indication of distance light is performed to heat the object by simultaneously feeding to the LEDs amplified information signal and the electric control signal as a magnetic field forming operation region on which feedback control switching means corresponding luminous indicator is made simultaneously with diaphragming operation.

2. A device for searching and detecting thermal objects, comprising a pyroelectric sensor, an amplifier, an audio transducer and an audio detector connected in series, characterized in that, in order to speed up the search, an adjustable aperture, an infrared lens with a permanent magnet placed on its body, n reed switches, n LEDs, peak detector, key, adjustable aperture is the input of the device, the aperture output is optically connected via an infrared lens to a pyroelectric sensor, Exit amplifier connected to the input of the peak detector which through a switch is connected to one terminals n LEDs, the other terminals of each of which are connected through a respective reed switch with a zero bus reed switches are arranged to cooperate with a permanent magnet.