RU2533086C1

RU2533086C1 - Method of early fire detection and device for implementing method

Info

Publication number: RU2533086C1
Application number: RU2013111512/08A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Михайлов; Евгений Александрович Михайлов; Виктор Иванович Дикарев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2014-11-20
Also published as: RU2013111512A

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: system for implementing the method contains gas sensors, coupling amplifiers, ADC, a microprocessor, an audiovisual alarm generator, a visual alarm annunciator, an audio alarm annuciator, a generator output, a modulating code generator, a master generator, a phase-shift modulator, a power amplifier and a transmitting antenna. The device for receiving complex phase-shift keying signals contains a receiving antenna, a high frequency amplifier, a heterodyne, mixers, an intermediate frequency amplifier, a phase-splitting circuit, a phase doubler, a phase shifter to +90°, a phase detector, a logging unit, a summation unit, amplitude detectors, keys, processing units.

EFFECT: operating frequency range expansion without expanding the range of the heterodyne frequency readjustment due to the usage of image and combined channels.

2 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемые способ и устройство относятся к области пожарной безопасности и могут быть использованы для обнаружения пожара на ранних стадиях тления и возгорания горючих материалов.The proposed method and device relates to the field of fire safety and can be used to detect fire in the early stages of smoldering and ignition of combustible materials.

Известны способы и устройства раннего обнаружения пожара (патенты РФ №2.032.229, 2.078.377, 2.110.094, 2.177.179, 2.210.813, 2.256.231, 2.340.002, 2.409865; патенты США №5.049.861, 5.079.422; патент ЕР №0.940.679; патент WO №0.948.070; Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации. - М.: Стройиздат, 1985, с.292-295 и другие).Known methods and devices for early detection of fire (RF patents No. 2.032.229, 2.078.377, 2.110.094, 2.177.179, 2.210.813, 2.256.231, 2.340.002, 2.409865; US patents No. 5.049.861, 5.079. 422; patent EP No. 0.940.679; patent WO No. 0.948.070; Sharovar F. I. Fire alarm devices and systems. - M .: Stroyizdat, 1985, pp. 292-295 and others).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ раннего обнаружения пожара и устройство для его реализации» (патент РФ №2.409.865, G08B 17/117, 2009), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices closest to the proposed are the "Method for early fire detection and device for its implementation" (RF patent No. 2,409.865, G08B 17/117, 2009), which are selected as prototypes.

Известные технические решения обеспечивают повышение помехоустойчивости и точности определения идентификационного номера объекта пожарной безопасности и его координат путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.Known technical solutions provide increased noise immunity and accuracy of determining the identification number of the fire safety object and its coordinates by suppressing false signals (interference) received via mirror and Raman channels.

Однако, с точки зрения расширения диапазона рабочих частот, без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина целесообразно не подавлять, а использовать дополнительные каналы приема.However, from the point of view of expanding the range of operating frequencies, without expanding the range of the frequency tuning of the local oscillator, it is advisable not to suppress, but to use additional receive channels.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина путем использования зеркального и комбинационных каналов.An object of the invention is to expand the range of operating frequencies without expanding the range of frequency tuning of the local oscillator by using mirror and combination channels.

Поставленная задача решается тем, что способ раннего обнаружения пожара, основанный в соответствии с ближайшим аналогом на том, что измеряют текущее значение концентраций в воздухе газовых компонентов, выбранных из группы, состоящей из водорода, окиси углерода, двуокиси углерода и ароматических углеводородов, выделяющихся при тлении горючих материалов, определяют соотношение измеренных концентраций газовых компонентов, которое сравнивают с заданным его значением, при этом сигнал тревоги формируют при совпадении указанных значений соотношений концентрации газовых компонентов, формируют наряду с сигналом тревоги высокочастотное колебание и модулирующий код, отображающий идентификационный номер объекта пожарной безопасности и его координаты, манипулируют высокочастотное колебание по фазе модулирующим кодом, усиливают по мощности сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией, излучают его в эфир, улавливают на диспетчерском пункте наблюдения и/или в пожарной службе, преобразуют по частоте, выделяют первое напряжение промежуточной частоты, сдвигают по фазе на +90° напряжение гетеродина, используют его для преобразования по частоте принимаемого сигнала, выделяют второе напряжение промежуточной частоты, сдвигают его по фазе на +90°, суммируют с первым напряжением промежуточной частоты, первое суммарное напряжение промежуточной частоты перемножают с принимаемым сигналом, выделяют гармоническое напряжение на частоте ω_г гетеродина, детектируют его и используют для разрешения дальнейшей обработки суммарного напряжения промежуточной частоты, которая заключается в том, что суммарное напряжение промежуточной частоты делят по фазе на два, выделяют гармоническое колебание на частоте $\frac{ω_{п р}}{2}$

, удваивают его фазу, выделяют гармоническое колебание на промежуточной частоте ω_up, сдвигают его по фазе на +90° и используют в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования принимаемого сигнала с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, выделяют и регистрируют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, отличается от ближайшего аналога тем, что после перемножения первого суммарного напряжения промежуточной частоты с принимаемым сигналом выделяют гармоническое напряжение на удвоенной частоте 2ω_г гетеродина, детектируют его и используют для разрешения дальнейшей обработки первого суммарного напряжения промежуточной частоты, второе напряжение промежуточной частоты сдвигают по фазе на -90°, суммируют с первым напряжением промежуточной частоты, второе суммарное напряжение промежуточной частоты перемножают с принимаемым сигналом, выделяют гармоническое напряжение на частоте ω_г гетеродина, детектируют его и используют для разрешения дальнейшей обработки второго суммарного напряжения промежуточной частоты, после перемножения второго суммарного напряжения промежуточной частоты перемножают с принимаемым сигналом, выделяют гармоническое напряжение на удвоенной частоте 2ω_г гетеродина, детектируют его и используют для разрешения дальнейшей обработки второго суммарного напряжения промежуточной частоты.The problem is solved in that the method of early fire detection, based in accordance with the closest analogue on the fact that they measure the current value of the concentration in the air of gas components selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and aromatic hydrocarbons released during smoldering combustible materials, determine the ratio of the measured concentrations of the gas components, which is compared with its predetermined value, while an alarm is generated when the specified values coincide with of the concentration ratios of gas components, form along with the alarm a high-frequency oscillation and a modulating code that displays the identification number of the fire safety object and its coordinates, manipulate the high-frequency oscillation in phase with a modulating code, amplify the generated complex signal with phase manipulation in power, radiate it into the air, pick it up at the control room and / or in the fire service, they are frequency-converted, the first voltage of the intermediate frequency is isolated, phase-shifted + 90 ° local oscillator voltage, use it to convert the frequency of the received signal, isolate the second intermediate frequency voltage, shift it in phase by + 90 °, add it to the first intermediate frequency voltage, multiply the first total intermediate frequency voltage with the received signal, select the harmonic voltage at a frequency ω _{g of the} local oscillator, it is detected and used to allow further processing of the total voltage of the intermediate frequency, which is that the total voltage e intermediate frequency is divided by phase into two, emit harmonic oscillation at a frequency

\frac{ω_{P R}}{2}

double its phase, isolate harmonic oscillation at an intermediate frequency ω _up , shift it by + 90 ° in phase and use it as a reference voltage for synchronously detecting a received signal with phase shift keying at an intermediate frequency, isolate and record a low-frequency voltage proportional to the modulating code, differs from the closest analogue in that after multiplying the first total voltage of the intermediate frequency with the received signal, the harmonic voltage at twice the frequency 2ω _g heterodyne detected and it is used to permit further processing of the first total voltage of the intermediate frequency, the intermediate frequency of the second voltage is shifted in phase by -90 °, summed with the first voltage of the intermediate frequency, the second sum voltage of the intermediate frequency is multiplied with the received signal, separated harmonic voltage at the frequency ω LO _g, it is detected and used to permit further processing of the second sum voltage of the intermediate frequency after Multiplying Ia second added intermediate frequency voltage is multiplied with the received signal, allocate the harmonic voltage at the double frequency 2ω _g heterodyne detected and it is used to permit further processing of the second added intermediate frequency voltage.

Поставленная задача решается тем, что устройство для раннего обнаружения пожара, содержащее в соответствии с ближайшим аналогом n датчиков концентраций в воздухе газовых компонентов, выделяющихся при тлении горючих материалов, при этом каждый датчик посредством последовательно соединенных согласующего усилителя и аналого-цифрового преобразователя связан с микропроцессором, подключенным к формирователю сигала тревоги и предназначенным для сопоставления текущих значений измеренных датчиками концентраций газовых компонентов с одновременным формированием соотношений текущих значений концентраций и сравнения сформированного соотношения с заданным его значением, к второму выходу микропроцессора последовательно подключены задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого через формирователь модулирующего кода соединен со вторым выходом микропроцессора, усилитель мощности и передающая антенна, а на диспетчерском пункте наблюдения и/или в пожарной службе к выходу приемной антенны последовательно подключены усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, третий узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, и первый блок обработки, состоящий из последовательно подключенных к выходу первого ключа делителя фазы на два, первого узкополосного фильтра, удвоителя фазы, второго узкополосного фильтра, первого фазовращателя на +90°, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, и блока регистрации, к второму выходу гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на 90°, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй усилитель промежуточной частоты и третий фазовращатель на +90°, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено вторым перемножителем, четвертым, пятым и шестым узкополосными фильтрами, вторым, третьим и четвертым амплитудными детекторами, вторым, третьим и четвертым ключами, вторым, третьим и четвертым блоками обработки, причем к выходу первого перемножителя последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, и второй блок обработки, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель на -90°, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, пятый узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, и третий блок обработки, к выходу второго перемножителя последовательно подключены шестой узкополосный фильтр, четвертый амплитудный детектор, четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, и четвертый блок обработки.The problem is solved in that a device for early fire detection, containing, in accordance with the closest analogue, n concentration sensors in the air of gas components released during the smoldering of combustible materials, each sensor is connected via a series-connected matching amplifier and an analog-to-digital converter to a microprocessor, connected to an alarm signal generator and designed to compare the current values of the measured concentrations of gas components with one by belt forming the ratios of the current concentration values and comparing the generated ratio with its predetermined value, a master oscillator, a phase manipulator, the second input of which is connected to the second microprocessor output, a power amplifier and a transmitting antenna through a modulating code generator, are connected to the second output of the microprocessor, and at the control room surveillance and / or in the fire service to the output of the receiving antenna are connected in series to a high-frequency amplifier, the first mixer l, the second input of which is connected to the first output of the local oscillator, the first intermediate frequency amplifier, the first adder, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, the third narrow-band filter, the first amplitude detector, the first key, the second input of which is connected to the output of the first adder, and the first processing unit, consisting of serially connected to the output of the first key of the phase divider into two, the first narrow-band filter, the phase doubler, the second narrow-band filter, the first phase shifter + 90 °, phase shifting about the detector, the second input of which is connected to the output of the first key, and the registration unit, the second phase shifter 90 °, the second mixer, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, the second intermediate frequency amplifier and the third phase shifter + are connected to the second output of the local oscillator 90 °, the output of which is connected to the second input of the first adder, differs from the closest analogue in that it is equipped with a second multiplier, a fourth, fifth and sixth narrow-band filters, a second, third and fourth amplitude detectors, second, third and fourth switches, second, third and fourth processing units, and a fourth narrow-band filter, a second amplitude detector, a second switch, the second input of which is connected to the output of the first adder, and a second processing unit, are connected in series to the output of the first multiplier to the output of the second intermediate-frequency amplifier, a -90 ° phase shifter, a second adder, the second input of which is connected to the output of the first intermediate-frequency amplifier, are connected in series to the second a multiplier, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, the fifth narrow-band filter, the third amplitude detector, the third key, the second input of which is connected to the output of the second adder, and the third processing unit, the sixth narrow-band filter and the fourth amplitude detector are connected in series to the output of the second multiplier , a fourth key, the second input of which is connected to the output of the second adder, and a fourth processing unit.

Временные зависимости концентраций основных газовых компонентов, выделяющихся при тлении хлопка, изображены на фиг.1. Временные зависимости концентраций основных газовых компонентов, выделяющихся при тлении древесины, изображены на фиг.2. Структурная схема устройства для раннего обнаружения пожара представлена на фиг.3 и 4. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, показаны на фиг.5. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, показана на фиг.6. Структурная схема блока 35 (39, 46, 50) обработки изображена на фиг.7.Temporal dependences of the concentrations of the main gas components released during smoldering of cotton are shown in FIG. Temporal dependences of the concentrations of the main gas components released during smoldering of wood are depicted in FIG. 2. The block diagram of the device for early fire detection is presented in figure 3 and 4. Timing diagrams explaining the principle of operation of the device, shown in figure 5. A frequency diagram illustrating the formation of additional receive channels is shown in FIG. 6. The block diagram of the processing unit 35 (39, 46, 50) is shown in FIG.

Устройство для раннего обнаружения пожара содержит n каналов, каждый из которых в виде, например, газового сенсора 1.i (i=1, 2,…,n), к которому подключены последовательно соединенные согласующий усилитель 2.i и аналого-цифровой преобразователь 3.i. Выход каждого аналого-цифрового преобразователя 3.i подсоединен к соответствующему входу микропроцессора 4, подключенного к формирователю 5 световых и звуковых сигналов тревоги, снабженного световым 6 и звуковым 7 сигнализаторами, при этом выход 8 формирователя 5 соединен с центральным концентратором пожарной охраны (не показан). Количество каналов зависит от количества газовых компонентов, концентрации которых измеряют одновременно на начальной стадии возгорания. Ко второму выходу микропроцессора 4 последовательно подключены формирователь 9 модулирующего кода, фазовый манипулятор 11, второй вход которого через задающий генератор 10 соединен с выходом микропроцессора 4, усилитель 12 мощности и передающая антенна 13.A device for early fire detection contains n channels, each of which is, for example, a gas sensor 1.i (i = 1, 2, ..., n), to which a matching amplifier 2.i and an analog-to-digital converter 3 are connected .i. The output of each analog-to-digital converter 3.i is connected to the corresponding input of the microprocessor 4 connected to the shaper 5 of light and sound alarms, equipped with a light 6 and sound 7 signaling devices, while the output 8 of the shaper 5 is connected to a central fire protection concentrator (not shown) . The number of channels depends on the number of gas components, the concentrations of which are measured simultaneously at the initial stage of ignition. A modulator code generator 9, a phase manipulator 11, the second input of which is connected to the output of the microprocessor 4 through a master oscillator 10, a power amplifier 12, and a transmitting antenna 13 are connected to the second output of the microprocessor 4.

Устройство для приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн) содержит последовательно включенные приемную антенну 14, усилитель 15 высокой частоты, первый смеситель 17, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 16, и первый усилитель 18 промежуточной частоты, последовательно подключенные к второму выходу гетеродина 16 второй фазовращатель 26 на 90°, второй смеситель 27, второй вход которого соединен с выходом усилителя 25 высокой частоты, второй усилитель 28 промежуточной частоты, третий фазовращатель 29 на 90°, первый сумматор 30, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 18 промежуточной частоты, первый перемножитель 31, второй вход которого соединен с выходом усилителя 15 высокой частоты, третий узкополосный фильтр 32, первый амплитудный детектор 33, первый ключ 34, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 30, делитель 19 фазы на два, первый узкополосный фильтр 20, удвоитель 21 фазы, второй узкополосный фильтр 22, первый фазовращатель 23 на 90°, фазовый детектор 24, второй вход которого соединен с выходом ключа 34, и блок 25 регистрации. Делитель 19 фазы на два, первый узкополосный фильтр 20, удвоитель 21 фазы, второй узкополосный фильтр 22, первый фазовращатель 23 на +90°, фазовый детектор 24 и блок 25 регистрации образуют блок 35 (39, 46, 50) обработки.A device for receiving complex signals with phase shift keying (QPSK) contains a receiving antenna 14 connected in series, a high-frequency amplifier 15, a first mixer 17, a second input of which is connected to the first output of the local oscillator 16, and a first intermediate frequency amplifier 18, connected in series to the second output of the local oscillator 16 the second phase shifter 26 by 90 °, the second mixer 27, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier 25, the second intermediate frequency amplifier 28, the third phase shifter 29 by 90 °, the first total 30, the second input of which is connected to the output of the first intermediate frequency amplifier 18, the first multiplier 31, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier 15, the third narrow-band filter 32, the first amplitude detector 33, the first switch 34, the second input of which is connected to the output of the first the adder 30, the divider 19 phases into two, the first narrow-band filter 20, the doubler 21 phases, the second narrow-band filter 22, the first phase shifter 23 by 90 °, a phase detector 24, the second input of which is connected to the output of the key 34, and the registration unit 25. The phase divider 19 into two, the first narrow-band filter 20, the doubler 21 phases, the second narrow-band filter 22, the first phase shifter 23 by + 90 °, the phase detector 24 and the registration unit 25 form a processing unit 35 (39, 46, 50).

К выходу первого перемножителя 31 последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр 36, второй амплитудный детектор 37, второй ключ 38, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 30, и второй блок 39 обработки. К выходу второго усилителя 28 промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель 40 на -90°, второй сумматор 41, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 18 промежуточной частоты, второй перемножитель 42, второй вход которого соединен с выходом усилителя 15 высокой частоты, пятый узкополосный фильтр 43, третий амплитудный детектор 44, третий ключ 45, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 41, и третий блок 46 обработки. К выходу второго перемножителя 42 последовательно подключены шестой узкополосный фильтр 47, четвертый амплитудный детектор 48, четвертый ключ 49, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 41, и четвертый блок 50 обработки.The fourth narrow-band filter 36, the second amplitude detector 37, the second key 38, the second input of which is connected to the output of the first adder 30, and the second processing unit 39 are connected in series to the output of the first multiplier 31. To the output of the second intermediate frequency amplifier 28, a phase shifter 40 by -90 °, a second adder 41, the second input of which is connected to the output of the first intermediate frequency amplifier 18, a second multiplier 42, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier 15, are connected in series to the fifth narrow-band filter 43, a third amplitude detector 44, a third key 45, the second input of which is connected to the output of the second adder 41, and a third processing unit 46. The sixth narrow-band filter 47, the fourth amplitude detector 48, the fourth key 49, the second input of which is connected to the output of the second adder 41, and the fourth processing unit 50 are sequentially connected to the output of the second multiplier 42.

Частота настройки ω_н1 третьего 32 и пятого 43 узкополосных фильтров выбирается равной частоте ω_г гетеродина 16The tuning frequency ω _{n1 of the} third 32 and fifth 43 narrow-band filters is chosen equal to the frequency ω _g local oscillator 16

ω_н1=ω_г.ω _n1 = ω _g .

Частота настройки ω_н2 четвертого 36 и шестого 47 узкополосных фильтров выбрана равной второй гармонике частоты 2ω_г гетеродина 16The tuning frequency ω _{n2 of the} fourth 36 and sixth 47 narrow-band filters is chosen equal to the second harmonic of the frequency 2ω _g local oscillator 16

ω_н2=2ω_г.ω _n2 = 2ω _g .

Устройство для приема сложных ФМн-сигналов устанавливается на диспетчерском пункте наблюдения и/или в пожарной службе.A device for receiving complex QPSK signals is installed at the control room and / or in the fire service.

Устройство для раннего обнаружения пожара может быть реализовано на известных элементах отечественного и зарубежного производства, таких как полупроводниковые сенсоры типа ПГС-1 или сенсоры Model 911 фирмы «Sieges (Германия), MICS 1110 фирмы «Motorola» (США), микропроцессоры типа Р1С12С509-А фирмы «Motorola», стандартные АЦП типа АД9202 фирмы «Analog Devices» (каталог 1999 г.) и индикаторы разных марок.The device for early fire detection can be implemented on well-known elements of domestic and foreign production, such as semiconductor sensors such as PGS-1 or Model 911 sensors from Sieges (Germany), MICS 1110 from Motorola (USA), microprocessors like P1C12C509-A Motorola firms, standard AD9202 ADCs from Analog Devices (1999 catalog) and indicators of different brands.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Установлено, что для начальных стадий тления и возгорания большинства известных горючих материалов характерно выделение газовых компонентов, основными из которых являются водород (H₂), окись углерода (CO), двуокись углерода (CO₂) и ароматические углеводороды (C_xH_y), причем концентрации этих газов изменяются во времени.It has been found that the initial stages of smoldering and ignition of most known combustible materials are characterized by the evolution of gas components, the main ones being hydrogen (H ₂ ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO ₂ ) and aromatic hydrocarbons (C _x H _y ) and the concentrations of these gases vary over time.

Экспериментально полученные временные зависимости концентраций в воздухе водорода, окиси углерода и ароматических углеводородов в первые несколько минут после начала тления хлопка и древесины показаны соответственно на фиг.1 и 2, где K - текущее значение концентрации газового компонента в воздухе в процентах.The experimentally obtained time dependences of the concentrations of hydrogen, carbon monoxide and aromatic hydrocarbons in the air in the first few minutes after the start of smoldering of cotton and wood are shown in FIGS. 1 and 2, respectively, where K is the current concentration value of the gas component in air.

Анализ графиков показывает, что в течение первых минут тления идет резкое газовыделение одновременно нескольких газов, а именно водорода, ароматических углеводородов, окиси углерода и двуокиси углерода.Analysis of the graphs shows that during the first minutes of smoldering, there is a sharp gas evolution simultaneously of several gases, namely hydrogen, aromatic hydrocarbons, carbon monoxide and carbon dioxide.

Значения концентраций выделяемых газов для разных горючих материалов могут быть различны, но выделение окиси углерода всегда сопровождается выделением водорода, ароматических углеводородов и двуокиси углерода. При этом значения соотношений концентраций перечисленных газов лежат в определенных пределах.The values of the concentration of emitted gases for different combustible materials may be different, but the release of carbon monoxide is always accompanied by the release of hydrogen, aromatic hydrocarbons and carbon dioxide. In this case, the values of the ratios of the concentrations of the listed gases lie within certain limits.

Установлено, что в первые 2-3 минуты начала процесса тления основных горючих материалов соотношения концентраций в воздухе ароматических углеводородов, водорода, окиси углерода и двуокиси углерода в каждый текущий момент времени составляют:It is established that in the first 2-3 minutes of the beginning of the smoldering process of the main combustible materials, the ratios of the concentrations in the air of aromatic hydrocarbons, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide at each current time point are:

K_CxHy:Kн₂:K_CO:Kco₂=1:1.5-2.5:6.0-8.5:2.5-4.0K _CxHy : Kn ₂ : K _CO : Kco ₂ = 1: 1.5-2.5: 6.0-8.5: 2.5-4.0

При этом значения соотношения концентраций, например, водорода и окиси углерода лежат в пределах 1:2,4-5,6 в каждый текущий момент времени.Moreover, the values of the ratio of concentrations, for example, hydrogen and carbon monoxide are in the range of 1: 2.4-5.6 at each current point in time.

Указанные выше соотношения концентраций основных газовых компонентов выбирают в качестве заданных соотношений величин, с которыми сравнивают соотношение текущих значений концентраций этих компонентов, и в случае их совпадения формируют сигнал тревоги.The above ratios of the concentrations of the main gas components are selected as the specified ratios of quantities with which the ratio of the current concentrations of these components is compared, and if they coincide, an alarm is generated.

Каждый из полупроводниковых газовых сенсоров 1.1-l.n, чувствительный к воздействию одного из перечисленных газовых компонентов (H₂, CO, CO₂, и C_xH_y), изменяет свою проводимость при измерении концентрации этого компонента в воздухе, в результате чего на выходе соответствующего сенсора 1.1-1.n появляется электрический сигнал, величина которого соответствует определенной концентрации этого газового компонента в воздухе. Затем этот сигнал усиливают и преобразуют с помощью соответствующего преобразователя 3.1.-3.n в цифровой сигнал.Each of the 1.1-ln semiconductor gas sensors, sensitive to one of the listed gas components (H ₂ , CO, CO ₂ , and C _x H _y ), changes its conductivity when measuring the concentration of this component in air, resulting in the output of the corresponding Sensor 1.1-1.n an electrical signal appears, the value of which corresponds to a certain concentration of this gas component in the air. Then this signal is amplified and converted using the appropriate Converter 3.1.-3.n into a digital signal.

Микропроцессор 4 непрерывно или с заданной периодичностью, например через 0,1-1 минуту, опрашивает сенсоры 1.1-1.n, сопоставляет между собой поступившие с них текущие значения сигналов (соответствующие текущим значениям концентраций газовых компонентов в воздухе) и полученные соотношения текущих значений сигналов сравнивает с заданными соотношениями значений сигналов, записанными ранее и хранящимися в его памяти. При совпадении соотношений текущих значений сигналов с заданными соотношениями значений на формирователи 5 и 9 поступают сигналы, формирующие на них сигналы тревоги: световой, звуковой, а также сигнал, подаваемый с выхода 8 на центральный концентратор пожарной охраны, и модулирующий код M(t), отображающий идентификационный номер объекта пожарной безопасности, соответственно.The microprocessor 4 continuously or with a predetermined frequency, for example after 0.1-1 minute, polls the sensors 1.1-1.n, compares the current signal values (corresponding to the current values of the concentration of gas components in the air) received from them and the obtained ratios of the current signal values compares with predetermined ratios of signal values recorded earlier and stored in its memory. If the ratios of the current values of the signals coincide with the specified ratios of values, the shapers 5 and 9 receive signals that generate alarms on them: light, sound, as well as the signal supplied from output 8 to the central fire protection concentrator, and the modulating code M (t), showing the identification number of the fire safety facility, respectively.

Устройство вырабатывает устойчивый сигнал тревоги на второй-третьей минутах после начала искусственно вызванного тления строительного мусора, выбранного в качестве горючего материала. Например, на первой минуте тления строительного мусора, состоящего из тряпок с преобладающим содержанием хлопка, соотношение было:The device generates a steady alarm in the second or third minutes after the start of artificially induced smoldering of construction debris, selected as combustible material. For example, in the first minute of smoldering construction debris, consisting of rags with a predominant cotton content, the ratio was:

K_CxHy:Kн₂:K_CO:Kco₂=1:2,6:6:3,7,K _CxHy : Kn ₂ : K _CO : Kco ₂ = 1: 2.6: 6: 3.7,

на третьей минуте:in the third minute:

K_CxHy:Kн₂:K_CO:Kco₂=1:2,1:5:3.K _CxHy : Kn ₂ : K _CO : Kco ₂ = 1: 2.1: 5: 3.

Соответственно соотношение водорода и окиси углерода на первой минуте:Accordingly, the ratio of hydrogen and carbon monoxide in the first minute:

Kн₂:K_CO=1:2,3,Kn ₂ : K _CO = 1: 2,3,

а на третьей минуте:and in the third minute:

Kн₂:K_CO=1:2,4.Kn ₂ : K _CO = 1: 2.4.

При тлении строительного мусора с преобладающим составом древесины (стружка, щепа, шпон) на первой минуте соотношение:When smoldering construction waste with a predominant composition of wood (shavings, wood chips, veneer) in the first minute, the ratio:

K_CxHy:Kн₂:K_CO:Kco₂=1:1,6:8,5:3,K _CxHy : Kn ₂ : K _CO : Kco ₂ = 1: 1.6: 8.5: 3,

на третьей минуте:in the third minute:

K_CxHy:Kн₂:K_CO:Kco₂=1:2,1:7:2,8.K _CxHy : KH ₂ : K _CO : Kco ₂ = 1: 2.1: 7: 2.8.

Соотношение Kн₂:K_CO=1:2,6 на первой минуте и Kн₂:K_CO=1:5,3 - на третьей минуте.The ratio of Kn ₂ : K _CO = 1: 2.6 in the first minute and Kn ₂ : K _CO = 1: 5.3 in the third minute.

При совпадении соотношения текущих значений концентрации основных газовых компонентов с заданными соотношениями в микропроцессоре 4 формируется сигнал, который с его второго выхода поступает на вход задающего генератора 10 и включает его.When the ratio of the current concentration values of the main gas components with the given ratios coincides, a signal is generated in the microprocessor 4, which from its second output is fed to the input of the master oscillator 10 and turns it on.

Задающий генератор 10 формирует высокочастотное колебание (фиг.5, а)The master oscillator 10 generates a high-frequency oscillation (figure 5, a)

u_с(t)=U_с·Cos(ω_сt+φ_с), 0≤t≤Т_с,u _s (t) = U _s Cos (ω _s t + φ _s ), 0≤t≤T _s ,

где U_с, ω_с, φ_с, T_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,where U _s , ω _s , φ _s , T _s - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of high-frequency oscillations,

которое поступает на второй вход фазового манипулятора 11, на первый вход которого подается модулирующий код М(t) с выхода формирователя 9 (фиг.5, б), отображающий идентификационный номер объекта пожарной безопасности.which is supplied to the second input of the phase manipulator 11, the first input of which is supplied with a modulating code M (t) from the output of the former 9 (Fig. 5, b), which displays the identification number of the fire safety facility.

На выходе фазового манипулятора 11 образуется сложный ФМн-сигнал (фиг.5, в)At the output of the phase manipulator 11, a complex QPSK signal is generated (Fig. 5, c)

u₁(t)=U_с·Cos[ω_сt+φ_к(t)+φ_с], 0≤t≤T_с,u ₁ (t) = U _s · Cos [ω _s t + φ _k (t) + φ _s ], 0≤t≤T _s ,

где φ_к(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.5, б), причем φ_к(t)=const при Kτ_Э<t<(K+1)τ_Э и может изменяться скачком при t=Kτ_Э, т.е. на границах между элементарными посылками (K=1,2,…,N);where φ _к (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M (t) (Fig. 5, b), and φ _к (t) = const at Kτ _Э < t <(K + 1) τ _Oe and can change abruptly at t = Kτ _Oe , i.e. at the borders between elementary premises (K = 1,2, ..., N);

τ_Э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_с(T_с=τ_Э·N),τ _E , N - the duration and number of chips that make up a signal of duration T _s (T _s = τ _E · N),

который после усиления в усилителе 12 мощности поступает в антенну 13, излучается в эфир, улавливается приемной антенной 14 и через усилитель 15 высокой частоты поступает на первые входы смесителей 17 и 27, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродина 16:which, after amplification in the power amplifier 12, enters the antenna 13, is broadcast, captured by the receiving antenna 14, and through the high-frequency amplifier 15 is supplied to the first inputs of the mixers 17 and 27, the second inputs of which are supplied with the local oscillator voltage 16:

u_г1(t)=U_г·Cos(ω_гt+φ_г),u _g1 (t) = U _g Cos (ω _g t + φ _g ),

u_г2(t)=U_г·Cos(ω_гt+φ_г+90°).u _g2 (t) = U _g Cos (ω _g t + φ _g + 90 °).

На выходах смесителей 17 и 27 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 18 и 28 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частотыAt the outputs of the mixers 17 and 27, voltages of combination frequencies are generated. Amplifiers 18 and 28 are allocated voltage intermediate (differential) frequency

u_пр1(t)=U_пр·Cos[ω_прt+φ_к(t)+φ_пр],u _pr1 (t) = U _pr · Cos [ω _pr t + φ _k (t) + φ _pr ],

u_пр2(t)=U_пр·Cos[ω_прt+φ_к(t)+φ_пр-90°], 0≤t≤T_с,u _pr2 (t) = U _pr · Cos [ω _pr t + φ _k (t) + φ _pr -90 °], 0≤t≤T _s ,

где $U_{п р} = \frac{1}{2} U_{c} \cdot U_{г}$

;Where

U_{P R} = \frac{one}{2} U_{c} \cdot U_{g}

;

ω_пр=ω_с-ω_г - промежуточная (разностная) частота;ω _CR = ω _with -ω _g - intermediate (difference) frequency;

ω_пр=φ_с-φ_г.ω _ol = φ _s -φ _g .

Напряжение u_пр2(t) с выхода усилителя 28 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 29 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage u _pr2 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 28 is supplied to the input of the phase shifter 29 by 90 °, at the output of which a voltage is generated

u_пр3(t)=U_пр·Cos[ω_прt+φ_к(t)+φ_пр-90°+90°]=u _pr3 (t) = U _pr · Cos [ω _pr t + φ _k (t) + φ _pr -90 ° + 90 °] =

=U_пр·Cos[ω_прt+φ_к(t)+φ_пр], 0≤t≤T_с. _Ave = U · Cos [ω t + φ _forth _in (t) + φ _etc.], 0≤t≤T _p.

Напряжения U_пр1(t) и U_пр3(t) поступают на два входа сумматора 30, на выходе которого образуется суммарное напряжение (фиг.5, г)Voltages U _CR1 (t) and U _CR3 (t) are fed to two inputs of the adder 30, the output of which is formed by the total voltage (figure 5, g)

U_∑(t)=U_∑·Cos[ω_прt+φ_к(t)+φ_пр], 0≤t≤T_с, _{_{U Σ (t) = U Σ}} · Cos [ω t + φ _forth _in (t) + φ _etc.], 0≤t≤T _s,

где U_∑=2U_пр.where U _∑ = 2U, _etc.

Это напряжение поступает на первый вход перемножителя 31, на второй вход которого подается принимаемый сигнал u₁(t) с выхода усилителя 15 высокой частоты. На выходе перемножителя образуется гармоническое напряжениеThis voltage is supplied to the first input of the multiplier 31, to the second input of which a received signal u ₁ (t) is supplied from the output of the high-frequency amplifier 15. At the output of the multiplier, a harmonic voltage is formed

u₂(t)=U₁·Cos(ω_гt+φ_г), 0≤t≤T_с,u ₂ (t) = U ₁ · Cos (ω _g t + φ _g ), 0≤t≤T _s ,

где $U_{п р} = \frac{1}{2} U_{с} \cdot U_{Σ}$

;Where

U_{P R} = \frac{one}{2} U_{from} \cdot U_{Σ}

;

которое выделяется узкополосным фильтром 32, детектируется амплитудным детектором 33 и поступает на управляющий вход ключа 34, открывая его. В исходном состоянии ключ 34 всегда закрыт. Частота настройки ω_н1 узкополосного фильтра 32 выбирается равной частоте ω_г гетеродина 16 (ω_н1=ω_г).which is allocated by the narrow-band filter 32, is detected by the amplitude detector 33 and is supplied to the control input of the key 34, opening it. In the initial state, the key 34 is always closed. The tuning frequency ω _{n1 of the} narrow-band filter 32 is chosen equal to the frequency ω _{g of the} local oscillator 16 (ω _n1 = ω _g ).

При этом суммарное напряжение u_∑(t) с выхода сумматора 30 через открытый ключ 34 поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 24 и на вход делителя 19 фазы на два. На выходе последнего образуется напряжение (фиг.5, д)In this case, the total voltage u _∑ (t) from the output of the adder 30 through the public key 34 is supplied to the first (information) input of the phase detector 24 and to the input of the phase divider 19 into two. The output of the latter forms a voltage (figure 5, d)

$u_{3} (t) = U_{3} \cdot S i n (\frac{ω_{п р}}{2} t + \frac{ω_{п р}}{2})$

, 0≤t≤T_с,

u_{3} (t) = U_{3} \cdot S i n (\frac{ω_{P R}}{2} t + \frac{ω_{P R}}{2})

, 0≤t≤T _s ,

где U₃=0,707U₂.where U ₃ = 0.707U ₂ .

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 20 и поступает на вход удвоителя 21 фазы, на выходе которого образуется гармоническое напряжениеThis voltage is allocated by a narrow-band filter 20 and is fed to the input of the phase doubler 21, at the output of which a harmonic voltage is generated

u₄(t)=U₄·Sin(ω_прt+φ_пр), 0≤t≤T_с,u ₄ (t) = U ₄ · Sin (ω t + φ _pr _pr), 0≤t≤T _s,

где $U_{4} = \frac{1}{2} U_{3}^{2}$

;Where

U_{four} = \frac{one}{2} U_{3}^{2}

;

которое выделяется узкополосным фильтром 22 и поступает на вход фазовращателя 23 на 90°. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение (фиг.5, е)which is allocated by the narrow-band filter 22 and enters the input of the phase shifter 23 by 90 °. At the output of the latter a harmonic voltage is generated (Fig. 5, e)

U₅(t)=U₄·Sin(ω_прt+φ_пр+90°)=U₄·Cos(ω_прt+φ_пр), 0≤t≤T_с,U ₅ (t) = U ₄ · Sin (ω _pr t + φ _pr + 90 °) = U ₄ · Cos (ω _pr t + φ _pr ), 0≤t≤T _s ,

которое используется в качестве опорного напряжения и подается на второй (опорный) вход фазового детектора 24.which is used as the reference voltage and is supplied to the second (reference) input of the phase detector 24.

В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 24 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, ж)As a result of synchronous detection at the output of the phase detector 24, a low-frequency voltage is generated (figure 5, g)

u_н(t)=U_н-Cosφ_к, 0≤t≤T_с,u _n (t) = U _n -Cosφ _k , 0≤t≤T _s ,

где $U_{н} = \frac{1}{2} U_{Σ} \cdot U_{н}$

,Where

U_{n} = \frac{one}{2} U_{Σ} \cdot U_{n}

,

пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.5, б), которое фокусируется блоком 25 регистрации.proportional to the modulating code M (t) (Fig. 5, b), which is focused by the registration unit 25.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω_с (фиг.6).The operation of the device described above corresponds to the case of receiving useful QPSK signals along the main channel at a frequency ω _s (Fig. 6).

Если сложный ФМн-сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте ω_з If a complex QPSK signal is received via a mirror channel at a frequency of ω _s

u_з(t)=U_з·Cos[ω_зt+φ_к1(t)+φ_з], 0≤t≤Т_з,u _z (t) = U _z · Cos [ω _z t + φ _k1 (t) + φ _z ], 0≤t≤T _z ,

то усилителями 18 и 28 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения соответственно:then the amplifiers 18 and 28 of the intermediate frequency are allocated the following voltages, respectively:

u_пр4(t)=U_пр4·Cos[ω_прt-φ_к1(t)+φ_пр4],u _pr4 (t) = U _pr4 · Cos [ω _pr t-φ _к1 (t) + φ _pr4 ],

u_пр5(t)=U_пр4·Cos[ω_прt-φ_к1(t)+φ_пр4+90°], 0≤t≤T_з, _np5 u (t) = U _WP4 · Cos [ω _ave t-φ _k1 (t) + φ _WP4 + 90 °], 0≤t≤T _s,

где $U_{п р 4} = \frac{1}{2} U_{з} \cdot U_{г}$

;Where

U_{P R four} = \frac{one}{2} U_{s} \cdot U_{g}

;

ω_пр=ω_г-ω_з - промежуточная частота; _straight ω = ω _r -ω _s - intermediate frequency;

φ_пр4=φ_г-φ_з.φ _pr4 = φ _g -φ _s .

Напряжение u_пр5(t) с выхода усилителя 28 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 29 на +90° и 40 на -90°, на выходах которых образуются следующие напряжения:The voltage u _pr5 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 28 is supplied to the inputs of the phase shifters 29 by + 90 ° and 40 by -90 °, at the outputs of which the following voltages are formed:

u_пр6(t)=U_пр4·Cos[ω_прt-φ_к1(t)+φ_пр4+90°+90°]=u _pr6 (t) = U _pr4 · Cos [ω _pr t-φ _к1 (t) + φ _pr4 + 90 ° + 90 °] =

=-U_пр4·Cos[ω_прt-φ_к1(t)+φ_пр4],= -U _pr4 · Cos [ω _pr t-φ _k1 (t) + φ _pr4 ],

u_пр7(t)=U_пр4·Cos[ω_прt-φ_к1(t)+φ_пр4+90°-90°]=u _pr7 (t) = U _pr4 · Cos [ω _pr t-φ _к1 (t) + φ _pr4 + 90 ° -90 °] =

=U_пр4·Cos[ω_прt-φ_к1(t)+φ_пр4]. _WP4 = U · Cos [ω _ave t-φ _k1 (t) + φ _WP4].

Напряжения u_пр4(t) и u_пр6(t), поступающие на два входа сумматора 30, на его выходе компенсируются.The _voltages u _CR4 (t) and u _CR6 (t) supplied to the two inputs of the adder 30 are compensated at its output.

Напряжения u_пр4(t) и u_пр7(t) поступают на два входа второго сумматора 41, на выходе которого образуется суммарное напряжениеVoltages u _CR4 (t) and u _CR7 (t) are supplied to two inputs of the second adder 41, at the output of which a total voltage is generated

u_∑1(t)=U_∑1·Cos[ω_прt-φ_к1(t)+φ_пр4], 0≤t≤T_з, _{_{u Σ1 (t) = U Σ1}} · Cos [ω _ave t-φ _k1 (t) + φ _WP4], 0≤t≤T _s,

где U_∑1=2U_пр4.where U _∑1 = 2U _pr4 .

Это напряжение поступает на первый вход перемножителя 42, на второй вход которого подается принимаемый ФМн-сигнал u_з(t) с выхода усилителя 15 высокой частоты. На выходе перемножителя 42 образуется гармоническое напряжениеThis voltage is supplied to the first input of the multiplier 42, to the second input of which the received PSK signal u _s (t) is supplied from the output of the high-frequency amplifier 15. At the output of the multiplier 42, a harmonic voltage is generated

u₆(t)=U₆·Cos(ω_гt+φ_г), 0≤t≤T_з,u ₆ (t) = U ₆ · Cos (ω _g t + φ _g ), 0≤t≤T _s ,

где $U_{6} = \frac{1}{2} U_{з} \cdot U_{Σ 1}$

;Where

U_{6} = \frac{one}{2} U_{s} \cdot U_{Σ one}

;

которое выделяется узкополосным фильтром 43, детектируется амплитудным детектором 44 и поступает на управляющий вход ключа 45, открывая его. В исходном состоянии ключи 38, 45 и 49 всегда закрыты.which is allocated by the narrow-band filter 43, is detected by the amplitude detector 44 and is supplied to the control input of the key 45, opening it. In the initial state, keys 38, 45, and 49 are always closed.

При этом второе суммарное напряжение u_∑1(t) с выхода сумматора 41 через открытый ключ 45 поступает на вход третьего блока 46 обработки.Wherein the second sum voltage u _Σ1 (t) output from the adder 41 through the open key 45 is input to the third processing unit 46.

Если сложный ФМн-сигнал принимается по первому комбинационному каналу на частоте ω_к1 If a complex QPSK signal is received on the first combinational channel at a frequency ω _k1

u_к1(t)=U_к1·Cos[ω_к1t+φ_к2(t)+φ_к1], 0≤t≤T_к1,u _k1 (t) = U _k1 · Cos [ω _k1 t + φ _k2 (t) + φ _k1 ], 0≤t≤T _k1 ,

u_пр8(t)=U_пр8·Cos[ω_прt-φ_к2(t)+φ_пр7],u _pr8 (t) = U _pr8 · Cos [ω _pr t-φ _к2 (t) + φ _pr7 ],

u_пр9(t)=U_пр8·Cos[ω_прt-φ_к2(t)+φ_пр7+90°], 0≤t≤T_к1,u _pr9 (t) = U _pr8 · Cos [ω _pr t-φ _k2 (t) + φ _pr7 + 90 °], 0≤t≤T _k1 ,

где $U_{п р 7} = \frac{1}{2} U_{к 1} \cdot U_{г}$

;Where

U_{P R 7} = \frac{one}{2} U_{to one} \cdot U_{g}

;

ω_пр=2ω_г-ω_к1 - промежуточная частота;ω _ave = 2ω -ω _r _k1 - intermediate frequency;

ω_пр7=φ_г-φ_к1.ω _pr7 = φ _g -φ _k1 .

Напряжение U_пр9(t) с выхода усилителя 28 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 29 на +90° и 40 на -90°, на выходах которых образуются следующие напряжения:The voltage U _pr9 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 28 is supplied to the inputs of the phase shifters 29 by + 90 ° and 40 by -90 °, at the outputs of which the following voltages are formed:

u_пр10(t)=U_пр8·Cos[ω_прt-φ_к2(t)+φ_пр7+90°+90°]=u _pr10 (t) = U _pr8 · Cos [ω _pr t-φ _к2 (t) + φ _pr7 + 90 ° + 90 °] =

=-U_пр8·Cos[ω_прt-φ_к2(t)+φ_пр7],= -U _pr8 · Cos [ω _pr t-φ _k2 (t) + φ _pr7 ],

u_пр11(t)=U_пр8·Cos[ω_прt-φ_к2(t)+φ_пр7+90°+90°]=u _pr11 (t) = U _pr8 · Cos [ω _pr t-φ _к2 (t) + φ _pr7 + 90 ° + 90 °] =

=U_пр8·Cos[ω_прt-φ_к2(t)+φ_пр7].= U _pr8 · Cos [ω _pr t-φ _k2 (t) + φ _pr7 ].

Напряжения u_пр8(t) и u_пр10(t), поступающие на два входа сумматора 30, на его выходе компенсируются.The voltage u _pr8 (t) and u _pr10 (t), supplied to the two inputs of the adder 30, are compensated at its output.

Напряжения u_пр8(t) и u_пр10(t) поступают на два входа второго сумматора 41, на выходе которого образуется суммарное напряжениеVoltages u _pr8 (t) and u _pr10 (t) are supplied to two inputs of the second adder 41, at the output of which the total voltage is formed

u_∑2(t)=U_∑2·Cos[ω_прt-φ_к2(t)+φ_пр7], 0≤t≤T_к1,u _∑2 (t) = U _∑2 · Cos [ω _pr t-φ _k2 (t) + φ _pr7 ], 0≤t≤T _k1 ,

где U_∑2=2U_пр8.where U _∑2 = 2U _pr8 .

Это напряжение поступает на первый вход перемножителя 42, на второй вход которого подается принимаемый ФМн-сигнал u_к1(t) с выхода усилителя 15 высокой частоты. На выходе перемножителя 42 образуется гармоническое напряжениеThis voltage is supplied to the first input of the multiplier 42, to the second input of which the received PSK signal u _k1 (t) is supplied from the output of the high-frequency amplifier 15. At the output of the multiplier 42, a harmonic voltage is generated

u₇(t)=U₇·Cos(2ω_гt+φ_г), 0≤t≤T_к1,u ₇ (t) = U ₇ Cos (2ω _g t + φ _g ), 0≤t≤T _k1 ,

где $U_{7} = \frac{1}{2} U_{к 1} \cdot U_{Σ 2}$

;Where

U_{7} = \frac{one}{2} U_{to one} \cdot U_{Σ 2}

;

которое выделяется узкополосным фильтром 47, детектируется амплитудным детектором 48 и поступает на управляющий вход ключа 49, открывая его.which is allocated by a narrow-band filter 47, is detected by an amplitude detector 48 and is fed to the control input of the key 49, opening it.

При этом четвертое суммарное напряжение u_∑2(t) с выхода сумматора 41 через открытый ключ 49 поступает на вход четвертого блока 50 обработки.In this case, the fourth total voltage u _∑2 (t) from the output of the adder 41 through the public key 49 is supplied to the input of the fourth processing unit 50.

Если сложный ФМн-сигнал принимается по второму комбинационному каналу на частоте ω_к2 If a complex QPSK signal is received on the second Raman channel at a frequency ω _k2

u_к2(t)=U_к2·CoS[ω_к2t+φ_к3(t)+φ_к2], 0≤t≤T_к2,u _k2 (t) = U _k2 · CoS [ω _k2 t + φ _k3 (t) + φ _k2 ], 0≤t≤T _k2 ,

то усилителями 18 и 28 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:then the amplifiers 18 and 28 of the intermediate frequency are allocated the following voltages:

u_пр12(t)=U_пр12·Cos[ω_прt+φ_к3(t)+φ_пр11],u _pr12 (t) = U _pr12 · Cos [ω _pr t + φ _к3 (t) + φ _pr11 ],

u_пр13(t)=U_пр12·Cos[ω_прt+φ_к3(t)+φ_пр11-90°], 0≤t≤T_к2,u _pr13 (t) = U _pr12 · Cos [ω _pr t + φ _к3 (t) + φ _pr11 -90 °], 0≤t≤T _к2 ,

где $U_{п р 11} = \frac{1}{2} U_{к 2} \cdot U_{г}$

;Where

U_{P R eleven} = \frac{one}{2} U_{to 2} \cdot U_{g}

;

ω_пр=ω_к2-2ω_г - промежуточная частота;ω = ω _ave _k2 -2ω _g - intermediate frequency;

ω_пр11=φ_к2-φ_г.ω _pr11 = φ _k2 -φ _g .

Напряжение u_пр13(t) с выхода усилителя 28 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 29 на +90° и 40 на -90°, на выходах которых образуются следующие напряжения:The voltage u _pr13 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 28 is supplied to the inputs of the phase shifters 29 by + 90 ° and 40 by -90 °, at the outputs of which the following voltages are generated:

u_пр14(t)=U_пр12·Cos[ω_прt+φ_к3(t)+φ_пр11-90°+90°]=u _pr14 (t) = U _pr12 · Cos [ω _pr t + φ _к3 (t) + φ _pr11 -90 ° + 90 °] =

=U_пр12·Cos[ω_прt+φ_к3(t)+φ_пр11],= U _pr12 · Cos [ω _pr t + φ _к3 (t) + φ _pr11 ],

U_пр15(t)=U_пр12·Cos[ω_прt+φ_к3(t)+φ_пр11-90°-90°]=U _pr15 (t) = U _pr12 · Cos [ω _pr t + φ _к3 (t) + φ _pr11 -90 ° -90 °] =

=-U_пр12·Cos[ω_прt+φ_к3(t)+φ_пр11].= -U _pr12 · Cos [ω _pr t + φ _к3 (t) + φ _pr11 ].

Напряжения U_пр12(t) и U_пр15(t), поступающие на два входа сумматора 41, на его выходе компенсируются.The voltage U _pr12 (t) and U _pr15 (t), which are supplied to the two inputs of the adder 41, are compensated at its output.

Напряжения U_пр12(t) и U_пр14(t) поступают на два входа сумматора 30, на выходе которого образуется суммарное напряжениеVoltages U _pr12 (t) and U _pr14 (t) are fed to two inputs of the adder 30, the output of which is formed by the total voltage

u_∑3(t)=U_∑3·Cos[ω_прt+φ_к3(t)+φ_пр11], 0≤t≤T_к2,u _∑3 (t) = U _∑3 · Cos [ω _pr t + φ _к3 (t) + φ _pr11 ], 0≤t≤T _k2 ,

где U_∑3=2U_пр12.where U _∑3 = 2U _pr12 .

Это напряжение поступает на первый вход перемножителя 31, на второй вход которого подается принимаемый ФМн-сигнал u_к2(t) с выхода усилителя 15 высокой частоты. На выходе перемножителя 31 образуется гармоническое напряжениеThis voltage is supplied to the first input of the multiplier 31, to the second input of which the received PSK signal u _k2 (t) is supplied from the output of the high-frequency amplifier 15. The output of the multiplier 31 generates a harmonic voltage

u₈(t)=U₈·Cos(2ω_гt+φ_г), 0≤t≤T_к2,u ₈ (t) = U ₈ · Cos (2ω _g t + φ _g ), 0≤t≤T _k2 ,

где $U_{8} = \frac{1}{2} U_{к 2} \cdot U_{Σ 3}$

;Where

U_{8} = \frac{one}{2} U_{to 2} \cdot U_{Σ 3}

;

которое выделяется узкополосным фильтром 36, детектируется амплитудным детектором 37 и поступает на управляющий вход ключа 38, открывая его.which is allocated by a narrow-band filter 36, is detected by an amplitude detector 37 and is supplied to the control input of the key 38, opening it.

При этом третье суммарное напряжение u_∑3(t) с выхода сумматора 30 через открытый ключ 38 поступает на вход второго блока 39 обработки.In this case, the third total voltage u _{∑ 3} (t) from the output of the adder 30 through the public key 38 is fed to the input of the second processing unit 39.

Способ и устройство обеспечивают расширение зоны мониторинга объектов пожарной безопасности и своевременную передачу сигнала тревоги с объектов пожарной безопасности в пожарную службу и/или на диспетчерский пункт наблюдения.The method and device provide the expansion of the monitoring zone of fire safety facilities and the timely transmission of an alarm signal from fire safety facilities to the fire department and / or to the control tower.

Это достигается использованием радиоканала и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.This is achieved using a radio channel and complex phase-shift signals.

Указанные сигналы позволяют применять структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.These signals allow the use of structural selection. This means that it becomes possible to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals.

Ширина спектра Δf₂ второй гармоники определяется длительностью T_с сигнала $Δ f_{2} = \frac{1}{T_{с}}$

, тогда как ширина спектра Δf_с ФМн-сигнала определяется длительностью τ_Э его элементарных посылок

Δ f_{с} = \frac{1}{τ_{Э}}

, т.е. ширина спектра второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра Δf_с входного сигнала

(\frac{Δ f_{с}}{Δ f_{2}} = N)

.The width of the spectrum Δf _{2 of the} second harmonic is determined by the duration T _{s of the}

signal

Δ f

_{2} = \frac{one}{T_{from}}

While the width Δf _spectrum PSK signal of duration τ is determined by its chip _E

Δ f_{from} = \frac{one}{τ_{E}}

, i.e. the width of the spectrum of the second harmonic of the signal is N times smaller than the width of the spectrum Δf _{from the} input signal

(\frac{Δ f_{from}}{Δ f_{2}} = N)

.

Следовательно, в результате деления фазы на два и удвоения фазы ФМн-сигнала его спектр «сворачивается» в N раз. Это и позволяет обнаружить ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности помех и шумов. Кроме того, за счет узкополосной фильтрации удается отфильтровать значительную часть шумов и помех и тем самым повысить чувствительность приемника.Consequently, as a result of dividing the phase by two and doubling the phase of the QPSK signal, its spectrum “folds” N times. This makes it possible to detect the QPSK signal even when its power at the receiver input is less than the power of interference and noise. In addition, due to narrow-band filtering, it is possible to filter a significant part of noise and interference, and thereby increase the sensitivity of the receiver.

В широко известной схеме А.А.Пистолькорса, которая тоже обеспечивает выделение опорного напряжения, необходимого для синхронного детектирования принимаемого сигнала, непосредственно из самого сигнала, присутствует «обратная работа». Это объясняется тем, что в данной схеме за счет удвоителя частоты фазовая манипуляция стирается полностью, т.е. сигнал разрушается. Поэтому сформированное опорное напряжение из разрушенного сигнала не имеет жесткой когерентности с ФМн-сигналом, отчего и происходит «обратная работа», т.е. сигнал низкочастотный на выходе фазового детектора воспринимается в «негативе»: нули вместо единиц и наоборот.In the well-known A. A. Pistolkors circuit, which also provides the selection of the reference voltage necessary for synchronous detection of the received signal directly from the signal itself, there is “reverse operation”. This is explained by the fact that in this circuit, due to the frequency doubler, the phase manipulation is completely erased, i.e. the signal is destroyed. Therefore, the generated reference voltage from the destroyed signal does not have strict coherence with the QPSK signal, which is why “reverse work” occurs, i.e. the low-frequency signal at the output of the phase detector is perceived as “negative”: zeros instead of ones and vice versa.

В предложенном приемнике ФМн-сигнал поступает на делитель фазы, а не на удвоитель частоты. Поэтому ФМн-сигнал не разрушается, а только уменьшается его девиация фазы, в результате чего появляется колебание промежуточной частоты, жестко синфазное с ФМн-сигналом. Последнее и исключает «обратную работу» и повышает достоверность выделения низкочастотного напряжения, пропорционального модуляционному коду M(t).In the proposed receiver, the QPSK signal is fed to a phase divider, and not to a frequency doubler. Therefore, the QPSK signal is not destroyed, but its phase deviation only decreases, as a result of which an intermediate frequency oscillation appears, which is strictly in phase with the QPSK signal. The latter eliminates the “reverse operation” and increases the reliability of the allocation of low-frequency voltage proportional to the modulation code M (t).

Одновременное контролирование нескольких газов повышает надежность обнаружения пожара именно на ранних стадиях тления и возгорания. При этом исключается возможность ложных срабатываний измерительного устройства при повышении концентрации одного из газов по любой из причин, не соответствующей процессу возгорания. Последнее возможно, например, в результате утечки газов из баллонов, емкостей или трубопроводов, находящихся внутри или вблизи охраняемых помещений.Simultaneous monitoring of several gases increases the reliability of fire detection precisely in the early stages of smoldering and ignition. This eliminates the possibility of false alarms of the measuring device when increasing the concentration of one of the gases for any of the reasons that do not correspond to the ignition process. The latter is possible, for example, as a result of leakage of gases from cylinders, tanks or pipelines located inside or near the protected premises.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипом обеспечивают расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается за счет использования зеркального, первого и второго комбинационных каналов.Thus, the proposed method and device in comparison with the prototype provide an extension of the range of operating frequencies without expanding the range of frequency tuning of the local oscillator. This is achieved through the use of mirror, first and second combination channels.

Claims

1. The method of early fire detection, based on the fact that measure the current value of the concentration in the air of gas components selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and aromatic hydrocarbons released during smoldering of combustible materials, determine the ratio of the measured concentrations of gas components , which is compared with its predetermined value, while an alarm signal is formed when the indicated values of the ratios of the concentration of gas components coincide, form along with the signal alarms, a high-frequency oscillation and a modulating code that displays the identification number of the fire safety object and its coordinates, manipulate the high-frequency oscillation in phase with a modulating code, amplify the generated complex signal with phase manipulation in power, radiate it on the air, pick it up at the control room and / or in the fire service, it is converted in frequency, the first intermediate frequency voltage is isolated, the local oscillator voltage is shifted in phase by + 90 °, they are used to convert it often those of the received signal, isolate the second voltage of the intermediate frequency, phase shift it by + 90 °, sum with the first voltage of the intermediate frequency, multiply the total voltage of the intermediate frequency with the received signal, isolate the harmonic voltage at the frequency ω _{g of the} local oscillator, detect it and use it to resolve further processing of the total voltage of the intermediate frequency, which consists in the fact that the total voltage of the intermediate frequency is divided in phase into two, emit harmonic and frequency

double its phase, isolate harmonic oscillation at the intermediate frequency ω _up , shift it in phase by + 90 ° and use it as a reference voltage for synchronously detecting a received signal with phase shift keying at an intermediate frequency, isolate and record a low-frequency voltage proportional to the modulating code, which differs the fact that after multiplying the third total voltage of the intermediate frequency with the received signal, a harmonic voltage is isolated at a double frequency of 2ω _g local oscillator, det They design it and use it to resolve the further processing of the third total voltage of the intermediate frequency, which consists in the fact that the third total voltage of the intermediate frequency is divided in phase into two, and harmonic oscillation at a frequency is isolated

double its phase, isolate harmonic oscillation at an intermediate frequency ω _up , phase shift by + 90 ° and use it as a reference voltage for synchronously detecting a received signal with phase shift keying at an intermediate frequency, isolate and record a third low-frequency voltage proportional to the third modeling code, the second intermediate frequency voltage is phase shifted by -90 °, summed with the first intermediate frequency voltage, I multiply the first total voltage of the intermediate frequency with the received signal, allocate the harmonic voltage at the frequency ω LO _g, it is detected and used to permit further processing of the first intermediate frequency sum voltage, which consists in the fact that the first sum voltage divided by the intermediate frequency phase two, isolated harmonic oscillation at frequency

double its phase, isolate harmonic oscillation at an intermediate frequency ω _up , shift it in phase by + 90 ° and use it as a reference voltage for synchronously detecting a received signal with phase shift keying at an intermediate frequency, isolate and record the first low-frequency voltage proportional to the first modulating code , after multiplying the second total voltage of the intermediate frequency with the received signal, a harmonic voltage is isolated at a double frequency of 2ω _g local oscillator, which is detected it is used to resolve the further processing of the second total voltage of the intermediate frequency, which consists in the fact that the second total voltage of the intermediate frequency is divided in phase by two, harmonic oscillation at a frequency is isolated

double its phase, isolate harmonic oscillation at the intermediate frequency ω _up , shift it in phase by + 90 ° and use it as a reference voltage for synchronously detecting a received signal with phase shift keying at an intermediate frequency, isolate and record a second low-frequency voltage proportional to the second modulating code .

2. A device for early fire detection, containing n sensors of concentrations in the air of gas components released during the smoldering of combustible materials, each sensor through a series-connected matching amplifier and an analog-to-digital converter connected to a microprocessor connected to an alarm signal conditioner and intended for comparison the current values of the concentrations of the gas components measured by the sensors with the simultaneous formation of the ratios of the current values of concentrations and introducing the generated relationship with its predetermined value, a master oscillator, a phase manipulator, the second input of which is connected via a modulator code generator to a second microprocessor output, a power amplifier and a transmitting antenna, are connected to the second output of the microprocessor, and at the control room and / or in the fire department a high-frequency amplifier, a first mixer, the second input of which is connected to the first output of the local oscillator, is first connected to the output of the receiving antenna, the first amplifier an intermediate frequency amplifier, a first adder, the second input of which is connected to the output of a high-frequency amplifier, a third narrow-band filter, a first amplitude detector, a first key, a second input of which is connected to the output of the first adder, and a first processing unit, consisting of serially connected to the output of the first key a phase divider into two, a first narrow-band filter, a phase doubler, a second narrow-band filter, a first phase shifter + 90 °, a phase detector, the second input of which is connected to the output of the first key, and and registration, to the second output of the local oscillator, a second 90 ° phase shifter, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, a second intermediate frequency amplifier and a third + 90 ° phase shifter, the output of which is connected to the second input of the first adder, differing the fact that it is equipped with a second multiplier, fourth, fifth and sixth narrow-band filters, second, third and fourth amplitude detectors, second, third and fourth keys, second, third and fourth b processing windows, and the fourth narrow-band filter, the second amplitude detector, the second key, the second input of which is connected to the output of the first adder, and the second processing unit, consisting of series-connected to the output of the second key of the phase divider into two, the first narrow-band, are sequentially connected to the output of the first multiplier filter, phase doubler, second narrow-band filter, first phase shifter + 90 °, phase detector, the second input of which is connected to the output of the second key and the registration unit, to the output of watts of the intermediate-frequency amplifier, a -90 ° phase shifter, a second adder, the second input of which is connected to the output of the first intermediate-frequency amplifier, a second multiplier, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, the fifth narrow-band filter, the third amplitude detector, the third key, are connected in series the second input of which is connected to the output of the second adder, and the third processing unit, consisting of serially connected to the output of the third key of the phase divider into two, the first narrow-band phi тра, phase doubler, second narrow-band filter, first phase shifter + 90 °, phase detector, the second input of which is connected to the output of the third key and the registration unit, the sixth narrow-band filter, the fourth amplitude detector, the fourth key, and the second input are connected in series to the output of the second multiplier which is connected to the output of the second adder, and the fourth processing unit, consisting of sequentially connected to the output of the fourth key of the phase divider into two, the first narrow-band filter, phase doubler, WTO of a narrow narrow-band filter, a first phase shifter + 90 °, a phase detector, the second input of which is connected to the output of the fourth key and the registration unit.