RU2613274C2 - Optic smoke sensor - Google Patents

Optic smoke sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2613274C2
RU2613274C2 RU2015105482A RU2015105482A RU2613274C2 RU 2613274 C2 RU2613274 C2 RU 2613274C2 RU 2015105482 A RU2015105482 A RU 2015105482A RU 2015105482 A RU2015105482 A RU 2015105482A RU 2613274 C2 RU2613274 C2 RU 2613274C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal level
optically coupled
measuring
channel
light source
Prior art date
Application number
RU2015105482A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015105482A (en
Inventor
Николай Васильевич Барышников
Василий Болеславович Бокшанский
Максим Вячеславович Вязовых
Илья Вадимович Животовский
Валерий Ефимович Карасик
Алексей Александрович Сахаров
Елена Евгеньевна Мухина
Original Assignee
Николай Васильевич Барышников
Василий Болеславович Бокшанский
Максим Вячеславович Вязовых
Илья Вадимович Животовский
Валерий Ефимович Карасик
Алексей Александрович Сахаров
Елена Евгеньевна Мухина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Васильевич Барышников, Василий Болеславович Бокшанский, Максим Вячеславович Вязовых, Илья Вадимович Животовский, Валерий Ефимович Карасик, Алексей Александрович Сахаров, Елена Евгеньевна Мухина filed Critical Николай Васильевич Барышников
Priority to RU2015105482A priority Critical patent/RU2613274C2/en
Publication of RU2015105482A publication Critical patent/RU2015105482A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613274C2 publication Critical patent/RU2613274C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke

Landscapes

  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: smoke sensor contains a light source with the power unit and a reflector optically coupled to the light source, a support receiving channel optically coupled to the light source, the output of which is connected to the input of the power supply, a measuring receiving channel optically coupled to the light source through the reflector. The smoke presence in the measuring channel is determined by the exceeding of the threshold value Δ, the difference between the current signal value Φc of the measuring channel and the dynamic signal value F0, where
Figure 00000009
, *Φ0 - the initial signal level; Φi - the instantaneous signal value;
Figure 00000010
, i - the sample number; n - the number of samples for averaging the dynamic signal level; k - the number of samples for averaging the current signal level.
EFFECT: high measurement accuracy.
1 dwg

Description

Техническое решение относится к разработкам в области охранных и противопожарных систем и может применяться в авиастроении, кораблестроении и иных видах отраслях промышленности.The technical solution relates to developments in the field of security and fire-fighting systems and can be used in aircraft, shipbuilding and other industries.

Известен датчик дыма [1], взятый в качестве аналога. Указанный датчик при достаточно низкой чувствительности имеет сложную конструкцию. Кроме того, наличие ряда отражателей как со сферической, так и с асферической поверхностями существенно затрудняет юстировку прибора, а также снижает его эксплуатационные характеристики - устойчивость к перепадам температуры, давления, влажности.Known smoke sensor [1], taken as an analogue. The specified sensor at a sufficiently low sensitivity has a complex structure. In addition, the presence of a number of reflectors with both spherical and aspherical surfaces significantly complicates the alignment of the device, and also reduces its operational characteristics - resistance to changes in temperature, pressure, humidity.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик дыма с самоконтролем [2], который содержит два оптических приемных канала - эталонный и измерительный, а также канал излучателя (на основе светодиода), и состоит из корпуса, внутри которого расположены светодиод, призма для отвода излучения в эталонный канал, фотодиодный приемник эталонного канала, формирующая оптическая система, подстраиваемый отражатель, оптически с ним сопряженный через приемный объектив измерительный фотодиодный приемник и электронная схема обработки и контроля.The closest to the invention in technical essence is a smoke detector with self-monitoring [2], which contains two optical receiving channels - a reference and a measuring channel, as well as a radiator channel (based on the LED), and consists of a housing, inside of which there is an LED, a prism for removal radiation into the reference channel, the photodiode receiver of the reference channel, the forming optical system, an adjustable reflector, a measuring photodiode receiver optically coupled to it through a receiving lens, and an electronic circuit boots and control.

Наличие дыма в камере детектируется по разности сигналов эталонного и измерительного приемного каналов. При этом перед выходом на рабочий режим сигналы в приемных каналах выравниваются электронным способом. Такой принцип работы требует высокой стабильности излучателя, вследствие неравноплечности приемных каналов влияние нестабильности потока излучения светодиода на сигналы в каналах будет разным, что неизбежно приведет к возникновению сигнала рассогласования между ними и, как следствие, к появлению ложной тревоги. Для обеспечения неизменности характеристик излучения светодиода в процессе эксплуатации в приборе предусмотрена сложная система термостабилизации, наличие которой ведет к существенному повышению как стоимости прибора, так и его энергопотребления.The presence of smoke in the chamber is detected by the difference between the signals of the reference and measuring receiving channels. In this case, before reaching the operating mode, the signals in the receiving channels are aligned electronically. This principle of operation requires high stability of the emitter, due to the unevenness of the receiving channels, the influence of the instability of the LED radiation flux on the signals in the channels will be different, which will inevitably lead to the appearance of a mismatch signal between them and, as a result, to the appearance of a false alarm. To ensure the unchanged characteristics of the LED radiation during operation, the device has a complex thermal stabilization system, the presence of which leads to a significant increase in both the cost of the device and its energy consumption.

Важным аспектом является следующий факт. Стабилизация эталонного сигнала осуществляется в некотором диапазоне dФ. Как правило, чувствительность датчика не может быть меньшей, чем dФ.An important aspect is the following fact. The stabilization of the reference signal is carried out in a certain range of dF. As a rule, the sensitivity of the sensor cannot be less than dF.

Указанные выше недостатки можно устранить тем, что в оптическом датчике дыма, содержащем источник излучения с блоком питания и отражатель, оптически сопряженный с источником излучения, эталонный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения, выход которого соединен с входом блока питания, измерительный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения через отражатель, наличие задымления определяется в измерительном канале по превышению пороговой величины Δ, разницей между значением текущего уровня сигнала Фт измерительного канала и значением динамического уровня сигнала Ф0, гдеThe above disadvantages can be eliminated by the fact that in the optical smoke detector containing a radiation source with a power supply and a reflector optically coupled to a radiation source, a reference receiving channel optically coupled to a radiation source, the output of which is connected to the input of the power supply, a measuring receiving channel, optically coupled to the radiation source through the reflector, the presence of smoke is determined in the measuring channel by exceeding the threshold value Δ, the difference between the value of the current signal level F t measuring channel and the value of the dynamic signal level f 0 , where

Figure 00000001
Figure 00000001

0 - начальный уровень сигнала;* Ф 0 - initial signal level;

Фi - мгновенное значение сигнала;F i is the instantaneous value of the signal;

Figure 00000002
Figure 00000002

i - номер выборки;i is the sample number;

n - число выборок для усреднения динамического уровня сигнала;n is the number of samples for averaging the dynamic signal level;

k - число выборок для усреднения текущего уровня сигнала.k is the number of samples to average the current signal level.

Причем k<<n.Moreover, k << n.

Динамический уровень сигнала характеризует в системе эталонный сигнал. Введение усреднения по выборке из n измерений позволяет исключить случайные выбросы эталонного сигнала при принятии решения. Текущий уровень сигнала также усредняется. Его выборка - k измерений, причем k<<n.The dynamic signal level characterizes the reference signal in the system. The introduction of averaging over a sample of n measurements makes it possible to exclude random outliers of the reference signal when making a decision. The current signal level is also averaged. His sample is k measurements, with k << n.

При таком алгоритме обработки значение пороговой величины Δ может быть в идеальном случае сколь угодно малым. Оно может быть ограничено только собственными внутренними шумами электронной системы обработки. Величина dФ, определяющая диапазон стабилизации эталонного сигнала, не является критичной, т.е. Δ может быть меньше значения dФ. Поэтому предлагаемая совокупность отличительных признаков позволяет достичь двух положительных эффектов, во-первых, повысить чувствительность датчика дыма (т.е. позволяет обеспечить Δ<<dФ), во-вторых, снизать вероятность ложного срабатывания прибора за счет случайных выбросов как эталонного, так и текущего сигналов (введением усреднения эталонного и текущего сигналов).With such a processing algorithm, the value of the threshold value Δ can ideally be arbitrarily small. It can be limited only by the intrinsic noise of the electronic processing system. The dF value, which determines the stabilization range of the reference signal, is not critical, i.e. Δ may be less than dF. Therefore, the proposed set of distinctive features allows us to achieve two positive effects, firstly, to increase the sensitivity of the smoke sensor (i.e., to ensure Δ << dF), and secondly, to reduce the likelihood of false alarms of the device due to random emissions of both the reference and current signals (by introducing averaging of the reference and current signals).

На чертеже представлена схема оптического датчика дыма.The drawing shows a diagram of an optical smoke detector.

В нем используется схема с двумя приемными каналами, один из которых является измерительным. При этом в передающем канале в качестве излучателя 1 применяется светодиод, излучение которого проходит через диафрагму 2 и дополнительно коллимируется оптической системой 3. Сфокусированное излучение светодиода попадает на регулируемый отражатель 4, задающий начальное значение потока, попадающего в измерительный канал. В свою очередь приемный измерительный канал включает в себя оптическую систему 5 и приемник излучения 6 (фотодиод). При попадании дыма в камеру на его частицах происходит дополнительное рассеяние излучения светодиода, и поток, попадающий в измерительный канал, возрастает, что и может быть зафиксировано по увеличению сигнала с фотодиодного приемника излучения блоком обработки и контроля 7.It uses a circuit with two receiving channels, one of which is a measuring channel. In this case, an LED is used as a radiator 1 in the transmitting channel, the radiation of which passes through the diaphragm 2 and is additionally collimated by the optical system 3. The focused radiation of the LED is incident on an adjustable reflector 4, which sets the initial value of the flux entering the measuring channel. In turn, the receiving measuring channel includes an optical system 5 and a radiation receiver 6 (photodiode). When smoke enters the chamber on its particles, additional scattering of the LED radiation occurs, and the flux entering the measuring channel increases, which can be detected by increasing the signal from the photodiode radiation receiver by the processing and control unit 7.

Второй приемный канал является эталонным (опорным) каналом, который выполнен на основе фотодиода 8 и оптически связан со светодиодом за счет его широкой диаграммы направленности излучения, а также электрически связан через блок обработки и контроля 7 с излучателем. Его задачей является стабилизация излучения светодиода, которая достигается электронным способом - в датчике предусмотрено управление током через светодиод. Поэтому любое изменение излучательных характеристик светодиода как вследствие внешних воздействий (температура, давление и т.д.), так и при деградации собственно кристалла излучателя, практически мгновенно компенсируется повышением или снижением тока через него. Кроме того, излучение светодиода модулируется в килогерцовом диапазоне - на эту же частоту настроены усилительные тракты с высокой добротностью обоих измерительных каналов, расположенные в блоке обработки и контроля 7, что позволяет отстраниться от всех внешних фоновых засветок как естественного, так и искусственного происхождения.The second receiving channel is a reference (reference) channel, which is made on the basis of photodiode 8 and is optically connected to the LED due to its wide radiation pattern, and is also electrically connected through the processing and control unit 7 to the emitter. Its task is to stabilize the radiation of the LED, which is achieved electronically - the sensor provides current control through the LED. Therefore, any change in the emitting characteristics of the LED, both due to external influences (temperature, pressure, etc.), and during degradation of the emitter crystal itself, is almost instantly compensated by an increase or decrease in the current through it. In addition, the LED radiation is modulated in the kilohertz range - amplification paths with high quality factor of both measuring channels located in the processing and control unit 7 are tuned to the same frequency, which allows you to move away from all external background illumination of both natural and artificial origin.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2037883, МПК G08B 17/10, опубл. 19.06.1995.1. RF patent 2037883, IPC G08B 17/10, publ. 06/19/1995.

2. Патент США US 4870394 от 26.09.1989, МПК G08B 17/10, НКИ 340/630.2. US patent US 4870394 from 09/26/1989, IPC G08B 17/10, NKI 340/630.

Claims (8)

Датчик дыма, содержащий источник излучения с блоком питания и отражатель, оптически сопряженный с источником излучения, опорный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения, выход которого соединен с входом блока питания, измерительный приемный канал, оптически сопряженный с источником излучения через отражатель, отличающийся тем, что наличие задымления определяется в измерительном канале по превышению пороговой величины Δ, разницей между значением текущего уровня сигнала Фт измерительного канала и значением динамического уровня сигнала Ф0, гдеA smoke detector comprising a radiation source with a power supply and a reflector optically coupled to a radiation source, a reference receiving channel optically coupled to a radiation source whose output is connected to an input of the power supply, a measuring receiving channel optically coupled to a radiation source through a reflector, characterized in that the presence of smoke is determined in the measuring channel by exceeding the threshold value Δ, the difference between the value of the current signal level Ф t of the measuring channel and the dynamic signal level f 0 , where
Figure 00000003
Figure 00000003
*Ф0 - начальный уровень сигнала; * Ф 0 - initial signal level; Фi - мгновенное значение сигнала;F i is the instantaneous value of the signal;
Figure 00000004
Figure 00000004
i - номер выборки;i is the sample number; n - число выборок для усреднения динамического уровня сигнала;n is the number of samples for averaging the dynamic signal level; k - число выборок для усреднения текущего уровня сигнала.k is the number of samples to average the current signal level.
RU2015105482A 2015-02-18 2015-02-18 Optic smoke sensor RU2613274C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105482A RU2613274C2 (en) 2015-02-18 2015-02-18 Optic smoke sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105482A RU2613274C2 (en) 2015-02-18 2015-02-18 Optic smoke sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015105482A RU2015105482A (en) 2016-09-10
RU2613274C2 true RU2613274C2 (en) 2017-03-15

Family

ID=56889389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015105482A RU2613274C2 (en) 2015-02-18 2015-02-18 Optic smoke sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613274C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2698961C1 (en) * 2018-08-31 2019-09-02 Андрей Юрьевич Петров Smoke detector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU484544A1 (en) * 1974-04-12 1975-09-15 Предприятие П/Я В-8690 Smoke detector
US4185278A (en) * 1977-09-22 1980-01-22 HF Systems, Incorporated Obscuration type smoke detector
SU1317466A1 (en) * 1985-08-19 1987-06-15 Предприятие П/Я А-3462 Method of checking presence of aerosol particles in checked atmosphere
US4870394A (en) * 1988-01-29 1989-09-26 Systron-Donner Corp. Smoke detector with improved testing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU484544A1 (en) * 1974-04-12 1975-09-15 Предприятие П/Я В-8690 Smoke detector
US4185278A (en) * 1977-09-22 1980-01-22 HF Systems, Incorporated Obscuration type smoke detector
SU1317466A1 (en) * 1985-08-19 1987-06-15 Предприятие П/Я А-3462 Method of checking presence of aerosol particles in checked atmosphere
US4870394A (en) * 1988-01-29 1989-09-26 Systron-Donner Corp. Smoke detector with improved testing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2698961C1 (en) * 2018-08-31 2019-09-02 Андрей Юрьевич Петров Smoke detector

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015105482A (en) 2016-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3335285A (en) Photoelectric system for detecting objects in a zone including vibrating light source
US8085157B2 (en) Smoke detectors
US9506804B2 (en) Open path gas detector
RU157463U1 (en) TRACK GAS ANALYZER
US10422740B2 (en) Dual wavelength source gas detector
RU2015105270A (en) DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING THE CHROMATIC PROPERTIES OF FOOD PRODUCT
US8902425B2 (en) Temperature-stable incoherent light source
KR970066557A (en) Infrared moisture measuring device and infrared moisture measuring method
EP3540705A3 (en) Aspirating detector system
RU2613274C2 (en) Optic smoke sensor
US10962476B2 (en) Turbidity sensor and method for measuring turbidity
KR102112940B1 (en) Measurement time distribution in reference methods
US9188528B2 (en) Sensor for monitoring a medium
US20180136120A1 (en) Radar spectroscopy based gas sensor
US9164035B2 (en) Distributive transmissometer
KR101514939B1 (en) Sensor capable of measurement for illuminance and proximity
RU166686U1 (en) LASER RANGEFINDER
US9640682B2 (en) Device for emitting electromagnetic radiation
CN208654324U (en) A kind of laser range finder of high receiving sensitivity
CN106932340B (en) Light detection system based on integrating sphere
RU2682566C2 (en) Dust formation detection device for printed circuit boards of radio electronic equipment
US11885742B2 (en) Receiver, detection system, and detection method
RU2503952C1 (en) Device to detect dust deposit on printed circuit boards of radio electronics equipment
RU2660329C1 (en) Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection
RU165458U1 (en) DEVICE FOR ADJUSTING AND CONTROL OF LASER RANGE

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20161206

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20161227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180219