SU1138818A1

SU1138818A1 - Fume detector

Info

Publication number: SU1138818A1
Application number: SU833647245A
Authority: SU
Inventors: Арон Иосифович Берман; Сергей Сергеевич Лебедев; Лев Андреевич Ливанов; Владимир Николаевич Штелинг
Original assignee: Предприятие П/Я В-8690
Priority date: 1983-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1985-02-07

Abstract

ДАТЧИК ДША, содержащий источник излучени и фотоприемник, оптически св занные через контролируемую среду внутри измерительной каме-, ры, в которой размещен элемент фокусировки излучени , отличающийс тем, что, с целью увеличени чувствительности датчика, в него введен световодный коллектор с одним выходным и двум входнь&amp;да торцами , выходной торец и один из входных торцов размещеюл внутри измерительной камеры и расположены на одной оптической оси, а элемент фокусировки излучени установлен у выходно о торца световодного коллектора , другой входной торец которого оптически св зан с источником излучени .A LHD sensor, containing a radiation source and a photodetector, optically coupled through a controlled medium inside the measuring chamber, in which the radiation focusing element is located, characterized in that, in order to increase the sensitivity of the sensor, a light-guide collector with one output and two the input & end faces, the output end and one of the input ends are located inside the measuring chamber and are located on the same optical axis, and the radiation focusing element is located at the output of the light-guiding call a vector whose other input end is optically coupled to the radiation source.

Description

V,,V ,,

I-. 11 .-. I-. eleven .-.

X Изобретение относитс к автомати ческой пожарной сигнализации и может найти применение в качестве дат чика дыма на объектах, св занных с изготовлением, переработкой, хранением или транспортировкой пожароопа ных вещестй и материалов. Известен датчик дыма, содержащий источник излучени , оптически св за ный с фотоприемником, который воепринимает поток излучени , рассеива емый дымом в случае возникновени пожара Л . Однако в данном датчике частицами дыма рассеиваетс лишь незначительна часть потока излучени , основна часть которого гаситс в результате многократного переотражени от защитного ограждени и элементов конструкции измерительной камеры дымового датчика, что определ ет его невысокую чувствительность. Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс датчик дыма, содержащий корпус с защитной сеткой, внутри которого расположены держатель и оптически св занные источник излучени и фотоприемник, держатель выполнен в виде трехгранно равнобедренной призмы с каналами, вкод щими в боковые грани призмы, в каналах закреплены источник излучени и фо топриемник, оптические поверхности которых направлены к боковым гран м призмы, оси каналов расположены в одной плоскости и пересекаютс вне держател , вне пол зрени фотоприем ника размещен элемент фокусировки излучени , выполненный в виде сферического вогнутого зеркального отража тел . Оптический центр которого совмещен с источником излучени 2J . В известном датчике частицы дыма рассеивают дополнительный световой поток, отраженный от сферического вогнутого зеркального отражател , что увеличивает чувствительность дымового датчика. Однако в нем эффективность исполь зовани светового потока источника излучени недостаточно высока, поскольку основна часть светового потока концентрируетс сферическим вогнутым отражателем в его оптическом центре и гаситс внутри канала держател , вл ющегос глушителем излучени , что снижает чувствитель- ность дымового датчика. Цель изобретени - увеличение чувствительности датчика дыма за счет более полного использовани светового потока источника излучени . Поставленна цель достигаетс тем, что в датчик дЬма, содержащий источник излучени и фотоприемник, оптически св занные через контролируемую среду внутри измерительной камеры , в которой размещен элемент фокусировки излучени , введен световодный коллектор с одним выходным и двум входными торцами, выходной торец и один из входных торцов размещены внутри измерительной камеры и расположены на одной оптической оси, а элемент фокусировки излучени установлен у выходного торца световод ного коллектора, другой входной торец которого оптически св зан с источником излучени . На чертеже приведена структурна схема предлагаемого датчика дымао Датчик дыма содержит источник 1 излучени ,фотоприемник 2, измерительную камеру 3, световодньй коллектор 4 с одним выходным торцом 5 и двум входными торцами 6 и 7. Выходной торец 5 световодного коллектора 4 через элемент 8 фокусировки излучени , проход щего через чувствительную к дыму область 9, расположенную между элементом 8 и входным торцом 6 световодного коллектора 4, оптически св зан с фотоприемником 2 и . входным торцом 6. Чувствительна к дьму область 9 расположена внутри измерительной камеры 3 и образована пересечением телесных углов пол зрени элемента 8 фокусировки излучени и неосвещенного непосредственно им фотоприемника 2. Выходной торец 5 с элементом 8 фокуировки излучени и входной торец 6 ветоводного коллектора 4 оптически в заны друг с другом и расположены а одной оси, а другой входной торец световодного коллектора 4 оптичеси св зан с источником 1 излучени . Световодный коллектор 4 предназнаен дл подвода излучени от входых торцов 6 и 7 к чувствительной к ыму области 9. При отсутствии дыма в контролирумом пространстве световой поток исочника 1 излучени через входной тоец 7 передаетс на выходной торец световодного коллектора 4 и через элемент 8 фокусировки попадает на входной торец 6, передаетс на выходной торец 5 световодного коллекто ра 4 и через элемент 8 фокусировки излучени вновь попадает на входной торец 6 и т.д. Таким образом, в чувствительной к дыму области 9 обеспечиваетс многократное прохождение светового пото ка источника 1, которы не попадает на фотоприемник 2, благодар концентрации потока излучени на входном торце 6, расположенном вне пол зрени фотоприемника 2. При по влении дыма в контролируемом пространстве он проникает в измерительную камеру 3 и попадает в чувствительную к дыму область 9. При этом часть светового потока ис- то чника 1 излучени рассеиваетс час тицами дыма и попадает на фотоприемник 2, а остальной световой источник 1 попадает на входной торец передаетс на выходной торец 5 светового коллектора 4 и через элемент 8 фокусировки излучени вновь проходит через чувствительную к дыму область 9, где вновь рассеиваетс дымом и попадает на фотоприемник 2, а остальной световой поток попадает на входной торец 6 и вновь попадает через выходной торец 5 и элемент 8 фокусировки излучени в чувствительную к дыму область 9. Таким образом, многократное прохождение светового потока через чувствительную к дыму область 9 увеличивает чувствительность датчика дыма, т.е. увеличищает рассеиваемый дымом световой поток, регистрируемый фотоприемником 2, электрический сигнал которого, проход через устройство обработки, вызывает сигнал тревоги . Так, например, если при однократном прохождении света через дым в датчике lj от заданной концентрации дыма рассеиваетс на фотопрдемни часть 8 полного светового потока .излучател , то при двухкратном прохождении света через дым в известном устройстве при той же концентра ции дыма рассеиваетс на фотоприемник 2 8 .от полного светового потока излучател . В предлагаемом датчике при много кратном прохождении через дым дол рассеиваемого дымом светового потока , регистрируемого фотоприемником 2, определ етс формулой суммы бесконечно убывающей геометрической прогрессии Sim j-r In-fCO 1 где 8 - часть светового потока источника 1, рассе нна дымом на фотоприемник 2 при однократном прохождении света через дым; q - коэффициент ослаблени света при его однократном прохождении через чувствительную к дыму область 9. Так, например, при q 0,95 дол рассеиваемого дымом светового потока , регистрируема фотоприемником 2, у предлагаемого датчика равна 6 Р больше, чем у известного. Таким образом, при q 0,95 чувствительность к дыму предлагаемого датчика на пор док вьше, чем у известного с двухкратным прохождением света через дым. Фотопрйемник 2 имеет широкую диаграмму пол зрени ,поэтому из чувствительной к дыму области 9 на фотоприемник 2 попадает излучение, рассеиваемое частицами дыма как под острым, так и под тупым углом к направлению распространени излучени , что обеспечивает приблизительно одинаковую чувствительность к белому и к черному дыму. Как известно, основным потребителем энергии в датчике дыма вл етс встроенный в него источник 1 излучени . Предлагаемый датчик при одинаковой чувствительности с известным датчиком позвол ет использовать маломощный источник 1 излучени , например излучающий диод, а счет многократного , использовани излучени , что обеспечивает малое эйергопотребление, т.е. экономию электроэнергии. Предлагаемый датчик дыма может быть выполнен без встроенного излучател , при этом в качестве источника 1 излучени может быть использован посторонний источник освещени защищаемого объекта, например светильник , к которому подводитс входной торец 7 световодного коллектора 4, причем один светильник может обеспечить работу нескольких таких датS11388186X The invention relates to an automatic fire alarm and can be used as a smoke detector at facilities related to the manufacture, processing, storage or transportation of fire-fighting substances and materials. A smoke detector is known that contains a radiation source optically coupled to a photodetector that detects the radiation flux dissipated by smoke in case of a fire L. However, in this sensor only a small part of the radiation flux is dispersed by smoke particles, the main part of which is extinguished as a result of repeated reflections from the protective enclosure and structural elements of the measuring chamber of the smoke sensor, which determines its low sensitivity. The closest technical solution to the invention is a smoke sensor, comprising a housing with a protective grid, inside which are the holder and the optically coupled radiation source and photodetector, the holder is made in the form of a trihedrally isosceles prism with channels facing the lateral faces of the prism, in the channels fixed the radiation source and the photo-receiver, whose optical surfaces are directed to the lateral faces of the prism, the axes of the channels are located in the same plane and intersect outside the holder, outside the field of view of the photoreceiver and placed radiation focusing element, configured as a spherical concave mirror reflecting bodies. The optical center of which is combined with a 2J radiation source. In the well-known sensor, smoke particles scatter an additional luminous flux reflected from a spherical concave mirror reflector, which increases the sensitivity of the smoke sensor. However, in it, the efficiency of using the luminous flux of the radiation source is not high enough, since the main part of the luminous flux is concentrated by a spherical concave reflector in its optical center and is quenched inside the channel of the holder, which silences the radiation sensor, which reduces the sensitivity of the smoke sensor. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the smoke sensor by more fully utilizing the luminous flux of the radiation source. The goal is achieved by the fact that a dma sensor, containing a radiation source and a photodetector, optically coupled through a controlled medium inside the measuring chamber in which the radiation focusing element is located, is inserted into a light guide collector with one output and two input ends, an output end and one of the input the ends are placed inside the measuring chamber and are located on the same optical axis, and the radiation focusing element is installed at the output end of the light guide collector, the other input end of which is tically associated with the radiation source. The drawing shows a structural diagram of the proposed smoke sensor. The smoke sensor contains a radiation source 1, a photodetector 2, a measuring chamber 3, a light-water collector 4 with one output end 5 and two input ends 6 and 7. The output end 5 of the light guide collector 4 through the radiation focusing element 8, passing through the smoke-sensitive region 9 located between the element 8 and the input end 6 of the light guide collector 4 is optically coupled to the photodetector 2 and. the input end 6. Sensitivity to the bore area 9 is located inside the measuring chamber 3 and is formed by the intersection of the solid angles of the field of view of the radiation focusing element 8 and the photodetector 2 that is not directly illuminated by them. each other and are located on the same axis, and the other input end of the light guide collector 4 is optically coupled to the radiation source 1. The light guide collector 4 is designed to supply radiation from the input ends 6 and 7 to the sensitive area 9. In the absence of smoke in the controlled space, the light flux of the radiation source 1 is transmitted through the input 7 to the output end of the light guide collector 4 and through the focusing element 8 to the input the end 6 is transmitted to the output end 5 of the light guide collector 4 and through the radiation focusing element 8 again hits the input end 6, etc. Thus, in the smoke-sensitive area 9, the light flux of source 1, which does not reach the photodetector 2, is repeatedly transmitted due to the concentration of radiation flux at the input end 6, which is located outside the field of the photodetector 2. When smoke appears in the monitored space, it penetrates into the measuring chamber 3 and enters the smoke sensitive region 9. In this case, part of the luminous flux of the radiation source 1 is scattered by smoke particles and enters the photodetector 2, and the rest of the light source 1 enters the input end is transmitted to the output end 5 of the light collector 4 and through the radiation focusing element 8 again passes through the smoke-sensitive region 9, where it is again dissipated by smoke and hits the photodetector 2, and the rest of the luminous flux hits the input end 6 and again passes through the output end 5 and the radiation focusing element 8 into the smoke sensitive region 9. Thus, repeated passage of the light flux through the smoke sensitive region 9 increases the sensitivity of the smoke sensor, i.e. increases the light flux dissipated by smoke, recorded by the photo-receiver 2, whose electrical signal, passing through the processing device, triggers an alarm signal. For example, if a single passage of light through the smoke in the sensor lj from a predetermined concentration of smoke dissipates into the photovoltaic part 8 of the total light flux of the emitter, then when the light passes through the smoke twice through the known device, with the same concentration of smoke, it diffuses into the photodetector 2 .from the total light flux of the radiator. In the proposed sensor, with a multiplefold passage through the smoke, the luminous flux dissipated by the smoke recorded by the photodetector 2 is determined by the formula of the sum of an infinitely decreasing geometric series Sim jr In-fCO 1 the passage of light through smoke; q is the attenuation coefficient of the light when it passes once through the smoke-sensitive region 9. Thus, for example, when q 0.95 is the luminous flux dissipated by smoke, recorded by the photoreceiver 2, the proposed sensor is 6 P greater than that of the known. Thus, at q 0.95, the sensitivity to the smoke of the proposed sensor is an order of magnitude higher than that of the known one with a twofold passage of light through the smoke. Photoprimer 2 has a wide field of view, therefore, from the smoke-sensitive area 9, the photoreceiver 2 receives radiation scattered by smoke particles both under sharp and obtuse angles to the direction of radiation propagation, which provides approximately the same sensitivity to white and black smoke. As is well known, the main consumer of energy in a smoke detector is its built-in radiation source 1. The proposed sensor with the same sensitivity with a known sensor allows the use of a low-power radiation source 1, for example, a radiating diode, and by using multiple radiation, which ensures low power consumption, i.e. energy savings. The proposed smoke sensor can be made without an integrated radiator, while an external source of illumination of the object to be protected, such as a luminaire, to which the input end 7 of the light-guide collector 4 is connected, can be used as the radiation source 1, and one luminaire can operate several such data points.

чиков одновременно с освещением за-круглосуточную работу датчика дымаChikov simultaneously with the lighting for-clock smoke detector

щищаемого объекта.при малом энергопотреблении,protected object. at low power consumption,

В качестве источника 1 излучн- Предлагаемый датчик обладает слени датчика дьма может быть исполь-дующими преимуществами по сравнениюAs a source of 1-e, the proposed sensor has a wiper sensor which can be used with advantages over

зован солнечный или дневной свет, 5с известным: увеличение чувствипадаивций на входной торец 7 световод-тельности к дыму; возможность исного коллектора 4, в этом случае дл пользовани встроенных маломощныхSolar or daylight is known, 5c known: an increase in sensitivities at the entrance end 7 of the optical fiber to smoke; the possibility of a manifold 4, in this case for the use of embedded low-power

увеличени угла захвата солнечногоизлучателей при заданной чувствительили дневного света световодный кол-ности к дыму; возможность испольлектор 4 выполнен с шаровым сферичес- зовани любого светильника на заким входным торцом 7.щищаемом объекте; возможность испольincreasing the capture angle of solar emitters for a given daylight sensitivity or the light-guiding quantity to smoke; the possibility of using the detector 4 is made with ball spherical bonding of any luminaire at its entrance end 7. protected object; opportunity to use

При совместном использовании ее-ни солнечного или дневного света,When sharing it - no sunlight or daylight,

тественного и искусственного освеще-что повьшает эффективность противони можно обеспечить непрерывную пожарной защиты объекта.Natural and artificial lighting - which increases the efficiency of countermeasures, it is possible to ensure continuous fire protection of the object.

зовани в качестве источника излучеcalling as a radiation source

Claims

A SMOKE SENSOR containing a radiation source and a photodetector optically coupled through a controlled medium inside the measuring chamber — a camera in which a radiation focusing element is placed, characterized in that, in order to increase the sensitivity of the sensor, a light guide collector with one output and two input the ends, the output end and one of the input ends are located inside the measuring chamber and are located on the same optical axis, and the radiation focusing element is installed at the output end of the light guide body, d ugoy input end is optically coupled to the radiation source.

J. rV oo □ o 00

1 1138818