SU1265822A1 - Датчик дыма - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к фотоэлектрическим сигнальным устройствам и может быть использовано,, например, в системах автоматической пожарной сигнализации. Цель изобретени  - увеличение чувствительности датчика. Дл  достижени  этой цели экран 3, установленный на одной оси с источником 1 излучени  и фотоприемником 2, вьтолнен в виде конуса из оптически прозрачного материала с углом при вершине 90° и основанием обращен к источнику 1 излучени . Пространство между источником 1 излучени  и основанием конуса экрана 3  вл етс  чувствительной к дыму областью, из которой рассе нное дымом излучение попадает на фотоприемник 2, вызыва  срабатывание системы тревожной сигнализации . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к фотоэлект рическим сигнальнь1м устройствам и может найти применение в системах автоматической пожарной сигнализации предназначенных дл  объектов, св зан ных с изготовлением, переработкой, хранением или транспортировкой пожароопасных материалов. ЦеЛ)ЬЮ изобретени   вл етс  увеличение чувствительности датчика, На чертеже приведена оптическа  схема предлагаемого датчика дыма. Датчик дыма содержит источник 1 излучени , фотоприемник 2, экран 3 и измерительную камеру 4. Источник 1 излучени  предназначен , дл  создани  потока излучени , направленного параллельно оптической оси источника 1 и фотоприемника 2. Фотоприемник 2 преобразует падающее на него отраженное частицами дыма излучение в электрический сигнал. Эк ран 3 преп тствует попаданию излучени  от источника 1 на фотоприемник 2 при отсутствии дыма в измерительной камере 4. Измерительна  камера 4 преп тствует попаданию постороннего излучени  на фотоприемник 2. Экран 3 выполнен в виде пр мого конуса 3 оптически прозрачного материала, например, кварцевого стекла. Конус имеет в основании окружность и его .высота проходит через центр окружности осоновани . Угол между образующими при вершине конуса составл ет 9П , Конус 3 установлен в измеритель ной камере 4 таким образом, что его основание к источнику 1 излучени , а вершина конуса и центр окр5 жности его основани  совмещены с осью источ ника 1 излучени  и фотоприемника 2. Предлагаемое устройство работает слудующим образом. При отсутствии дыма в измеритель ной камере 4 поток излучени  источника 1, войд  через основание в кону 3, испытьшает полное внутреннее отражение от боковой поверхности кону са 3 на границе двух сред с разными показател ми преломлени . Угол паде ни  лучей на боковую поверхность внутри конуса 3 равен . Чтобы происходило полное внутреннее отражение , необходимо выполнение услови Sinot ---, Па где п - показатель преломлени  воздуха (п, 1); - показатель преломлени  оптического материала конуса 3, следовательно sin45 т.е. необходимо , чтобы , что обеспечиваетс , например, выполнением конуса из плавленого кварцевого стекла (1,5}, Таким образом, все лучи источника 1, вошедшие в конус 3, полностью отражаютс  назад в направлении к источнику 1 излучени  и ни один луч не выходиг через боковую поверхность конуса 3 на фотоприемник 2, выходной электрический сигнал которого отсутствует . Таким образом, в пространстве между источником 1 излучени  и основанием конуса 3 создаютс  два встречно направленных потока излучени , которые при отсутствии дыма не попадают на фоторпиемник 2 благодар  полному внутреннему отражению от боковой поверхности внутри конуса 3, выполн ющего функцию экрана. При по влении дыма в пространстве между источником 1 излучени  и основанием конуса 3 излучение источника 1 рассеиваетс  частицами дыма в разных направлени х (индикатриса рассе ни  частицы дыма показана на чертеже ) , при этом рассе нные дымом лучи , войд  в конус 3, падают на его боковую поверхность под углом, меньшим критического угла полного внут ,реннего отражени  на границе двух :сред с разными показател ми преломлени , что приводит к нарушению условий полного внутреннего отражени , поэтому рассе нные дымом лучи преломл ютс  , выход т через боковую поверxHocTij ., конуса 3 и попадают на Of топриемник 2, который вырабатывает выходной электрический сигнал. Таким образом, пространство между источником 1 излучени  и основанием конуса 3  вл етс  чувствительной к дыму областью, из которой рассе нное дымом излучение попадает на фотоприемник 2, вызыва  срабатьшание системы тревожной сигнализации. Белый дым рассеивает излучение в основном, вперед - под острым углом к направлению распространени  излучени , поэтому поток излучени  источника 1 в чувстсительной к дыму области рассеиваетс  вперед - на фотоприемник 2. Черный

дым рассеивает излучение, в основном назад - под тупым углом к распространению потока излучени , поэтому отраженный ifioTOK излучени , вьпсод пщй из основани  конуса 3, в чувствительной к дыму области рассеиваетс  назад и попадает на фотоприемник 2.

Таким образом, при по влении белого дыма фотоприемник 2 региртрирует, в основном, рассе нный поток издучени  от источника 1, а при по влении черного дыма фотоприемник 2 регистрирует , в основном, рассе нный поток излучени , выход щего из основани  конуса 3, что обеспечивает высокую чувствительность, как к черному, так и к белому дыму.

Дл  наход щегос  в воздушной среде конуса 3, выполненного из плавленного кварцевого стекла с показателем преломлени  ,45, критический угол полного внутреннего отражени  определ етс  как arcsin и равен 43,5

а угол падени  лучей источника 1 на боковую поверхность внутри конуса 3 равен 45 , поэтому все лучи, рассе нные дымом под углом менее 1,5°к направлению основного.излучени  испытывают полное внутреннее отражение и не выход т через боковую поверхность конуса 3 на фотоприемник 2, а все лучи, рассеиваемые дымом под углом больше 1,5 , выход т через боковую поверхность конуса 3 на фотопри емник 2.

Таким образом, фотоприемник 2 регистрирует излучение, рассе нное дымом под углом г f,5° к направлению основного потока излучени , что повьштает чувствительность устройства, так как интенсивность рассе ни  света 1астицами дыма под малыми углами к направлению основного излучени  более чем на пор док выше, чем рассе нное I под пр мым (или близким к нему) углом

Дл  уменьшени  потерь на отражение рассе нного дымом излучени  на поверхность основани  конуса 3 может быть нанесено просветл ющее покрытие, т.е. тонка  пленка с коэффициентом преломлени  , меньшим чем у материала конуса 3.

Использвание лазера в качестве источника 1 излучени  позвол ет достигнуть высокой чувствительности датчика дыма при малых геометрических размерах конуса 3 и фотоприемника 2.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Датчик дыма, содержащий установленные на одной оси источник излучени , фотоприемник и расположенный между ними зкран, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности экран выполнен в виде конуса из оптически прозрачного материала с углом при вершине 90 , причем основание конуса обращено к источнику излучени , а вершина конуса и центр окружности его основани  совмещены с осью источника излучени  и фотоприемника.