SU1647616A1 - Устройство дл обнаружени пламени на летательных аппаратах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам автоматического обнаружени  пожара в двигател х летательных аппаратов . Цель изобретени  - повышение функциональной надежности устройства путем предотвращени  возможности ложного срабатывани . Устройство дл  обнаружени  пламени содержит объективы на входных концах световодов, объединенных в жгут, и датчик пламени. Датчик пламени содержит блок 5 фото

Description

пь,

 :1

Г

15.п

п

11

12

05 Јь

v|

05

е&

Фиг. 2

приемников, преобразователь б ток - напр жение, интегратор Миллера 7, усилитель 8, полосовой фильтр 9, формирователь 10 импульсов, интегратор 11, пороговый элемент 12, Токи фотоприемников (при пожаре) суммируютс  на первом входе преобразовател  6 ток - напр жение, причем параллельное включение фотоприемников уменьшает уровень шумов входного сигнала в Yn раз. Преобразователь 6 ток - напр жение и интегратор Миллера реаИзобретение предназначено дл  обнаружени  пламени в двигател х ле- тательных аппаратов (самолетов),

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства и предотвращение возможности ложного срабатывани ,

Устройство дл  обнаружени  пламен ( фиг.1) содержит объективы 1 на входных концах световодов 2, объединенных в жгут 3, и датчик 4 пламени. Объективы с помощью соединителей ус- танавливаютс  в межкапотном пространстве двигател  летательного аппарата Выходные концы с помощью оптического соединител  устанавливаютс  в датчике пламени.

Датчик пламени (фиг. 2) содержит блок 5 фотоприемников, преобразователь 6 ток - напр жение, интегратор 7 Миллера, усилитель 8, полосовой фильтр 9, формирователь 10 импуль- сов, интегратор 11, пороговый элемент 12, фотоприемники 13.1-13.П, усилитель 8 и полосовой фильтр 9 образуют избирательный усилитель 14.

Устройство дл  обнаружени  пла- мени работает следующим образом.

Выходные торцы световодов 2 через оптические соединители подведены к блоку 5 фотоприемников датчика 4 пламени таким образом, что излучение пламени при возникновении пожара в двигателе по световодам поступает на чувствительные элементы блока 5 фотоприемников.

В зависимости от локализации по- «ара видимое излучение по одному, нескольким или всем п световодам 2 попадает на один, несколько или все

5

0

лизуют астатический регул тор,отслеживающий и устран ющий посто нную составл ющую входного сигнала преобразовател  6 ток - напр жение, что не позвол ет преобразователю 6 ток - напр жение не входить в режим насыщени . Это позвол ет устран ть посто нную составл ющую от паразитной засветки и избежать ложных срабатываний , а также решить задачу обнаружени  при п 12, где п - количество фотоприемников. 2 ил,, 2 табл.

(п) чувствительные элементы блока 5 фотоприемников. Дл  получени  максимальной чувствительности в качестве фотоприемника могут использоватьс  обратносмещенные фотодиоды, Токи фотоприемника, порожденные воздействием излучени  пламени на чувствительный элемент, суммируютс  на первом входе преобразовател  5 ток - напр жение на инвертирующем входе операционного усилител ), реализу  тем самым логическую схему ИЛИ. Параллельное включение фотоприемников на один вход преобразовател  6 уменьшает уровень шумов входного сигнала в п раз, расшир   тем с амым динамический диапазон входных сигналов,- увеличива  надежность при обнаружении пожара. Выходные напр жени  преобразовател  6 подаютс  одновременно на усилитель 8 напр жени  с целью увеличени  амплитуды информационного сигнала до приемлемой дл  обработки величины и на вход интегратора 7. Интегратор 7, выполненный по схеме интегратора Миллера на операционном усилителе, не пропускает на свой выход переменную составл ющую информативного сигнала. Посто нна  составл юща  подаетс  на второй вход преобразовател  6 (неинвертирующий вход операционного усилител ), таким образом преобразователь 6 и интегратор 7 реализуют астатический регул тор, отслеживающий и устран ющий посто нную составл ющую выходного сигнала преобразовател  6, вызванную паразитной засветкой постороннего источника света (например, при отсутствии куска обшивки летатель516

ного аппарата) или посто нной засветкой  ркого пламени, попадающими на один или п фотоприемников. Поэтому преобразователь 6 при реальных  ркост х пламени или посторонних засветках не заходит в режим насыщени , тем самым обеспечива  непрерывную возможность получени  достоверной информации о состо нии конт ролируемого объекта.

Усилитель 8 выполнен, например, на двух операционных усилител х,обеспечивает величину амплитуды выходного сигнала, достаточную дл  дальней- шей обработки. С выхода усилител  8 сигнал переменного напр жени  подаетс  на полосовой фильтр 9, выдел ющий полосу частот, характеризующих плам . Устройство обнаружени  пламен может быть с успехом применено дл  контрол  возникновени  пожара не только в межкапотном пространстве двигателей летальных аппаратов, но и в других объектах, дл  чего по- требуетс  подбор полосы пропускани  фильтра (путем несложного пересчета и замены пассивных элементов фильтра на элементы с соответствующими номиналами и варьировани  коэффициентом усилени , что не встречает сложностей ) .

Полосовой фильтр 9, кроме выделени  полосы частот, присущих пламени , одновременно подавл ет возможные

помехи промышленных частот. С выхода полосового фильтра 9 сигнал поступае на вход формировател  10, например, выполненного по схеме инвертирующего триггера Шкитта, преобразующего сиг- нал неправильной формы, соответствующий мерцающему пламени в пр моугольные однопол рные импульсы. Одно пол рные импульсы с выхода формировател  20 поступают на вход интег- ратора 11 подавител  помех. На этот же вход одновременно поступает посто нное напр жение с пол рностью, обратной пол рности сформированных импульсов. Параметры интегратора 11 (посто нные времени и значени  входных напр жений) подобраны таким образом, что /ыхоциое напр жение интегратора 11 принимает значение,привод щее к срабатыванию порогового элемента 12 выходного каскада, при скважности импульсов с выхода формировател  10, равной 2, 6 или менее . При этом происходит срабатыва

Q

20 5 о

5

«Q

5

6V

ние порогового эпемента 12, например стабилитрона и транзистора, выходного каскада, на выходе которого запитываетс  обмотка рел, контакты реле замыкаютс  и подаетс  сигнал тревоги. При прохождении через информативный тракт случайной помехи на выходе формировател  10 устанавливаютс  сигналы со скважностью больше 2, 6 и напр жение на выходе интегратора 11 будет недостаточным дл  срабатывани  порогового элемента 12 выходного каскада. Обмотка реле обесточиваетс  и с выходного каскада 12 не поступает сигнал тревоги.

На летательном аппарате устанавливаютс  2 или 4 двигател . В меж- к потном пространстве каждого двигател  устанавливаютс  три входных торца световодов 2 с объективами 1, Выходные концы световодов устанавливаютс  в датчике 4 пламени таким образом, что излучение пламени с выходного торца каждого световода попадает на фоточувствительную площадку соответствующего фотоприемника .

С помощью трех объективов, распо ложенных соответствующим образом, и трех фотоприемников, принимающих излучение пламени, осматриваетс  вс  полость межкапотного пространства одного двигател . Если на летательном аппарате установлено четыре двигател , максимальное число фотоприемников 12, если два двигател  - максимальное число фотоприемников 6. Параллельное включение п фотоприемников на один вход преобразовател  6 увеличивает частоту выходного суммарного сигнала в -Jn раз. Максимальна  частота выходного сигнала с преобразовател  6 определ етс  по формуле

f max Jn f пл где п - количество фотоприемников,

fftft - частота мерцани  пламени, равна  при свободном горении 3-20 Гц.

При возникновении пожара одновременно во всех четырех двигател х (что мало веро тно) и попадании излучени  пламени на все 12 фотоприемников максимальна  частота электрического сигнала с выхода преобразовател  6

I2qpn f-t fmqx ЛП2-20 69,28 Гц 70 Гц

Принимают верхнюю частоту среза полосового фильтра 9 равной 70 Гц и рассчитывают соответствующим образом элементы этого фильтра. При этом электрический сигнал, соответствующий мерцанию пламени, проходит через полосовой фильтр 9 практически без изменени . При пожаре в одном

двигателе частота пламени составл ет

Зфп ,-, fmax - 13 20 34,2 Гц, при пожаре

6ФП г-1

в двух двигател х - fmax - |6-20

49 Гц, при пожаре в трех двигате 5фП

л х одновременно H9«20 60 Гц

2фГ) и при пожаре в 4 двигател х f,™

4Т3.20 70 Гц.

Амплитуда сигнала при частоте 70 Г немного ослаблена и на выходе полосового фильтра 9 составл ет 0,7 амплитуды на входе фильтра, что не помешает срабатыванию устройства. Но паразитный сигнал частотой 425 Гц (на летательных аппаратах используютс  источники питани  частотой 425 Гц), будет полосовым фильтром 9 ослабл тьс  в дес тки и сотни раз.

В табл. 1 приведены значени  ос- лаблени  сигнала с частотой 425 Гц на выходе полосового фильтра 9 в зависимости от пор дка фильтра,

Считаем, что дл  решени  постав- ленной задачи фильтра 3 2Спор дка вполне достаточно. Таким образом, если допустим возник пожар сразу в четырех двигател х самолета (что мало веро тно) и на входе фильтра присут- ствует сигнал, соответствующий мерцанию пламени с частотой 70 Гц и амплитудой 10 В, а также паразитный сигнал с частотой 425 Гц амплитудой 10 В, то после прохождени  обоих сиг налов через полосовой фильтр 9 на выходе фильтра будет сигнал с частотой 70 Гц и амплитудой 7,08 В (coof- i ветствующий мерцанию пламени) и паразитный сигнал 425 Гц и амплитудой 55,5 мВ. Сигнал с выхода полосового фильтра 8 поступает на вход форми- ровател  10. Порог срабатывани  формировател  10 устанавливаетс  Ј. В Поэтому полезный сигнал с выхода полосового фильтра 9, превышающий порог срабатывани , вызовет по вление на выходе устройства сигнала тревоги. Паразитный сигнал,

значительно меньший по амплитуде порога срабатывани  формировател  10, не вызовет по вление сигнала тревоги Устройство не срабатывает.

При использовании на летательных аппаратах двух двигателей (6 фотоприемников ) максимальна  частота электрического сигнала с выхода преобразовател  6 составл ет f 20 50 Гц.

Сигнал, соответствующий мерцанию пламени, проходит через фильтр без олаблени , в то врем  как паразитный сигнал с частотой 425 Гц ослабл етс  в 177 раз.

При использовании устройства на промышленных предпри ти х, где частота питающей сети 50 Гц, частота среза фильтра 9 должна быть 30 Гц. Поэтому использование более двух фотоприемников нецепесообразно. Дл  устранени  попадани  частоты 50 Гц в электронный тракт устройство дл  обнаружени  пламени помещают в металлический корпус, соединенный с земл ным проводом устройства. Поэтому частота 50 Гц не  вл етс  опасной и не может вызвать ложного срабатывани  устройства. В помещени х промышленных предпри тий работают светильники (лампы накаливани , лампы дневного света), содержащие в своем излучении частоту 100 Гц. Поэтому фильтр 9 необходим. Он пропускает полезный сигнал с частотой не более 30 Гц и подавл ет паразитный сигнал с частотой 100 Гц, попадающий на фоточувствительные элемрнты.

В табл. 2 приведены значени  ослаблени  амплитуды выходного сигнала фильтра 9 относительно входного с частотой 100 Гц в зависимости от пор дка фильтра.

Из таблицы видно, что паразитный сигнал на выходе полосового фильтра значительно меньше полезного сигнала , вызванного мерцанием пламени.

Амплитуда паразитного сигнала значительно меньше и порога срабатывани  формировател  10. Поэтому устройство сработает при возникновении пламени и не сработает при попадании излучени  светильников на фотоприемники блока 5 фотоприемников.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  обнаружени  пламени на летательных аппаратах, содеру164

   жащее первый фотоприемник, выход которого соединен с первым входом преобразовател  ток - напр жение, выход которого соединен с входом избирательного усилител , формирователь импульсов , первый интегратор, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход которого  вл етс  выходом устройства, второй интехра- тор, отличающеес  тем. что, с целью повышени  функциональной надежности устройства, в него введены и объективов и световодов, п-1 фотоприемников, причем , все фотоприемники объединены в блок фотоприемников, выходы п-1 фотоприТаблица 1 Ослабление амплитуды сигнала фильтра пор дка

   третьего четвертого п того I шестого I1 .

   177 паз 1000 раз 5623 раз 31622 45 дб 60 дб 75 дб 90 дб

   Таблица 2

   Значени  ослаблени  амплитуды выходного сигнала фильтра при частоте f 100 Гц дл  фитьтра пор дка

   третьего j четвертого j п того j шестого

   39 раз 132 раза 447 раз 1514 раз Г(32 дб) 42 дб 52 дб 62 дб

   /

   0

   6

   емников подключены к выходу первого фотоприемника, второй интегратор выполнен в виде интегратора Миллера, каждый объекткв через соответствующий световод оптически св зан с соответствующим фотоприемником блока фотоприемникоз, выход избирательного усилител  соединен с входом формировател  импульсов, выход которого соединен с входом первого интег-4 ратора, выход преобразовател  ток - напр жение соединен с входом второго интегратора, выход которого сое- дщген с вторым входом преобразовател  тол - напр жение.