UA91922U - Multichannel smoke content detector - Google Patents

Multichannel smoke content detector Download PDF

Info

Publication number
UA91922U
UA91922U UAU201400277U UAU201400277U UA91922U UA 91922 U UA91922 U UA 91922U UA U201400277 U UAU201400277 U UA U201400277U UA U201400277 U UAU201400277 U UA U201400277U UA 91922 U UA91922 U UA 91922U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
smoke
angle
sensitive element
content detector
laser
Prior art date
Application number
UAU201400277U
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Гліб Вячеславович Дорожинський
Володимир Петрович Маслов
Наталія Володимирівна Качур
Роман Леонідович Філончук
Original Assignee
Гліб Вячеславович Дорожинський
Володимир Петрович Маслов
Наталія Володимирівна Качур
Роман Леонідович Філончук
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 Гліб Вячеславович Дорожинський, Володимир Петрович Маслов, Наталія Володимирівна Качур, Роман Леонідович Філончук filed Critical Гліб Вячеславович Дорожинський
Priority to UAU201400277U priority Critical patent/UA91922U/en
Publication of UA91922U publication Critical patent/UA91922U/en

Links

Abstract

A multichannel smoke content detector comprises emitters and photoreceivers arranged at different channels with different geometrical dimension. A temperature sensor and sensitive element of glass with sputtered gold layer are incorporated, and laser is used as emitter. An angle between incident and reflected optical radiation corresponds to plasmon resonance angle at presence of carbonic oxide molecules on the sensitive element.

Description

ЩЕ оф М сснвм, що резтневінеюттяї Р ре і Кт о вн ний ЗMORE of M ssnvm, that reztnevinyuttaii R re and Kt o wnny Z

Ше як що сте, Два вннірннинеHow are you, Two vnnirnnyne

Фіг. 1Fig. 1

Запропонована корисна модель належить до детекторів задимленості і може бути використана для запобігання пожежі в робочих, складських, готельних та офісних приміщеннях, а також в залізничному та авіаційному транспорті.The proposed useful model belongs to smoke detectors and can be used to prevent fire in work, warehouse, hotel and office premises, as well as in railway and air transport.

Відомі оптичні датчики (1, 2)Ї, що містять оптичний модуль, який складається з світловипромінювача, світлоприймача та вимірювальної камери. При наявності диму, випромінювання розсіюється на складових частках диму і тому світлоприймач реєструє зменшену інтенсивність випромінювання.Known optical sensors (1, 2) containing an optical module consisting of a light emitter, a light receiver and a measuring camera. In the presence of smoke, the radiation is scattered on the component particles of the smoke, and therefore the light receiver registers a reduced intensity of radiation.

Такі датчики є малогабаритними, швидкодіючими, споживають невелику кількість електричної енергії.Such sensors are compact, fast-acting, and consume a small amount of electrical energy.

До недоліків аналогів належить те, що при наявності пилу вони дають хибний сигнал, тому що не розрізняють частки пилу від часток диму.Disadvantages of analogs include the fact that in the presence of dust, they give a false signal, because they do not distinguish dust particles from smoke particles.

Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є датчик |З)Ї, в якому реалізована багатоканальність з різними розмірами встановлення приймачів випромінювання за довжиною кожного каналу. Це дозволяє зменшити імовірність хибних сигналів, але не повністю виключає можливість їх виникнення.The closest technical solution, accepted as a prototype, is the |Z)Y sensor, which implements multi-channels with different sizes of installation of radiation receivers according to the length of each channel. This allows to reduce the probability of false signals, but does not completely exclude the possibility of their occurrence.

Задачею запропонованої корисної моделі є створення детектора задимленості, який може розрізняти складову диму від складової пилу.The task of the proposed useful model is to create a smoke detector that can distinguish the smoke component from the dust component.

Поставлена задача вирішується тим, що пропонується багатоканальний детектор задимленості, який складається з випромінювачів та фотоприймачів, які розташовані в різних каналах з різними геометричними розмірами і відрізняється тим, що в нього додатково введений сенсор температури і чутливий елемент зі скла з напиленим шаром золота, а як випромінювач використано лазер, при цьому кут між падаючим та відбитим оптичним випромінюванням відповідає куту плазмонного резонансу при наявності на чутливому елементі молекул оксиду вуглецю.The task is solved by proposing a multi-channel smoke detector, which consists of emitters and photodetectors located in different channels with different geometric dimensions and differs in that it additionally includes a temperature sensor and a sensitive element made of glass with a sprayed layer of gold, and how a laser is used as the emitter, while the angle between the incident and reflected optical radiation corresponds to the plasmon resonance angle in the presence of carbon dioxide molecules on the sensitive element.

Запропонований датчик схематично зображений на фіг. 1.The proposed sensor is schematically depicted in fig. 1.

Датчик складається з напівпровідникових сенсорів температури (1), діодних випромінювачів (2) та лазерного джерела випромінювання (3), фотоприймачів, які вимірюють інтенсивність розсіяння (9) і відбитого випромінювання (7), циліндричної лінзи з напиленим на неї металевим шаром (наношар товщиною 50 нм золота чи алюмінію) (8), блока керування та обробкиThe sensor consists of semiconductor temperature sensors (1), diode emitters (2) and a laser radiation source (3), photodetectors that measure the intensity of scattering (9) and reflected radiation (7), a cylindrical lens with a metal layer sprayed on it (nanolayer thickness 50 nm gold or aluminum) (8), control and processing unit

Зо виміряної інформації (4), блока живлення (5) та сповіщувача (6). Детектор задимленості працює наступним чином. При появі в робочій зоні задимленості, на частинках диму виникає розсіювання світла від випромінювачів (2), що призводить до появи сигналу на виході фотоприймачів (9), які фіксують розсіяне світло під різними кутами до твердих часток диму.From measured information (4), power supply unit (5) and detector (6). The smoke detector works as follows. When smoke appears in the working area, light scattering from the emitters (2) occurs on the smoke particles, which leads to the appearance of a signal at the output of the photodetectors (9), which fix the scattered light at different angles to the solid smoke particles.

Сигнал від фотоприймачів (9) надходить до блока керування та обробки виміряної інформації (4). Для забезпечення унеможливлення хибного спрацювання багатоканального детектора додатково застосований чутливий елемент зі скла з напиленим на нього шаром провідникового матеріалу (8), який, завдяки наявності явища поверхневого плазмонного резонансу, реагує більшою мірою на газоподібні продукти згоряння. При цьому кут падіння випромінювання від джерела (3) та кут відбиття на фотоприймач (7) обрано з попередніх досліджень чутливості плазмонного резонансу до газоподібних продуктів згорання. При потраплянні, наприклад, оксиду вуглецю на шар провідникового матеріалу (8) змінюється інтенсивність відбитого світла з лазера (3), що змінює сигнал на виході фотоприймача (7), котрий надходить до блока керування та обробки виміряної інформації (4). Додатково встановлено напівпровідникові сенсори температури (1), які реагують на підвищення температури в зоні вимірювання, що супроводжує загоряння. Сигнал зміни температури в робочій зоні також надходить до блока керування та обробки виміряної інформації (4). Живлення детектора відбувається за допомогою блока (5).The signal from the photodetectors (9) is sent to the control and processing unit of the measured information (4). To ensure the impossibility of false operation of the multi-channel detector, a sensitive element made of glass with a layer of conductive material sprayed on it (8) is additionally applied, which, due to the presence of the phenomenon of surface plasmon resonance, reacts to a greater extent to gaseous combustion products. At the same time, the angle of incidence of radiation from the source (3) and the angle of reflection on the photodetector (7) were chosen from previous studies of the sensitivity of plasmon resonance to gaseous combustion products. When, for example, carbon dioxide falls on a layer of conductive material (8), the intensity of the reflected light from the laser (3) changes, which changes the signal at the output of the photodetector (7), which is sent to the control unit and processing of the measured information (4). In addition, semiconductor temperature sensors (1) are installed, which respond to the increase in temperature in the measurement zone that accompanies ignition. The temperature change signal in the working area is also sent to the control unit and processing of the measured information (4). The detector is powered by block (5).

Отримана від трьох фізично розрізнених каналів (перший канал на основі залежності розсіяння світла від твердих часток диму, другий канал на основі виявленої чутливості поверхневого плазмонного резонансу до газоподібних продуктів згоряння (фіг. 2) і третій канал температурний) інформація обробляється у блоці (4), який видає сигнал пожежної небезпеки на сповіщувач (б). У випадку запилення сигнал прийде тільки з фотоприймачів (9), що буде недостатньою умовою для вмикання системи сигналізації та передачі сигналу про пожежу диспетчеру.Information received from three physically distinct channels (the first channel based on the dependence of light scattering on solid smoke particles, the second channel based on the detected sensitivity of surface plasmon resonance to gaseous combustion products (Fig. 2) and the third temperature channel) is processed in block (4), which emits a fire alarm signal to the detector (b). In the case of dust, the signal will come only from the photodetectors (9), which will not be a sufficient condition for turning on the alarm system and transmitting a fire signal to the dispatcher.

Приклад реалізаціїAn example of implementation

Реалізацію запропонованого технічного рішення проводили на робочому макеті згідно зі схемою, наведеною на фіг. 1. Макет складався з трьох блоків: блока контролю температури, блока оптичного контролю задимленості та блока контролю задимленості з використанням явища поверхневого плазмонного резонансу (ППР). Блок контролю температури складався з двох високочутливих малогабаритних напівпровідникових давачів температури (1), котрі були бо розроблені в Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. Оптичний блок контролю складався з двох світлодіодів АЛЗО7А (2) розташованих під кутами 45 і 25 градусів та двох фотоприймачів ФД-24К (9), котрі були розташовані під такими ж кутами для вимірювання розсіяного світла на мікрочастках диму. Як блок ППР контролю задимленості був використаний спектрометр "ПЛАЗМОН-6", розроблений також в Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є.The implementation of the proposed technical solution was carried out on a working model according to the scheme shown in fig. 1. The layout consisted of three blocks: a temperature control block, an optical smoke control block, and a smoke control block using the phenomenon of surface plasmon resonance (SPR). The temperature control unit consisted of two highly sensitive small-sized semiconductor temperature sensors (1), which were developed at the Institute of Semiconductor Physics named after V.E. Lashkaryova of the National Academy of Sciences of Ukraine. The optical control unit consisted of two ALZO7A LEDs (2) located at angles of 45 and 25 degrees and two FD-24K photodetectors (9), which were located at the same angles to measure scattered light on smoke microparticles. The "PLAZMON-6" spectrometer, also developed at the Institute of Semiconductor Physics named after V.E.

Лашкарьова НАН України. Як джерело р-поляризованого монохроматичного світла блока задимленості на ППР було використано напівпровідниковий СаАв5 лазер з довжиною хвилі 650 нм (3). Оптичний сигнал відбитого світла від оптичної лінзи з напиленим на неї металевим шаром (наношар товщиною 50 нм золота чи алюмінію) (8) перетворювався фотоприймачем ФД- 2АК (7) в електричний сигнал. Оптична лінза була виконана з оптичного силікатного скла маркиLashkaryova of the National Academy of Sciences of Ukraine. A semiconductor CaAv5 laser with a wavelength of 650 nm (3) was used as a source of p-polarized monochromatic light of the smog block on the PPR. The optical signal of reflected light from an optical lens with a metal layer sprayed on it (a 50-nm gold or aluminum nanolayer) (8) was converted into an electrical signal by the FD-2AK photoreceiver (7). The optical lens was made of optical silicate glass of the brand

ФІ з показником заломлення 1,61; на робочу грань лінзи термічним напиленням у вакуумі було нанесено спочатку шар хрому товщиною від 2 до 8 нм, потім на шар хрому нанесено шар золота товщиною 50 нм. Фотоприймач (7) та напівпровідниковий лазер (3) були розташовані під кутом 43 градуси відносно нормалі до робочої поверхні лінзи (8), що відповідало умовам збудження ПІР. Блок керування та реєстрації (4) був зібраний на друкованій платі з програмним керуванням та оснащений блоком живлення (5) та блоком звукової та світлової сигналізації (б). Для перевірки роботи макету в спеціально обладнаному приміщенні штучно створювали умови наближені до умов початку пожежі та задимленості. Ці умови моделювалися запаленням сигарет та (або) запаленням бавовни. Задимленість викликала появу сигналу на виходах всіх блоків. Штучне запилення приміщення викликало сигнал лише на виході блоку оптичного контролю задимленості. Таким чином алгоритмом роботи для блока 4 була прийнята умова наявності на його вході хоча б двох сигналів з трьох для включення блока звукової та світлової сигналізації (б). Таким чином досягалось унеможливлення хибного спрацювання детектора задимлення. На фіг. 2. показана кінетика виникнення сигналів на виході блока контролю задимленості на поверхневому плазмовому резонансі.FI with a refractive index of 1.61; first, a layer of chromium with a thickness of 2 to 8 nm was applied to the working face of the lens by thermal spraying in a vacuum, then a layer of gold with a thickness of 50 nm was applied to the chromium layer. The photodetector (7) and the semiconductor laser (3) were located at an angle of 43 degrees relative to the normal to the working surface of the lens (8), which corresponded to the conditions of excitation of the PIR. The control and registration unit (4) was assembled on a printed circuit board with software control and equipped with a power supply unit (5) and a sound and light signaling unit (b). To test the operation of the model, in a specially equipped room, artificially created conditions close to the conditions of the start of fire and smoke. These conditions were simulated by cigarette ignition and/or cotton ignition. Smoke caused the appearance of a signal at the outputs of all units. Artificial dusting of the room caused a signal only at the output of the optical smoke control unit. Thus, the working algorithm for block 4 adopted the condition of having at least two signals out of three at its input to turn on the sound and light alarm block (b). In this way, false activation of the smoke detector was prevented. In fig. 2. the kinetics of the appearance of signals at the output of the smog control unit on the surface plasma resonance is shown.

Позитивний ефект запропонованої корисної моделі полягає в тому, що багатоканальний детектор задимлення може розрізняти задимленість від запиленості і тому улоеможливлює хибне спрацювання.The positive effect of the proposed useful model is that the multi-channel smoke detector can distinguish between smoke and dust and therefore prevents false alarms.

Новизна запропонованої корисної моделі зумовлена сукупністю відомих та нових ознак, які в сукупності створюють новий корисний ефект.The novelty of the proposed useful model is due to a combination of known and new features, which collectively create a new useful effect.

Зо Джерела інформації: 1. Общество с ограниченной ответственностью "Группа компаний ""УБЕЖ", Сигнализатор дьїма, патент Российской Федерации Мо 2258259 опуб. 10.08.2005 г. 2. Общество с оограниченной ответственностью "Конструкторское бюро пожарной автоматики", Сигнализатор дьіма, патент Российской Федерации Мо 2317591, опуб. 20.02.2008 г.From the sources of information: 1. Limited Liability Company "UBEZH Group", Dyma alarm, patent of the Russian Federation Mo 2258259 pub. 10.08.2005 2. Limited Liability Company "Constructorskoe Bureau of Fire Automation", Smoke alarm, patent of the Russian Federation Mo 2317591, pub. 20.02.2008

З. Горн В. Ю., Потетюнин С. В. Пожарньій дьімовой извещатель, патент РоссийскойZ. Horn V. Yu., Potetyunin S. V. Pozharnyi dymovoy izveshatel, patent Russian

Федерации Мо 2417450, опуб. 27.04.2011 г.Federation Mo 2417450, pub. 27.04.2011

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA 40 Багатоканальний детектор задимленості, який складається з випромінювачів та фотоприймачів, які розташовані в різних каналах з різними геометричними розмірами, який відрізняється тим, що в нього додатково введений сенсор температури і чутливий елемент зі скла з напиленим шаром золота, а як випромінювач використано лазер, при цьому кут між падаючим та відбитим оптичним випромінюванням відповідає куту плазмонного резонансу при наявності на чутливому40 Multi-channel smoke detector, which consists of emitters and photodetectors located in different channels with different geometric dimensions, which is distinguished by the fact that a temperature sensor and a sensitive element made of glass with a sputtered layer of gold are additionally introduced into it, and a laser is used as an emitter, with therefore, the angle between incident and reflected optical radiation corresponds to the angle of plasmon resonance when present on the sensitive 45 елементі молекул оксиду вуглецю.45 elements of carbon dioxide molecules.
UAU201400277U 2014-01-13 2014-01-13 Multichannel smoke content detector UA91922U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201400277U UA91922U (en) 2014-01-13 2014-01-13 Multichannel smoke content detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201400277U UA91922U (en) 2014-01-13 2014-01-13 Multichannel smoke content detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA91922U true UA91922U (en) 2014-07-25

Family

ID=56281929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU201400277U UA91922U (en) 2014-01-13 2014-01-13 Multichannel smoke content detector

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA91922U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6967582B2 (en) Detector with ambient photon sensor and other sensors
EP1508032B1 (en) Smoke detector
ATE438906T1 (en) FIRE OR SMOKE DETECTORS WITH HIGH PERFORMANCE FALSE ALARM SUPPRESSION
US8232884B2 (en) Carbon monoxide and smoke detectors having distinct alarm indications and a test button that indicates improper operation
US3335285A (en) Photoelectric system for detecting objects in a zone including vibrating light source
EP2053575A1 (en) Smoke detectors
JP6315641B2 (en) Method for obtaining aerosol characteristic parameters based on scattered light signals of two wavelengths and use thereof
US20070229824A1 (en) Fire Detector Device
CA2840772A1 (en) Device and method for detecting scattered light signals
AU2006251047B9 (en) A flame detector and a method
ATE497349T1 (en) EGG COUNTING SENSOR
GB2444664A (en) Fire detection
US7301641B1 (en) Fiber optic smoke detector
US6479833B1 (en) Fire alarm box with direct and scattered light detection and gas-sensitive layers
US20130201479A1 (en) Method for identifying interference object in scatter volume of optical fire detector and optical fire detector
US11650152B2 (en) Calibration of an optical detector
CN110235184B (en) Integrated smoke detection device
US9881491B2 (en) Fire detector comprising a MOS gas sensor and a photoelectric detector
UA91922U (en) Multichannel smoke content detector
US10697880B1 (en) Smoke detecting device
US11062586B2 (en) Method of monitoring health of protective cover of detection device
US10580277B2 (en) Chamberless smoke detector
RU160748U1 (en) SMOK ALARM
Bistrović et al. Historical Development of Fire Detection System Technology on Ships
CN105190718A (en) Fire alarm