Патент на изобретение №2300807

(54) ИНФРАКРАСНЫЙ ТРЕХСПЕКТРАЛЬНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ ПЛАМЕНИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к средствам пожарной техники. Технический результат – повышение надежности и достоверности обнаружения пламени, повышение помехозащищенности и достоверности обнаружения пламени, повышение помехозащищенности и взрывозащищенности. Технический результат обеспечивается за счет использования принципа спектральной селекции и за счет использования модулированного сигнала в ограниченной полосе частот, характерной для открытого углеводородного пламени. 3 ил.

Изобретение относится к средствам пожарной техники. Инфракрасный трехспектральный извещатель пламени предназначен для обнаружения очага возгорания, сопровождающегося появлением электромагнитного излучения углеводородного пламени в инфракрасной области спектра и может быть использован как в системах аварийной сигнализации, так и в системах автоматической пожарной защиты. Прибор может устанавливаться как внутри помещений, например в кабельных тоннелях, так и на открытых площадках различных предприятий, преимущественно нефтехимической промышленности, в том числе на резервуарах, насосных и компрессорных станциях магистральных нефте- и газопроводов.

Известен пожарный извещатель фотоэлектрического типа, реагирующий на излучение в инфракрасной области спектра (Авторское свидетельство СССР №628519, 1978).

Недостатком известного пожарного извещателя является недостаточная надежность работы.

Наиболее близким по своей технической сущности к описываемому изобретению является модуляционный датчик пламени, содержащий установленный на кронштейне корпус с окном и размещенный в последнем приемник излучения, соединенный с блоком обработки сигналов, подключенным через электронный ключ и герметичный ввод к системе пожаротушения (RU 2179743 C1, G08B 17/12, 2002.02.20).

Недостатком данного извещателя является низкая надежность работы, вызванная недостаточной защищенностью от атмосферных воздействий, взрывозащищенностью и помехозащищенностью от высокой фоновой освещенности посторонних источников света.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, – повышение надежности и достоверности обнаружения пламени, повышение помехозащищенности и взрывозащищенности.

Для решения поставленной задачи в инфракрасном трехспектральном извещателе пламени, содержащем установленный на кронштейне корпус с окном и размещенный в последнем приемник излучения, соединенный с блоком обработки сигналов, подключенным через электронный ключ и герметичный ввод к системе пожаротушения, новым является то, что корпус выполнен взрывозащищенным и коррозионно-стойким и дополнительно снабжен окном индикаторного светодиода, а окно приемника излучения выполнено сапфировым, при этом сам приемник излучения выполнен в виде трех фотогальванических приемников, реагирующих на излучение в трех спектральных поддиапазонах, два из которых соответствуют селективным полосам излучения продуктов горения, а третий – эталонный, соответствует излучению основных фоновых помех, при этом блок обработки сигналов состоит из печатной платы с электронными компонентами, составляющими электронную логическую схему, включающую подключенные входами к соответствующему фотогальваническому приемнику три предварительных усилителя, выходы двух из которых подключены к соответствующим знакоразностным сумматорам, а выход третьего – к инвертору, выход которого подключен одновременно к обоим сумматорам, выходы которых через последовательно установленные избирательные усилители и двухполярные детекторы подключены к интегратору, сообщенному с компаратором, соединенным с электронным ключом.

На фиг.1 показан инфракрасный трехспектральный извещатель пламени, общий вид.

На фиг.2 показан вид А на фиг.1.

На фиг.3 показана функциональная схема извещателя пламени.

Инфракрасный трехспектральный извещатель пламени содержит установленный на кронштейне 1 корпус 2 с окном 3 и размещенный в последнем приемник излучения, соединенный с блоком 4 обработки сигналов, подключенным через электронный ключ 5 и герметичный ввод 6 к системе 7 пожаротушения. Корпус 2 выполнен взрывозащищенным и коррозионно-стойким, из алюминиевого сплава, с содержанием магния менее 6%, и коррозионно-стойких и углеродистых сталей. Корпус дополнительно снабжен окном индикаторного светодиода 8. Светодиод 8 расположен на лицевой части извещателя. Окно 3 приемника излучения выполнено сапфировым. Приемник излучения выполнен в виде трех фотогальванических приемников 9, 10, 11, реагирующих на излучение в трех спектральных поддиапазонах, два из которых соответствуют селективным полосам излучения продуктов горения, а третий – эталонный, соответствует излучению основных фоновых помех, при этом блок 4 обработки сигналов состоит из печатной платы с электронными компонентами, составляющими электронную логическую схему, включающую подключенные входами к соответствующему фотогальваническому приемнику 9, 10, 11 три предварительных усилителя 12, 13, 14, выходы двух из которых 12, 13 подключены к соответствующим знакоразностным сумматорам 15, 16, а выход третьего 14 – к инвертору 17, выход которого подключен одновременно к обоим сумматорам 15, 16, выходы которых через последовательно установленные избирательные усилители 18, 19 и двухполярные детекторы 20, 21 подключены к интегратору 22, сообщенному с компаратором 23 с защелкой, соединенным с электронным ключом 5, подключенным в свою очередь к системе 7 пожаротушения.

Подвод электропитания 24 и передача сигнала осуществляются электрическим бронированным кабелем МКЭКШВ 2×2×0.75 через взрывозащищенный кабельный, герметичный ввод 6, изготовленный из материалов, примененных в корпусе, в котором установлена плата 25 искрозащиты, реализующая защиту вида i “искробезопасная электрическая цепь”, подключенная к компаратору 23.

При этом фотогальванические приемники 9, 10, 11 установлены на круглой печатной плате.

Инфракрасный трехспектральный извещатель пламени работает круглосуточно совместно с приемно-контрольными пожарными приборами следующим образом.

Корпус 2 извещателя пламени закреплен на кронштейне 1, обеспечивающем ориентацию извещателя в любом требуемом направлении.

В инфракрасном трехспектральном извещателе пламени использован принцип спектральной селекции. В качестве основного оптического элемента применен трехспектральный фотоприемник – быстродействующий фотогальванический приемник 9, 10, 11 излучения, преобразующий электромагнитное излучение пламени и посторонних источников излучения в электрический сигнал. Фотогальванический приемник 9, 10, 11 реагирует в общем случае на электромагнитное излучение в трех спектральных поддиапазонах: 4,35±0,2 мкм, 2,8±0,2 мкм, 3,75±0,2 мкм. Физический сигнал (излучение от внешних источников) поступает на три фотогальванических приемника 9, 10 и 11, предварительно проходя через полосовые фильтры 4,35±0,2 мкм, 2,8±0,2 мкм, 3,75±0,2 мкм. Первые два из них являются характеристическими спектральными линиями горящего углеводородного топлива. Сенсор на 3,75 мкм является опорным и реагирует на фоновые помехи (солнце, искусственные источники излучения, нагревательные приборы, разряды молнии и пр.). Пройдя через предварительные усилители 12, 13 и 14, сигналы поступают на знакоразностные сумматоры 15, 16, настроенные по излучению черного тела, чтобы отсечь неинформативные засветки.

Дальнейшее усиление и формирование полосы пропускания 3…10 Гц осуществляется в избирательных усилителях 2-го порядка 18, 19. Электронные усилители осуществляют усиление только переменной составляющей сигнала излучения, характерной для открытого очага пламени и лежащей в полосе частот 3…10 Гц.

Два двухполярных детектора 20, 21, на которые поступают сигналы с избирательных усилителей 2-го порядка 18, 19, формируют широтномодулированные сигналы, поступающие через интегратор 22, а с него на компаратор 23 с защелкой.

Срабатывание компаратора 23 включает сигнализирующий светодиод 8 “Пожар” и подгружает шлейф на ток 7,5 мА. Одновременно включаются электронный ключ 5 (для четырехпроводного варианта включения). Сигнал “Пожар” снимается при кратковременном снятии питания (2 с).

Электронная логическая схема выделяет и сравнивает сигналы от пламени и фоновых оптических помех и принимает решение о переходе извещателя пламени из дежурного режима в режим “Пожар”.

Исполнительная схема в режиме “Пожар” формирует сигнал увеличения тока потребления до 10 мА, с одновременной засветкой светодиода 8 на лицевой части извещателя.

Использование в инфракрасном трехспектральном извещателе пламени принципа спектральной селекции позволяет обеспечить высокую помехозащищенность от высокой фоновой освещенности не менее, например, – от электролюминесцентных источников – 2500 лк; – от ламп накаливания – 250 лк, и от других световых помех: солнце, нагревательные приборы, разряды молнии и пр.

Заявленный инфракрасный трехспектральный извещатель пламени существенно более устойчив к тепловым, световым помехам и более стабилен при эксплуатации в широком диапазоне изменения температур (±50°С), за счет использования модулированного сигнала в ограниченной полосе частот, характерной для открытого углеводородного пламени.

Формула изобретения

Инфракрасный трехспектральный извещатель пламени, содержащий установленный на кронштейне корпус с окном и размещенный в последнем приемник излучения, соединенный с блоком обработки сигналов, подключенным через электронный ключ и герметичный ввод к системе пожаротушения, отличающийся тем, что корпус выполнен взрывозащищенным и коррозионно-стойким и дополнительно снабжен окном индикаторного светодиода, а окно приемника излучения выполнено сапфировым, при этом сам приемник излучения выполнен в виде трех фотогальванических приемников, реагирующих на излучение в трех спектральных поддиапазонах, два из которых соответствуют селективным полосам излучения продуктов горения, а третий – эталонный, соответствует излучению основных фоновых помех, при этом блок обработки сигналов состоит из печатной платы с электронными компонентами, составляющими электронную логическую схему, включающую подключенные входами к соответствующему фотогальваническому приемнику три предварительных усилителя, выходы двух из которых подключены к соответствующим знакоразностным сумматорам, а выход третьего – к инвертору, выход которого подключен одновременно к обоим сумматорам, выходы которых через последовательно установленные избирательные усилители и двухполярные детекторы подключены к интегратору, сообщенному с компаратором, соединенным с электронным ключом.

РИСУНКИ