АВТОНОМНАЯ СИГНАЛЬНО-ПУСКОВАЯ СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ
INDEPENDENT SIGNAL SYSTEM AND LAUNCHER SYSTEM OF FIRE EXTINGUISHING

Предлагаемая система относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и управления противопожарным оборудованием, и может быть использована для противопожарной защиты различных объектов и одновременной передачи сигналов тревоги на удаленный пункт контроля.
Известны автономные сигнально-пусковые системы пожаротушения (авт. свид. СССР №№1.261.676, 1.277.159; патенты РФ №№2.022.250, 2.024.064, 2.115.451, 2.138.856, 2.170.951, 2.175.779, 2.254.614, 2.256.228, 2.275.688, 2.344.859, 2.355.037, 2.434.297; патенты США №№3.786.461, 4.661.320; патент Великобритании №2.324.398; патенты EP №№0.360.126, 0.657.728 и др.)
Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения» (патент РФ №2.434.297, G08B 17/00, 2010), которая и выбрана в качестве прототипа.
Указанная система содержит тепловой пускатель, источник тока с пиротехническим активатором, реле времени, исполнительное устройство и сигнальное устройство, выполненное в виде передатчика сигнала на удаленный приемник. Передатчик содержит задающий генератор, n-отводную линию задержки, фазоинверторы, сумматор, усилитель мощности и передающую антенну. Приемник содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, смеситель, генератор пилообразного напряжения, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, обнаружитель ФМн-сигнала, удвоитель фазы, анализаторы спектра, блок сравнения, пороговый блок, линию задержки, ключ, фазовый детектор и блок регистрации.
up
c
з1
Однако приемник известной системы построен по супергетеродинной схеме, в которой одно и то же значение промежуточной частоты ω может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах ω и ω, т.е.
up
c
г1
up
г1
з1
ω=ω-ω и ω=ω-ω.
с
з1
с
up
г1
пр
Следовательно, если частоту настройки ω принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота ω которого отличается от частоты ω на 2 ω и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ω гетеродина (фиг.7). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость приемника.
Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:
up
кi
г1
ω=|±mω±nω|,
кi
где ω - частота i-го комбинационного канала приема;
m, n, i - целые положительные числа.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность приемника по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:
к1
г1
up
к2
г1
up
ω=2ω-ω и ω=2ω+ω.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и избирательности приемника.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и избирательности приемника путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.
г1
г2
Поставленная задача решается тем, что автономная сигнально-пусковая система пожаротушения, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом последовательно соединенные тепловой пускатель, источник тока с пиротехническим активатором и реле времени, которое соединено с сигнальным устройством через нормально замкнутый контакт и дополнительно соединено с исполнительным устройством через нормально разомкнутый контакт, при этом тепловой пускатель и источник тока с пиротехническим активатором конструктивно объединены и заключены в корпус, тепловой пускатель выполнен в виде подпружиненного штока, установленного с возможностью поступательного перемещения и взаимодействия с пиротехническим активатором источника тока, причем один из концевых участков подпружиненного штока расположен с возможностью выступания из корпуса и снабжен фиксатором, выполненным из материала с термомеханической памятью формы, источник тока включает оболочку с размещенной в ней с возможностью контакта с пиротехническим активатором твердотельной шашкой из твердосолевой бессепаратной электрохимической композиции на основе литиевого сплава и дисульфида железа, сигнальное устройство выполнено в виде передатчика сигнала на удаленный приемник, при этом передатчик сигнала выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, n-отводной линии задержки, фазоинверторов, включенных в n-отводы n-отводной линии задержки, сумматора, (n+1)-ый вход которого соединен с выходом задающего генератора, усилителя мощности и передающей антенны, а приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, и первого усилителя промежуточной частоты, последовательно включенных удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого анализатора спектра, первого порогового блока, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, первого ключа, фазового детектора, второй вход которого через вторую линию задержки соединен с выходом первого ключа, и блока регистрации, управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом первого порогового блока, отличается от ближайшего аналога тем, что приемник снабжен вторым гетеродином, вторым смесителем, вторым усилителем промежуточной частоты, коррелятором, вторым пороговым блоком и вторым ключом, причем к выходу генератора пилообразного напряжения последовательно подключены второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй усилитель промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй пороговый блок и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к первому входу первого анализатора спектра и удвоителя фазы и к второму входу первого ключа, частоты ω и ω первого и второго гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
up
ω-ω=2ω,
с
выбраны симметричными относительно несущей частоты ω принимаемого сигнала
с
г1
г2
с
up
ω-ω-ω-ω=ω
и перестраиваются синхронно.
Структурная схема автономной сигнально-пусковой системы пожаротушения представлена на фиг.1. График изменения напряжения на выходных контактах источника тока показан на фиг.2. Конструктивно объединенные в едином корпусе источник тока с пиротехническим активатором и тепловым пускателем электрического действия изображены на фиг.3. Конструктивно объединенные в едином корпусе источник тока с пиротехническим активатором и тепловым пускателем ударного действия изображены на фиг.4. Структурная схема передатчика представлена на фиг.5. Структурная схема приемника представлена на фиг.6. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, изображена на фиг.7.
Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения содержит последовательно соединенные тепловой пускатель 1, источник тока 2 с пиротехническим активатором 3 и реле времени 4, которое соединено с сигнальным устройством 5 через нормально замкнутый контакт и дополнительно соединено с исполнительным устройство 6 через нормально разомкнутый контакт.
Тепловой пускатель 1 и источник тока 2 с пиротехническим активатором 3 конструктивно объединены и заключены в едином корпусе 7, выполненном из электроизоляционного материала. В качестве электроизоляционного (неэлектропроводного) и немагнитного материала при изготовлении элементов системы могут быть использованы пластические материалы, материалы на основе стекло- или органоволокна. Тепловой пускатель 1 выполнен в виде цилиндрического штока 8, установленного в корпусе 7. Шток 8 оснащен приводом его поступательного перемещения, который представляет собой пружину 9 сжатия, установленную коаксиально на штоке 8 в его средней части. Концевой участок 10 подпружиненного штока 8 расположен с возможностью выступания из корпуса 7 и имеет фигурную проточку для взаимодействия с термочувствительным фиксатором 11, выполненным в форме скобы диаметром около 20 мм из материала с термомеханической памятью формы, например никелида титана.
Тепловой пускатель 1 имеет возможность взаимодействовать с пиротехническим активатором 3 источника тока 2 двумя различными способами, отличающимися их конструктивными воплощениями.
Тепловой пускатель 1 электрического действия, изображенный на фиг.3, снабжен соленоидом 12 с центральным осевым каналом 13, выводы 14 которого электрически соединены с пиротехническим активатором 3. При этом пиротехнический активатор 3 выполнен в виде мостика накаливания 15, электрически соединенного с выводами 14, и нанесенной на него навеской инициирующего вещества 16. Кроме этого, второй концевой участок 17 подпружиненного штока 8 намагничен (на чертежах соответствующие полюсы постоянного магнита обозначены буквами S и N) и установлен с возможностью перемещения внутри центрального осевого канала 13 соленоида 12.
Тепловой пускатель 1 ударного действия, изображенный на фиг.4, характеризуется тем, что второй концевой участок 17 его подпружиненного штока 8, обращенный в сторону пиротехнического активатора 3, снабжен коническим бойком 18. При этом пиротехнический активатор 3 выполнен в виде воспламенителя и навески инициирующего вещества 16 и капсюля 19. Источник тока 2 является устройством питания постоянной готовности на основе теплового химического источника тока резервного типа, который представляет собой конструкцию в герметичной оболочке 20 с твердотельной шашкой 21 из твердосолевой бессепаратной электрохимической композиции на основе литиевого сплава и дисульфида железа. При этом твердотельная шашка 21 непосредственно контактирует с навеской инициирующего вещества 16 пиротехнического активатора 3, который также, преимущественно, размещен в герметичной оболочке 20. Источник тока 2 имеет электрические выводы 22, которые нормально соединены с входными контактами реле времени 4.
Реле времени 4 представляет собой электронный двухпозиционный временной переключатель, который через нормально замкнутый выходной контакт электрически соединен с сигнальным устройством 5 и одновременно через нормально разомкнутый выходной контакт электрически соединен с исполнительным устройством 6.
Исполнительное устройство 6 представляет собой, преимущественно, генератор огнетушащего аэрозоля с электрическим средством запуска, например пиропатроном, который собственно и подключен к нормально разомкнутому контакту реле времени 4.
Сигнальное устройство 5 представляет собой, преимущественно, передатчик радиосигнала на удаленный приемник.
Передатчик содержит последовательно включенные задающий генератор 23, n-отводную линию задержки 24.i (i=1, 2, …, n), фазоинверторы 25.j (j=1, 2, …, m), включенные в m отводы n-отводной линии задержки 24.i, сумматор 26, (n+1)-ый вход которого соединен с выходом задающего генератора 23, усилитель 27 мощности и передающую антенну 28.
Приемник содержит последовательно включенные приемную антенну 29, усилитель 30 высокой частоты, первый смеситель 31, второй вход которого через первый гетеродин 33 соединен с выходом генератора 32 пилообразного напряжения, и первый усилитель 34 промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу генератора 32 пилообразного напряжения второй гетеродин 46, второй смеситель 47, второй вход которого соединен с выходом усилителя 30 высокой частоты, второй усилитель промежуточной 48 частоты, коррелятор 49, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, второй пороговый блок 50, второй ключ 51, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, удвоитель 37 фазы, второй анализатор 38 спектра, блок 39 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 36 спектра соединен с выходом второго ключа 51, первый пороговый блок 40, второй вход которого через первую линию задержки 41 соединен с его выходом, первый ключ 42, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 51, фазовый детектор 43, второй вход которого через вторую линию задержки 44 соединен с выходом первого ключа 42, и блок 45 регистрации. Управляющий вход генератора 32 пилообразного напряжения соединен с выходом первого порогового блока 40.
Анализаторы 36 и 38 спектра, удвоитель 37 фазы, блок 39 сравнения, первый пороговый блок 40 и первая линия задержки 41 образуют обнаружитель (селектор) 35 фазоманипулированного (ФМн) сигнала.
Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения функционирует следующим образом.
Система эффективна при использовании ее, преимущественно, на удаленных, труднодоступных и редко посещаемых объектах. Основные элементы системы доставляются на объект в собранном виде и во взведенном положении устанавливаются стационарно в месте наиболее вероятного возникновения пожара. После монтажа системы пожаротушения снимают все предохранители, в том числе и со штока 8 (на чертеже не показан), и она переводится в дежурный режим.
При возникновении пожара и повышении температуры в зоне расположения термочувствительного фиксатора 11 до порога срабатывания (72°C) в его материале происходит мартенситное превращение, сопровождающееся восстановлением предварительно заданной формы скобы, последняя разжимается, восстанавливая свою форму, и высвобождает концевой участок 10 штока 8. Шток 8 под воздействием пружины 9 привода (его поступательного движения) начинает движение вниз. Вместе со штоком 8 перемещается и его второй концевой участок 17. Далее возможна реализация схемы пиротехнического активатора 3 с тепловым пускателем 1 электрического действия или пиротехнического активатора 3 с тепловым пускателем 1 ударного действия.
В первом случае подпружиненный шток 8 взаимодействует с пиротехническим активатором 3 посредством намагниченного второго концевого участка 17, который перемещается внутрь центрального осевого канала 13 соленоида 12 и вырабатывает импульс тока, передающийся через электрические выводы 14 на мостик накаливания 15 пиротехнического активатора 3. Необходимая величина электрического импульса составляет 0,5-1,0 A, а длительность - 1-10 мс.
Во втором случае подпружиненный шток 8 взаимодействует с пиротехническим активатором 3 посредством конического бойка 18, который ударяет по капсюлю 19.
0
1
В обоих случаях происходит воспламенение навески инициирующего вещества 16, которое за короткое время расплавляет твердосолевую электрохимическую композицию твердотельной шашки и переводит источник тока 2 в состояние генерирования тока заданной величины. Как показывает график (фиг.2), короткое время активации (t≤1 c) позволяет использовать источник тока 2 в средствах и устройствах с малым временем приведения в рабочее состояние. В течение периода времени U происходит включение и функционирование сигнального устройства 5. Длительность периода времени t обеспечивается реле времени 4, задается при монтаже системы пожаротушения и зависит от регламента и плана аварийных действий на охраняемом объекте. В течение указанного периода времени обязательно сохраняется нормально замкнутый электрический контакт выхода реле времени 4 с сигнальным устройством 5, который обеспечивает передачу радиосигнала на удаленный приемник.
Для этого задающим генератором 23 формируется радиоимпульс
c
c
c
с
э
U(t)=U·Cos(ωt+φ), 0≤t≤τ,
c
с
с
э
где U, ω, φ, τ - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность радиоимпульса.
э
зi
э
Сформированный радиоимпульс с выхода задающего генератора 23 поступает на вход многоотводной линии задержки 24.i (i=1, 2, …, n) и на (n+1)-ый вход сумматора 26. В многоотводной линии задержки 24.i время задержки между ближайшими соседними отводами равно длительности радиоимпульса τ (τ=τ, i=1, 2, …, n). В некоторых отводах линии задержки включены фазоинверторы 25.j (j=1, 2, …, m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° (в соответствии с идентификационным кодом M(t) объекта пожарной безопасности. На выходе сумматора 26 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) в виде алгебраической суммы радиоимпульсов со всех отводов линии задержки 24.i (i=1, 2, …, n) и с выхода задающего генератора 23
1
c
c
к
с
с
u(t)=U·Cos[ωt+φ(t)+φ], 0≤t≤Т,
к
к
э
э
э
где φ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φ(t)=const при Кτ<t<(К+1)τ и может изменяться скачком при t=Кτ, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульсами) (К=1, 2, …, n);
э
с
с
э
τ, n - длительность и количество элементарных посылок (радиоимпульсов), из которых составлен сигнал длительностью Т (Т=τ·n).
Данный сигнал после усиления в усилителе 27 мощности поступает в передающую антенну 28, излучается ею в эфир, улавливается приемной антенной 29, установленной на пункте контроля, и через усилитель 30 высокой частоты поступает на первые входы первого 31 и второго 47 смесителей, на вторые входы которых подаются напряжения первого 33 и второго 46 гетеродинов линейно-изменяющейся частоты соответственно:
г1
г1
г1
г1
2
u(t)=U·Cos(ωt+πγt+φ),
г2
г2
г2
г2
п
2
u(t)=U·Cos(ωt+πγt+φ), 0≤t≤Т,
<mrow><mi>γ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>D</mi><mi>f</mi></mrow><mrow><msub><mi>Т</mi><mi>п</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
где
- скорость изменения частот гетеродинов 33 и 46 в заданном диапазоне частот Df;
п
Т - период перестройки.
г1
г2
up
При этом частоты ω и ω гетеродинов 33 и 46 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты 2 ω (фиг.7)
г2
г1
up
ω-ω=2ω,
с
выбраны симметричными относительно несущей частоты ω принимаемого сигнала
с
г1
г2
с
up
ω-ω=ω-ω=ω
и перестраиваются синхронно.
Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки канальных напряжений.
г1
г2
Следует отметить, что поиск сложных ФМн-сигналов в заданном диапазоне частот Df осуществляется с помощью генератора 32 пилообразного напряжения, который по линейному закону изменяет частоты ω и ω гетеродинов 33 и 46.
На выходе смесителей 31 и 47 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 34 и 48 выделяются напряжения промежуточной частоты:
up1
up1
up
к
up1
2
U(t)=U·Cos[ωt+φ(t)-πγt+φ],
up2
up2
up
к
up2
c
2
u(t)=U·Cos[ωt-φ(t)+πγt+φ], 0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mi>c</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow>
где
;
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mi>c</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
;
up
c
г1
г2
c
ω=ω-ω=ω-ω - промежуточная частота;
up1
с
г1
up2
г2
с
φ=φ-φ, φ=φ-φ,
которые представляют собой сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (ФМн-ЛЧМ).
пор1
пор
max
max
пор1
Эти напряжения поступают на два входа коррелятора 49, на выходе которого формируется напряжение U, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается с пороговым напряжением U в пороговом блоке 50. Пороговый уровень U превышается только при максимальном выходном напряжении U коррелятора 49 (U>U).
up1
up2
с
max
пор1
max
пор1
Так как канальные напряжения u(t) и u(t) образованы одним и тем же полезным ФМн-сигналом, принимаемым по основному каналу на частоте ω (фиг.7), то между канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора достигает максимального значения U и превышает пороговый уровень U в пороговом блоке 50 (U>U).
Следует также отметить, что корреляционная функция R(τ) сложных ФМн-сигналов обладает замечательным свойством: она имеет ярко выраженный главный лепесток и низкий уровень боковых лепестков.
пор1
up1
При превышении порогового уровня U в пороговом блоке 50 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 51 и открывает его. В исходном состоянии ключ 51 всегда закрыт. При этом напряжение u(t) с выхода первого усилителя 34 промежуточной частоты через открытый ключ 51 поступает на вход обнаружителя (селектора) 35 ФМн-сигнала, состоящего из удвоителя 37 фазы, анализаторов 36 и 38 спектра, блока 39 сравнения, порогового блока 40 и первой линии задержки 41.
На выходе удвоителя 37 фазы образуется напряжение
2
2
up
up
с
2
u(t)=U·Cos[2ωt-2πγt+2φ], 0≤t≤Т,
<mrow><msub><mi>U</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msubsup><mi>U</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
где
,
в котором манипуляция фазы уже отсутствует.
2
с
э
<mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>T</mi><mi>c</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>τ</mi><mi>э</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub></mrow><mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>f</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mi>n</mi></mrow>
Ширина спектра Δf второй гармоники сигнала определяется длительностью Т сигнала
, тогда как ширина спектра входного ФМн-сигнала определяется длительностью τ его элементарных посылок
, т.е. ширина спектра второй гармоники сигнала в n раз меньше ширины спектра входного сигнала
.
Следовательно, при удвоении фазы ФМн-сигнала его ширина спектра «сворачивается» в n раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить и отселектировать ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.
c
2
I
II
c
2
I
II
пор2
пор2
пор2
Ширина спектра Δf входного ФМн-сигнала измеряется анализатором 36 спектра, а ширина спектра Δf второй гармоники сигнала - с помощью анализатора 38 спектра. Напряжение U и U, пропорциональные Δf и Δf соответственно, с выходов анализаторов 36 и 38 спектра поступают на два входа блока 39 сравнения. Так как U>>U, то на выходе блока 39 сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень U в пороговом блоке 40. Пороговый уровень U выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового напряжения U в пороговом блоке 40 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 42, открывая его, на вход линии 41 задержки и на управляющий вход генератора 32 пилообразного напряжения, выключая его. Ключ 42 в исходном состоянии всегда закрыт.
При прекращении перестройки частоты генератора 32 пилообразного напряжения усилителями 34 и 48 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
up3
пр1
up
к
up1
u(t)=U·C0S[ωt+φ(t)+φ],
up4
пр2
up
к
up2
с
u(t)=U·Cos[ωt-φ(t)+φ], 0≤t≤Т,
На выходе удвоителя 37 фазы в этом случае выделяется гармоническое напряжение
3
2
up
up1
с.
u(t)=U·Cos(2ωt+2φ), 0≤t≤Т
3
з
э
з
э
Напряжение u(t) с выхода первого усилителя 34 промежуточной частоты через открытые ключи 51 и 42 поступает на два входа фазового детектора 43 непосредственно и через линию 44 задержки, время задержки τ которой выбирается равной длительности τ элементарных посылок (τ=τ). При этом опорным напряжением, необходимым для синхронного детектирования принимаемого ФМн-сигнала, для каждой последующей посылки служит предыдущая посылка. На выходе фазового детектора 43 образуется низкочастотное напряжение
н
н
к
c
u(t)=U·Cos·φ(t),0≤t≤T,
<mrow><msub><mi>U</mi><mi>н</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msubsup><mi>U</mi><mrow><mi>u</mi><mi>p</mi><mn>1</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
где
,
пропорциональное модулирующему коду M(t), за исключением первой элементарной посылки.
Фазовый детектор 43 и линия задержки 44 образуют автокорреляционный демодулятор ФМн-сигналов, который свободен от явления «обратной работы», присущей известным демодулятором ФМн-сигналов (схемы А.А.Пистолькорса, В.И.Сифорова, Г.А.Травина, Д.Ф.Костаса).
н
Низкочастотное напряжение u(t) фиксируется блоком 45 регистрации.
с
Несущая частота ω и модулирующий код M(t) являются идентификационными признаками объекта пожарной безопасности, где возник пожар. По этим признакам на пункте контроля принимается решение о месте возникновения пожара и мерах по его ликвидации.
1
н
1
2
1
2
Время задержки τ линии задержки 41 выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать и проанализировать низкочастотное напряжение u(t). Для надежной передачи сигнала тревоги достаточно пятнадцатисекундного импульса (t≤15 с). В течение периода времени t происходит подключение и запуск генератора огнетушащего аэрозоля исполнительного устройства 6. Указанное подключение обеспечивается реле времени 4, по команде которого по окончании временного периода t осуществляется замыкание нормально разомкнутого выходного контакта реле времени 4 с электрическим средством запуска, например пиропатроном генератора огнетушащего аэрозоля. После срабатывания пиропатрона генератора огнетушащего аэрозоля последний функционирует автономно и в электропитании от источника тока 2 не нуждается. Для надежного запуска генератора огнетушащего аэрозоля исполнительного устройства 6 достаточно пятисекундного импульса (t=2-5 с).
1
По истечении времени τ напряжение с выхода порогового блока 40 через линию задержки 41 поступает на вход сброса порогового блока 40 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 42 закрывается, а генератор 32 пилообразного напряжения включается, т.е. они переводятся в свои исходные состояния.
При обнаружении следующего ФМн-сигнала на другой несущей частоте и с другим модулирующим кодом работа приемника происходит аналогичным образом.
Указанные сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.
Энергетическая скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.
Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.
с
Описанная выше работа приемника соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω (фиг.7).
з1
Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте ω
з1
з1
з1
з1
з1
u(t)=U·Cos(ωt+φ), 0≤t≤Т,
то на выходе смесителей 31 и 47 образуются следующие напряжения соответственно:
up5
пр5
up
up5
2
u(t)=U·Cos(ωt-πγt+φ),
up6
пр6
up
up6
з1
2
u(t)=U·Cos(3ωt+πγt+φ), 0≤t≤Т,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>5</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow>
где
;
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>6</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
;
up
г1
з1
ω=ω-ω - промежуточная частота;
up
г2
з1
3ω=ω-ω - утроенное значение промежуточной частоты;
up5
г1
з1
up6
г2
з1
φ=φ-φ, φ=φ-φ.
up5
з1
Однако только напряжение u(t) попадает в полосу пропускания первого усилителя 34 промежуточной частоты и на первый вход коррелятора 49. Выходное напряжение коррелятора 49 равно нулю, ключ 51 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте ω, подавляется.
з2
Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте ω
з2
з2
з2
з2
з2
u(t)=U·Cos(ωt+φ), 0≤t≤Т,
то на выходе смесителей 31 и 47 образуются следующие напряжения соответственно:
up7
пр7
up
up7
2
U(t)=U·Cos(3ωt-πγt+φ),
up8
пр8
up
up8
з2
2
U(t)=U·Cos(ωt+πγt+φ), 0≤t≤Т,
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>7</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow>
где
;
<mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mn>8</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>з</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>U</mi><mrow><mi>г</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow>
;
up
з2
г1
3ω=ω-ω - утроенное значение промежуточной частоты;
пр
з2
г2
ω=ω-ω - промежуточная частота;
up7
з2
г1
up8
з2
г2
φ=φ-φ, φ=φ-φ.
up8
з2
Однако только напряжение u(t) попадает в полосу пропускания второго усилителя 48 промежуточной частоты и на второй вход коррелятора 49. Выходное напряжение коррелятора 49 также равно нулю, ключ 51 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте ω, подавляется.
к1
к2
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте ω, или по второму комбинационному каналу на частоте ω, или по любому другому комбинационному каналу.
з1
з2
Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому ω и второму ω зеркальным каналам, то на выходе смесителей 34 и 47 образуются напряжения:
up5
пр5
up
up5
2
U(t)=U·Cos(ωt-πγt+φ),
up8
пр
up
up8
U(t)=U8·Cos(ωt-πγt+φ),
з1
з2
з1
з2
up5
up8
пор1
з1
з2
которые попадают в полосы пропускания усилителей 34 и 48 промежуточной частоты соответственно и на два входа коррелятора 49. Но ключ 51 в этом случае не открывается. Это объясняется тем, что два ложных сигнала u(t) и u(t) принимаются на разных частотах ω и ω, между образованными канальными напряжениями u(t) и u(t) существует слабая корреляционная связь, выходное напряжение коррелятора 49 не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня U в пороговом блоке 50. Ключ 51 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому ω и второму ω зеркальным каналам, подавляются.
к1
к2
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), одновременно принимаемые по первому ω и второму ω комбинационным или по двум другим комбинационным каналам.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и избирательности приемника. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, за счет корреляционной обработки канальных напряжений. При этом используется замечательное свойство корреляционной функции сложных сигналов с фазовой манипуляцией.