Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения
AUTONOMOUS ALARM AND STARTING FIRE EXTINGUISHING SYSTEM

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, в том числе и военной инфраструктуры, и одновременной передачи сигналов тревоги на удаленный пункт контроля.
Известны автономные сигнально-пусковые системы пожаротушения (авторские свидетельства СССР №№1261676, 1277159; патенты РФ №№2022250, 2024064, 2115451, 2138856, 2170951, 2175779, 2234735, 2242614, 2275688, 2344859, 2355037, 2434297, 2520429, 2565492, 2641886; патенты США №№3786461, 4661320; патент Великобритании №2324398; патенты EP №№0360126, 0657728 и другие).
Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения» (патент РФ №2641886, G08B 17/06, 2017), которая и выбрана в качестве прототипа.
В состав известной системы входит автокорреляционный демодулятор ФМн-сигналов, который состоит из фазового детектора (43) и линии задержки (44).
Однако фазовый детектор (43) ограничивает скорость обработки информации и имеет ограниченную полосу пропускания и малую крутизну, которые ухудшают отношение сигнал/шум при уровнях сигналов, сравнимых с уровнем собственных шумов приемника. Все это приводит к снижению достоверности приема сигналов тревоги.
Технической задачей изобретения является повышение достоверности приема сигналов тревоги путем улучшения отношения сигнал/шум при приеме слабых сигналов, увеличения динамического диапазона входных сигналов и увеличения полосы пропускания приемника.
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 корпусе, 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 сигналов выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, n - отводной линии задержки, фазоинверторов, включенных в m - отводы n - отводной линии задержки, сумматора, (n+1)-й вход которого соединен с выходом задающего генератора, усилителя мощности и передающей антенны, а приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, узкополосного фильтра, первого фазоинвертора, первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, первого полосового фильтра, второго фазоинвертора, второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второго полосового фильтра, третьего фазоинвертора, третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, первого усилителя промежуточной частоты, коррелятора, второго порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом второго ключа, первого порогового блока, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, и второй линии задержки, к выходу генератора пилообразного напряжения последовательно подключены второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, и второй усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом коррелятора, управляющей вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом первого порогового блока, а также блока регистрации, частоты ω, ω первого и второго гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
пр
ω-ω=2ω,
c
выбраны симметричными относительно несущей частоты ω принимаемого сигнала
с
г1
г2
с
пр
ω-ω=ω-ω=ω
и перестраиваются синхронно, отличается от ближайшего аналога тем, что приемник снабжен четвертым, пятым и шестым сумматорами, четвертым фазоинвертором и двумя амплитудными детекторами, причем к выходу первого ключа последовательно подключены четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второй линии задержки, первый амплитудный детектор и шестой сумматор, выход которого подключен к блоку регистрации, к выходу второй линии задержки последовательно подключены четвертый фазоинвертор, пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, и второй амплитудный детектор, выход которого соединен с вторым входом шестого сумматора.
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. Частотные диаграммы, иллюстрирующие образование дополнительных каналов приема, изображены на фиг. 7, 8 и 9.
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 устройством (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 (не электропроводного) 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) электротехнического 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 пего навеской инициирующего вещества (16). Кроме того, 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 капала (13) соленоида (12).
Тепловой пускатель (1) ударного действия, изображенный на фиг. 4, характеризуется тем, ч то 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 герметической оболочке (20) твердотельной шашкой из твердосолевой бессепаратной электрохимической композиции на основе литиевого сплава и дисульфида железа. При этом твердотельные шашки (21) непосредственно контактируют с навеской инициирующего вещества (16) пиротехнического активатора (3), который также, преимущественно, размещен в герметической 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), m - отводную линию задержки (24.i) (i=1, 2, …, n), фазоинвертора (25.j) (j=1, 2, …, m), включенный в m - отводы n - отводной линии задержки (24.i), сумматор (26), (n+1)-й 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, узкополосной фильтр (52), первый фазовый инвертор (53), первый сумматор (54), второй вход которого соединен с выходом усилителя (30) высокой частоты, первый полосовой фильтр (55), второй фазоинвертор (56), второй сумматор (57), второй вход которого соединен с выходом первого сумматора (54), второй полосовой фильтр (58), третий фазоинвертор (59), третий сумматор (60), второй вход которого соединен с выходом второго сумматора (57), первый смеситель (31), второй вход которого через первый гетеродин (33) соединен с выходом генератора (32) пилообразного напряжения, первый усилитель (34) промежуточной частоты, коррелятор (49), 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), вторая линия задержки (44), четвертый сумматор (62), второй вход которого соединен с выходом первого ключа (42), первый амплитудный детектор (64) и шестой сумматор 66, выход которого подключен к блоку (45) регистрации. К выходу второй линии задержки (44) последовательно подключены четвертый фазоинвертор (61), пятый сумматор (63), второй вход которого соединен с выходом первого ключа (42), и второй амплитудный детектор (65), выход которого соединен с вторым входом шестого сумматора (66). К выходу генератора (32) пилообразного напряжения последовательно подключены второй гетеродин (46), второй смеситель (47), второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора (60), и второй усилитель (48) промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом коррелятора (49). 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 (46) 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 снимаются 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°С) в его материале происходит мартенситное превращение, сопровождающееся восстановлением предварительно заданной формы скобы, последняя разжимается, восстанавливая свою форму, и высвобождает концевой участок (16) штока (8). Шток (8) под воздействием пружины (9) привода (его поступательного движения) начинается 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 А, а длительность - 1…10 мс.
Во втором случае подпружиненный шток (8) взаимодействует с пиротехническим активатором (3) посредством конического бойка (18), который ударяет по капсулю (19).
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.
6
1
1
Как показывает график (фиг. 2), короткое время активации (t≤1c) позволяет использовать источник тока (2) в средствах и устройствах с малым временем приведения в рабочее состояние. В течение периода времени t происходит включение и функционирование сигнального устройства (5). Длительность периода времени t обеспечивается реле времени (4), задастся 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), которое обеспечивает передачу радиосигнала на удаленный приемник.
Для этого задающим генератором (23) формируется радиоимпульс
c
c
c
c
,
U(t)=V×Cos(ωt+φ), 0≤t≤τ где
c
с
с
э
V, 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)-й 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 М(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)=V×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 то есть на границах между элементарными посылками (радиоимпульсами) (к=1, 2, …, n);
э
с
с
э
τ, т - 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 и сумматоры (54), (57), (60), у которых работает только одно плечо, 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)=V×Cos(ωt+πγt+φ),
г2
г2
г2
г2
п
2
U(t)=V×Cos(ωt+πγt+φ), 0≤t≤Т,
п
где γ=Df/Т - скорость изменения частот гетеродинов (33) и (46) в заданном диапазоне частот Df;
п
Т - период перестройки.
г1
г2
пр
При этом частоты ω и ω гетеродинов (33) и (46) разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты 2ω (фиг. 7)
г2
г1
пр
ω-ω=2ω,
выбраны симметричными относительно несущей частоты ωс принимаемого сигнала
c
г1
г2
с
пр
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) образуется напряжение комбинационных частот. Усилителями (34) и (48) выделяются напряжения промежуточной частоты:
пр1
пр1
пр
к
пр1
2
U(t)=V×Cos[ωt+φ(t)-πγt+φ],
пр2
пр2
пр
к
пр2
c
2
U(t)=V×Cos[ωt-φ(t)+πγt+φ], 0≤t≤T,
пp1
c
г1
где V=1/2V×V;
пp2
c
г2
V=1/2V×V;
пр
с
г1
г2
с
ω=ω-ω=ω-ω - промежуточная частота;
пр
с
г1
пр
г2
с
φ=φ-φ; φ=φ-φ,
которые представляют собой сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (ФМн-ЛЧМ).
пop1
пop1
max
max
пор1
Эти напряжения поступают на два входа коррелятора (49), на выходе которого формируется напряжение V, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивают с пороговым напряжением V в пороговом блоке (50). Пороговый уровень V превышается только при максимальном напряжении V коррелятора (49) (V>V).
пp1
пp2
с
max
пop1
max
поp1
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 указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора достигает максимального значения V и превышает пороговый уровень V в пороговом блоке (56)(V>V).
Следует также отмстить, что корреляционная функция R(τ) сложных ФМн-сигналов обладает замечательным свойством: она имеет ярко выраженный главный лепесток и сравнительно низкий уровень боковых лепестков.
поp1
пp1
При превышении порогового уровня V 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
пр
пр1
с
2
U(t)=V×Cos(2ωt-2πγt+2φ), 0≤t≤Т,
2
пp1
где V=1/2V, в котором манипуляция фазы уже отсутствует.
2
2
с
c
э
2
э
c
2
Ширина спектра Δf второй гармоники сигнала определяется длительностью сигнала Δf=1/Т тогда как ширина спектра Δf входного ФМн-сигнала определяется длительностью τ его элементарных посылок Δf=1/τ, т.е. ширина спектра второй гармоники сигнала в n раз меньше ширины спектра входного сигнала Δf/Δf=n.
Следовательно, при удвоении фазы ФМн-сигнала его ширина спектра «сворачивается» в n раз. Это обстоятельство позволяет обнаружить и отселектировать ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.
c
2
1
2
c
2
1
2
пop2
пop2
пop2
Ширина спектра Δf входного ФМн-сигнала измеряется анализатором (36) спектра, а ширина спектра Δf второй гармоники сигнала - с помощью анализатора (38) спектра. Напряжения V и V, пропорциональные Δf и Δf соответственно, с выходов анализаторов (36) и (38) спектра поступают на два входа блока (39) сравнения. Так как V>>V, то на выходе блока (39) сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень V в пороговом блоке (40). Пороговый уровень Vвыбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового напряжения V 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 частот гетеродинов (33) и (46) усилителями (34) и (48) промежуточной частоты выделяются следующие напряжения
пр3
пр1
пр
к
пр1
U(t)=V×Cos[ωt+φ(t)+φ],
пр4
пр2
пр
к
пр2]
c
U(t)=V×Cos[ωt-φ(t)+φ, 0≤t≤T.
на выходе удвоителя (37) фазы в этом случае выделяется гармоническое напряжение
3
2
пр
пр1
с
U(t)=V×Cos(2ωt+2φ), 0≤1≤Т.
пр3
з
э
з
э
пp3
з
э
э
Напряжение U(t) с выхода первого усилителя (34) промежуточной частоты через открытые ключи (51) и (42) поступает на входы сторой линии задержки (44), четвертого (62) и пятого (63) сумматоров. Время задержки τ линии задержки (44) выбирается равной длительности τ элементарных посылок (τ=τ). Напряжение U(t), задержанное на время τ=τ, поступает на второй вход четвертого сумматора (62) и через четвертый фазоинвертор (61) на второй вход пятого сумматора (63). Следовательно, на четвертый (62) и пятый (63) сумматоры поступают незадержанные и задержанные на длительность τ одной элементарной посылки фазоманипулированные сигналы промежуточной частоты. Происходит суммирование сигналов незадержанного и задержанного синфазно- и противофазно, то есть на одном из сумматоров сигналы складываются, а на другом вычитаются. При равенстве амплитуд задержанного и незадержанного сигналов на выходе сумматоров (62) и (63) напряжение или удваивается или становится равным нулю, то есть происходит замена фазовых соотношений между элементарными посылками амплитудными. С выходов сумматоров (62) и (63) сигналы поступают на входы амплитудных детекторов (64) и (65) противоположной полярности соответственно. Продетектированные сигналы подаются на соответствующие входы шестого сумматора (66). В силу того, что сигналы разнесены во времени и имеют разную полярность, то на выходе шестого сумматора (66) образуется разнополярный видеосигнал
н
н
к
c
U(t)=V×Cos φ(t), 0≤t≤T,
н
пр1
2
где V=1/2V,
пропорциональный модулирующему коду M(t) за исключением первой элементарной посылки.
н
Положительный сигнал соответствует разности фаз задержанного и незадержанного символов (посылок), равной нулю, а отрицательный - разности фаз, равной π. Учитывая то, что продетектированные амплитудными детекторами (64) и (65) сигналы разнесены во времени и имеют разную полярность, то схема, состоящая из амплитудных детекторов (64), (65) и сумматора (66), работает как схема отбора по максимуму. Это не ухудшает отношения сигнал/шум на выходе сумматора (66), так как один из амплитудных детекторов, например (64), оказывается «запертым» сигналом другого детектора (65). 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) выбирают таким образом, чтобы можно было зафиксировать и проанализировать низкочастотное напряжение U(t). Для падежной передачи сигнала тревоги достаточно пятнадцати секундного импульса (t≤15с). В течение периода времени t происходит подключение и запуск генератора огнетушащего аэрозоля исполнительного устройства (6). Указанное подключение обеспечивает 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, пиранатроном 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…5c).
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 ФМн-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.
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
з,
U(t)=V×Cos(ωt+φ), 0≤t≤T
то на выходе смесителей (31) и (47) образуются следующие напряжения соответственно:
пр5
пр5
пp
пp5
2
U(t)=V×Cos(ωt-πγt+φ),
пр6
пр6
пp
пp6
з1,
2
U(t)=V×Cos(3ωt+πγt+φ), 0≤t≤T
пp5
зl
г1
пр6
зl
г2
где V=1/2V×V; V=1/2V×V;
пр
г1
з1
ω=ω-ω - промежуточная частота;
пр
г2
з1
3ω=ω-ω - у троенное значение промежуточной частоты;
пр5
г1
з1
пр6
г2
з1
φ=φ-φ; φ=ф-φ.
пр5
з1
Однако только напряжение U(t) поступает 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)=V×Cos(ωt+φ), 0≤t≤T,
то на выходе смесителей (31) и (48) образуются следующие напряжения соответственно:
пр7
пр7
пр
пр7
2
U(t)=V×Cos(3ωt-πφt+φ),
пр8
пр8
пp
пp8
з2
2
U(t)=V×Cos(ωt+πγt-φ), 0≤t≤T,
пp7
з2
г1
где V=1/2V×V;
пp8
з2
г2
V=1/2V×V;
пр
з2
г1
3ω=ω-ω - утроенное значение промежуточной частоты;
пp
з2
г2
ω=ω-ω - промежуточная частота;
пр7
з2
г1
пр8
з2
г2
φ=φ-φ; φ=φ-φ.
пр8
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
г2
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
пp5
пp8
з1
з2
з1
з2
пp5
пp8
поp1
з1
з2
Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому ω и второму ω зеркальным каналам, то в полосы пропускания усилителей (34) и (48) промежуточной частоты и на два входа коррелятора (49) попадают напряжения U(t) и U(t) соответственно. По 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 V в пороговом блоке (50). Ключ (51) не открывается и ложные сигналы (помехи), 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.
пр
Если ложный сигнал (помеха) принимается по каналу прямого прохождения на частоте ω
п
п
пр
п
п
U(t)=V⋅×Cos(ωt+φ), 0≤t≤Т,
н
н
пр
то с выхода усилителя (30) высокой частоты он поступает на первый вход первого сумматора (54), выделяется узкочастотным фильтром (52), частота настройки ω, которого выбирается равной ω=ω, и поступает на вход первого фазоинвертора (53), на выходе которого образуется напряжение
н1
н
пр
п
п
U(t)=-V×Cos(ωt+φ), 0≤1≤Т,
н
н1
которое поступает на второй вход первого сумматора (54). Напряжения U(t) и U(t), поступающие на два сумматора (54), на его выходе компенсируются.
п
пр5
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по каналу прямого прохождения на частоте ω-ω подавляется с помощью фильтра-пробки, состоящего из узкополосного фильтра (52), первого фазоинвертора (53), первого сумматора (54) и реализующего фазокомпенсационный метод.
1
2
п1
п
п
н1
п1
Если два мощных сигнала на частотах ω и ω или более двух сигналов попадают в полосу частот Δω, расположенную «слева» от полосы пропускания Δω приемника, то их взаимодействие на нелинейных элементах приводит к образованию интермодуляционных составляющих, которые попадают в полосу пропускания Δω приемника. При этом частота настройки ω и полоса частот Δω первого полосового фильтра (55) выбираются следующим образом (фиг. 8):
н1
1
2
н1
2
1
ω=(ω+ω)/2, Δω=ω-ω,
1
2
п1
где ω, ω - граничные частоты, определяющие полосу частот Δω, попадание в которую двух или более сигналов приводит к образованию интермодуляционных помех.
Указанные ложные сигналы (помехи) поступают на первый вход второго сумматора (57), выделяются полосовым фильтром (55), инвертируются по фазе на 180° вторым фазоинвертором и подаются на второй вход второго сумматора (57). на выходе последнего указанные ложные сигналы (помехи) компенсируются.
п1
п
Следовательно, ложные сигналы (помехи), принимаемые в полосе частот Δω, расположенной «слева» от полосы пропускания Δω приемника, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из первого полосового фильтра (55), второго фазоинвертора (56), второго сумматора (57) и реализующим фазокомпенсационный метод.
3
4
п2
п
п
н2
п2
Если два мощных сигнала на частотах ω, ω или более двух сигналов попадают в полосу частоты Δω, расположенную справа от полосы пропускания Δω приемника, то их взаимодействие на нелинейных элементах приводит к образованию интермодуляционных составляющих, которые попадают в полосу пропускания Δω, приемника. При этом частота настройки ω и полоса частот Δω второго полосового фильтра (58) выбираются следующим образом:
н2
3
4
п2
4
3
ω=(ω+ω)/2, Δω=ω-ω,
3
4
п2
где ω, ω - граничные частоты, определяющие полосу частоты Δω, попадание в которую двух или более сигналов приводит к образованию интермодуляционных помех.
Указанные ложные сигналы (помехи) с выхода усилителя (30) высокой частоты через сумматоры (54) и (57), у которых работает только одно плечо, поступают на первый вход третьего сумматора (60), выделяются вторым полосовым фильтром (58), инвертируются по фазе на 180° третьим фазоинвертором (59) и подаются на второй вход третьего сумматора (60). На выходе последнего указанные ложные сигналы (помехи) взаимно компенсируются.
п2
п
Следовательно, ложные сигналы (помехи), принимаемые в полосе частот Δω, расположенной справа от полосы пропускания Δω приемника, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из второго полосового фильтра (58), третьего фазоинвертора (59), третьего сумматора (60) и реализующим фазокомпенсационный метод.
п
пр
п1
п
п2
п
Предлагаемая система обеспечивает повышение избирательности и помехоустойчивости приемника. Это досчитается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения на частоте ω=ω, в полосе частот Δω, расположенной «слева» от полосы пропускания Δω приемника, и в полосе частот Δω, расположенной «справа» от полосы пропускания Δω приемника. Причем для подавления указанных ложных сигналов (помех) используются соответствующие фильтры-пробки, реализующие фазокомпенсационный метод.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение достоверности приема сигналов тревоги. Это достигается улучшением отношения сигнал/помеха при приеме слабых сигналов, увеличением динамического диапазона входных сигналов и увеличением полосы пропускания приемника.
Предлагаемая система отличается наличием трех сумматоров, двух амплитудных детекторов, фазоинвертора и их связями с другими элементами схемы, которые проявляют новые свойства за счет замены операции перемножения сигналов их линейным сложением. Сумматоры, выполненные, например, на резисторах, практически безынерционны, а постоянную времени амплитудных детекторов можно сделать очень малой.