СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR FIRE DETECTION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройствам обнаружения возгораний, и может быть использовано во взрывоопасной среде большой протяженности, например в шахте.
Прототипом является дымовой оптико-электронный пожарный извещатель, содержащий корпус с отверстиями, расположенный на корпусе сигнальный индикатор, инфракрасный излучатель, интегральную микросхему, включающую в себя цепь управления инфракрасным излучателем, фотодетектор, блок контроля питания, блок сброса питания, блок формирования сигнала тревоги, тестовый блок и цепь контроля, дымовую камеру, расположенную в нижней части корпуса, имеющую барьер, который не допускает прямого прохождения сигнала от инфракрасного излучателя к фотодетектору, при этом цепь контроля выполнена на базе аналого-цифрового преобразователя, преобразующего аналоговый сигнал, приходящий через усилитель с фотодетектора, в цифровой, и алгоритмического блока, управляемого блоками контроля питания, сброса питания, тестовым блоком и кнопкой «тест» [Пат. РФ 2356097, МПК G08B 17/107, 2007].
Недостатками прототипа являются:
- неудобство в эксплуатации, вызванное наличием относительно большого числа проводов, подходящих к датчику. Кроме того, наличие электрических проводов усложняет применение таких датчиков во взрывоопасной среде из-за возможности случайного возникновения искры;
- сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества элементов (электронных компонентов), обслуживающих один датчик.
Задачей изобретения является устранение этих недостатков, а именно упрощение конструкции и повышение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в способе обнаружения пожара, включающем воздействие на датчик опасным фактором пожара, трансформацию последним потока излучения и восприятие изменения его фактом регистрации пожара, поток излучения трансформируют величиной рассеяния его в окружающую среду путем изменения показателя преломления последней.
Поток излучения пропускают через световод. Рассеивание потока излучения производят путем удаления оболочки световода. В качестве датчика используют световод с оболочкой из легкоплавкого материала. В качестве легкоплавкого материала используют парафин.
Устройство для осуществления способа обнаружения пожара, содержащее источник излучения, соединенные последовательно фотоприемник, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, снабжено световодом, по крайней мере, часть оболочки которого выполнена из легкоплавкого материала, при этом один конец световода оптически соединен с источником излучения, а другой - с фотоприемником. Часть световода выполнена с сердцевиной, очищенной от оболочки и закрытой легкоплавким материалом.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Трансформирование потока излучения величиной рассеяния его в окружающую среду путем изменения показателя преломления последней позволяет упростить конструкцию датчика.
Пропускание потока излучения через световод позволяет принимать сигнал от датчика на большие расстояния без значительного затухания, что особенной актуально при большой длине линии связи, например в шахтах. Кроме того, отсутствие проводов дает возможность использовать такой датчик во взрывоопасной среде. Все это упрощает конструкцию и улучшает эксплуатационные характеристики.
Проведение рассеивания потока излучения путем удаления оболочки световода упрощает конструкцию.
Использование в качестве датчика световода с оболочкой из легкоплавкого материала, например целлофана, позволяет использовать одновременно в качестве датчика и линии связи непосредственно сам световод, что значительно упрощает конструкцию и повышает эксплуатационные характеристики, так как в этом случае очаг возгорания может быть обнаружен в любом месте пролегания световода.
Использование в качестве легкоплавкого материала парафина упрощает конструкцию датчика, позволяя выполнять его даже без корпуса.
Снабжение устройства для осуществления способа обнаружения пожара световодом, по крайней мере, часть оболочки которого выполнена из легкоплавкого материала, и оптическое соединение одного конца световода с источником излучения, а другого - с фотоприемником позволяет упростить конструкцию датчика и его линии связи.
Выполнение части световода с сердцевиной, очищенной от оболочки и закрытой легкоплавким материалом, позволяет упростить конструкцию датчика. Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже изображено устройство для осуществления способа обнаружения пожара.
Устройство для осуществления способа обнаружения пожара содержит световод 1 с сердцевиной 2, очищенной на участке L от оболочки 3 и закрытой легкоплавким материалом 4, например парафином. Через световод излучатель 5 соответственно оптически соединен с фотоприемником 6, который через усилитель 7 подключен к аналого-цифровому преобразователю 8.
Способ реализуют следующим образом.
В световод 1 заводят поток излучения от излучателя 5, например светодиода. Поскольку на участке L со световода удалена оболочка 3, то происходит контакт поверхности сердцевины 2 с окружающей ее средой. При отсутствии пожара покрывающий сердцевину материал 4 препятствует большому рассеиванию излучения из сердцевины световода, благодаря чему подавляющая часть потока от излучателя 5 доходит до фотоприемника 6, например фотодиода, и через усилитель 7 поступает на аналого-цифровой преобразователь 8, который преобразовывает сигнал в код, характерный для штатной ситуации.
При возникновении пожара происходит повышение температуры вокруг датчика, в результате чего материал 4 начинает плавиться и стекать с сердцевины 2, обнажая ее на некотором участке, что приводит к рассеянию идущего по световоду 1 потока излучения, причем рассеяние происходит тем интенсивней, чем больше разность в показаниях преломления сердцевины 2 и окружающей среды (см., например, Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические световоды. - М.: Мир, 1980). Основное затухание происходит на обнаженном участке сердцевины 2, который при нагревании увеличивается, уменьшая при этом закрытую материалом 4 часть Н. Поток на выходе световода может быть найден по формуле
0
м
в
где Ф, Ф - соответственно поток на выходе и входе световода; α, α - соответственно коэффициент затухания в материале и в воздухе.
Изменение расстояния Н от расплавляющегося и стекающего с сердцевины 2 материала 4 вызывает соответствующее изменение потока, которое преобразуется фотоприемником 6, например фотодиодом, в электрический сигнал, пропорциональный Н. Полученный сигнал усиливается усилителем 7 и подается на аналого-цифровой преобразователь 8, преобразующий сигнал в код, соответствующий пожару. Следует заметить, что число датчиков, размещенных на световоде 1, может быть достаточно большим, поскольку в дежурном режиме большая часть потока излучения доходит до фотоприемника 6. При этом для всех датчиков применяется единый излучатель с фотоприемником и усилитель с преобразователем, что существенно удешевляет сам датчик, который по существу состоит из очищенного от оболочки участка сердцевины, покрытого парафином или другим легкоплавким материалом. Так как потери в световоде малы, то большая протяженность оптоволоконной линии связи не вызывает значительного затухания потока излучения.
Если оболочку световода выполнить из легкоплавкого материала, например целлулоида, полиэтилена или другого полимера с низкой температурой плавления и подходящим показателем преломления, то никакого удаления оболочки с сердцевины и закрывание ее парафином уже не потребуется. Весь световод будет представлять собой датчик и одновременно линию связи. При возгорании на каком-либо участке пролегания такого световода его оболочка начнет расплавляться, обнажая сердцевину. В результате этого поток излучения, идущий через световод, начнет рассеиваться, что и будет зарегистрировано фотоприемником.
Внедрение изобретения позволит создать простой и удобный в эксплуатации противопожарный датчик, способный работать во взрывоопасной среде.