ИЗВЕЩАТЕЛЬ ПЛАМЕНИ
FLAME DETECTOR

Изобретение относится к устройствам пожарной сигнализации и предназначено для обнаружения очага возгорания по инфракрасному излучению пламени. Изобретение может быть использовано в автоматических системах пожарной сигнализации.
Известны пожарные извещатели, реагирующие на инфракрасное излучение пламени и использующие в качестве приемника фотодиод (1). Недостатком данных пожарных извещателей является слабая защищенность от засветок (солнце, лампы накаливания, люминесцентные лампы, сварка…), приводящая к ложным срабатываниям, поскольку спектральные диапазоны чувствительности фотодиода (1…2 мкм) и излучения засветок (0,4…1 мкм) близки.
Известны пожарные извещатели пламени, использующие фоторезистор в качестве приемника (2). Недостатком данного устройства является также подверженность ложным тревогам в результате засветок и низкая стабильность чувствительности приемника в рабочем диапазоне температур.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является пожарный извещатель, содержащий инфракрасный приемник и усилитель, выход которого соединен с входом блока обработки сигнала (например, посредством счета импульсов или сравнения амплитуд импульсов) (3). Недостатком данного извещателя является слабая защищенность от засветок солнечного света и искусственного света (ламп накаливания, люминесцентных ламп, излучения при сварке…), а также то, что при мощном очаге возгорания (на малом расстоянии от датчика) возможен отказ работы вследствие ограничения сигнала на выходе усилителя и, соответственно, нарушения его частотного спектра (изменение его информативных признаков, соответствующих пламени). Так называемый эффект «ослепления» датчика.
Задача настоящего технического решения - это исключение эффекта «ослепления» датчика и ложных срабатываний при засветках искусственного и естественного происхождения.
Поставленная задача решается за счет того, что в извещатель пламени, содержащий последовательно соединенные инфракрасный приемник излучения, основной усилитель и блок обработки сигнала, введены последовательно соединенные приемник ближнего инфракрасного излучения, усилитель низкой частоты, амплитудный детектор, регулирующий элемент, первый, второй и третий резисторы, причем первые выводы резисторов соединены с инвертирующим входом основного усилителя, второй вывод второго резистора соединен с выходом основного усилителя, второй вывод первого резистора соединен с общей шиной непосредственно, а второй вывод третьего резистора - через выход регулирующего элемента, управляющий вход которого соединен с выходом амплитудного детектора.
Сущность данного технического решения поясняется с помощью функциональной схемы, представленной на чертеже. Устройство содержит: основной приемник ИК-излучения (1), основной усилитель (2) с элементами отрицательной обратной связи (3) и блок обработки сигналов (4), осуществляющий счет импульсов или сравнение амплитуд импульсов, приемник видимого или ближнего инфракрасного излучения (5), усилитель (6), амплитудный детектор (7), регулирующий элемент (8).
Извещатель работает следующим образом.
Поток инфракрасного излучения пламени попадает на основной приемник 1, работающий в среднем ИК-диапазоне, преобразуется в приемнике в электрический сигнал, усиливается в усилителе 2 и попадает на блок обработки сигнала. В блоке обработки выделяется сигнал, характерный для излучения открытого пламени по заданному алгоритму, например, счет импульсов за фиксированный интервал времени или сравнение (вычитание) амплитуд импульсов, поступающих с усилителя. Одновременно излучаемый поток попадает на приемник 5, работающий в ближнем ИК-диапазоне, где преобразуется в электрический сигнал, переменная составляющая этого сигнала усиливается усилителем низкой частоты 6, затем детектируется и сглаживается в амплитудном детекторе 7 и поступает на вход регулирующего элемента 8 (например, полевого транзистора), включенного в обратную связь усилителя 2.
В исходном состоянии при отсутствии сигнала с приемника 5 регулирующий элемент открыт, обеспечивая максимальный коэффициент усиления основного канала. При появлении переменного сигнала с приемника 5, сопротивление регулирующего элемента увеличивается, в результате уменьшается коэффициент усиления основного усилителя 2.
При появлении пламени сигнал в дополнительном канале практически отсутствует, поскольку максимумы спектров излучения пламени и чувствительности приемника 5 разнесены (1 мкм и 4,3 мкм) и остаточный интегральный поток излучения пламени в спектральном диапазоне чувствительности приемника 5 мал. В результате коэффициент усиления основного усилителя 2 максимальный (равен ), благодаря чему обеспечивается беспрепятственное прохождение сигнала в основном канале.
эр
В случае очень мощного излучения пламени (пламя близко от извещателя) приемник 5 пропускает часть этого излучения, и коэффициент усиления основного канала падает до величины  (R - сопротивление регулирующего элемента). Благодаря снижению коэффициента усиления в основном усилителе сигнал не ограничивается, соответственно, не искажается и не нарушается условие выделения информативных признаков пламени в блоке обработки сигналов.
В случае появления в поле зрения приемников 1 и 5 излучения, не связанного с пламенем (солнце, лампы накаливания, люминесцентные лампы, сварка…) приемник 5, максимум чувствительности которого сопряжен с максимумом излучения перечисленных источников искусственного излучения, мгновенно реагирует на это излучение и, соответственно, коэффициент усиления основного усилителя 2 снижается до величины . Соотношение  выбирается таким, чтобы извещатель не реагировал на переменные модулированные засветки до 15000 лк (по нормам НТБ ВНИИПО для извещателей пламени переменная засветка - до 4000 лк). После окончания воздействия модулированного излучения извещатель восстанавливает свою чувствительность через время, равное постоянной детектирования амплитудного детектора 7.
Испытания предложенного извещателя проводились на тестовых очагах ТП-6 и ТП-5 и засветках от ламп накаливания и люминесцентных ламп по ГОСТ Р 50898 в соответствии с требованиями НПП 72-98 «Извещатели пожарные пламени. Общие технические требования». Результаты испытаний - положительные. Извещатель прошел сертификацию и эксплуатируется на промышленных предприятиях (ТЭЦ) и гражданских учреждениях (школы).
Источники информации
3
4
1. Патент SU 1795894 А3 «Устройство обнаружения возгорания в пневмотранспорте», кл. А62С 37/00, /;
2. Авторское свидетельство SU 667984 «Пожарный извещатель», кл. G08В 17/06;
3. Авторское свидетельство SU 1168992 «Сигнализатор наличия пламени», кл. G08В 17/12.