Датчик дыма

1188772 Япр- ,п п 2 Изобретение относится к автоматической пожарной сигнализации и может найти применение в качестве датчика дыма на объектах, связанных с изготовлением, переработкой, хранением или транспортировкой пожароопасных материалов.Цель изобретения - увеличение чувствительности датчика.На фиг, 1 приведена схема датчика дыма для одной контролируемой зоны пространства; на фиг. 2 - схема датчика дыма для нескольких контролируемых зон пространства. Датчик дыма содержит приемник 1 излучения, секции 2 и 3 световода, излучатель 4,элемент 5 фокусировки, выходной торец 6последней секции световода, являющийсяотражателем, входной торец 7 первой секции 2 световода. Контролируемое датчикомдыма пространство обозначено позицией 8.Излучатель 4 формирует заданный световой поток в световоде 2.Секции 2 и 3 световода предназначеныдля передачи излучения в контролируемуюсреду 8.У секции 2 световода входной торец 7,обращенный к излучателю 4, скошен подуглом р, превышающим критический уголполного внутреннего отражения на границедвух сред с разными показателями преломления,Угол скоса р входного торца 7 секции 2 и выходного торца 6 последней секции 3 световода определяется соотношением где п - показатель преломления внешнейсреды, т. е. воздуха;п - показатель преломления материаласердцевины секции 2 и 3 световода;р - угол между оптической осью секций 2 и 3 световодов и нормалью к поверхности торца 6 и 7.Так, например, если сердцевина секций 2 и 3 световода выполнена из стекла (показатель преломления п = 1,53), а внешней средой является воздух (показатель преломления п = 1), то угол скоса р ) 40.При угле скоса, удовлетворяющем соотношению (1), все лучи, распространяющиеся по секциям световода 2 и 3, испытывают полное внутреннее отражение и ни один луч не выходит через скошенный выходной торец 6, являющийся отражателем устройства. По соотношению (1) определяют угол ско са для интервала показателей преломления и, от 1,4 до 4, что позволяет перекрыть практически весь интервал показателей преломления оптических материалов, применяемых ныне для изготовления волоконных элементов. гДля п = 1,4 имеем Явр) - -, что соот 11,4ветствует углу скоса )46,1Для п=4 имеем 51 пр - , что соот 4ветствует углу скоса р ) 15.Таким образом, угол скоса торца световода, при котором обеспечивается полноевнутреннее отражение на границе двух средвоздух - материал световода, находится винтервале от 15 до 46 для большинстваматери алов, из которых изготавливаютсясветоводы.При углах скоса р46 также удовлетворяется соотношение (1), но при этомухудшаются условия ввода излучения от излучателя 4 через скошенный входной торецсекции 2 световода.Отражатель, представляющий собой выходной торец 6 последней секции световода 3, предназначен для формирования встречного основному потоку излучения.Приемник излучения преобразует оптическое излучение, рассеянное частицамив электрический сигнал.Элемент фокусировки 5 обеспечиваетнаправленную передачу оптического излучения.Отражателем датчика дыма являетсякосой выходной торец 6 световодных секций 3 с углом скоса от 15 до 46.Датчик дыма работает следующим образом.При отсутствии дыма в контролируемомпространстве световой поток излучателя 4распространяется через входной торец 7по секции 2 световода и передается черезконтролируемую среду 8 на выходной торец 6последней секции 3 световода, Поэтому в секциях 2 и 3 световода создается световойпоток, встречный основному, который проходит через элементы 5 фокусировки и контролируемую среду 8 на скошенный входнойторец 7 секции 2 световода, излучение вновьиспытывает полное внутреннее отражение,что приводит к повторному отражению излучения в секции 2 световода. Таким образомлучи света попадают как бы в ловушкумежду входным 7 торцом световода и выходным торцом 6 последней секции 3 световода.Таким образом, в контролируемой среде 8обеспечивается встречное многократное прохождение светового потока излучения излучателя 4, который не попадает на приемникизлучения 1 благодаря концентрации потокаизлучения в секциях 2 и 3 световода.При появлении дыма в контролируемойсреде 8 часть светового потока излучателя 4рассеивается частицами дыма и попадаетв фотоприемник 1, а остальной световойпоток излучателя 4 проходит через элементыфокусировки 5 и секции 2 и 3 световодаи попадает на выходной торец 6 и отражается обратно в секции 2 и 3 световода,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55/ Составитель О,н Техред И. ВересТираж 6 ОНИИПИ Государственногопо делам изобретений35, Москва, Ж - 35, РауППП Патент, г. Ужго БогомоловаКорректор С. ЧероПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5од, ул. Проектная, 4 Редактор В. КовтЗаказ 6748/53В Фили Отраженное от выходного торца 6 излучение повторно проходит через секции 2 и 3 свето- вода, элементы фокусировки 5 и контролируемую среду 8, где снова рассеивается частицами дыма на приемник излучения 1.Остальной световой поток распространяется по секциям 2 и 3 световода, испытывает полное внутреннее отражение и попадает в контролируемую среду 8, где рассеивается частицами дыма на приемник излучения 1.Таким образом, многократное прохождение излучения через контролируемую среду 8 (дым) значительно увеличивает чувствительность датчика дыма, т. е. увеличивает рассеиваемый дымом световой поток, регистрируемый приемником излучения 1, электрический сигнал которого, проходя через устройство обработки, вызывает сигнал тревоги.В предлагаемом устройстве при многократном прохождении излучения через дым доля рассеиваемого дымом светового потока излучателя 4, регистрируемого приемником излучения 1, определяется формулой суммы бесконечно убывающей геометрической прогрессии1 гп 8=1- - Ч 5где 6 - часть светового потока источникаизлучения 4, рассеянного дымомна приемник излученияпри однократном прохождении света черездым;Ч - коэффициент ослабления света приего однократном прохождении черезконтролируемую среду 8.Так, например, при Ч = 0,975 доля рассеиваемого дымом светового потока на приемник излученияу предлагаемого устройстваравна ---- = 40661 - 0,975Рассеяние частицами дыма двух встречнонаправленных потоков обеспечивает воздействие на приемник излучения 5 излучениярассеянного дымом как под острыми, таки под тупыми углами, что позволяет достигнуть приблизительно равной чувствительности к белому и черному дыму.