Детектор дыма

(51) 6 08 В 17 1 ИЯН АВТОР Ленина по- И.И.Кали 409,1978.8519,1978 ервому измериектрод ионизаен через один первому входу ходу которого ректирую- аотоприемподклю то ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБР М СВИДЕТЕЛЬЕТВУ(71) Ленинградский орденалитехнический институт имнина(54)(57) ДЕТЕКТОР ДЫМА, содержащийсветоизлучающий элемент, оптическисвязанный со светоизолированным отпостороннего света фотоприемником,ионизационную камеру с радиоактивнымисточником излучения и электродами,расположенными на противоположныхсторонах ионизационной камеры, и первый индикатор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьааения точности детектора дыма, в него введены второй фотоприемник, дифференциаль-.ный усилитель, сумматор два корректирующих блока, второй индикатор исветовод, в качестве радиоактивногоисточника излучения использован источник бета-излучения, а светоизлучающий элемент выполнен в виде плоской пластины, установленной на расстоянии длины среднего пробега бетачастиц от источника бета-излучения,оптически связанная с Фотоприемникомсторона плоской пластины обращена кисточнику бета-излучения, а другаясторона через световод оптически связана с вторым Фотоприемником, выходыФотоприемников подключены к входамдиФференциального усилителя, выход которого подключен к п телю, измерительный эл ционной камеры подключ корректирующий блок к сумматора, к второму в подключен через другой щий блок выход одного ников, а к выходу сумм чен второй индикатор.Изобретение относится к техникеобнаружения продуктов горения газови аэрозолей, находящихся В воздухе,и может быть использовано с цельюиндикации экологических загрязненийБоздяиного бассейна е для кОнтрОлябезопасности условий труда в некоторых производствах, а также противопожарной аварийной сигнализации.Чзвестен детектор дьпча, содержащий измерительный мост, в которьФВкжочены два измерительных канала,одни из которых является опорным(базовым), а ДругОйРабОчим (ДымОВщ 4) (11Недостатком известного устройстваявляется невозможность селективногоизмерения различных компонент дыма.Наиболее близким к предлагаемомуявляется детектор дыма, содержащийсветонэлучающий элемент, оптическисвязанный Го светОизопированным Отпостороннего света Фотоприемником,ионизационную камеру с радиоактивнымисточ:ником чзлучения и электродами,расположенными на противоположныхсторснах ионизационной камеры и соединенньви с выключателем источникаэлектропитания светоизлучающегоэлемента (2) -.укаэанный датчик не Обеспечиваетком 1 ленсацию изменения иониэационного тока от Внешнего давления, поэто.;у В нем невозможно установить низтт. порог регистрации уровня компонент дыма Во избежание ложных сраба"тваний сигнального устоойства Обусьовленных Возможными вариациями дав"ленив Окружающего Воздуха,Цель изобретения - повыаение точности детектора путем устранения заВисимости От давления воздуха показаний детектора и обеспечение. Селективности регистрации различных компонент дьВИ оНоставленная цель достигается темчто в,цетектор дьюи, содержащийсветоизлучающий элемент, оптическисвязанный со светоизолироваиным отпостороннего света фотопРиемником,ионйэационную камеру с радиоактивнымисточником излучения и электродами,расположенными на противоположныхсторонах ионизационной камеры и перВый ннд:катор, введены второй Фотоприемник,. дифференциальный усилитель,сумматОР, два кОрректирУюЩих .блОкауВторой индикатор и световод, в качестве рациоактивного источника излу.чения использован источник бета-излучения,. а светоизлучающий элементВыполнен В виде плоской пластиныустановленной на расстоянии длинысреднего пробега бета-частиц от источника бета-излучения, оптическисвязанная с Фотоприемником сторонаплоской пластины обращена к источнику бета-излучения, а другая сторона через световод оптически связана свторым фотоприемником, выходы Фотоприемников подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому мерителю,измерительный электрод ионизационной камеры подключен через одинкорректирующий блок к первому входусумматора, к второму входу которогоподключен через другой корректирую- О щий блок выход одного из фотоприемников, а к выходу сумматора подключен второй индикатор.на Фиг. 1 схематически изображеныионизационная камера и оптическиеэлементы детектора дыма; на фиг, 2графики изменения токов и их отношений в зависимости от изменения атмосФерного давления, а также концентрации газового и аэроэольного компонент 2 О дыма; на фиг, 3 - Функциональная схема детектора дыма.Детектор дыма содержит электроды1 и 2, плоскую пластину (светоизлучающий элемент) 3, перед которым рас положен источник 4 бета-излучения иФотоприемник 5, Фотоприемник б посредством световода 7 оптически соединен плоской пластиной 3, перечисленные элементы окружены светонепроницаемой, но доступной для проникнове- ЗО ния в нее внешнего газа ионизационной камерой, состоящей из корпуса8 и наружного кожуха 9 с вентиляционными отверстиями 10.На Фиг. 2 кривой 11 показано иэ менение в относительных единицахвеличины токов д 1 и Л, снимаемыхс фотоприемников 5 и б, кривой 12изменение ионизационного тока 39снимаемого с электрода 2 в зависи О мости от атмосферного давления, кривой 13 показано изменение токов 3и 32 , а кривой 14 - тока 3 в зависимости от концентрации Сг входящегов состав дыма газового компонента,кривой 15 - изменение тфса 3 рйвой ,1 б - изменение тока Э и кривой .17 - изменение тока 3 в зависимости от концентрации Сд аэрозольного компонента контролируемого дыма50Кривая 18 показывает изменение отно- О шенин токов ), /3 и 3 Дз, кривая 19изменение отношения токов 3 3 в зависимости от давления Р, кривая 20изменение отношений 3(3, и 1 р 3 зкривая 21 - изменение отношения 3,(Д 55 в зависимости от концентрации С.,кривая 22 изображает изменение отнощения токов 3 /3, кривая 23 - ЭДи кривая 24 - 3 /Э в зависимости отконцентрации Са.60 Устройство содержит усилители 2527, дифференциальный усилитель 28,корректирующие блоки 29 и 30, сумматор 31, индикаторы 32 и 33.Электроды 1 и 2 предназначены 65 для создания электрического поля в. 1072078 10 15 25 20 30 35 45 40 60 65 измеряемом газе, к электроду 1 подводится постоянное напряжение порядка 200-400 В, а с электрода 2 снимается сигнал от ионизационного тока,плоская пластина 3 при облучении бета-частицами от источника 4,являетсясветоизлучаннцим элементом, световоеизлучение которого, проходящее через газовую среду, регистрируется фотопри емником 5, а Фотоприемник б предназначен для регистрации излучения сцинтиллятора 3 непосредственно через световод 7Корпус 8, кожух 9 и смещенные друг относительно друга отверстия 10.обеспечивают светонепроницаемость и одновременно доступ окружающего воздуха в полость камеры. Возможен и другой вариант исполнения, при котором камера имеет прокачивающее устройство.Кривая 11 (фиг, 2) имеет спадающий ход изменения вследствие того, что при повышении давления будет уменьшаться число бета-частиц, достигающих поверхности плоской пластины 3 и световое излучение ее будет уменьшаться. Кривая 12 имеет возрастающий ход с давлением за счет увеличения плотности ионизации в газе. В случае альфа-излучателя зависимость от давления была бы спадающей, т.е.применение в устройстве источникабета-излучения является непременным.Ход кривой 13 определяется независимостью поглощательной способностибета-частиц от парциальных давленийкомпонент газа при неизменном общемдавлении. Ход кривой 14 объясняетсяизвестным явлением уменьшения иониэационного тока при попадании вобъем ионизационной камеры электрозахватных газов. Крутое спаданиекривой 15 при увеличении концентрации аэрозольного компонента объясняется двумя явлениями - увеличениемпоглощательного и рассеивающего эффектов для бета-частиц, а также ростом экстинкции для оптического излучения, направленного от пластины 3к Фотоприемнику 5Кривая 16 имеет меньший наклон, так как на нее действует только первая иэ вышеуказанныхпричин. Наклоном кривой 17 практически можно пренебречь вследствие относительно малой численной концентрации аэрозоляКривые 18-24 представляют соответствующие отношения токов . При построении графиков зависимости от Р нормированы на нормальное атмосферное давление, а зависимости от концентраций С и Сц - нанулевые или минимально допустимые для измерения концентрации указанных компонент.Устройство работает следующим образом.Усилители постоянного тока 25 27 обеспечивают усиление сигналов,а также нормирование сигналов от токов 3, 3, 1 э, снимаемых с фотоприемников 5 и 6 и электрода 2 соответственно, выдает сигнал, определяемый отношением измеряемых токовЭ,/Э .Индикаторы 32 и 33, показывающие величины С и С-, могут быть стрелочными или цифровыми вольтметрами длявизуального отсчета или автоматическими электронными потенциометрамидля записи изменений состава газа втечение времени. Таким образом, устройство по трем измеряемым величинам3 Э,З определяет концентрацииСс и С, третья неизвестная величина Р может быть исключена. Зависимости между измеряемыми токами и неизвестными переменными Сц, Сг, Р задается графиками согласно ,Фиг. 2.Ввиду того, что 3,/Э не зависит отконцентрации Сг и давления Р, то иэсопоставления фиг. 2 и фиг. 3, чтопоказ ани я индикатора 32 будут пропорциональны концентрации С, Величинаконцентрации и С определяется изсоотношения токов, взятых с учетомпропорциональности согласно формуле ЬС=Ь-Мй 1 Ь 21/й,) где Ь С - изменение определяемойконцентрации газовой компоненты дымаЬ 3, Ь 3 - изменение ионизационногои фототоков соответственно, у козффициенты пропорциональности, оп-.ределяемые наклоном кривых 12, 11 и20 соответственно. Кривые 11 и 12в достаточно широком интервале изменений давления от 700 до 1400 гПаявляются практически прямыми, т.е.ипостоянны, а кривая 20 незначительно изменяет свой наклонс изменениемсг и может быть аппроксимирована как прямая со средним углом наклона ср . Влоки 29и 30 являются корректирующими, они изменяют поступающий на них сигнал на требуемую величину, а именно в Ь 1 Й св) и / Усг) Раз соответствен - но. Назначение сумматора 31 заключается в сложении (с учетом знака)сигналов; поступающих на его входы,и выдаче результата на индикатор 33.Из Фиг. 1 видно, что эффективностьвзаимодействия бета-частиц со сцинтиллятором будет зависеть от наклона диска 3 относительно осевой линии, т,е. от величины угла Ж , следовательно, задавая различные углы Мможно изменять параметры детектора.В качестве светоизлучателя 3 могут быть использованы различные сцинтилляторы, например, антраценили стильбенСветовод можетбыть выполнен из пластмассы, в качестве фотоприемников могут быть и; -пользованы фотоэлектронные умножители или фотоэлементы.1 О Существенным параметром устройства для обнаружения дыма является их пороговая чувствительность, стабильность показаний при длительных измерениях, а также селективность индикации различных компонент смеси газов и авроэольных частиц. Наличие сцинтиллятора, излучение которого, возбуждаемое бета-частицами, регист рируется двумя фотоприемниками непосредственно и через исследуемую среду, и одновременная регистрация иониэационного тока устраняют зависимость показаний прибора от внешнего давления,и, таким образом повы шают чувствительность, а также обеспечивают селективность измерений различных компонент.Экономический эФФект от исгользоэания изобретения обуславливается его техническимиособенностяьщ, изложенными выше.