Способ обнаружения пламени и устройство для его осуществления

-кд С 08 В 17/12 гра 1 орь вателя вхо ГОО.уДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ С(СПО ДЕЛАМ ИЗОБГЕ 1 ЕНИЙ И бй ОЪГГИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 852085, кл, С 08 В 17/10, 1980,2. Патент США3742474,кл, 340/228 2, опблик, 193,3, Шиоман Я,Д, и др., Теоретические11основы радиолокации. М Советскоерадио" 19 70 с . 157-159., рис, 3,48.3,50 (прочотип),54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПЛАМЕНИ ИУСТРОЙСТВО ППЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ обнаоужения пламени,основанный на преобразовании излучения пламени в электрический сигнал,выделении низкочастотной составляющей сигнала, нормализации низкочас -тотного сигнала по амплитуде, формировании сигнала верхнего порогового уровня, сравнении нормализованного по амплитуде низкочастотного сигнала и сигнала верхнего порогового уровня и подсчете числа превышений амплитуды нормализованного низкочастотного сигнала над сигналом верхнегогорогового уровня, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышения быстродействия способа и достоверностиобнаружения сигналов пламеж дополнительно формируют сигнал нижнего порогового уровня, сравнивают нормализованный по амплитуде низкочастотныйсигнал и сигнал ыжнего пороговогоурозня подсчитывают число превышений амплитуды нормализованного низко"частотного сигнала над сигналом нижнего порогового уровня, определяют о.,.ошение числа превышений амплитудь; но:.ч:.ализованного сигнала над сиг -.д. в :.";ом нижнего порогового уровня к числу превышений амплитуды нормализованного сигнала над сигналом верхнего порогового уровня и при отношениине менее 1,25 формируют сигнал о налпч;и пламени., Устройство для обнаружения пламени содержащее фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу избирательного усилителя с блоком автоматической регулировки усиления, выход избирательного усилителя подключен к входу дисками минат;.ра верхнего уровня, первый интегратор, выход которого через поро-; говый элемент подключен к индикатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ц лью повышения быстродействия и достоверности обнаружения сигналов ппаменк. в него введены дискриминатор нижнего уровня, второй и третий интедва элемента И, два формиро"импульсов и два весовых резис. тора д дискриминатора нижнегоуровня подключен к выходу избирательного усилителя, выход цискриминатораверхнего уровня подключен к входупервого Формирователя импульсов недо"редственно и через интегратор кпервому входу первого элемента И,второй вход которого соединен с выходс:и дискриминатора нижнего уровня,выход первого элемента И соединен свходом второго Формирователя импульсов выходы первого и второго формирователей импульсов через соответствулп.;е весовые резисторы подключе1120381 чен к индикатору Я ны к входу третьего интегратора; выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход Изобретение относится к автоматическому обнаружению пожаров и может быть использовано для автоматического включения средств противопожар-. ной защиты, 5Известен способ обнаружения пламени, основанный на преобразовании излучения пламени в электрический сиг нал, формировании импульсов, соот - ветствующих электрическому сигналу, 10 подсчете шага импульсов на заранее заданное время, по которому решение о наличии пламени принимают при превышении числа импульсов над заранее заданным числом 11.15Известно устройство для обнаружения пламени, содержащее фотоэлектри-, ческий преобразователь, выход которого через последовательно соединенные усилитель и формирователь подключен к 20 входу счетчика импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу ре - ле времени, а выход - к сигнализатору 1.Известен также способ обнаружения 25 пламени, основанный на регистрации мерцаний пламени, преобразовании излучения пламени в электрический сигнал, который нормализуют по амплитуде, выделяют полосу частот спектра, З 0 соответствующих частотам мерцаний пламени, а затем выделяют огибающуювходного сигнала и анализируют ее по частоте, Если частота огибающей входит в заранее заданную полосу про З 5 пускания, формируют сигнал тревоги. В противном случае сигнал не Форми-руют . Выделение огибающей входного сиг40 нала по данному способу позволяет исключить формирование ложных сигналов тревоги при регистрации излучения, характеризующегося постоянством амплитуд 2.45Недостатком способа является возможность выдачи ложных сигналов трекоторого подключен к выходу первогоФормирователя импульсов, а выходк входу третьего интегратора,воги, обусловленных необходимостью фильтрации входного сигнала.Способ не исключает также формирование ложных сигналов тревоги при регистрации повторяющихся импульс - ных помех со скважностью больше 2 и при регистрации сигналов с нарастающей и убывающей амплитудой (включе - ние и выключение вентилятора, лопасти которого перекрывают световой поток) .Известно также устройство для осуществления способа, содержащее фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу из - бирательного усилителя с блоком автоматической регулировки усиления, выход избирательного усилителя подключен к входу дискриминатора верхнего уровня, выход которого через последовательно включенные первый ин - тегратор и пороговый элемент подклюНаиболее близким к предложенному является способ обнаружения пламени, основанный на преобразовании излучения пламени в электрический сигнал, выделении низкочастотной составляющей сигнала, нормализации низкочастотного сигнала по аьпглитуде, Формировании сигнала верхнего порогового уровня, сравнении нормализованного по амплитуде низкочастотного сигнала и сигнала верхнего порогового уровня и подсчете числа превышений амплитуды нормализованного низкочастотного сигнала над сигналом верх - него порогового уровня, и формировании сигнала о наличии пламени при заранее заданном отношении числа превышений амплитуды нормализованного низкочастотного сигнала над числом состояний, когда нормализованный по амплитуде низкочастотный сигнал меньше сигнала верхнего порогового уровня 31.Однако известные способы и устройства имеют низкие быстродействие идостоверность обнаружения пламени.Цель изобретения - уменьшение времени обработки информации и повыше - 51 ние достоверности сигнализации о пожаре,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу обнаруженияпламени, основанному на преобразова Онии излучения пламени в электрическийсигнал, выделении низкочастотнойсоставляющей сигнала, нормализациинизкочастотного сигнала по амплитуде, формировании сигнала верхнего 15порогового уровня, сравнении нормализованного по амплитуде низкочастотного сигнала и сигнала верхнегопорогового уровня и подсчете числапревышений амплитуды нормализованно Ого низкочастотного сигнала над сигналом верхнего порогового уРовня,дополнительно Формируют сигнал нижнего порогового уровня, сравнивают нормализованный по амплитуде низкочастот 15ный сигнал и сигнал нижнего порого -вого уровня, подсчитывают число превышений амплитуды нормализованногонизкочастотного сигнала над сигналом нижнего порогового уровня, определяют отношение числа превышенийамплитуды нормализованного сигналанад сигналом нижнего порогового уровня к числу превышений амплитудынормализованного сигнала над сигна -лом верхнего порогового уровня и приотношении не менее 1,25 формируют.сигнал о наличии пламени,Кроме того, в устройство для об - наружения пламени, содержащее Фото электрический преобразователь, выход которого подключен к входу избирательного усилителя с блоком ав - томатической регулировки усиления, выход избирательного усилителя под ключен к входу дискриминатора верхнего уровня, первый интегратор, выход которого через пороговый элемент подключен к индикатору, введены дискри" минатор нижнего уровня, второй и 50 третий интеграторы, два элемента И, два формирователя импульсов и два весовых резистора, вход дискриминатора нижнего уровня подключен к выходу избирательного усилителя, выход дискриминатора верхнего уровня подключен к входу первого Формирователя импульсов непосредственно и через интегратор к первому входу пер. вого элемента И, второй вход которого соединен с выходом дискриминато-. ра нижнего уровня, выход первого элемента И соединен с входом второго Формирователя импульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов через соответствующие весо-, вые резисторы подключены к входу третьего интегратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, а выход - к входу третьего интегратора.На черт еже пока за на функциональная схема устройства для обнаружения. пламени.Устройство содержит фотоэлектрический преобразователь 1, избирательный усилитель 2 с блоком 3 автоматической регулировки усиления(АРУ), дискриминатор 4 верхнего уровня, дискриминатор 5 нижнего уровня, формирователь б импульсов, интегратор 7, элемент И 8, формирователь 9 импульсов, интегратор 10, элемент И 11, интегратор 12 и пороговый элемент 13, весовые резисторы 14 и 15 и конденсаторы 16 и 17.Устройство работает следующим образом.При появлении мерцающего пламени на выходе фотоэлектрического преобразователя 1 возникает сигнал, который поступает на вход избирательного усилителя 2, работающего в заданном диапазоне частот мерцания (2-25 Гц). С выхода избирательного усилителя 2 сигнал поступает на вход блока 3 ЛРУ, где сравнивается с опорным напряжением, Сигнал с выхода блока 3 ЛРУ воздействует на вход избирательного усилителя 2, вследствие чего на его выходе среднее значение сигнала равняется опорному напряжению оНормированный по амплитуде сигнал с выхода избирательного усилителя 2 через конденсаторы 16 и 17 поступает на дискриминаторы 4-5.Дискриминатор 5 нижнего уровня и формирователь 9 импульсов служат для формирования импульсов перехода входного сигнала через нижний порог дискриминации, равный, например, О, 1, В. Дискриминатор 4 верхнего уровня и формирователь 6 импульсов служат для фор 112 ОЗ 8 1мирования импульсов перехода входного сигнала через верхний порог дискриминации, равный, например, О, 8 ат нормированной амплитуды регулярного сигнала на выходе избирательного уси лителя 2, Интегратор 7 и элемент И 8 обеспечивают прохождение импульсов па уровню О,1 В при появлении на выходе дискриминатора 4 верхнего уровня двух и более импульсов. Эта предотвращает срабатывание датчика, если огибающая входного сигнала избирательного усилителя 2 носит пилообразный характер.На выходе интегратора 10 сравниваются среднее значение тока с выхода формирователя 6 (отрицательнойполярности), прошедшего через резистор 15, и среднее значение тока с выхода формирователя 9 импульсов положительной полярности, прошедшего через резистор 1 ч, Токи пропорциональны соответственно скоростям счета (поскольку импульсы на выходах формирователей 6 и 9 импульсов имеют равные амплитуды и длительности),Если соотношение токов не менее 1,25, происходит нарастание напряжения на выходе интегратора 1 О да паров га атгирания элемента И 11, что обес- ЗО печивает прохождение импульсов с выхода формирователя 6 импульсов на интегратор 12, Постоянная времени заряда интегратора 12 намного больше постоянной времени его разряда, поэтомунарастание напряжения на интеграторе 12 носит ступенчатый характер. При достижении напряжением на выходе интегратора 12 величины, равной порогу срабатывания порогового элемента 13, 40 он срабатывает, что является информацией о пожаре.Если на вход устройства наздейству-, ет регулярный сигнал (помеха), то отношение таков (и скоростей счета) равно единице и, следовательно на выходе устройства сигнал отсутствует.Это условие выполняется и в том случае, когда регулярный сигнал на входе устройства носит прерывистый характер., Б устройствах, катарье работают по принципу выделения огибающей мерцаний пламени, возможна ложная выдача сигнала тревоги, посксль - ку выделение переменной составляющей зависит от скважности импульсных посылок.В предложенных способе и устройстве атличение сигналов гламени ст регулярных помех основана на различии характера их амплитудных распределений, Аьялитудное распределение сигналов пламени носит случайный характер, а амплитудное расгределение сигналов помех характеризуется постоянством значений амплитуд входного сигнала,Таким образом, изобретение позволяет абнаруливать возникновение модуляции нормированного сигнала на выхада усилит еля р если модуля ция носитслучайный характер.Применение в системах аварийной сигнализации пожарных извещателей схемы которых построены в соответствии с предлагаемьпк способом, обладающих высокой достоверностью извещения и быстродействием, г.азволит повысить быстродействие и надежность работы этих систем,. чта значительна снизит потери, приносимые пожарамн. Повышение достоверности информации о наличии пожара исключит случаи ложной тревоги и случайного ввода в действие: редств пажаротушени