УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОЙ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК G08B17/00 G08B17/06 H01H85/00 

Изобретение относится к устройствам аварийной пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и может быть использовано в системах распределенного контроля протяженных пожароопасных объектов, например топливных магистралей, кабелей электроснабжения, газопроводов, резервуаров с горючими веществами, а также различных агрегатов.

Известен сигнализатор возгорания (Ильин О. Сигнализатор возгорания. - Радио, 2009, №4, с.36, 37), содержащий генератор импульсов ультразвуковой частоты, передающий и приемный пьезоакустические преобразователи, термочувствительный элемент, представляющий собой гибкий провод из термостойкого металла, служащий ультразвуковым волноводом между пьезоакустическими преобразователями, расположенными с его противоположных концов, а также усилитель, детектор, интегратор, узел сравнения и узел индикации возгорания. В этом устройстве при возникновении возгорания и воздействии пламени на чувствительный элемент в зоне воздействия образуется участок с повышенной температурой. Следствие этого - изменение скорости распространения ультразвуковых волн в чувствительном элементе и рассеивание их энергии на образовавшейся акустической неоднородности, в результате чего изменяется волновая картина на входе приемного устройства. Амплитудные изменения этой картины анализируются в приемном устройстве. При достижении ими порогового значения вырабатывается сигнал оповещения о наличии возгорания, воспроизводимый узлом индикации.

Недостатком аналога является низкая надежность сигнализации вследствие того, что в случае выхода из строя элементов акустического канала связи, например ультразвукового волновода, уровень сигнала в приемном устройстве падает ниже порогового значения и при этом формируется ложный сигнал оповещения о наличии возгорания.

Также известен сигнализатор возгорания (Ильин О. Сигнализатор возгорания. - Радиомир, 2009, №3, с.14-16), содержащий усилитель мощности, нагруженный на излучающий пьезоакустический преобразователь, чувствительный элемент, выполненный в виде протяженной термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом, приемный пьезоакустический преобразователь, предварительный усилитель, цепь обратной связи, соединяющей выход предварительного усилителя с входом усилителя мощности, детектор, интегратор, узел сравнения, узел индикации возгорания. Усилитель мощности, чувствительный элемент, пьезоакустические преобразователи и предварительный усилитель образуют ультразвуковой генератор с самовозбуждением. При нагревании пламенем легкоплавкий материал чувствительного элемента на участке, подвергнутом воздействию высокой температуры, плавится, в результате чего акустическая связь между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями ослабляется, и генерируемые колебания срываются, что является основанием для формирования сигнала оповещения о наличии возгорания.

Недостаткам второго аналога является низкая надежность сигнализации, так как срыв генерируемых колебаний в этом устройстве может произойти не только в результате плавления легкоплавкого материала чувствительного элемента при возгорании, но также и вследствие выхода из строя ультразвукового генератора. В этом случае уровень сигнала на выходе предварительного усилителя падает ниже порогового и узлом сравнения формируется ложный сигнал оповещения о наличии возгорания.

В качестве прототипа выбрано устройство аварийной пожарной сигнализации (патент РФ №2315362 от 22. 05. 2006, опубл. в БИ №2, 2008, МПК G08B 17/06), содержащее источник электропитания, термочувствительный элемент, сигнальное средство, формирователь ультразвуковых импульсов, излучающий и приемный пьезоакустические преобразователи, усилитель, блок обработки и управления, один выход которого подключен к входу формирователя ультразвуковых импульсов, а другой - к входу сигнального средства, при этом один вход блока обработки и управления соединен с выходом источника питания, а другой - с выходом усилителя, выход формирователя ультразвуковых колебаний подключен к входу излучающего пьезоакустического преобразователя, выход которого соединен с одним концом термочувствительного элемента, выполняющего роль акустической линии связи, параметры которой зависят от температуры, а другой конец его - с входом приемного пьезоакустического преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, при этом термочувствительный элемент представляет собой шнуроподобную конструкцию и выполнен в виде термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), температура плавления которого задается рецептурой состава материала.

При возникновении возгорания легкоплавкий материал (сплав) внутри термочувствительного элемента на участке, подвергнутом воздействию высокой температуры, плавится и переходит в жидкое состояние, вследствие чего уровень акустической связи через термочувствительный элемент резко падает, при этом блок обработки и управления формирует сигнал включения средства сигнализации о наличии возгорания.

Недостаткам прототипа является низкая надежность сигнализации, вследствие того, что в случае повреждения (разрыва) термочувствительного элемента или выхода из строя формирователя ультразвуковых колебаний, а также пьезоакустических преобразователей уровень сигнала на выходе усилителя падает, при этом блок обработки и управления формирует ложный сигнал включения средства сигнализации о наличии возгорания.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности сигнализации.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве аварийной пожарной сигнализации, содержащем термочувствительный элемент, состоящий из термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), образующим линию акустической связи между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями, подключенными к противоположным концам термочувствительного элемента, формирователь ультразвуковых колебаний, выход которого соединен с входом передающего пьезоакустического преобразователя, усилитель, вход которого подключен к выходу приемного пьезоакустического преобразователя, а выход соединен с входом блока обработки и управления, выход которого подключен к входу сигнального средства, предусмотрены следующие отличия: введены вторая линия акустической связи между пьезоакустическими преобразователями и блок модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента, при этом вторая линия акустической связи образована второй термостойкой трубкой, внутри которой расположен продольно термочувствительный элемент, вход блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента соединен с выходом усилителя, а выход этого блока посредством тепловой связи сопряжен с термочувствительным элементом на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем и рабочей зоной термочувствительного элемента.

Кроме того, предложенное устройство аварийной пожарной сигнализации отличается тем, что блок модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента представляет собой соединенные последовательно детектор огибающей, фильтр верхних частот и первый пороговый элемент, а также соединенные последовательно детектор нуля, интегратор и второй пороговый элемент, при этом вход детектора огибающей подключен к ее электрическому входу, выход фильтра верхних частот соединен с входом детектора нуля и первым входом первого порогового элемента, выход которого подключен к первому входу ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом второго порогового элемента и входом узла предварительной установки, выход которого подключен ко второму входу первого порогового элемента, третий вход ключевого элемента подключен к источнику напряжения, а выход - к нагревательному элементу.

И, кроме того, предложенное устройство аварийной пожарной сигнализации отличается тем, что блок обработки и управления включает в себя измеритель коэффициента амплитудной модуляции и решающий блок, при этом вход измерителя коэффициента амплитудной модуляции соединен с входом блока обработки и управления, первый вход решающего блока соединен с выходом измерителя коэффициента амплитудной модуляции, второй вход решающего блока подключен к выходу второго порогового элемента блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента, третий вход решающего блока соединен с выходом усилителя, а выход - с выходом блока обработки и управления.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно: по сравнению с прототипом повышается надежность сигнализации за счет того, что предложенное устройство формирует не только сигнал оповещения о наличии возгорания, но и сигнал оповещения о наличии неисправности в канале акустической связи.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства аварийной пожарной сигнализации, на фиг.2 изображены временные диаграммы в характерных точках структурной схемы (масштабы по осям абсцисс и ординат не соблюдены), поясняющие работу этого устройства.

Предложенное устройство аварийной пожарной сигнализации содержит (см. фиг.1) термочувствительный элемент 1, состоящий из термостойкой трубки 2, заполненной легкоплавким материалом (сплавом) 3 и расположенной продольно внутри термостойкой трубки 4; передающий 5 и приемный 6 пьезоакустические преобразователи; формирователь ультразвуковых колебаний 7; усилитель 8; блок обработки и управления 9; сигнальное средство 10; блок модуляции 11 акустического сопротивления термочувствительного элемента 1.

Легкоплавкий материал (сплав) 3 и термостойкая трубка 4 образуют первую и вторую линии акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями соответственно. Термостойкая трубка 2, выполненная из материала с высоким акустическим сопротивлением, служит акустическим изолятором между первой и второй линиями акустической связи. Рабочая зона термочувствительного элемента 1 расположена по всей его длине за исключением участка, примыкающего к передающему пьезоакустическому преобразователю 5 и сопряженного посредством тепловой связи с выходом блока модуляции 11 акустического сопротивления термочувствительного элемента 1. Температура плавления легкоплавкого материала (сплава) 3 задается рецептурой его состава. Термочувствительный элемент 1 выполнен в виде протяженной шнуроподобной конструкции.

Выход формирователя ультразвуковых колебаний 7 соединен с входом передающего пьезоакустического преобразователя 5. Вход усилителя 8 подключен к выходу приемного пьезоакустического преобразователя 6. Выход усилителя 8 соединен с входом блока обработки и управления 9, выход которого подключен к входу сигнального средства 10. Вход блока модуляции 11 акустического сопротивления термочувствительного элемента 1 соединен с выходом усилителя 8, а выход этого блока посредством тепловой связи сопряжен с термочувствительным элементом 1 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1.

Блок модуляции 11 акустического сопротивления термочувствительного элемента 1 включает в себя: детектор огибающей 12; фильтр верхних частот 13; первый пороговый элемент 14; детектор нуля 15; интегратор 16; второй пороговый элемент 17; ключевой элемент 18; узел предварительной установки 19; источник напряжения 20; нагревательный элемент 21.

Детектор огибающей 12, фильтр верхних частот 13 и первый пороговый элемент 14 соединены последовательно, при этом вход детектора огибающей 12 подключен к входу блока модуляции 11 акустического сопротивления термочувствительного элемента 1. Кроме того, соединены последовательно детектор нуля 15, интегратор 16 и второй пороговый элемент 17, при этом выход фильтра верхних частот 13 соединен с входом детектора нуля 15, выход первого порогового элемента 14 подключен к первому входу ключевого элемента 18, второй вход которого соединен с выходом второго порогового элемента 17 и входом узла предварительной установки 19, выход которого подключен ко второму входу первого порогового элемента 14, третий вход ключевого элемента 18 подключен к источнику напряжения 20, а выход - к нагревательному элементу 21.

Блок обработки и управления 9 включает в себя: измеритель коэффициента амплитудной модуляции 22; решающий блок 23.

Вход измерителя коэффициента амплитудной модуляции 22 соединен с входом блока обработки и управления 9, первый вход решающего блока 23 соединен с выходом измерителя коэффициента амплитудной модуляции 22, второй вход решающего блока 23 подключен к выходу второго порогового элемента 17 блока модуляции 11 акустического сопротивления термочувствительного элемента 1, третий вход решающего блока 23 соединен с выходом усилителя 8, а выход - с выходом блока обработки и управления 9.

Устройство аварийной пожарной сигнализации работает следующим образом.

При включении устройства электрический сигнал с выхода формирователя ультразвуковых колебаний 7 поступает на вход передающего пьезоакустического преобразователя 5, преобразующего этот сигнал в механические колебания ультразвуковой частоты, которые в виде продольных акустических волн распространяются к приемному пьезоакустическому преобразователю 6. Распространение акустических волн происходит двумя путями, а именно: по первой линии акустической связи, образованной легкоплавким материалом (сплавом) 3, заполняющим термостойкую трубку 2; по второй линии акустической связи, образованной материалом термостойкой трубки 4.

Акустические волны достигают приемного пьезоакустического преобразователя 6, который преобразует их в электрический сигнал S(t). Сигнал S(t) представляет собой сумму двух электрических колебаний S₁(t) и S₂(t) (см. фиг.2), амплитуда которых пропорциональна амплитуде ультразвуковых волн, распространяющихся соответственно по первой и второй линиям акустической связи. Сигнал S(t) усиливается усилителем 8, выходное напряжение которого U_У подается на вход блока обработки и управления 9 и вход блока модуляции 11 акустического сопротивления термочувствительного элемента 1.

В момент времени t₀ на выходе узла предварительной установки 19 формируется импульс U_УПУ высокого уровня, который подается на второй вход первого порогового элемента 14 и устанавливает его в состояние, когда выходное напряжение первого порогового элемента 14 U_ПЭ1 имеет низкий уровень. Второй вход первого порогового элемента 14 является приоритетным по отношению к его первому входу. В случае наличия на втором входе первого порогового элемента 14 напряжения высокого уровня на его выходе устанавливается напряжение U_ПЭ1 низкого уровня независимо от величины напряжения, приложенного к его первому входу.

Выходное напряжение первого порогового элемента 14 U_ПЭ1 поступает на первый вход ключевого элемента 18, на второй вход которого подается выходное напряжение второго порогового элемента 17 U_ПЭ2. В случае наличия на втором входе ключевого элемента 18 напряжения U_ПЭ2 высокого уровня ключевой элемент 18 отключает источник напряжения 20 от нагревательного элемента 21 независимо от уровня напряжения U_ПЭ1, приложенного к его первому входу.

В интервале времени от t₀ до t₁ амплитуда сигналов S₁(t), S₂(t) и выходного напряжения усилителя 8 U_У постоянна, вследствие чего в выходном напряжении детектора огибающей 12 U_ДО, пропорциональном амплитуде выходного напряжения усилителя 8 U_У отсутствует переменная составляющая, поэтому выходное напряжение фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ равно нулю.

В моменты времени, когда выходное напряжение фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ равно нулю, детектор нуля 15 формирует на своем выходе напряжение U_ДН высокого уровня, поступающее на вход интегратора 16. При превышении выходным напряжением интегратора 16 U_И порогового уровня U_{порог.ПЭ2} на выходе второго порогового элемента 17 формируется напряжение U_ПЭ2 высокого уровня. Время интегрирования интегратора 16 выбрано таким образом, что за временной интервал от t₀ до t₁ его выходное напряжение U_И не достигает порогового уровня U_{порог.ПЭ2}, поэтому в этом интервале времени выходное напряжение второго порогового элемента 17 U_ПЭ2 соответствует низкому уровню.

В момент времени t₁ выходное напряжение узла предварительной установки 19 U_УПУ спадает до низкого уровня. Задним фронтом этого напряжения первый пороговый элемент 14 устанавливается в состояние, когда его выходное напряжение U_ПЭ1 имеет высокий уровень. Это напряжение воздействует на первый вход ключевого элемента 18, который подключает источник напряжения 20 к нагревательному элементу 21, вызывая протекание через него электрического тока I_НЭ.

Вследствие протекания электрического тока I_НЭ температура нагревательного элемента 21 повышается. Нагревательный элемент 21 имеет тепловую связь с участком термочувствительного элемента 1, расположенным между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1. В результате такой связи температура термочувствительного элемента 1 и материала (сплава) 3 на этом участке повышается. При достижении температуры плавления материал (сплав) 3 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1, переходит в жидкое состояние, вследствие чего уровень акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу (сплаву) 3 ослабляется, что вызывает уменьшение амплитуды сигнала S₁(t). Уровень акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу термостойкой трубки 4 при ее нагревании ослабляется в существенно меньшей степени, чем по материалу (сплаву) 3, поэтому амплитуду сигнала S₂(t) можно считать практически неизменной по сравнению с амплитудой сигнала S₁(t).

С момента времени t₁ выходное напряжение усилителя 8 U_У уменьшается, вследствие чего на выходе детектора огибающей 12 появляется напряжение U_ДО, имеющее не только постоянную, но и переменную составляющую.

Постоянная составляющая выходного напряжения детектора огибающей 12 U_ДО отфильтровывается фильтром верхних частот 13, а переменная составляющая поступает на первый вход первого порогового элемента 14.

В момент времени t₂ выходное напряжение фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ достигает величины, равной первому порогу срабатывания U_порог.1 первого порогового элемента 14, в результате чего на его выходе устанавливается напряжение U_ПЭ1 низкого уровня, что приводит к размыканию ключевого элемента 18, отключению источника напряжения 20 от нагревательного элемента 21 и прекращению протекания через него электрического тока I_НЭ, вследствие чего температура нагревательного элемента 21 понижается.

Температура термочувствительного элемента 1 и материала (сплава) 3 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1, также понижается, в результате чего материал (сплав) 3 переходит на этом участке в твердое состояние. Следствием этого становится увеличение уровня акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу (сплаву) 3 и повышение амплитуды сигнала S₁(t), а также выходного напряжения усилителя 8 U_У.

Возрастание выходного напряжения усилителя 8 U_У фиксируется детектором огибающей 12 в виде увеличения его выходного напряжения U_ДО. Переменная составляющая выходного напряжения детектора огибающей 12 U_ДО через фильтр верхних частот 13 поступает на первый вход первого порогового элемента 14.

В момент времени t₃ выходное напряжение фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ достигает величины, равной второму порогу срабатывания U_порог.2 первого порогового элемента 14, в результате чего на его выходе устанавливается напряжение высокого уровня, что приводит к замыканию ключевого элемента 18, подключению источника напряжения 20 к нагревательному элементу 21 и протеканию через него электрического тока I_НЭ.

Температура нагревательного элемента 21 вновь повышается, в результате чего возрастает температура термочувствительного элемента 1 и материала (сплава) 3 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1. При достижении температуры плавления материал (сплав) 3 переходит на этом участке в жидкое состояние, вследствие чего уровень акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по легкоплавкому материалу (сплаву) 3 вновь ослабляется. Результатом этого становится уменьшение амплитуды сигнала S₁(t), выходного напряжения усилителя 8 U_У, выходного напряжения детектора огибающей 12 U_ДО и выходного напряжения фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ.

В момент времени t₄ при достижении выходным напряжением фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ величины, равной второму порогу срабатывания U_порог.2 первого порогового элемента 14, происходит его переключение в состояние, когда его выходное напряжение U_ПЭ1 устанавливается на низком уровне. Следствием этого является размыкание ключевого элемента 18, отключение источника напряжения 20 от нагревательного элемента 21, обесточивание и понижение температуры нагревательного элемента 21, а также температуры термочувствительного элемента 1 и материала (сплава) 3 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1, в результате чего материал (сплав) 3 на этом участке переходит в твердое состояние. В результате этого уровень акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу (сплаву) 3 вновь увеличивается.

Далее процесс плавления и отвердевания материала (сплава) 3 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1, периодически повторяется согласно вышеизложенному, что сопровождается изменением акустического сопротивления материала (сплава) 3 и, как следствие, модуляцией сигнала S₁(t) по амплитуде с коэффициентом амплитудной модуляции, близким к 100%.

Немодулированный по амплитуде сигнал S₂(t) уменьшает коэффициент амплитудной модуляции суммарного сигнала S(t), поэтому выходное напряжение усилителя 8 U_У имеет значение коэффициента амплитудной модуляции M_У меньше чем 100%.

Модулированное по амплитуде выходное напряжение усилителя 8 U_У поступает на вход блока обработки и управления 9, соединенный с входом измерителя коэффициента амплитудной модуляции 22. Измеренное им значение коэффициента амплитудной модуляции M_У выходного напряжения усилителя 8 U_У подается на первый вход решающего блока 23.

Если значение коэффициента амплитудной модуляции M_у выходного напряжения усилителя 8 U_У меньше чем 100% и находится в пределах заданного допуска, на втором входе решающего блока 23 имеется напряжение низкого уровня, а к третьему входу решающего блока 23 приложено выходное напряжения усилителя 8 U_У, отличное от нуля, то решающий блок 23 квалифицирует состояние устройства как нормальное и на сигнальное средство 10 выдается сигнал оповещения об отсутствии возгорания.

При возникновении возгорания, например, произошедшего в момент времени t₅, термочувствительный элемент 1 на участке рабочей зоны, подвергнутом воздействию высокой температуры, нагревается и при достижении температуры плавления материал (сплав) 3 на этом участке переходит в жидкое состояние, что приводит к значительному снижению амплитуды сигнала S₁(t). Так как при этом амплитуда сигнала S₂(t) ослабляется по сравнению с амплитудой сигнала S₁(t) в существенно меньшей степени, то при возникновении возгорания суммарный сигнал S(t) и выходное напряжение усилителя 8 U_У оказываются практически немодулированными по амплитуде.

При отсутствии амплитудной модуляции выходного напряжения усилителя 8 U_У исчезает переменная составляющей в выходном напряжении детектора огибающей 12 U_ДО, в результате чего выходное напряжение фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ принимает нулевое значение, что фиксируется детектором нуля 15 в виде появления на его выходе в момент времени t₅ напряжения U_ДН высокого уровня, которое подается на вход интегратора 16.

Выходное напряжение интегратора 16 U_И в момент времени t₆ достигает порогового уровня U_{порог.ПЭ2}, при превышении которого на выходе второго порогового элемента 17 формируется напряжение высокого уровня, поступающее на второй вход ключевого элемента 18. Ключевой элемент 18 отключает источник напряжения 20 от нагревательного элемента 21, в результате чего при наличии возгорания блокируется процесс нагревания термочувствительного элемента 1 и плавления материала (сплава) 3 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1.

Таким образом, при наличии возгорания значение коэффициента амплитудной модуляции M_У выходного напряжения усилителя 8 U_У становится близким к нулю.

Если значение коэффициента амплитудной модуляции M_У выходного напряжения усилителя 8 U_У близко к нулю, на втором входе решающего блока 23 имеется напряжение высокого уровня, а к третьему входу решающего блока 23 приложено выходное напряжения усилителя 8 U_У, отличное от нуля, то решающий блок 23 квалифицирует состояние устройства как аварийное и на сигнальное средство 10 выдается сигнал оповещения о наличии возгорания.

После устранения возгорания, например в момент времени t₇, температура термочувствительного элемента 1 на участке рабочей зоны, подвергавшемся воздействию высокой температуры, понижается, материал (сплав) 3 на этом участке переходит в твердое состояние, вследствие чего амплитуда сигнала S₁(t) возрастает и повышается уровень выходного напряжения усилителя 8 U_У. В результате этого в выходном напряжении детектора огибающей 12 U_ДО вновь проявляется переменная составляющая, которая проходит через фильтр верхних частот 13. Выходное напряжение фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ становится больше нуля, а выходное напряжение детектора нуля 15 U_ДН спадает до низкого уровня, что приводит к уменьшению выходного напряжения интегратора 16 U_И. При достижении им порогового уровня U_{порог.ПЭ2} происходит спад выходного напряжения второго порогового элемента 17 U_ПЭ2 до низкого уровня.

Задний фронт этого напряжения через цепь предварительной установки 19 воздействует на второй вход первого порогового элемента 14, в результате чего первый пороговый элемент 14 устанавливается в состояние, когда его выходное напряжение U_ПЭ1 имеет низкий уровень. Низкий уровень напряжения на обоих управляющих входах ключевого элемента 18 обеспечивает его разомкнутое состояние после устранения возгорания.

В момент времени t₈ выходное напряжение фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ достигает второго порога срабатывания первого порогового элемента 14 U_порог.2, в результате чего его выходное напряжение U_ПЭ2 устанавливается на высоком уровне. Это приводит к замыканию ключевого элемента 18 и подключению источника напряжения 20 к нагревательному элементу 21, что возобновляет вышеописанный процесс периодического плавления и отвердевания легкоплавкого материала (сплава) 3 термочувствительного элемента 1 на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем 5 и рабочей зоной термочувствительного элемента 1, а следовательно, и процесс амплитудной модуляции сигнала S₁(t). В результате этого коэффициент амплитудной модуляции M_У выходного напряжения усилителя 8 U_У достигает первоначального значения и устройство вновь готово к работе.

Если в момент времени t₉ произошло пропадание акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу термостойкой трубки 4, например, в результате нарушения сочленения трубки 4 с каким-либо из пьезоакустических преобразователей 5, 6 или ее повреждения (разрыва), то амплитуда сигнала S₂(t) спадает до нуля. В результате этого коэффициент амплитудной модуляции M_У выходного напряжения усилителя 8 U_У увеличивается до уровня, близкого к 100%.

Если значение коэффициента амплитудной модуляции М_У выходного напряжения усилителя 8 U_У близко к 100%, на втором входе решающего блока 23 имеется напряжение низкого уровня, а к третьему входу решающего блока 23 приложено выходное напряжение усилителя 8 U_У, отличное от нуля, то на сигнальное средство 10 выдается сигнал оповещения о наличии неисправности акустического канала связи.

После устранения неисправности, например, в момент времени t₁₀ и восстановления акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу термостойкой трубки 4 амплитуда сигнала S₂(t) возрастает до прежнего уровня, коэффициент амплитудной модуляции M_У выходного напряжения усилителя 8 U_У принимает первоначальное значение и устройство вновь готово к работе.

Наконец, если в момент времени t₁₁ произошло пропадание акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями как по материалу термостойкой трубки 4, так и по материалу (сплаву) 3 термочувствительного элемента 1, например, вследствие разрыва термочувствительного элемента 1, выхода из строя пьезоакустических преобразователей 5, 6 или формирователя ультразвуковых колебаний 7, то амплитуда сигналов S₁(t) и S₂(t) спадает до нуля. При этом выходное напряжение усилителя 8 U_У, измерителя коэффициента амплитудной модуляции 22, детектора огибающей 12 U_ДО, фильтра верхних частот 13 U_ФВЧ становится равным нулю, а выходное напряжение детектора нуля 15 U_ДН, интегратора 16 U_И и второго порогового элемента 17 U_ПЭ2 принимает высокий уровень.

Если на первом и третьем входах решающего блока 23 напряжение равно нулю, а ко второму входу решающего блока 23 приложено напряжение высокого уровня, то на сигнальное средство 10 выдается сигнал оповещения о наличии неисправности акустического канала связи.

После устранения неисправности и повторного включения устройство вновь готово к работе.

Таким образом, в вышеописанном устройстве повышение надежности сигнализации достигается за счет формирования двух типов сигналов оповещения, а именно: сигнала о наличии возгорания и сигнала о наличии неисправности акустического канала связи.

Изобретение относится к устройствам аварийной пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и предназначено для использования в системах распределенного контроля протяженных пожароопасных объектов. Технический результат - повышение надежности сигнализации. Устройство содержит термочувствительный элемент, формирователь ультразвуковых колебаний, передающий и приемный пьезоакустические преобразователи, усилитель, блок обработки и управления, блок модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента. Термочувствительный элемент, состоящий из термостойкой трубки, заполнен легкоплавким материалом (сплавом), образующим первую линию акустической связи между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями, подключенными к противоположным концам термочувствительного элемента. Вторая линия акустической связи между пьезоакустическими преобразователями образована второй термостойкой трубкой, внутри которой расположен продольно термочувствительный элемент. Вход блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента соединен с выходом усилителя. Выход этого блока посредством тепловой связи сопряжен с термочувствительным элементом на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем и рабочей зоной термочувствительного элемента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство аварийной пожарной сигнализации, содержащее термочувствительный элемент, состоящий из термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), образующим линию акустической связи между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями, подключенными к противоположным концам термочувствительного элемента, формирователь ультразвуковых колебаний, выход которого соединен с входом передающего пьезоакустического преобразователя, усилитель, вход которого подключен к выходу приемного пьезоакустического преобразователя, а выход соединен с входом блока обработки и управления, выход которого подключен к входу сигнального средства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности сигнализации, в него введены вторая линия акустической связи между пьезоакустическими преобразователями и блок модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента, при этом вторая линия акустической связи образована второй термостойкой трубкой, внутри которой расположен продольно термочувствительный элемент, вход блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента соединен с выходом усилителя, а выход этого блока посредством тепловой связи сопряжен с термочувствительным элементом на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем и рабочей зоной термочувствительного элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента представляет собой соединенные последовательно детектор огибающей, фильтр верхних частот и первый пороговый элемент, а также соединенные последовательно детектор нуля, интегратор и второй пороговый элемент, при этом вход детектора огибающей подключен к его входу, выход фильтра верхних частот соединен с входом детектора нуля и первым входом первого порогового элемента, выход которого подключен к первому входу ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом второго порогового элемента и входом узла предварительной установки, выход которого подключен ко второму входу первого порогового элемента, третий вход ключевого элемента подключен к источнику напряжения, а выход - к нагревательному элементу.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки и управления включает в себя измеритель коэффициента амплитудной модуляции и решающий блок, при этом вход измерителя коэффициента амплитудной модуляции соединен с входом блока обработки и управления, первый вход решающего блока соединен с выходом измерителя коэффициента амплитудной модуляции, второй вход решающего блока подключен к выходу второго порогового элемента блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента, третий вход решающего блока соединен с выходом усилителя, а выход - с выходом блока обработки и управления.