Датчик дыма Советский патент 1986 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к фотоэлект рическим сигнальнь1м устройствам и может найти применение в системах автоматической пожарной сигнализации предназначенных для объектов, связан ных с изготовлением, переработкой, хранением или транспортировкой пожароопасных материалов. ЦеЛ)ЬЮ изобретения является увеличение чувствительности датчика, На чертеже приведена оптическая схема предлагаемого датчика дыма. Датчик дыма содержит источник 1 излучения, фотоприемник 2, экран 3 и измерительную камеру 4. Источник 1 излучения предназначен , для создания потока излучения, направленного параллельно оптической оси источника 1 и фотоприемника 2. Фотоприемник 2 преобразует падающее на него отраженное частицами дыма излучение в электрический сигнал. Эк ран 3 препятствует попаданию излучения от источника 1 на фотоприемник 2 при отсутствии дыма в измерительной камере 4. Измерительная камера 4 препятствует попаданию постороннего излучения на фотоприемник 2. Экран 3 выполнен в виде прямого конуса 3 оптически прозрачного материала, например, кварцевого стекла. Конус имеет в основании окружность и его .высота проходит через центр окружности осонования. Угол между образующими при вершине конуса составляет 9П , Конус 3 установлен в измеритель ной камере 4 таким образом, что его основание к источнику 1 излучения, а вершина конуса и центр окр5 жности его основания совмещены с осью источ ника 1 излучения и фотоприемника 2. Предлагаемое устройство работает слудующим образом. При отсутствии дыма в измеритель ной камере 4 поток излучения источника 1, войдя через основание в кону 3, испытьшает полное внутреннее отражение от боковой поверхности кону са 3 на границе двух сред с разными показателями преломления. Угол паде ния лучей на боковую поверхность внутри конуса 3 равен . Чтобы происходило полное внутреннее отражение, необходимо выполнение услови Sinot ---, Па где п - показатель преломления воздуха(п, 1); - показатель преломления оптического материала конуса 3, следовательно sin45 т.е. необходимо, чтобы , что обеспечивается, например, выполнением конуса из плавленого кварцевого стекла (1,5}, Таким образом, все лучи источника 1, вошедшие в конус 3, полностью отражаются назад в направлении к источнику 1 излучения и ни один луч не выходиг через боковую поверхность конуса 3 на фотоприемник 2, выходной электрический сигнал которого отсутствует. Таким образом, в пространстве между источником 1 излучения и основанием конуса 3 создаются два встречно направленных потока излучения, которые при отсутствии дыма не попадают на фоторпиемник 2 благодаря полному внутреннему отражению от боковой поверхности внутри конуса 3, выполняющего функцию экрана. При появлении дыма в пространстве между источником 1 излучения и основанием конуса 3 излучение источника 1 рассеивается частицами дыма в разных направлениях (индикатриса рассеяния частицы дыма показана на чертеже) , при этом рассеянные дымом лучи, войдя в конус 3, падают на его боковую поверхность под углом, меньшим критического угла полного внут,реннего отражения на границе двух :сред с разными показателями преломления, что приводит к нарушению условий полного внутреннего отражения, поэтому рассеянные дымом лучи преломляются , выходят через боковую поверxHocTij., конуса 3 и попадают на Of топриемник 2, который вырабатывает выходной электрический сигнал. Таким образом, пространство между источником 1 излучения и основанием конуса 3 является чувствительной к дыму областью, из которой рассеянное дымом излучение попадает на фотоприемник 2, вызывая срабатьшание системы тревожной сигнализации. Белый дым рассеивает излучение в основном, вперед - под острым углом к направлению распространения излучения, поэтому поток излучения источника 1 в чувстсительной к дыму области рассеивается вперед - на фотоприемник 2. Черный

дым рассеивает излучение, в основном назад - под тупым углом к распространению потока излучения, поэтому отраженный ifioTOK излучения, вьпсодяпщй из основания конуса 3, в чувствительной к дыму области рассеивается назад и попадает на фотоприемник 2.

Таким образом, при появлении белого дыма фотоприемник 2 региртрирует, в основном, рассеянный поток издучения от источника 1, а при появлении черного дыма фотоприемник 2 регистрирует, в основном, рассеянный поток излучения, выходящего из основания конуса 3, что обеспечивает высокую чувствительность, как к черному, так и к белому дыму.

Для находящегося в воздушной среде конуса 3, выполненного из плавленного кварцевого стекла с показателем преломления ,45, критический угол полного внутреннего отражения определяется как arcsin и равен 43,5

а угол падения лучей источника 1 на боковую поверхность внутри конуса 3 равен 45 , поэтому все лучи, рассеянные дымом под углом менее 1,5°к направлению основного.излучения испытывают полное внутреннее отражение и не выходят через боковую поверхность конуса 3 на фотоприемник 2, а все лучи, рассеиваемые дымом под углом больше 1,5 , выходят через боковую поверхность конуса 3 на фотопри емник 2.

Таким образом, фотоприемник 2 регистрирует излучение, рассеянное дымом под углом г f,5° к направлению основного потока излучения, что повьштает чувствительность устройства, так как интенсивность рассеяния света 1астицами дыма под малыми углами к направлению основного излучения более чем на порядок выше, чем рассеянное I под прямым (или близким к нему) углом

Для уменьшения потерь на отражение рассеянного дымом излучения на поверхность основания конуса 3 может быть нанесено просветляющее покрытие, т.е. тонкая пленка с коэффициентом преломления , меньшим чем у материала конуса 3.

Использвание лазера в качестве источника 1 излучения позволяет достигнуть высокой чувствительности датчика дыма при малых геометрических размерах конуса 3 и фотоприемника 2.

Формула изобретения

Датчик дыма, содержащий установленные на одной оси источник излучения, фотоприемник и расположенный между ними зкран, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности экран выполнен в виде конуса из оптически прозрачного материала с углом при вершине 90 , причем основание конуса обращено к источнику излучения, а вершина конуса и центр окружности его основания совмещены с осью источника излучения и фотоприемника.

Изобретение относится к фотоэлектрическим сигнальным устройствам и может быть использовано,, например, в системах автоматической пожарной сигнализации. Цель изобретения - увеличение чувствительности датчика. Для достижения этой цели экран 3, установленный на одной оси с источником 1 излучения и фотоприемником 2, вьтолнен в виде конуса из оптически прозрачного материала с углом при вершине 90° и основанием обращен к источнику 1 излучения. Пространство между источником 1 излучения и основанием конуса экрана 3 является чувствительной к дыму областью, из которой рассеянное дымом излучение попадает на фотоприемник 2, вызывая срабатывание системы тревожной сигнализации. 1 ил.