УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Советский патент 1974 года по МПК G08B13/18 

1

Изобретение относится к области устройств охранно-пожарной сигнализации и может быть применено для обнаружения как проникнавения нарушителя, так и очага пожара на -контролируемом объекте с выдачей раздельных (селективных) сигналов.

Известно устройство для тревожной сигнализации, содержащее генератор, подключенный к излучателю, приемник ультразвуковых колебаний, выход которого яерез первый усилитель подключен к одному из входов первого детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход первого детектора подключен через второй усилитель ко входу первого фильтра тл. к одному из входов ключа, выход которого подключен ко входу второго фильтра, выходы фильтров соединены через соответствующие детекторы с сумматором, выход которого подключен через последовательно соединенные триггер, первый селектор ко входу первого сигнального блока.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что в него введены второй сигнальный блок, второй селектор, пороговый блок, третий фильтр и третий детектор, причем вход третьего фильтра соединен с выходов второго усилителя, а выход третьего фильтра подключен через третий детектор ко

входу порогового блока, выход которого сое-, дипен с другим входом ключа и со входом второго селектора, выход которого подключен ко входу второго сигнального блока. Это позволяет получить раздельную информацию как о проникновении нарушителя, так и о возникновении очага пожара в помещении, что позволяет расширить функциональные возможности устройства.

Схема предложенного устройства для тревожной сигнализации представлена па фиг. 1 и содержит генератор 1, излучатель 2 ультразвуковых колебаний, приемник 3 ультразвуковых колебаний, первый и второй усилители

4 и 5, детекторы 6-9, фильтры 10-12, ключ (ключевой каскад) 13, сумматор 14, триггер 15, первый и второй селекторы 16 и 17, первый и второй сипнальные блоки 18 и 19, пороговый блок 20.

На фиг. 2 представлены амплитудно-частотные характеристики сигналов при движении нарушителя в помешении, -при наличии турбулентных потоков.от батарей отопления и естественных сквозняков, а также при горении ряда веществ для некоторых моделей очага пожара.

На фиг. 3 представлены зависимости отношения сигнала при движении нарушителя к сигналу от очага noJKapa для той же области

частот, что и па фиг. 2.

На . 4 представлены частотные характеристики фильт1ров селекции сигналов от турбулентности, очага пожара и нарушителя.

ЭлектрИческие колебания ультразву1ко.вой частоты, вырабатываемые генератором 1, носту1пают на излучатель 2 ультразвуковых колебаний, с помощью которых электрические колебания преобразуются в акустические колебания воздуха той же частоты, излучаемые в охраняемое помещение. В том же помещении располагаются приемник 3 ультразвуковых колебаний, преоб(разующий колебания воздуха в электрический сигнал, который подается на вход усилителя 4 несущей (излучаемой) частоты, далее на детектор 6 .и с последнего - на усилитель 5 низкой частоты.

В результате интерференции прямых и отраженных от неподвижных предметов аку. стичеаких волн в охраняемом помещении создается сложное диффузное ультразвуковое поле.

В том случае, когда в помещении появляется движущийся нарущитель, отраженные от него ультразвуковые колебания будут иметь частоту, отличающуюся от частоты излучаемых колебаний вследствие эффекта Допплера. Разностная частота выделяется с помощью детектора 6,

Сигнал допплеровакой частоты может возникать не только в резульгате движения нарущителя, но и при наличии вихревого (турбулентного) движения воздуха над батареями центрального отопления или в результате сквозиых по ГОКОВ воздуха за счет есте1ственной -вентиляции.

. Сигнал от нарушителя имеет относительно равномерный спектр в диапазоне частот 2- 80 ГЦ для скоростей движения в яределах 0,5-1 м/|Свк (кривая 2 на фиг. 2).

Спектр, вызываемый турбулентными потоками, характеризуется гиперболической зависимостью амплитуды от частоты, т. е. по мере увеличения частоты амплитуда сигнала резко падает (.кривая 1 на фиг. 2). Скорость потоков воздуха может достичь таких величин, которые приводят к появлению ложного сигнала тревоги.

Для предотвращения срабатывания от турбулентных потоков воздуха в устройстве использован метод частотного разделения выделенного детектором низкочастотного сигна.ла по двум каналам: каналу высокой частоты (в диапазоне гц) и каналу низкой частоты или жаналу компенсации (в диапазоне 1-5 гц), в которых применены полосовые фильтры 11 и 10 соответственно. На выходе каждого из каналов стоит детектор 8(7) с интегратором, причем сигнал с фильтра 11 детектируется в отрицательной полярности, а с фильтра 10 - .в положительной полярности, и оба напряжения подаются на вход схемы суммирования 14, где и происходит их алгебраическое сложение. При движении нарушителя в помещении отрицательный сигнал по каналу высокой частоты при суммировании преобладает над сигналом по каналу компенсации. Этот сигнал приводит к срабатыванию порогового устройства (триггера) 15, «а выходе которого установлен селектор 16 сигналов по длительности для предотвращения срабатываний устройства от случайных импульсных помех длительностью в 2-3 сек.

Оипналыный блок 18 выдает сигнал о нарущителе, если он превышает длительность помехи.

Кроме движущегося нарушителя и турбулентных потоков воздуха, сигнал допплеровской частоты в ультразвуковом поле показывает также возникзновение очага пожара в помещении, который характеризуется наличием открытого пламени и вихревым газовоздущным потоком над пламенем, имеющим большие вертикальные скорости. Энергия

ультразвукового поля, падающая на очаг пожара, благодаря низкой плотности горячего воздуха и газов отражается от него как от твердого тела. Так как граница яламени и турбулентного

потока подвижна и неустойчива во времени и пространстве, то отраженная ультразвуковая энергия будет подчиняться закону Допплера. Экспериментально были получены спектральные характеристики сигнала для некоторых моделей очагов пожара, которые приведены на фиг. 2.

Кривая 3 приведена для случая горения бумаги с площадью очага, равного примерно -0,3 кв. м, кривая 4 - для случая горения

ацетона при площади горения, равной 0,06 кв. м; кривая б - при горении ацетона с площадью горения, равной 0,3 кв. м.

С точки зрения общей теории прием-а сигналов .в условиях помех, считая за помеху

сигнал от -движущегося нарушителя, а полезным сигналом - сигнал от очага пожара, величину соотношения сигнал/помеха - 6- 7 раз можно считать удовлетворительной для практической реализации.

На фиг. 2 приведены характеристики такого соотношения для тех же моделей очагов пожара, что и на фиг. 2, т. е. кривая 1 на фиг. 3 соответствует горению бумаги с площадью, ранной примерно 0,3 кв. м; кривая

2 - горению ацетона с площадью 0,06 кв. м; кривая 3 - горению ацетона с площадью, раиной 0,3 кв. М.

Из характеристик следует,- что наибольшая величина соотношения получается на частотах в диапазоне 10-20 гц и находится в прямой зависимости от площади очага пожара и теплотворной способности горючих веществ. С целью получения раздельного сигнала

при возникновении пожара в помещении в устройство введен фильтр 12 селекции сигнала о пожаре с максимумом пропускания сигнала на 15 ГЦ и полосой пропускания порядка 10 ГЦ, подклю-ченный -своим входом к общему выходу усилителя 5 низкой частоты.

На фиг. 4 приведены характеристики частотного распределения сигналов тто каналам. ХарактерИСТИка 1 дана для канала компенсации; характеристика .2 - для канала обнаружения пожара и характеристика 3 - для канала обнаружения нарушителя.

С выхода фильтра 12 селекции сигнал подается 1на детектор 9 с интегратором и далее - на схему 20 с регулируемым порогом срабатывания, которая, в свою очередь, управляет ключевым каскадом 13, установленным в канале выделения сигнала о нарушителе, и выдает далее сигнал на схему Временной селекции сигнала о пожаре - второй селектор 17. (Порог блока 20 выбирается таким образом, -чтобы он, как минимум, в 2 раза превышал сигнал от движущегося нарушителя в области частот Ю-20 гц и чтобы си1пнал от нарушителя не проследовал на селектор 17 и далее - на сигнальный -блок 19, а также для того, чтобы сигнал от нарушителя не вызвал запирания ключевого каскада 13 и прекращения поступления сигнала на фильпр 11 селекции сигнала о нарушителе.

При возникновении пожара в помешении происходит одновременная подача сигнала как на фильтр И селекции через ключевой каскад, так и «а фильтр 12.

Для предотвращения проникновения сигнала о пожаре в канал выделения сигнала о нарушителе, лостоянная .времени интегрирования в схеме детектора в выбрана в несколько раз больше, чем постоянная времени интегрирования детектора .9 ,в канале .выделения сигнала о пожаре. Это обстоятельство приводит к тому, что ключевой каскад 13 запрется сигналом о пожаре раньше, чем последний успеет вырасти до напряжения срабатывания порогового блока 20.

В первом случае для ликвидации пожара на объекте вызываются как пожарная команда, так и оперативная группа Милищии; -во втором случае, при использовании устройства в качестве пожарной сигнализа-ции, связанного со средствами автоматического пожаротушения на объекте, необходима высокая степень информативной достоверности.

В качестве следующего технического решения, направленного на предотвращение проникновения сигнала от нарушителя в канал обнаружения пожара, применен блок 20 с регулируемым порогом срабатывания, где всегда можно выбрать порог, превышающий в несколько раз порог срабатывания блока 18 в канале обнаружения нарушителя.

Введение .временного селектора 17 в канал пожара, HaiCTpoeHHoro на время, превыщающее время селектора 16 о нарушителе, позволяет в приНЦипе повысить достоверность наличия сигнала о пожаре и выделить селективно сигнал о .нарушителе.

С помощью сигнального блока 19 выдается сигнал о пожаре в линию.

Предмет изобретения

20

Устройство для тревож1ной сигнализации, содержащее генератор, подключенный к излучению, приемник ультразвуковых колебаНИИ, выход которого через первый усилитель подключен к одному из входов первого детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход первого детектора подключен через второй усилитель ко входу

первого фильтра и к одному из входов ключа, выход которого подключен ко входу второго фильтра, выходы фильтров соединены через соответствующие детекторы с сумматором, выход которого подключен через последовательно соединенные триггер, первый селектор ко входу первого сигнального блока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй сигнальный блок, второй селектор, пороговый блок, третий фильтр и третий детектор, причем вход третьего фильтра соединен со выходом второго усилителя, а выход третьего фильтра подключен через третий детектор ко входу порогового блока, .выход которого соединен с другим входом ключа и со входом второго селектора, .выход подключен ко входу второго сигнального блока.

Фиг. 1

V

а

v

м

V

л

:fcU:

Ч. / i

ID 20 3D 40 50 60 70 80 90 WD

к

Частота, ёг Фиг 2

W 20 30 0 50 60 70 80 90 ЮО Vffr77ffmcr гц ФигЗ