DE1081356B

DE1081356B - Detector based on the ionization principle

Info

Publication number: DE1081356B
Application number: DEM40131A
Authority: DE
Inventors: Fred T Deziel
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1958-01-08
Filing date: 1959-01-08
Publication date: 1960-05-05

Description

Auf dem Ionisationsprinzip beruhender Detektor Zusatz ztnn Patent 1 053 359 Die Erfindung betrifft einen Detektor, beispielsweise einen Feuer- und Flammendetektor, in dem ein Geiger-Müller-Zählrohr als Spürorgan oder Fühler verwendet wird. Der Fühler wird dabei in einer Schaltung so angeordnet, daß er eine pulsierende Spannung erzeugt, wenn er einer ionisierenden Strahlung, die ein Kennzeichen des zu untersuchenden Zustandes ist, ausgesetzt ist.Detector based on the ionization principle. Addition to patent 1 053 359 The invention relates to a detector, for example a fire and Flame detector in which a Geiger-Müller counter tube is used as a sensing element or sensor will. The sensor is arranged in a circuit in such a way that it produces a pulsating Voltage generated when exposed to ionizing radiation, which is a hallmark of the the condition to be examined is exposed.

Die Erfindung ist eine Weiterbildung der Erfindung, die Gegenstand des Patentes 1 053 359 ist. The invention is a further development of the invention which is the subject matter of patent 1,053,359.

Im Hauptpatent ist ein Gerät zum Aufspüren ionisierender Strahlung beschrieben, in dem der das Geiger-Müller-Zählrohr enthaltende Fühlerkreis an einen schaltenden Verstärkerkreis mittels eines Signalkanals, der ein integrierendes oder verzögerndes Netzwerk enthält, und an einen Schaltkreis angeschlossen ist, mit dem es über einen getrennten Direktkanal verbunden ist. Dabei spricht der Schaltkreis nur zur Abgabe eines Signals an, wenn er gleichzeitig über beide Kanäle Signale aufnimmt. The main patent is a device for detecting ionizing radiation described, in which the Geiger-Müller counter tube containing the sensor circuit to a switching amplifier circuit by means of a signal channel, which is an integrating or retarding network, and is connected to a circuit with which it is connected via a separate direct channel. The circuit speaks only to emit a signal when it signals simultaneously on both channels records.

Durch dieses Mittel wird der schaltende Kreis dann zum Ansprechen veranlaßt, wenn der Fühlerkreis schnell wiederholte Impulse abgibt. Er spricht aber nicht auf Impulse an, die infolge des Eigenpegels des Geiger-Müller-Zählrohres in verhältnismäßig langsamer Folge abgegeben werden. This means that the switching circuit then becomes the response caused when the sensor circuit emits rapidly repeated pulses. But he speaks does not respond to impulses which are due to the internal level of the Geiger-Müller counter tube in relatively slow sequence are delivered.

Nach der Erfindung enthalten nunmehr beide Signalkanäle ein integrierendes oder Verzögerungsnetzwerk, wobei das Maß der Integration oder der Verzögerung in dem einen Kanal größer als in dem anderen ist. According to the invention, both signal channels now contain an integrating one or delay network, where the degree of integration or delay in one channel is larger than the other.

Dieses und andere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Beispieles, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird. These and other features of the invention will be apparent from the following Description of an example in which reference is made to the drawing.

Die Zeichnung ist ein elektrisches Schaltbild einer die Erfindung verkörpernden Vorrichtung zum Aufspüren von Strahlungen von Feuer oder von Flammen. The drawing is an electrical schematic of the invention Embodiment device for the detection of radiations from fire or from flames.

Der Fühler des Detektors in der Zeichnung ist ein Geiger-Müller-Zählrohr 10, welches sich nicht selbst löscht. Es hat einen Löschkreis, der eine gasgefüllte Röhre 15 enthält. Das Ausgangssignal des Löschkreises wird einer Tetrode 300 mit einer Anode301, Steuerelektroden 302 und 303 und einer Kathode 304 zugeführt. The sensor of the detector in the drawing is a Geiger-Müller counter tube 10, which does not delete itself. It has an extinguishing circuit that is a gas-filled one Contains tube 15. The output signal of the quenching circuit is a tetrode 300 with an anode301, control electrodes 302 and 303 and a cathode 304 are supplied.

Der Ausgang des Detektors besteht aus einem Relais 305 mit einer Wicklung 306, der ein Kondensator 307 parallelgeschaltet ist. Das Relais 305 steuert einen Kontakt 308. The output of the detector consists of a relay 305 with a Winding 306 to which a capacitor 307 is connected in parallel. The relay 305 controls a contact 308.

Die Arbeitsspannung für den Detektor wird von einem Transformator 309 abgeleitet, der eine Primärwicklung 310 und Sekundärwicklungen 311 und 312 hat. Die Primärwicklung310 ist an eine nicht dargestellte Wechselspannungsquelle angeschlossen. Die Sekundärwicklung 312 liefert eine niedrige Spannung für die Speisung der Heizfäden der Röhren 15 und 300. Weiter liefert die Wicklung 312 eine Vorspannung für die Röhre 15. Dies läßt sich leicht durch Verfolgen der Schaltverbindung von der unteren Klemme der Sekundärwicklung 312 über die Leiter 313 und 314, den Kondensator 315, den Gleichrichter 316 und die Leitung 317 zur oberen Klemme der Sekundärwicklung 312 erkennen. The working voltage for the detector is provided by a transformer 309, which has a primary winding 310 and secondary windings 311 and 312. The primary winding 310 is connected to an alternating voltage source (not shown). The secondary winding 312 provides a low voltage to feed the filaments of tubes 15 and 300. Further, winding 312 provides a bias for the Tube 15. This can be easily done by tracing the circuit connection from the bottom Terminal of secondary winding 312 via conductors 313 and 314, capacitor 315, rectifier 316 and line 317 to the upper terminal of the secondary winding 312 recognize.

Der Kondensator 315 ist auf die in der Zeichnung angegebene Polarität aufgeladen, wodurch die Röhre 15 im wesentlichen auf Sperrung vorgespannt ist. Die positive Elektrode des Kondensators 315 ist an die Kathode 21 der Röhre 15 und die negative Elektrode dieses Kondensators über einen Widerstand 318 an die Steuerelektrode 19 der Röhre 15 angeschlossen. The capacitor 315 is set to the polarity shown in the drawing charged, whereby the tube 15 is biased substantially to locking. the positive electrode of the capacitor 315 is connected to the cathode 21 of the tube 15 and the negative electrode of this capacitor via a resistor 318 to the control electrode 19 of the tube 15 connected.

Die Sekundärwicklung 311 ist in Verbindung mit dem Gleichrichter 319 und dem Kondensator 320 die Quelle für eine hohe Arbeitsgleichspannung. Der Kondensator 320 ist auf die in der Zeichnung dargestellte Polarität aufgeladen. The secondary winding 311 is in connection with the rectifier 319 and the capacitor 320 the source for a high DC working voltage. Of the Capacitor 320 is charged to the polarity shown in the drawing.

Die Sekundärwicklung 311 ist mit einem Abgriff 321 versehen, und der untere Teil der Sekundärwicklung bildet in Verbindung mit dem Gleichrichter 322 und dem Kondensator 323 eine Vorspannungsquelle für die Steuerelektroden der Röhre 300. Der Kondensator 323 ist auf die in der Zeichnung angegebene Polarität aufgeladen, und seine positive EIektrode ist an die Kathode 304 der Röhre 300 angeschlossen. Die negative Elektrode dieses Kondensators ist über den Widerstand 324 mit der Steuerelektrode 303 verbunden, durch die die Röhre 300 auf im wesentlichen sperrende Vorspannung gelegt ist. The secondary winding 311 is provided with a tap 321, and the lower part of the secondary winding forms in conjunction with the rectifier 322 and the capacitor 323 a bias voltage source for the control electrodes of the Tube 300. The Capacitor 323 is based on the one indicated in the drawing Polarity charged, and its positive electrode is connected to the cathode 304 of the tube 300 connected. The negative electrode of this capacitor is across the resistor 324 is connected to the control electrode 303, through which the tube 300 is essentially blocking bias is placed.

Soweit der Kondensator 320 aufgeladen wird, verteilt sich diese Ladung auf einen weiteren Kondensator 326, der auf die dargestellte Polarität aufgeladen ist. Der Ladekreis für den Kondensator 326 kann von der oberen Elektrode des Kondensators 320 über den Leiter 327 und den Kondensator 326 zum Leiter 328 verfolgt werden. An dieser Stelle teilt sich der Ladekreis in zwei Zweige. Der erste dieser Zweige besteht aus einem Widerstand 329, - der in Reihe mit der aus dem Widerstand 324 und dem Kondensator 330 bestehenden Parallelschaltung liegt. Der zweite Zweig dieses Kreises besteht aus-einem Widerstand 331, der mit der aus Widerstand 325 und Kondensator 332 bestehenden Parallelschaltung in Reihe geschaltet ist.As far as the capacitor 320 is charged, this charge is distributed to another capacitor 326, which is charged to the polarity shown is. The charging circuit for capacitor 326 can be from the top electrode of the capacitor 320 through conductor 327 and capacitor 326 to conductor 328. At this point the charging circuit divides into two branches. The first of these branches consists of a resistor 329 - the one in series with that from resistor 324 and the capacitor 330 is connected in parallel. The second branch of this The circuit consists of a resistor 331, which is connected to the resistor 325 and capacitor 332 existing parallel connection is connected in series.

Der Kreis ist dann über den Leiter 333 zur unteren Elektrode des Kondensators 320 geschlossen. Aus dieser oben verfolgten Schaltung wird ersichtlich, daß die Ladegeschwindigkeit des Kondensators 326 durch die Impedanz der Netzwerke bestimmt wird, die die Widerstände 329, 331, 325 und 324 einschließen. Wie weiter unten ersichtlich ist, bestimmt die Aufladegeschwindigkeit oder Aufladezeit des Kondensators 326 die Umlauf- oder Zählgeschwindigkeit des Geigerrohres 10.The circuit is then via conductor 333 to the lower electrode of the capacitor 320 closed. From this circuit followed above it can be seen that the Charging rate of the capacitor 326 is determined by the impedance of the networks which include resistors 329, 331, 325 and 324. As can be seen below , the charging rate or charging time of the capacitor 326 determines the Circulation or counting speed of the Geiger tube 10.

Das Gerät ist in einem Bereitschaftszustand dargestellt, in der die Arbeitsspannung an dem Geigerrohr 10 liegt. Das Nichtvorhandensein eines ionisierenden Zustandes am Geigerrohr 10 ist durch das Relais 305 angezeigt, welches in stromlosem Zustand bleibt. Wenn in diesem Zustand angenommen wird, daß ein zufälliger Eigenpegelstoß die Ionisation des Geigerrohres 10 veranlaßt, ist der- Kondensator 326 bestrebt, sich über das Geigerrohr 10 zu entladen. The device is shown in a standby state in which the Working voltage on the Geiger tube 10 is. The absence of an ionizing State of the Geiger tube 10 is indicated by the relay 305, which is in de-energized State remains. If in this state it is assumed that an accidental self-level surge causes the ionization of the Geiger tube 10, the capacitor 326 endeavors to discharge via the Geiger tube 10.

Dieser Kreis kann leicht von der oberen Elektrode des Kondensators 326 über den Leiter 334, das Geigerzählrohr 10, die Leiter 335, den Widerstand 318, den Gleichrichter 316, den Leiter 336, den Heizfaden der Röhre 15 und den Leiter 337 zur unteren Elektrode des Kondensators 326 verfolgt werden. Da das Geigerrohr 10 einen verhältnismäßig kleinen Strom leitet, wird der Kondensator 326 aber nur wenig entladen.This circuit can easily be made from the top electrode of the capacitor 326 via the conductor 334, the Geiger counter tube 10, the conductor 335, the resistor 318, the rectifier 316, the conductor 336, the filament of the tube 15 and the conductor 337 can be traced to the lower electrode of capacitor 326. Since the Geiger pipe 10 conducts a relatively small current, the capacitor 326 only becomes little discharged.

Der in diesem Kreis fließende Strom entwickelt jedoch über den Widerstand 318 eine Spannung, welche die Sperrvorspannung am Kondensator 315 überwindet und die Röhre 15 damit leitend gemacht wird.However, the current flowing in this circuit develops through the resistance 318, a voltage which overcomes the reverse bias on capacitor 315 and the tube 15 is thus made conductive.

Sowie diese Röhre leitend wird, wird der Kondensator 326 im wesentlichen durch einen Kreis kurzgeschlossen, der von der oberen Elektrode des Kondensators 326 iiber die Leiter 334 und 338, die Röhre 15 und die Leiter 314 und 337 zur unteren Elektrode des Kondensators 326 verfolgen kann. Der Kondensator 326 wird daher im wesentlichen völlig entladen, und die an der Anode und Kathode des Geigerrohres 10 und an der Anode und Kathode der Röhre 15 herrschende Spannung fällt im wesentlichen auf Null ab, wodurch das Geigerrohr 10 und die Röhre 15 gelöscht werden. As this tube becomes conductive, capacitor 326 essentially becomes shorted by a circuit starting from the top electrode of the capacitor 326 via conductors 334 and 338, tube 15 and conductors 314 and 337 to the lower Electrode of capacitor 326 can trace. The capacitor 326 is therefore im essentially completely discharged, and those at the anode and cathode of the Geiger tube 10 and the voltage prevailing at the anode and cathode of the tube 15 falls substantially to zero, whereby the Geiger tube 10 and the tube 15 are deleted.

Der Kondensator 326 lädt sich nun über einen Kreis auf, der mit dem oben erfolgten Kreis iibereinstimmt und die Widerstände 329, 331, 325 und 324 enthält. In diesem Kreis sind die Widerstände 324 und 325 durch die Kondensatoren 330 und 332 überbrückt. Die Kondensatoren 330 und 332 wirken integrierend oder verzögernd auf die den Steuergittern 302 und 303 zugeführte Spannung. Die dieses Netzwerk bildenden Widerstände und Kondensatoren sind so gewählt, daß die der einen der Steuergitter zugeführte Spannung mehr als die dem anderen Gitter zugeführte Spannung integriert oder verzögert wird. Dadurch werden die den Steuergittern 302 und 303 zugeführten Steuerspannungen in Abhängigkeit voneinander verzögert. The capacitor 326 now charges through a circle that begins with the The circle made above matches and contains the resistors 329, 331, 325 and 324. In this circuit, resistors 324 and 325 are through capacitors 330 and 332 bridged. The capacitors 330 and 332 act integrating or delaying on the voltage applied to control grids 302 and 303. Those forming this network Resistors and capacitors are chosen so that one of the control grids supplied voltage more integrated than the voltage supplied to the other grid or is delayed. As a result, the control grids 302 and 303 are supplied Control voltages delayed depending on each other.

Die Röhre 300 wird nicht leitend, solange die Signale an den beiden Steuergittern nicht koinzidieren. The tube 300 will not be conductive as long as the signals are passed to the two Control grids do not coincide.

Koinzidenz tritt nur bei einer ungehinderten oder ungedämpften Zählgeschwindigkeit oder -folge durch das Geigerrohr 10 ein, wogegen die Röhre 300 sperrt, wenn nur ein zufälliger im normalen Eigenpegel des Rohres liegender Impuls auftritt. Ein zufälliger Störimpuls kann wohl bewirken, daß das Steuergitter 302 eine ihm zugeführte augenblickliche Arbeitsspannung erhält, aber da die durch den Kondensator 332 bewirkte Integration oder Verzögerung von der durch den Kondensator 330 bewirkten Verzögerung abweicht, gelangt in diesem gleichen Augenblick keine Spannung zum Steuergitter 303, so daß die Röhre 300 gesperrt bleibt.Coincidence only occurs with an unimpeded or undamped counting speed or sequence through the Geiger tube 10, whereas the tube 300 blocks, if only a random impulse within the normal self-level of the pipe occurs. A Random glitch may well cause control grid 302 to receive a receives instantaneous working voltage, but since that caused by capacitor 332 Integration or delay of the delay caused by capacitor 330 deviates, no voltage is applied to the control grid at the same instant 303 so that the tube 300 remains blocked.

Wenn das Geigerrohr 10 einer ionisierenden Dauerwirkung ausgesetzt wird, wie sie beispielsweise von einer Flamme oder ähnlichem verursacht wird, wiederholt sich der oben beschriebene Zyklus von Vorgängen mit einer verhältnismäßig großen Geschwindigkeit, die durch die Wiederaufladezeit des Kondensators 326 bestimmt wird. Schnell wiederholte Entladungen des Kondensators 326 entwickeln gleichzeitig sowohl am Widerstand 325 als auch am Widerstand 324 Spannungen mit der Wirkung, daß die den beiden Steuergittern 302 und 303 durch den Kondensator 323 zugeführte Vorspannung überwunden wird. Bei einem ungedämpften Stoß oder einem ungedämpften Zählen des Geigerrohres 10 wird die Röhre 300 leitend gemacht, so daß das Relais 305 erregt wird. When the Geiger tube 10 is exposed to a permanent ionizing effect is repeated such as that caused by a flame or the like the cycle of operations described above with a relatively large one Speed determined by capacitor 326 recharge time. Rapidly repeated discharges of capacitor 326 develop both simultaneously at resistor 325 as well as at resistor 324 voltages with the effect that the bias voltage applied to the two control grids 302 and 303 through capacitor 323 is overcome. In the case of an undamped shock or an undamped counting of the Geiger tube 10, the tube 300 is made conductive so that the relay 305 is energized will.

Der dargestellte Detektor ist unter Verwendung von Elementen mit den nachfolgend angegebenen Werten hergestellt worden. Diese Werte haben jedoch nur die Bedeutung von Beispielen und stellen keine Begrenzung der Erfindung dar. The detector shown is using elements with the values given below have been produced. However, these values have only the meaning of examples and do not represent a limitation of the invention.

Claims

Tube 15. . 5696 tube 300 .. ... 6AS5 secondary winding 311 ... ... 285 volt secondary winding 312 ... ... 6.3 volt capacitor 315. . ... mF capacitor 326. ...., 05 mF capacitor 332. mF capacitor 330. 4 mF capacitor 307. 80 mF capacitor 320. 4 mF resistor 318. ... 10 MOhm resistor 329 .., 47 MOhm resistor 331. , 82 MOhm resistor 324. ... 10 MOhm resistor 325. , 82 MOhm PATENT CLAIM 1. Detector based on the ionization principle, in particular Flame detector, with a Geiger-Müller counter tube as a sensor, which is integrated into one or circuit containing delaying elements is arranged that by incidence ionizing Radiation signal pulses are generated which, in addition to an integrating or channel containing delaying elements via a second channel to a switching channel Circuit can only be supplied when signals are received from both of them at the same time Channels responds, according to patent 1,053,359, characterized in that the second Channel also contains integrating or delaying elements (324, 329, 330) and that the degree of integration or delay in the two channels from one another is different.

2. Detector according to claim 1, characterized in that the switching Circle a tube (300) with two control grids (303, 302) for receiving signals from the two signal channels and with a switching device, for example a relay (305), is interconnected and that the tube by biasing so is blocked for a long time until both control grids receive signals from the two signal channels at the same time take up.

3. Detector according to claim 1 and / or 2, characterized in that the circle containing the Geiger-Müller counter tube (10) as a sensor is designed in this way is that the sensor has been ionized when it is on conductivity (current passage) is, is extinguished after each such ionization and that this circuit has a capacitor, (326) which the pulse signal of the sensor through the two signal channels fed to be charged and discharged repeatedly when the probe repeats ionized and extinguished, the charging circuit (320, 324, 327 to 333) of the capacitor has two branches and contains the two signal channels.

4. Detector according to claim 2 or claims 2 and 3, characterized characterized in that each of the two signal channels to one of the two control grids of the tube (300), which is preferably designed as a tetrode, is connected and that the integrating elements lying in each of them from one in series with the respective grid lying resistor (331 or 329) and a resistor between the Control grid and the one electrode of a bias capacitor connected integrating capacitor, while the other electrode of the bias capacitor connected to the cathode of the tube and the bias capacitor connected to the tube biased into the blocking range when there are no signals coming from the signal channels available.