SU1188772A1 - Датчик дыма - Google Patents

Abstract

ДАТЧИК ДЫМА, содержащий приемник излучени , установленные на одной оптической оси секции световода, излучатель, обращенный к входному торцу первой секции световода, на выходных торцах всех секций световода, кроме последней установлены первые элементы фокусировки, которые через контролируемую среду оптически св заны с вторыми элементами фокусировки, установленными на входных торцах всех секций световода, кроме первой, выходной торец последней секции световода  вл етс  отражателем, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности датчика, входной торец первой секции световода и выходной торец последней секции световода выполнены скошенными с углом скоса от 15 до 46°, приемник излучени  установлен под углом к оси секций световода, а оптическа  ось излучател  перпендикул рна плоскости входного торца первой секции световода.

Description

Изобретение относитс  к автоматической пожарной сигнализации и может найти применение в качестве датчика дыма на объектах , св занных с изготовлением, переработкой , хранением или транспортировкой пожароопасных материалов.

Цель изобретени  - увеличение чувствительности датчика.

На фиг. 1 приведена схема датчика дыма дл  одной контролируемой зоны пространства; на фиг. 2 - схема датчика дыма дл  нескольких контролируемых зон пространства .

Датчик дыма содержит приемник 1 излучени , секции 2 и 3 световода, излучатель 4, элемент 5 фокусировки, выходной торец 6 последней секции световода,  вл ющийс  отражателем, входной торец 7 первой секции 2 световода. Контролируемое датчиком дыма пространство обозначено позицией 8.

Излучатель 4 формирует заданный световой поток в световоде 2.

Секции 2 и 3 световода предназначены дл  передачи излучени  в контролируемую среду 8.

У секции 2 световода входной торец 7, обращенный к излучателю 4, скощен под углом ф, превышающим критический угол полного внутреннего отражени  на границе двух сред с разными показател ми преломлени .

Угол скоса ф входного торца 7 секции 2 и выходного торца 6 последней секции 3 световода определ етс  соотношением

,

П2

гдеп| - показатель преломлени  внещней

среды, т. е. воздуха; П2 - показатель преломлени  материала сердцевины секции 2 и 3 световода; Ф - угол между оптической осью секций 2 и 3 световодов и нормалью к поверхности торца 6 и 7. Так, например, если сердцевина секций 2 и 3 световода выполнена из стекла (показатель преломлени  П2 1,53), а внещней средой  вл етс  воздух (показатель преломлени  П1 1), то угол скоса .

При угле скоса, удовлетвор ющем соотношению (1), все лучи, распростран ющиес  по секци м световода 2 и 3, испытывают полное внутреннее отражение и ни один луч не выходит через скощенный выходной торец 6,  вл ющийс  отражателем устройства.

По соотношению (1) определ ютугол ско са дл  интервала показателей преломлени  Пг от 1,4 до 4, что позвол ет перекрыть практически весь интервал показателей преломлени  оптических материалов, примен емых ныне дл  изготовлени  волоконных элементов .

Дл  П2 1,4 имеем Sincp -j- , что соот j

ветствует углу скоса .

1

Дл  П2 4 имеем 51пф - что соответствует углу скоса ф 15°.

Таким образом, угол скоса торца световода , при котором обеспечиваетс  полное внутреннее отражение на границе двух сред воздух-материал световода, находитс  в

интервале от 15 до 46° дл  большинства материалов, из которых изготавливаютс  световоды.

При углах скоса ф 46° также удовлетвор етс  соотнощение (1), но при этом ухудшаютс  услови  ввода излучени  от излучател  4 через скошенный входной торец секции 2 световода.

Отражатель, представл ющий собой выходной торец 6 последней секции световода 3, предназначен дл  формировани  встречного основному потоку излучени .

Приемник излучени  преобразует оптическое излучение, рассе нное частицами в электрический сигнал.

Элемент фокусировки 5 обеспечивает направленную передачу оптического излучени .

Отражателем датчика дыма  вл етс  косой выходной торец 6 световодных секций 3 с углом скоса от 15 до 46°.

Датчик дыма работает следующим образом .

При отсутствии дыма в контролируемом пространстве световой поток излучател  4 распростран етс  через входной торец 7 по секции 2 световода и передаетс  через контролируемую среду 8 на выходной торец 6 последней секции 3 световода. Поэтому в секци х 2 и 3 световода создаетс  световой поток, встречный основному, который проходит через элементы 5 фокусировки и контролируемую среду 8 на скошенный входной торец 7 секции 2 световода, излучение вновь испытывает полное внутреннее отражение, что приводит к повторному отражению излучени  в секции 2 световода. Таким образом лучи света попадают как бы в ловушку между входным 7 торцом световода и выходным торцом 6 последней секции 3 световода .

Таким образом, в контролируемой среде 8 обеспечиваетс  встречное многократное прохождение светового потока излучени  излучател  4, который не попадает на приемник излучени  1 благодар  концентрации потока

излучени  в секци х 2 и 3 световода.

При по влении дыма в контролируемой среде 8 часть светового потока излучател  4 рассеиваетс  частицами дыма и попадает в фотоприемник 1, а остальной световой поток излучател  4 проходит через элементы

фокусировки 5 и секции 2 и 3 световода и попадает на выходной торец 6 и отражаетс  обратно в секции 2 и 3 световода.

Отраженное от выходного торца 6 излучение повторно проходит через секции 2 и 3 световода , элементы фокусировки 5 и контролируемую среду 8, где снова рассеиваетс  частицами дыма на приемник излучени  1.

Остальной световой поток распростран етс  по секци м 2 и 3 световода, испытывает полное внутреннее отражение и попадает в контролируемую среду 8, где рассеиваетс  частицами дыма на приемник излучени  1.

Таким образом, многократное прохождение излучени  через контролируемую среду 8 (дым) значительно увеличивает чувствительность датчика дыма, т. е. увеличивает рассеиваемый дымом световой поток, регистрируемый приемником излучени  1, электрический сигнал которого, проход  через устройство обработки, вызывает сигнал тревоги .

В предлагаемом устройстве при многократном прохождении излучени  через дым дол  рассеиваемого дымом светового потока излучател  4, регистрируемого приемником излучени  1, определ етс  формулой суммы

бесконечно убывающей геометрической прогрессии ,,

lim 5„ где б - часть светового потока источника излучени  4, рассе нного дымом на приемник излучени  1 при однократном прохождении света через дым;

q-коэффициент ослаблени  света при его однократном прохождении через

контролируемую среду 8. Так, например, при q 0,975 дол  рассеиваемого дымом светового потока на приемник излучени  1 у предлагаемого устройства

равна 406

Рассе ние частицами дыма двух встречно направленных потоков обеспечивает воздействие на приемник излучени  5 излучени  рассе нного дымом как под острыми, так и под тупыми углами, что позвол ет достигнуть приблизительно равной чувствительности к белому и черному дыму.

/

Claims (1)

1. ДАТЧИК ДЫМА, содержащий приемник излучения, установленные на одной оптической оси секции световода, излучатель, обращенный к входному торцу первой секции световода, на выходных торцах всех секций световода, кроме последней установлены первые элементы фокусировки, которые через контролируемую среду оптически связаны с вторыми элементами фокусировки, установленными на входных торцах всех секций световода, кроме первой, выходной торец последней секции световода является отражателем, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности датчика, входной торец первой секции световода и выходной торец последней секции световода выполнены скошенными с углом скоса от 15 до 46°, приемник излучения установлен под углом к оси секций световода, а оптическая ось излучателя перпендикулярна плоскости входного торца первой секции световода.

   фиг.1