Датчик дыма — SU 1265822 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 0% (И 08 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ва и сис- . И.: Строй-. о тройствамнапример,ожарной ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится электрическим сигнальным у и может быть использовано, в системах автоматической сигнализации. Цель изобретения - уве личение чувствительности датчика. Для достижения этой цели экран 3, установленный на одной оси с источником 1 излучения и фотоприемником 2, выполнен в виде конуса иэ оптически прозрачного материала с углом прио вершине 90 и основанием обращен к источнику 1 излучения. Пространство между источником 1 излучения и основанием конуса экрана 3 является чувствительной к дыму областью, иэ которой рассеянное дымом излучение попадает на фотоприемник 2, вызывая срабатывание системы тревожной сигна- а лизацин. 1 ил.1 12658Изобретение относится к фотоэлектрическим сигнальным устройствам иможет найти применение в системахавтоматической пожарной сигнализации,предназначенных для объектов, связанных с изготовлением, переработкой,хранением или транспортировкой пожароопасных материалов,Целью изобретения является увеличение чувствительности датчика. 10 На чертеже приведена оптическаясхема предлагаемого датчика дыма.Датчик дыма содержит источник 1излучения, Фотоприемник 2, экран 3 15и измерительную камеру 4,Источник 1 излучения предназначендля создания потока излучения, направленного параллельно оптическойоси источника 1 и Фотоприемника 2. 20фотоприемник 2 преобразует падающеена него отраженное частицами дымайэлучение в электрический сигнал. Экран 3 препятствует попаданию излучения от источника 1 на Фотоприемник2 при отсутствии дыма в измерительной камере 4Измерительная камера4 препятствует попаданию постороннего излучения на Фотоприемник 2, Экран 3 выполнен в виде прямого конуса . 30,высота проходит через центр окружности осонования. Угол между образующими при вершине конуса составляет9 П . Конус 3 установлен в измерительной камере 4 таким образом, что егооснование к источнику 1 излучения,а вершина конуса и центр окружности 40его основания совмещены с осью источника 1 излучения и фотоприемника 2. Предлагаемое устройство работает слудующим образом.45При отсутствии дыма в измерительной камере 4 поток излучения источника 1, войдя через основание в конус3, испытывает полное внутреннее отражение от боковой поверхности конуса 3 на границе двух сред с разнымипоказателями преломления. Угол падения лучей на боковую поверхностьовнутри конуса 3 равен в=45 . Чтобы происходило полное внутреннее отражение, необходимо выполнение условия. где и - показатель преломления воздуха(п, 1);и - показатель преломления оптигческого материала конуса 3,1следовательно зп 45в в , т.е. нео бходимо, чтобы п4 2, что об еспечивается, например, выполнением конуса из плавленого кварцевого стекла (яд=1,45) . 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 источникарассеивается 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 внутреннего отражения на границе двух ,сред с разными показателями преломле. ния, что приводит к нарушению условий полного внутреннего отражения, поэтому рассеянные дымом лучи преломО ляются, выходят через боковую поверхност,конуса 3 и попадают на фс- топриемник 2, которыи 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 срабатывание 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. Черный1265 Формула изобретения Составитель О,БогомоловаРедактор А.Ворович Техред В.Кадар Корректор Е.БутягаЮФ Заказ 5668/49 Тираж 515 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дым рассеивает излучение, в основном,назад - под тупым углом к распространению потока излучения, поэтому отра-женный поток излучения, выходящий изоснования конуса 3, в чувствительнойк дыму области рассеивается назад ипопадает на фотоприемник 2,Таким образом, при появлении белого дыма фотоприемник 2 регистрирует,в основном, рассеянный поток излучения от источника 1, а при появлениичерного дыма фотоприемник 2 регистрирует, в основном, рассеянный потокизлучения, выходящего иэ основанияконуса 3, что обеспечивает высокую 5чувствительность, как к черному, таки к белому дыму. Для находящегося в воздушной среде конуса 3, выполненного из плавленно го кварцевого стекла с показателем преломления п =1,45, критический угол полного внутреннего отражения опре 1деляется как агсздп 4 5 и равен 43,5 251Э а угол падения лучей источника 1 на боковую поверхность внутри конуса 3оравен 45 , поэтому все лучи, рассео янные 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 уго 35 лом больше 1,5 , выходят через боковую поверхность конуса 3 на фотопри.емник 2. 822 4Таким образом, фотоприемник 2 регистрирует излучение, рассеянное дыомом под углом 3 1,5 к направлению основного потока излучения, что повышает чувствительность устройства, так как интенсивность рассеяния света уасицами дыма под малыми углами к направлению основного излучения более чем на порядок выше, чем рассеянное 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,Датчик дыма, содержащий установленные на одной оси источник излучения, фотоприемник и расположенный между ними экран, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности экран выполнен в виде конуса из оптически прозрачного материала с углом при вершионе 90 , причем основание конуса обращено к источнику излучения, а вершина конуса и центр окружности его основания совмещены с осью источника излучения и фотоприемника,