Лазерний датчик раннього виявлення загорянь

Лазерний датчик раннього виявлення загорянь, який містить напівпровідниковий лазер, вихід якого оптично зв'язаний із входом колімуючої оп 3 б забезпечена можливість раннього виявлення загорянь. Для вирішення поставленої задачі у лазерному пожежному датчику [4], який містить напівпровідниковий лазер, вихід якого оптично зв'язаний із входом колімуючої оптичної системи для розширення пучка, вихід якої через світловідбивач оптично зв'язаний із входом приймального пристрою, вихід якого підключений до входу аналогоцифрового перетворювача, вихід якого, в свою чергу, підключений до входу аналізуючого пристрою, згідно з корисною моделлю, в якості світловідбивача використана решітка світловідбивачів, після якої додатково введена оптично зв'язана з нею приймальна оптична система, вихід якої оптично зв'язаний зі входом приймального пристрою, в якості якого використаний пристрій з зарядовим зв'язком. Наявність теплових збурень повітря проявляється в кутових флуктуаціях локальних максимумів просторово-неоднорідного розподілу інтенсивності лазерного випромінювання, які можливо зареєструвати при проектуванні діаграми розсіяного на решітці світловідбивачів випромінювання на фоточутливу площадку пристрою з зарядовим зв'язком. Таким чином, забезпечується можливість раннього виявлення загорянь за рахунок вимірювання просторових координат локальних максимумів. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями (фіг.1 - фіг.4). На фіг.1 приведена структурна схема запропонованого лазерного датчика раннього виявлення загорянь. На фіг.2 приведена діаграма розсіяння лазерного випромінювання на решітці світловідбивачів. На фіг.3 приведена характерна траєкторія руху локального максимуму в чутливій площині пристрою з зарядовим зв'язком. На фіг.4 представлений графік залежності середньоквадратичного відхилення величини зсуву положення локального максимуму від значення інтенсивності теплового джерела. Запропонований лазерний датчик раннього виявлення загорянь містить напівпровідниковий лазер 1, колімуючу оптичну систему для розширення пучка 2, решітку світловідбивачів 3, приймальну оптичну систему 4, пристрій з зарядовим зв'язком 5, аналого-цифровий перетворювач 6, аналізуючий пристрій 7. Вихід лазера 1 оптично зв'язаний із входом колімуючої оптичної системи для розширення пучка 2, вихід якої через решітку світловідбивачів 3 оптично зв'язаний із входом приймальної оптичної системи 4, вихід якої оптично зв'язаний із входом пристрою з зарядовим зв'язком 5, вихід якого підключений до входу аналогоцифрового перетворювача 6, вихід якого, в свою чергу, підключений до входу аналізуючого пристрою 7. Напівпровідниковий лазер 1 мас потужність 25 мВт, колімуюча оптична система для розширення пучка 2 виконана у вигляді сукупності двох лінз, решіткою світловідбивачів 3 є плівка із сукупності світловідбивачів на основі мікропризм, приймальною оптичною системою 4 є сукупність двох 60240 4 лінз, аналого-цифровий перетворювач 6 - звукова карта ПЕОМ, аналізуючим пристроєм 7 є ПЕОМ. Запропонований лазерний датчик раннього виявлення загорянь працює наступним чином. За допомогою колімуючої оптичної системи для розширення пучка 2 випромінювання напівпровідникового лазера 1 подається на решітку світловідбивачів 3, і після проходження процесу дифракції через приймальну оптичну систему 4 направляється на чутливу площину пристрою з зарядовим зв'язком 5. Приймальна оптична система 4 призначена для зменшення просторового масштабу розсіяного лазерного випромінювання до величини відповідної до розміру чутливої площини пристрою з зарядовим зв'язком 5. За відсутності теплових збурень положення окремого локального максимуму у дифракційній картині є незмінним, а при появі теплового джерела на трасі розповсюдження променя з'являються хаотичні кутові зміщення локального максимуму. Просторові (кутові) флуктуації локальних максимумів реєструються фоточутливою площадкою пристрою з зарядовим зв'язком. Оскільки величина кутових зміщень локального максимуму пропорційна ступеню теплових збурень (фіг.4), за зміною цієї величини відбувається раннє виявлення загорянь. Переваги запропонованого лазерного датчика раннього виявлення загорянь можна обґрунтувати за порівнянням можливості виявлення малих теплових збурень, що утворюються осередком загорянь на ранній їх стадії та характеризуються значенням структурної сталої флуктуацій показника 2 2 заломлення Cn  5  10 17 cм 3 . При використанні пристрою-прототипу вимірюється дисперсія флуктуацій логарифму амплітуди модульованої світлової хвилі, яка визнача7 11 2 ється співвідношенням  2  0,31 6 CnL 6  1 та k при довжині хвилі =0,53 мкм та довжині траси -7 10 м має величину 410 . Відповідно, середньоквадратичне відхилення рівня амплітуди дорівнює -4 6,310 . Оскільки існуючі приймачі світлового випромінювання мають лінійний діапазон світлової характеристики не більш, ніж 2-3 порядки, зафіксувати такі малі відносні зміни амплітуди сигналу не уявляється можливим. При використанні запропонованого датчика вимірювання здійснюються за допомогою пристрою з зарядовим зв'язком, що характеризується, наприклад, розміром 55 мм із загальною кількістю 6 пікселів 10 . Це означає, що лінійний розмір одно-6 го пікселя дорівнює 510 м, а його кутовий розмір -6 на відстані 10 м дорівнює 0,510 радіан. Величина дисперсії кутових зміщень діаграми розсіяння лазерного випромінювання на решітці світловідбивачів визначається співвідношенням 2 11 та при значеннях  2  3,2СnL10 6 2 2 також Cn  5  10  7 cм 3 , L  10 м, I0  3 мм -6 дорівнює 0,510 радіан, а значить, може бути зареєстрована. 5 60240 Ширина окремого максимуму в діаграмі розсіяння за рахунок зміни розміру освітленої решітки може бути також вибраною такого розміру, щоб кутовий розмір локального максимуму став відповідним кутовим зміщенням за рахунок турбулентності атмосфери. Таким чином малі відносні зміни інтенсивності світлового променя в пристрої - найближчому аналозі не можуть бути зареєстровані при малих 2 значеннях С n , що характерні для ранніх стадій загорянь, у той час як малі відхилення діаграми розсіяння за тих самих умов можуть бути зареєстровані за допомогою запропонованого датчика. Технічний результат полягає у можливості раннього виявлення загорянь за рахунок заміни світловідбивача на решітку світловідбивачів, введення приймальної оптичної системи, а також заміни фотоприймача на основі фотодіоду на пристрій з зарядовим зв'язком. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 6 Джерела інформації: 1. А.с. СРСР №593227, G08B17/10. Дымовой датчик / Ф. И. Шаровар, В. А. Толикин, В. Л. Шакиров. - Заяв. 27.07.76; опубл. 15.02.78; Бюл. № 6 - 2 с. 2. Аспирационный дымовой пожарный извещатель LASD. Техническое описание ООО «Систем Сенсор Фаир Детекторс». - [Електронний ресурс|. Режим доступу до ресурсу: http://www.vashdom.ru/articles/systemsensor_4.htm. 3. Шаровар Ф.И. Сравнительная оценка эффективности применения тепловых максимальных, дифференциальных и дымовых пожарных извещателей. // Противопожарные и аварийноспасательные средства. - № 4. - 2006. - [Електронний ресурс]. - Режим доступу до ресурсу: http://daily.sec.ru/dailypblshow.cfm?rid=6&pid=17383 &pos=4&stp=25. 4. Шаровар Ф.И. Методы раннего обнаружения загораний. - М.: Стройиздат, 1988. - С.78-83. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601