RU2805772C1

RU2805772C1 - Fiber optic smoke and heat convection flow sensor

Info

Publication number: RU2805772C1
Application number: RU2023120971A
Authority: RU
Inventors: Василий Иванович Казаков; Сергей Николаевич Мосенцов; Артур Сергеевич Параскун
Filing date: 2023-08-10
Publication date: 2023-10-24

Abstract

FIELD: fire safety.

SUBSTANCE: optical fire detectors and sensors used to examine a confined space for the appearance of smoke in it, as well as the appearance or change of thermal convection flow. The device contains an optical part, which includes a source of optical radiation, an analyzed space and a series-connected optical splitter and a condenser, a photoreceiving part, including the first and second photoreceiving units, the device also contains a signal processing unit, an information output unit.

EFFECT: possibility of remote monitoring, as well as an increase in spatial resolution.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим пожарным извещателям и датчикам и, может быть, использовано для исследования замкнутого пространства на предмет появления в нем дыма, а также появления или изменения теплового конвекционного потока. The invention relates to optical fire detectors and sensors and can be used to examine a confined space for the appearance of smoke in it, as well as the appearance or change of thermal convection flow.

Известно устройство «Пожарный извещатель», (Патент РФ №2336573, МПК G08B 17/117, опубликован 14.12.2006).The “Fire Detector” device is known (RF Patent No. 2336573, IPC G08B 17/117, published 12/14/2006).

Устройство содержит компаратор, источник излучения, две оптические линии, каждая из которых включает в себя оптический канал, соединенный через фотоприемник с компаратором, отличающийся тем, что оптические каналы оптических линий являются информационными и прозрачными для длин волн источников излучения для одного из них с длиной волны λ_пог, равной длине волны поглощения контролируемого газа, и для другого с длиной волны λ_проп, проходящей через контролируемый газ без поглощения, при этом к выходам фотоприемников подключены блоки сравнения, первый из которых в оптической линии с источником излучения λ_{погимеет} выход «пожар», а второй блок сравнения в оптической линии с источником излучения λ_проп- выход «дым», а выход компаратора является выходом «газ».The device contains a comparator, a radiation source, two optical lines, each of which includes an optical channel connected through a photodetector to the comparator, characterized in that the optical channels of the optical lines are informational and transparent to the wavelengths of the radiation sources for one of them with a wavelength λ _pog equal to the absorption wavelength of the controlled gas, and for another with a wavelength λ _prop passing through the controlled gas without absorption, while comparison units are connected to the outputs of the photodetectors, the first of which in the optical line with the radiation source λ _{will indicate} the “fire” output , and the second comparison block in the optical line with the radiation source λ _prop is the “smoke” output, and the comparator output is the “gas” output.

Недостатком устройства является наличие электронных элементов с открытыми токоведущими частями непосредственно в охраняемой зоне, где может возникнуть очаг возгорания в результате неполадок электронного блока данного устройства контроля.The disadvantage of the device is the presence of electronic elements with exposed live parts directly in the protected area, where a fire may occur as a result of malfunctions of the electronic unit of this control device.

Известно устройство «Извещатель дыма», (Патент РФ №2321071, МПК G08B 17/10, опубликован 27.03.2008).The “Smoke Detector” device is known (RF Patent No. 2321071, IPC G08B 17/10, published 03/27/2008).

Устройство содержит микропроцессор, выход которого соединен через усилитель с источником световых импульсов, фотоприемник, отличающийся тем, что в него введены усилитель с импульсным питанием для усиления, задержки и преобразования принятого прямоугольного импульса в «пилообразный» сигнал, а также компаратор на кремниевом транзисторе, согласующий «пилообразный» сигнал на выходе усилителя с цифровым входом микропроцессора, стабилизирующего чувствительность извещателя в зависимости от динамики изменения интервала от начала принятого импульса тока до момента срабатывания компаратора или принимающего решение о переходе в режим «пожар» с выдачей извещения в шлейф сигнализации и на встроенный и внешний световые извещатели, а также узел приема сигнала устройства дистанционного лазерного тестирования, выход которого связан с микропроцессором.The device contains a microprocessor, the output of which is connected through an amplifier to a source of light pulses, a photodetector, characterized in that it contains an amplifier with pulsed power supply for amplification, delay and conversion of the received rectangular pulse into a “sawtooth” signal, as well as a comparator on a silicon transistor that matches a “sawtooth” signal at the output of an amplifier with a digital input of a microprocessor that stabilizes the sensitivity of the detector depending on the dynamics of the change in the interval from the beginning of the received current pulse to the moment the comparator is triggered or makes a decision to switch to the “fire” mode with the issuance of a notification to the alarm loop and to the built-in and external light detectors, as well as a signal receiving unit for a remote laser testing device, the output of which is connected to a microprocessor.

Недостатком устройства является малая величина изменения длительности цикла заряда (разряда) в зависимости от светового потока у недорогих широко применяемых фотоприемников и, как следствие, сложность и экономическая нецелесообразность применения данного технического решения. Извещатель требует ручной настройки порога срабатывания.The disadvantage of the device is the small amount of change in the duration of the charge (discharge) cycle depending on the luminous flux of inexpensive, widely used photodetectors and, as a consequence, the complexity and economic inexpediency of using this technical solution. The detector requires manual adjustment of the response threshold.

Наиболее близким из числа известных технических решений является «Способ и устройство для обнаружения газов, частиц и/или жидкостей», (Патент RU №2461815, МПК G01N 21/39, опубликован 20.09.2012).The closest of the known technical solutions is “Method and device for detecting gases, particles and/or liquids” (Patent RU No. 2461815, IPC G01N 21/39, published 09/20/2012).

Устройство содержит четырехкомпонентный настраиваемый лазер, работающий в средней части инфракрасного (ИК) диапазона для одновременного измерения и частиц, и газа. Измерение выполняется в пределах пространства, в котором газ, представляющий интерес, поглощает излучение, соответствующее средней части ИК-диапазона. Газы снижают интенсивность излучения на определенной длине волны этого устройства, тогда как частицы/туман снижают интенсивность всех длин волн. В этом случае появление тумана не приводит ко включению сигнала тревоги, в то время как обнаружение газа приводит ко включению. Благодаря широкой перестройке излучаемой длины волны лазера некоторые длины волн могут быть измерены для того, чтобы точно найти и состав газа, и концентрацию частиц с помощью одного датчика, основанного на применении лазера.The device contains a four-component tunable laser operating in the mid-infrared (IR) range for simultaneous measurement of both particles and gas. The measurement is performed within the space in which the gas of interest absorbs radiation corresponding to the mid-infrared region. Gases reduce the intensity of radiation at a specific wavelength of this device, while particles/mist reduce the intensity of all wavelengths. In this case, the occurrence of fog does not trigger the alarm, while gas detection does trigger the alarm. Due to the wide tunability of the laser's emitted wavelength, certain wavelengths can be measured to accurately find both gas composition and particle concentration using a single laser-based sensor.

Недостатком данного устройства является наличие в контролируемой зоне электротехнических элементов, входящих в состав самого измеряющего устройства. Данное обстоятельство не позволяет использовать устройство во взрывоопасных зонах, а также в зонах, в которых присутствуют горючие газы и взвеси, а также отсутствие способности оценивать изменение или появление теплового конвекционного потока, указывающего на появление объектов с высокой температурой или очагов возгорания.The disadvantage of this device is the presence in the controlled area of electrical elements that are part of the measuring device itself. This circumstance does not allow the device to be used in explosive areas, as well as in areas in which flammable gases and suspensions are present, as well as the lack of ability to assess the change or appearance of thermal convection flow, indicating the appearance of objects with high temperatures or sources of fire.

Задачей изобретения является создание оптического пожарного извещателя, который позволит удаленно определять в исследуемом пространстве наличие дыма и теплового конвекционного потока, при этом работа которого не будет вносить изменения в исследуемую среду.The objective of the invention is to create an optical fire detector that will allow you to remotely determine the presence of smoke and thermal convection flow in the space under study, while the operation of which will not make changes to the environment under study.

Техническим результатом является возможность удаленного мониторинга, а также увеличение пространственной разрешающей способности.The technical result is the possibility of remote monitoring, as well as an increase in spatial resolution.

Технический результат достигается тем, что волоконно-оптический датчик дыма и теплового конвекционного потока, содержащий оптическую часть, которая включает в себя источник оптического излучения и анализируемое пространство, а также блок обработки сигналов и фотоприемную часть, включающую в себя первый фотоприемный блок, оптически связанный с анализируемым пространством, а его выход соединен с первым входом блока обработки сигналов, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит блок вывода информации, а в оптической части последовательно соединенные оптический разветвитель и конденсор, а также второй фотоприемный блок, который является составным блоком фотоприемной части, при этом вход второго фотоприемного блока соединен со вторым выходом оптического разветвителя, вход которого соединен с выходом источника оптического излучения, при этом конденсор оптически соединен с анализируемым пространством, а выход второго фотоприемного блока соединен со входом блока усиления входных сигналов, выход которого соединен со входом блока аналого-цифрового преобразователя, а его выход соединен со вторым входом блока обработки сигналов, выход которого соединен со входом блока вывода информации.The technical result is achieved by the fact that a fiber-optic sensor for smoke and thermal convection flow, containing an optical part, which includes a source of optical radiation and the analyzed space, as well as a signal processing unit and a photoreceiving part, including a first photoreceiving unit optically connected to analyzed space, and its output is connected to the first input of the signal processing unit, characterized in that the device additionally contains an information output unit, and in the optical part a series-connected optical splitter and a condenser, as well as a second photoreceiving unit, which is a component block of the photoreceiving part, with in this case, the input of the second photodetector block is connected to the second output of the optical splitter, the input of which is connected to the output of the optical radiation source, while the condenser is optically connected to the analyzed space, and the output of the second photodetector block is connected to the input of the input signal amplification block, the output of which is connected to the input of the analog block -digital converter, and its output is connected to the second input of the signal processing unit, the output of which is connected to the input of the information output unit.

Технический результат достигается за счет введения новых блоков и связей между ними, которые позволяют одновременно регистрировать тепловой конвективный поток и дым, за счет введения дополнительного опорного оптического канала, что в свою очередь позволяет уменьшить число ложных срабатываний, а также осуществлять удаленный анализ среды и тем самым исключить непосредственный контакт электронных компонентов прибора с анализируемой средой.The technical result is achieved through the introduction of new blocks and connections between them, which make it possible to simultaneously register thermal convective flow and smoke, due to the introduction of an additional reference optical channel, which in turn makes it possible to reduce the number of false alarms, as well as to carry out remote analysis of the environment and thereby exclude direct contact of the electronic components of the device with the analyzed medium.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общая структурная схема волоконно-оптического датчика дыма и теплового конвекционного потока, на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов блока обработки сигналов, и введены следующие обозначения:The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 is a general block diagram of a fiber-optic smoke and thermal convection flow sensor; FIG. 2 - timing diagrams of the signals of the signal processing unit, and the following notations are introduced:

1 - оптическая часть;1 - optical part;

1.1 - источник оптического излучения;1.1 - source of optical radiation;

1.2 - оптический разветвитель;1.2 - optical splitter;

1.3 - конденсор;1.3 - condenser;

1.4 - анализируемое пространство;1.4 - analyzed space;

2 - фотоприемная часть;2 - photoreceiving part;

2.1 - первый фотоприемный блок;2.1 - first photodetector unit;

2.2 - второй фотоприемный блок;2.2 - second photodetector unit;

3 - блок усиления входных сигналов;3 - input signal amplification unit;

4 - блок аналого-цифровой преобразователя;4 - analog-to-digital converter block;

5 - блок обработки сигналов;5 - signal processing unit;

6 - блок вывода информации.6 - information output block.

Устройство содержит оптическую часть 1, включающую в себя последовательно соединенные источник оптического излучения 1.1, оптический разветвитель 1.2 и конденсор 1.3, оптически связанный с анализируемым пространством 1.4, а также фотоприемную часть 2, включающую в себя первый фотоприемный блок 2.1, выполненный в виде ПЗС-камеры, оптически связанный с анализируемым пространством 1.4, и второй фотоприемный блок 2.2, выполненный в виде фотодиода, вход которого соединен со вторым выходом оптического разветвителя 1.2, при этом выход второго фотоприемного блока 2.2 соединен со входом блока усиления входных сигналов 3, выход которого соединен с блоком аналого-цифрового преобразователя 4, при этом выходы первого фотоприемного блока 2.1 и блока аналого-цифрового преобразователя 4 соединены с первым и вторым входами блока обработки сигналов 5 соответственно, а его выход соединен со входом блока вывода информации 6.The device contains an optical part 1, including a series-connected optical radiation source 1.1, an optical splitter 1.2 and a condenser 1.3, optically connected to the analyzed space 1.4, as well as a photoreceiving part 2, including the first photoreceiving unit 2.1, made in the form of a CCD camera , optically connected to the analyzed space 1.4, and a second photodetector block 2.2, made in the form of a photodiode, the input of which is connected to the second output of the optical splitter 1.2, while the output of the second photodetector block 2.2 is connected to the input of the input signal amplification block 3, the output of which is connected to the block analog-to-digital converter 4, while the outputs of the first photoreceiving unit 2.1 and the analog-to-digital converter unit 4 are connected to the first and second inputs of the signal processing unit 5, respectively, and its output is connected to the input of the information output unit 6.

При этом конденсоры 1.3 и 1.5 состоят из одинаковых частей: линзы с плоской и выпуклой поверхностями и соединителя SMA905 для оптического световода.In this case, condensers 1.3 and 1.5 consist of the same parts: lenses with flat and convex surfaces and an SMA905 connector for the optical fiber.

В качестве источника оптического излучения может быть использован лазерный модуль или светоизлучающий диод, например SLS201L компании Thorlabs [1].A laser module or light-emitting diode, for example SLS201L from Thorlabs [1], can be used as a source of optical radiation.

В качестве средства передачи оптического излучения меду блоками 1.1 и 1.2; 1.2 и 1.3, а также 1.2 и 1.5 может быть использовано оптоволоконный кабель, выполненное на основе стекол группы ZBLAN, например многомодовый соединительный кабель MZ41L1 и MF13L1 компании Thorlabs [2].As a means of transmitting optical radiation between blocks 1.1 and 1.2; 1.2 and 1.3, as well as 1.2 and 1.5, a fiber optic cable made on the basis of glass from the ZBLAN group can be used, for example, the multimode connecting cable MZ41L1 and MF13L1 from Thorlabs [2].

В качестве оптического разветвителя 1.2 может быть использован одномодовый волоконно-оптический ответвитель HPCR6 компании Thorlabs [3].A single-mode fiber-optic coupler HPCR6 from Thorlabs [3] can be used as an optical splitter 1.2.

В качестве конденсора 1.3 может быть использован ахроматический адаптер волокна, например адаптер FA-1 компании SOLAR Laser Systems [4].An achromatic fiber adapter, for example the FA-1 adapter from SOLAR Laser Systems [4], can be used as a condenser 1.3.

В качестве первого фотоприемного блока 2.1 может быть использована ПЗС-камера, например камера GE 1024 1024 DD NIR компании Greateyes [5].A CCD camera, for example a GE 1024 1024 DD NIR camera from Greateyes [5], can be used as the first photoreceiving unit 2.1.

В качестве второго фотоприемного блока 2.2 может быть использован фотодиод, например серии FD компании THORLABS [6], фотодиоды S серии компании Hamamtsu [7], фотодиоды ODD серии компании Opto Diode Corp [8].A photodiode, for example the FD series from THORLABS [6], S series photodiodes from Hamamtsu [7], ODD series photodiodes from Opto Diode Corp [8] can be used as the second photoreceiving unit 2.2.

В качестве блока усиления входных сигналов 3 может быть использована схема, состоящая из нескольких каскадов на основе операционного усилителя, например компании Analog Devices [9].As an input signal amplification unit 3, a circuit consisting of several stages based on an operational amplifier, for example from Analog Devices [9], can be used.

В качестве блока аналого-цифрового преобразователя 4 может быть реализован преобразователь на основе микросхемы компании Analog Devices [10], Texas Instruments [11].As an analog-to-digital converter unit 4, a converter based on a microcircuit from Analog Devices [10], Texas Instruments [11] can be implemented.

В качестве блока обработки сигналов может быть использовано электронного решающее устройство, производящего сравнение и анализ электрических сигналов, отображающего текущее состояние системы на экране блока вывода информации.An electronic decision device can be used as a signal processing unit, which compares and analyzes electrical signals and displays the current state of the system on the screen of the information output unit.

Устройство работает следующим образом: лоцирующие сигналы с выхода источника оптического излучения 1.1 подаются на вход оптического разветвителя 1.2 посредством оптоволоконного кабеля. Далее излучение разделяется на две равные части оптическим разветвителем 1.2 с делением оптической мощности 90/10, причем большая часть мощности поступает с первого выхода оптического разветвителя через оптоволоконный кабель и вводится в конденсор 1.3. Затем оптическое излучение коллимируется, распространяется через анализируемое пространство 1.4 и падает на фоточувствительную поверхность первого фотоприемного блока 2.1, в качестве которого выступает ПЗС-камера, на выходе которой формируется полученный сигнал в цифровом виде. Далее сигнал с выхода фотоприемного блока 2.1 поступает на первый вход блока обработки сигналов 5, который регистрирует пространственное распределение пучка попиксельно и передает информацию о профиле пучка в цифровом виде в форме отсчетных значений интенсивности.The device operates as follows: locating signals from the output of the optical radiation source 1.1 are supplied to the input of the optical splitter 1.2 via a fiber optic cable. Next, the radiation is divided into two equal parts by an optical splitter 1.2 with a division of optical power of 90/10, with most of the power coming from the first output of the optical splitter through the fiber optic cable and introduced into the condenser 1.3. Then the optical radiation is collimated, propagates through the analyzed space 1.4 and falls on the photosensitive surface of the first photoreceiving unit 2.1, which is a CCD camera, at the output of which the received signal is generated in digital form. Next, the signal from the output of the photodetector unit 2.1 is supplied to the first input of the signal processing unit 5, which registers the spatial distribution of the beam pixel by pixel and transmits information about the beam profile in digital form in the form of readout intensity values.

В свою очередь, оптическое излучение со второго выхода оптического разветвителя 1.2 поступает через оптоволоконный кабель и коннектор, а затем падает на поверхность второго фотоприемного блока 2.2, при этом, не проходя через анализируемое пространство 1.4. Таким образом на выходе второго фотоприемного блока 2.2 формируется электрический сигнал, который поступает на вход блока усиления входных сигналов 3, где происходит усиление этого сигнала. Далее усиленный сигнал с выхода блока усиления входных сигналов 3 поступает на вход блока аналого-цифрового преобразователя 4, где усиленный сигнал преобразовывается из аналогового в цифровой, затем преобразованный сигнал полученной информации в цифровом виде поступает на второй вход блока обработки сигналов 5.In turn, optical radiation from the second output of the optical splitter 1.2 enters through the fiber optic cable and connector, and then falls on the surface of the second photoreceiving unit 2.2, without passing through the analyzed space 1.4. Thus, an electrical signal is generated at the output of the second photodetector unit 2.2, which is supplied to the input of the input signal amplification unit 3, where this signal is amplified. Next, the amplified signal from the output of the input signal amplification block 3 is supplied to the input of the analog-to-digital converter block 4, where the amplified signal is converted from analog to digital, then the converted signal of the received information in digital form is supplied to the second input of the signal processing block 5.

Далее происходит обработка полученных сигналов с первого и второго входа блока обработки сигналов 5 и формируется сигнал, отражающий динамику взаимодействия теплового конвективного потока и лазерного пучка. Затем результат обработки поступает в блок вывода информации 6, где отображаются полученная информация. Процесс обработки полученных сигналов заключается в одновременном сопоставлении уровней сигнала U₀ (уровень сигнала фотоприемного устройства) и U_оп (уровень опорного сигнала) в блоке обработки сигналов 5. Полученный сигнал как разность двух этих уровней регистрируется в блоке обработки сигналов 5. Таким образом блок обработки сигналов 5 на основе информации о полученных уровнях сигналов формирует и выводит через блок вывода информации 6 пять типов оповещений: штатный режим работы, нестабильность лазера, дым, тепловой конвективный поток, неисправность.Next, the received signals from the first and second inputs of the signal processing unit 5 are processed and a signal is generated that reflects the dynamics of the interaction of the thermal convective flow and the laser beam. Then the processing result enters the information output block 6, where the received information is displayed. The process of processing the received signals consists of simultaneous comparison of the signal levels U ₀ (signal level of the photodetector device) and U _op (reference signal level) in the signal processing block 5. The received signal as the difference between these two levels is registered in the signal processing block 5. Thus, the processing block signals 5, based on information about the received signal levels, generates and outputs five types of alerts through the information output block 6: normal operation, laser instability, smoke, thermal convective flow, malfunction.

Подробнее логику формирования оповещений описана с помощью временной диаграммы, представленной на фиг. 2. При этом всю диаграмму можно условно разделить на пять временных интервалов, поясняющих различные режимы работы блока обработки.The logic for generating alerts is described in more detail using the timing diagram presented in Fig. 2. In this case, the entire diagram can be divided into five time intervals that explain the various operating modes of the processing unit.

1. Штатный режим работы извещателя. В этом случае уровень сигнала фотоприемного устройства составляет величину , а опорного сигнала - . Величина результирующего сигнала равна разности уровней сигналов фотоприемных устройств: . Сигнал, отражающий результат обработки пространственных характеристик лазерного пучка представляет собой случайную величину со средним значением значительно ниже установленного порога. Сигнал на выходе блока обработки сигналов 5 составляет величину (), что соответствует штатному режиму работы извещателя.1. Normal operating mode of the detector. In this case, the signal level of the photodetector is equal to , and the reference signal - . The magnitude of the resulting signal is equal to the difference in signal levels of photodetectors: . Signal reflecting the result of processing the spatial characteristics of the laser beam represents a random variable with a mean value significantly below a specified threshold. The signal at the output of signal processing unit 5 is the value ( ), which corresponds to the normal operating mode of the detector.

2. Следующий режим, который может возникнуть при работе извещателя - нестабильность характеристик лазера. В этом случае уровни сигналов и будут изменяться одновременно, поэтому результирующий сигнал останется неизменным, что никак не скажется на работе блока обработки сигналов 5. Уровень сигнала также не изменится, т.к. при расчете данной функции вычисляется нормированная величина.2. The next mode that may occur during operation of the detector is instability of the laser characteristics. In this case the signal levels And will change simultaneously, so the resulting signal will remain unchanged, which will not affect the operation of signal processing unit 5. Signal level will also not change, because When calculating this function, the normalized value is calculated.

3. Режим работы сенсора, который может возникнуть при появлении теплового конвективного потока. В этом случае уровень сигнала значительно увеличится, превысив пороговое значение. При этом уровни сигналов и останутся на том же уровне, т.к. мощностной режим лазера не изменился. При достижении порогового уровня на блоке обработки сигналов 5 сформируется уровень сигнала , соответствующий извещению «тепловой конвективный поток».3. The operating mode of the sensor, which can occur when a thermal convective flow appears. In this case, the signal level will increase significantly, exceeding the threshold value. At the same time, the signal levels And will remain at the same level, because The laser power mode has not changed. When the threshold level is reached, the signal level is generated at the signal processing block 5 , corresponding to the notice “heat convective flow”.

4. Следующий режим соответствует появлению дыма в анализируемом пространстве 1.4. Это приводит к постепенному уменьшению уровня сигнала . При этом сигнал остается постоянным. Таким образом, уровень результирующего сигнала увеличивается. При достижении определенной пороговой величины формируется сигнал , что соответствует событию «дым» (появлению дыма в анализируемом пространстве 1.4). При этом для предварительной обработки сигнала о превышении порогового уровня и снижения вероятности ложных срабатываний при случайном попадании посторонних предметов в анализируемое пространство 1.4 или кратковременным падением уровня сигнала, вызванным иными причинами формирование сигнала происходит с некоторой задержкой (обычно 5…10 сек).4. The next mode corresponds to the appearance of smoke in the analyzed space 1.4. This leads to a gradual decrease in signal level . In this case the signal remains constant. Thus, the level of the resulting signal increases. Upon reaching a certain threshold a signal is generated , which corresponds to the “smoke” event (the appearance of smoke in the analyzed space 1.4). At the same time, for preliminary processing of the signal about exceeding the threshold level and reducing the likelihood of false positives in the event of accidental entry of foreign objects into the analyzed space 1.4 or a short-term drop in the signal level caused by other reasons, signal formation occurs with some delay (usually 5...10 sec).

5. Если происходит аварийный выход из строя лазера, то уровни сигналов и будут равны 0, то уровень результирующего сигнала будет равен 0 соответственно. Это приводит к переводу блока обработки сигналов 5 в режим «Неисправность», что соответствует уровню сигнала .5. If an emergency laser failure occurs, then the signal levels And will be equal to 0, then the level of the resulting signal will be equal to 0, respectively. This leads to the transfer of signal processing unit 5 to the “Fault” mode, which corresponds to the signal level .

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что устройство позволяет детектировать в анализируемом пространстве появление дыма и теплового конвекционного потока за счет обработки анализируемого и опорного сигналов с выходов первого 2.1 и второго 2.2 фотоприемных блоков, а также определять разностный сигнал. При этом данные о разностном сигнале позволяют сделать предварительный вывод об изменениях в составе анализируемого пространства.From the above, we can conclude that the device allows you to detect the appearance of smoke and thermal convection flow in the analyzed space by processing the analyzed and reference signals from the outputs of the first 2.1 and second 2.2 photodetector units, as well as determine the difference signal. In this case, data on the difference signal allows us to draw a preliminary conclusion about changes in the composition of the analyzed space.

Анализ опорного сигнала с выхода фотодиода позволяет существенно уменьшить вероятность ложных срабатываний системы за счет контроля стабильности параметров лазерного источника.Analysis of the reference signal from the photodiode output can significantly reduce the likelihood of false alarms of the system by monitoring the stability of the parameters of the laser source.

Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:

1. Compact Stabilized Broadband Light Sources // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_ID=7269 (дата обращения: 30.07.2023).1. Compact Stabilized Broadband Light Sources // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_ID=7269 (access date: 07/30/2023).

2. Multimode Fluoride Fiber Optic Patch Cables // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_ID=7840 (дата обращения: 30.07.2023).2. Multimode Fluoride Fiber Optic Patch Cables // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_ID=7840 (access date: 07/30/2023).

3. 1x2 High-Power, Single Mode Fused Fiber Optic Couplers / Taps, 970 - 1070 nm // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=13269 (дата обращения: 30.07.2023).3. 1x2 High-Power, Single Mode Fused Fiber Optic Couplers / Taps, 970 - 1070 nm // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=13269 (access date: 07/30/2023 ).

4. Аксессуары для сбора излучения и ввода в волокно // SOLAR Laser Systems: URL: https://solarlaser.com/devices/light-collecting-fiber-coupling-systems/ (дата обращения: 30.07.2023).4. Accessories for collecting radiation and inputting into fiber // SOLAR Laser Systems: URL: https://solarlaser.com/devices/light-collecting-fiber-coupling-systems/ (access date: 07/30/2023).

5. Greateyes - Cameras // Greateyes: URL: https://www.greateyes.de/en/cameras.html?mCtrl=Model&mOp=View&m_Products%5BmodelId%5D=66 (дата обращения: 30.07.2023).5. Greateyes - Cameras // Greateyes: URL: https://www.greateyes.de/en/cameras.html?mCtrl=Model&mOp=View&m_Products%5BmodelId%5D=66 (access date: 07/30/2023).

6. Photodiodes // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=285&gclid=Cj0KCQjwyMiTBhDKARIsAAJ-9VvMZ0XBVvcY0wisNDBxqpBzWhoUZInThFcjm2aT60OkDy1-969l4RwaAhzcEALw_wcB (дата обращения: 30.07.2023).6. Photodiodes // Thorlabs: URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=285&gclid=Cj0KCQjwyMiTBhDKARIsAAJ-9VvMZ0XBVvcY0wisNDBxqpBzWhoUZInThFcjm2aT60OkDy1-969l4RwaAhzcEALw _wcB (date of access: 07/30/2023).

7. Si photodiodes // Hamamatsu Photonics: URL: https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/optical-sensors/photodiodes/si-photodiodes.html (дата обращения: 30.07.2023).7. Si photodiodes // Hamamatsu Photonics: URL: https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/optical-sensors/photodiodes/si-photodiodes.html (access date: 07/30/2023).

8. Photodiodes: Visible (Blue and Red Enhanced Detectors) // Opto Diode Corp: URL: https://optodiode.com/photodiodes-visible.html (дата обращения: 30.07.2023).8. Photodiodes: Visible (Blue and Red Enhanced Detectors) // Opto Diode Corp: URL: https://optodiode.com/photodiodes-visible.html (access date: 07/30/2023).

9. General Purpose Op Amps // Analog Devices: URL: https://www.analog.com/en/parametricsearch/11085#/ (дата обращения: 30.07.2023).9. General Purpose Op Amps // Analog Devices: URL: https://www.analog.com/en/parametricsearch/11085#/ (access date: 07/30/2023).

10. High Speed A/D Converters>10 MSPS // Analog Devices: URL: https://www.analog.com/en/parametricsearch/10826#/ (дата обращения: 30.07.2023).10. High Speed A/D Converters>10 MSPS // Analog Devices: URL: https://www.analog.com/en/parametricsearch/10826#/ (access date: 07/30/2023).

11. Analog-to-digital converters (ADCs) // Texas Instruments: URL: https://www.ti.com/data-converters/adc-circuit/products.html (дата обращения: 30.07.2023).11. Analog-to-digital converters (ADCs) // Texas Instruments: URL: https://www.ti.com/data-converters/adc-circuit/products.html (access date: 07/30/2023).

Claims

A fiber-optic smoke and thermal convection flow sensor containing an optical part, which includes a source of optical radiation and the analyzed space, as well as a signal processing unit and a photoreceiving part, including a first photoreceiving unit optically connected to the analyzed space, and its output connected to the first input of the signal processing unit, characterized in that the device additionally contains an information output unit, and in the optical part there is an optical splitter and a condenser connected in series, as well as a second photodetector unit, which is a component block of the photodetector part, while the input of the second photodetector unit is connected with the second output of the optical splitter, the input of which is connected to the output of the optical radiation source, while the condenser is optically connected to the analyzed space, and the output of the second photoreceiving unit is connected to the input of the input signal amplification unit, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter unit, and its the output is connected to the second input of the signal processing block, the output of which is connected to the input of the information output block.