Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обоснование основных йоложений, используемых при исследовании и разработке судовой системы сигнализации с фотоэлектрическими датчиками дыма . 8
1.1. Современное состояние судовых систем автоматической сигнализации с датчиками дыма. 8
1.2. Основные понятия, методы и уравнения регистрации дымовых аэрозолей . 13
1.3. Пороговая чувствительность датчиков дыма. -26
1.4. Ложные срабатывания судовых систем автоматической сигнализации с датчиками дыма. 35
Задачи диссертационной работы.
Глава 2 Исследование и выбор основных параметров оптической схемы судового датчика дыма на основе эффекта Тиндаля . 44
2.1. Теоретическое исследование оптической схемы датчика дыма. 44
2.2. Физическое исследование угловых зависимостей коэффициента чувствительности, определение оптимальных значений угла рассеяния, расчет значений функции Ми для дымовых аэрозолей судовых материалов . 58
2.3. Физическое исследование вариантов построения оптических схем судового датчика дыма, обеспечивающих минимальную нестабильность пороговой чувствительности. 95
Глава 3. Исследование, сравнительный анализ и разработка методов подавления ложных сигналов судовой системы автоматического обнаружения дыма . 106
3.1. Методы устранения ложных сигналов оптического узла датчика дыма на основе эффекта Тиндаля. 107
3.2. Сравнительный анализ методов устранения ложных сигналов в тракте преобразования информации датчика дыма . 119
3.3. Методы защиты от ложных сигналов на выходе порогового устройства датчика дыма. 132
3.4. Исследование алгоритмов обработки сигналов от датчиков в судовой системе сигнализации с датчиками дыма. 140
3.5. Разработка функциональных схем судовых систем сигнализации с защитой от ложных срабатываний путем формирования выходного сигнала обнаружения по реакции датчиков системы на снижение пороговой чувствительности. 157
Глава 4 Результаты разработки, испытания и применения судовой системы автоматического обнаружения дыма . 168
4.1. Принцип действия, структурная и функциональная схемы судовой системы автоматической сигнализации с датчиками дыма на основе эффекта Тиндаля . 168
4.2. Результаты испытаний и применения разработанной судовой системы сигнализации с датчиками дыма на основе эффекта Тиндаля. 193
Заключение 197
Приложения 204
Литература 224
- Основные понятия, методы и уравнения регистрации дымовых аэрозолей
- Физическое исследование угловых зависимостей коэффициента чувствительности, определение оптимальных значений угла рассеяния, расчет значений функции Ми для дымовых аэрозолей судовых материалов
- Сравнительный анализ методов устранения ложных сигналов в тракте преобразования информации датчика дыма
- Принцип действия, структурная и функциональная схемы судовой системы автоматической сигнализации с датчиками дыма на основе эффекта Тиндаля
Введение к работе
В Советском Союзе уделяется большое внимание развитию судового электрооборудования, это обеспечивает дальнейшую автоматизацию технологических процессов на судах, сокращение численности экипажей, а также снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций.
Появление на судах машинных помещений (МП) без постоянной вахты, широкое использование полимерных материалов, сокращение численности экипажей и расширение номенклатуры перевозимых грузов с одной стороны приводит к увеличению вероятности появления очага пожара на судне, а с другой к уменьшению вероятности его своевременного обнаружения непосредственно членами экипажа, поэтому только в трети случаев экипажу удается самостоятельно ликвидировать пожар на судне /I/.
При этом важное значение имеет совершенствование судовых автоматических систем пожарной сигнализации. Эта задача, до настоящего времени, не решена удовлетворительно. 87,8% пожаров на морских судах обнаруживается членами экипажей и лишь 11,4% автоматическими системами /I/, при этом на каждый сигнал достоверного обнаружения приходится около II ложных сигналов /2/. Таким образом, проблема обнаружения пожара на судне по первым его признакам является основным звеном в решении задачи обеспечения безопасности мореплавания, что нашло свое отражение в требованиях Международной конвенции по охране человеческой жизни на море ( SOLAS-74) /4/, вступивших в силу 25 мая 1980г. и Правилах классификации и постройки морских судов Регистра СССР ( в части раздела "Электрооборудование судов), разработанных с учетом основных положений Конвенции /4/.
Актуальными задачами, вытекающими из насущных нужд практики
являются создание датчиков первичной информации о параметрах контролируемого процесса и устройств обработки сигналов от датчиков, обеспечивающих высокую достоверность обнаружения, а также низкую вероятность появления ложных сигналов обнаружения в условиях изменения режимов работы электроэнергетической системы судна, колебаний температуры окружающей среды, высокой влажности, наличия интенсивных воздушных потоков, вибрации, агрессивных сред, появления неисправностей в аппаратуре обнаружения и других факто -ров сопутствующих эксплуатации системы на морских судах.
Диссертационная работа посвящена исследованию и разработке аппаратуры по обнаружению дымовых аэрозолей судовых материалов, что сокращает время обнаружения в 95% случаев /3/ в четыре раза, по сравнению с широко используемой в настоящее время на морских судах аппаратурой температурного контроля /5/.
Целью диссертационной работы является совершенствование судового электрооборудования на основе создания судовой автоматической системы сигнализации с фотоэлектрическими датчиками дыма на основе эффекта Тиндаля.
Для реализации этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
исследовать оптические свойства дымовых аэрозолей судовых материалов. Разработать экспериментальную установку и методику проведения физического исследования;
исследовать оптический узел судового фотоэлектрического датчика дыма. Определить основные параметры оптического узла датчика;
исследовать причины появления ложных сигналов датчиков дыма и вторичных приборов систем сигнализации. Разработать новые технические средства уменьшения вероятности появления ложных сиг-
налов;
- разработать и внедрить аппаратуру для сигнализации о появлении задымленности в судовых помещениях.
Идея работы заключается в изыскании путей снижения вероятности ложных обнаружений судовой системой сигнализации с датчиками дыма на основе эффекта Тиндаля из-за действия эксплуатационных условий и неисправностей в системе при одновременном увеличении вероятности обнаружения дымовых аэрозолей судовых материалов.
На защиту выносятся:
Научное обоснование методики выбора основных параметров оптической схемы судового фотоэлектрического датчика на основе эффекта Тиндаля.
Результаты исследования методов уменьшения вероятности появления ложных сигналов судовых систем сигнализации с фотоэлектрическими датчиками дыма.
Результаты разработки и внедрения судовой системы сигнализации с датчиками дыма на морских судах.
Научная новизна исследований подтверждена 7 авторскими свидетельствами и 7 положительными решениями ГК СМ СССР по делам изобретений.
Выполненные исследования, представляют интерес не только для авто' матического обнаружения пожара на судне по первым его признакам, но и для средств автоматического контроля аэрозольных выбросов главного и вспомогательного двигателей, контроля запыленности грузовых отсеков, обнаружения аварийных концентраций масляного тумана в МП, а также для средств двухпозиционного автоматического контроля и сигнализации о состоянии контролируемых объектов в любых судовых информационно-измерительных системах.
Практическим результатом работы явилась разработка судовой системы сигнализации с фотоэлектрическими датчиками дыма, проведение испытаний, обеспечение промышленного выпуска и внедрение с положительным технико-экономическим эффектом на судах ММФ системы, отвечающей современным требованиям Морского Регистра СССР.
Основные понятия, методы и уравнения регистрации дымовых аэрозолей
Определение пороговой чувствительности датчиков производилось при воздействии дымовой аэрозоли хлопчато-бумажной ткани в нормальных условиях сразу после проведения испытания.
Результаты испытаний показали, что датчики зарубежных фирм не выдерживают испытаний на соответствие требованиям Морского в камере морского тумана. Регистра СССР поэтому исследования, направленные на создание судового датчика дыма, являются весьма актуальными. В последнее время появился ряд весьма интересных публикаций о новых разработках с использованием современных вычислительных средств, в частности, микропроцессорной техники /20/, а также -волоконных линий связи датчиков дыма и устройств обработки сигналов от датчиков /21/. В Советском Союзе и за рубежом серьезно изучаются особенности новых методов и схемных решений в данной области техники.
Характерным и перспективным направлением развития является тенденция к созданию комплексных судовых информационно-измерительных систем для обобщенного анализа всей информации, поступающей от датчиков различного назначения и типа.
Среди веществ, выделяющихся при горении судовых материалов имеются горючие газы ( СО, Щ,// t т//т и ф. ), газы не вступающие в реакцию, но участвующие в процессе горения С / ,Щ и др. ), а также частицы дыма (свободный углерод, частицы смолы, капли конденсированных веществ с высокой точкой кипения и др.), которые в свою очередь имеют весьма сложный состав. Например, частицы дыма, образующиеся при горении поливинилхлорида содержат около 62 составляющих /22/. При распространении в судовом помещении частицы дыма (дымовая аэрозоль) изменяют свои параметры в результате коагуляции, конденсации и испарения жидкой оболочки /23/.
Дымовые аэрозоли, образующиеся при горении веществ являются полидисперсными /24/ и характеризуются гранулометрическим составом, формой частиц, комплексным показателем преломления и количественными характеристиками концентрации. В ряде случаев к этим параметрам добавляются удельный вес материала частиц, их электрический заряд и другие. Это далеко не полное перечисление показывает, что дым весьма сложное явление. В диссертации учтены микрофизические свойства дыма только в той степени, в какой они влияют на параметры автоматической регистрации дымовых аэрозолей судовых материалов фотоэлектрическим методом (на основе эффекта Тиндаля) /25/.
Гранулометрический состав дымовых аэрозолей, образующихся при различных режимах горения материалов, исследовался рядом авторов /9,18,22,26-28/, Полученные результаты сильно отличаются друг от друга, поскольку зависят от метода измерения, количественной концентрации частиц дымовой аэрозоли в момент измерения, длительности промежутка времени между образованием аэрозоля и проведением измерения размеров частиц, способа отбора проб, точности и разрешающей способности измерительной аппаратуры. В работе /26/ измерение диаметров частиц, осуществленное микрофотографированием показало, что средний диаметр частиц дымовой аэрозоли древесины равен 0,6 мкм. Эти результаты подтверждаются данными из /9/, где установлено, что для древесины средний диаметр частиц около 0,6 мкм, а для поливинилхлорида (0,3-0,5) мкм. Учитывая эти данные и результаты измерения размеров частиц дыма, проведенные в процессе натурных испытаний /18,27/, можно сделать вывод, что большинство дымовых аэрозолей имеют средний диаметр частиц (0,3-1,2) мкм. При этом частицы меньших размеров образуются при пламенном горении древесины, а наиболее крупные образуются при горении жидких углеводородных топлив. В работе /28/ получены размеры частиц дыма в диапазоне 0,01 мкм - 0,3 мкм (исследовались 8 дымообразующих материалов). Такие результаты обусловлены разбавлением (добавлением к аэрозольной среде воздуха) дымовых аэрозолей сразу после их образования. При этом полностью прекращается процесс коагуляции и происходит интенсивное испарение материала частиц. В судовых помещениях обнаружение дымовых аэрозолей производится, как правило, через время (1-5) мин. после их образования, необходимое для переноса частиц от очага горения к датчику. За это время практически полностью заканчивается изменение субмикронной фракции аэрозоли и значения диаметров частиц устанавливаются в диапазоне (0,3-1,2) мкм. /22/.
Гранулометрический состав дымовых аэрозолей может быть описан функцией распределения частиц по размерам. В работе /28/ он представлен логарифмически нормальным распределением, а в работах /1,29/ предлагается использовать гамма-распределение. На рис. I.I приведены графики функций логарифмически нормального (сплошная линия) и гамма-распределения (пунктирная линия), при одинаковом модальном радиусе частиц ( = 0,6 мкм), и расстоянии между ветвями функции на уровне:
Физическое исследование угловых зависимостей коэффициента чувствительности, определение оптимальных значений угла рассеяния, расчет значений функции Ми для дымовых аэрозолей судовых материалов
Таким образом, формулы (2.8, 2.10) позволяют определить диапазон возможных размеров объема рассеяния. Установка необходимой величины объема рассеяния осуществляется выбором излучателя с необходимой диаграммой направленности излучения, фотоприемника с соответствующим углом поля зрения, установкой апертурной и полевой диафрагм, выбором расстояния и угла между излучателем и фотоприемником. Использование тех или иных приемов зависит от используемой в датчике оптической схемы. Рис. 1.2 (б,в,г,д) иллюстрирует возможности изменения размеров объема рассеяния для основных типов оптической схемы датчика. Увеличение объема рассеяния ведет к увеличению коэффициента чувствительности и может быть достигнуто увеличением апертур излучателя и фотоприемника. Вопрос правильного выбора апертуры является одним из наиболее важных. Суммарная (действующая) апертура фотоприемника не должна превышать ширины интервала углов рассеяния, в котором нестабильность коэффициента чувствительности Kj минимальна, при этом целесообразнее расширять апертуру фотоприемника, а не излучателя поскольку его поток, как правило, коллимирован. В большинстве случаев апертурный угол излучателя выбирается в интервале 0 В то же время, выбор малых значений суммарной апертуры (10-20) уменьшает величину полезного сигнала, что увеличивает требования к отношению сигнал/шум фотоприемника.
Физическое исследование угловых зависимостей коэффициента чувствительности, определение оптимальных значений угла рассеяния, расчет значений функции Ми для дымовых аэрозолей судовых материалов. Анализ теоретических зависимостей позволил сделать ряд важных выводов о параметрах конструкции оптической схемы датчика,однако эти результаты требуют экспериментального уточнения.
Микрофизические свойства дымовых аэрозолей, образующихся при горении судовых конструкционных, отделочных, топливных и электроизоляционных материалов, могут иметь какие-то особенности, что внесет коррективы в общие выводы.
Идея экспериментального исследования состоит в определении индикатрис рассеяния дымовых аэрозолей, образующихся при горении судовых материалов, при следующих условиях: - облучении дымовой аэрозоли излучением арсенид-галлиевого излучателя и регистрации рассеянного излучения кремниевым фотоприемником; - во время определения индикатрис рассеяния различных дымовых аэрозолей поддерживается одно и тоже значение оптической плотности среды; Варьируемыми факторами являются дымообразующий материал, угол рассеяния и влажность аэрозольного потока. 1) в измерительной камере установки должно обеспечиваться равномерное перемешивание дымовой аэрозоли; 2) скорость потока в измерительной камере должна соответствовать средней величине перемещения воздушных потоков во время начальной фазы пожара; 3) измеритель индикатрисы рассеяния должен иметь такие размеры, чтобы его можно было установить в измерительной камере,при этом его установка не должна значительно уменьшать поперечное сечение измерительной камеры, т.к. это может исказить характер перемешивания аэрозольной среды; 4) измерение индикатрис должно производиться в естественном взвешенном состоянии частиц; 5) визируемый объем измерителя индикатрис рассеяния должен быть открыт для прохождения аэрозольной среды, т.е. конструктивные элементы должны создавать возможно меньшее сопротивление прохождению аэрозольной среды через визируемый объем; 6) соотношение сигнал-помеха на выходе измерителя индикатрис должно быть максимальным; 7) усилительный тракт фотоприемника и схема его включения должны обеспечивать линейную зависимость между мощностью оптического сигнала на входе фотоприемника и амплитудой выходного сигнала усилительного тракта; 8) усилитель должен быть расположен в непосредственной близости к фотоприемнику, при этом должна обеспечиваться надежная экранировка корпуса фотоприемника, его выводов и усилителя; 9) на результаты измерения индикатрисы не должны влиять посторонние засветки;. 10) в качестве излучателя необходимо использовать арсенид-галлиевый излучающий диод, а в качестве фотоприемника - кремниевый фотодиод; 11) измерение индикатрисы должно быть непрерывным или квазинепрерывным; 12) время регистрации индикатрисы должно быть минимальным; 13) сжигание дымообразующих материалов должно производиться в соответствии с требованиями ГОСТ І2.І.0І7-79ССБТ , в режиме тлеющего горения. Анализ приборов для определения характеристик рассеяния аэрозольных сред показал, что они не соответствуют указанным требованиям в полной мере. В большинстве случаев используются приборы и методы,в которых рассеивающие свойства дымовой аэро-золи могут быть определены косвенно по результатам гранулометрического анализа /58,65/, что требует значительного времени на анализ, сложных расчетов, априорных сведений о показателе преломления частиц аэрозоли, их форме, удельном весе, а также градуировки устройства по эталонному аэрозолю. В работе /66/ рассматривается метод определения размеров частиц аэрозоли по результату определения отношения интенсивностей рассеяния под двумя малыми углами. В этом случае в определении индикатрисы рассеяния могут быть допущены грубые ошибки из-за отсутствия сведений о показателе преломления.
Приборы для непосредственного определения характеристик рассеяния имеют ряд важных недостатков. В работе /67/ рассматривается устройство с вращающимся вокруг визируемого пространства фотоприемником. При этом дымовой поток создается специальным соплом, а нестабильности потока дыма в течение цикла измерений компенсируются дополнительным оптическим трактом. В этом устройстве поток дыма не попадает свободно в визируемый объем, а сначала засасывается из другого объема и фокусируется, что приводит к изменению микрофизических свойств дыма.
Сравнительный анализ методов устранения ложных сигналов в тракте преобразования информации датчика дыма
В интервале углов У= 45 - 100 интенсивность рассеяния монотонно уменьшается при увеличении Q . В интервале в s 100 4- 155 зависимость имеет волнообразный характер. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 64 раза.
Для дымовой аэрозоли пенополиуретана (см. рис. 2.15, график 3) интенсивность рассеяния монотонно уменьшается при увеличении угла 9 от 25 до 105. В интервале углов в - 105 150 зависимость имеет волнообразный характер. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 55 раз.
Для дымовой аэрозоли полиэтилена (см. рис. 2,15, график 4) интенсивность рассеяния под углом У = 25 имеет наибольшее значение по сравнению с другими исследуемыми материалами. В интервале углов в - 25 100 интенсивность рассеяния убывает при увеличении угла У . В интервале углов У- 100 - 120 интенсивность рассеяния не зависит от угла У . При угле &- 130 зависимость имеет минимальное значение. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 235 раз.
Для дымовой аэрозоли, образующейся при термодеструкции обивочной ткани ( см. рис. 2.15, график 5) интенсивность рассеяния монотонно убывает в интервале углов У - 25 90. В интервале углов У я 90 115 интенсивность рассеяния почти не зависит от угла У . В интервале углов У= П5 155 зависимость имеет волнообразный характер. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 65 раз. Для дымовой аэрозоли древесины ели ( см. рис. 2.15, график 6) интенсивность рассеяния монотонно убывает в интервале углов У = 25-г 100 и имеет минимальное значение при угле (у- 120. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 65 раз. Для дымовой аэрозоли пенопласта ППУ-7І6М ( см.рис.2.15, график 7) зависимость интенсивности рассеяния от угла в имеет ступенчатый характер, убывая при увеличении угла 9 от 25 до 120. Четко выраженный минимум интенсивности рассеяния отсутствует. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 75 раз. Для дымовой аэрозоли экспанзита (см.рис. 2.15, график 8) интенсивность рассеяния имеет локальные экстремумы при углах 0= 30 и &= 35. В интервале углов &= 35 100 интенсивность рассеяния монотонно убывает. В интервале углов 0= 100 140 интенсивность рассеяния очень мала. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 185 раз. Для дымовой аэрозоли, образующейся при сжигании хлопчатобумажной ветоши, смоченной в дизельном топливе ( см. рис. 2.16, график 9) интенсивность рассеяния убывает в интервале углов ff - 25 105. В интервале углов G - 105 120 интенсивность рассеяния не зависит от угла С/ . В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 63 раза. Для дымовой аэрозоли сигареты (см. рис. 2.16, график 10) интенсивность рассеяния монотонно убывает в интервале углов Q в 25 100. При У- 100 зависимость имеет минимум. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 120 раз. Для дымовой аэрозоли, образующейся при термодеструкции (см. рис. 2.16, график II) интенсивность рассеяния монотонно убывает в интервале углов У = 254--12б. В интервале углов $=120 155 зависимость имеет волнообразный характер. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 100 раз. Для дымовой аэрозоли бумажно-слоистого пластика ( см. рис. 2.16, график 12) интенсивность рассеяния убывает в интервале углов 9= 25 100. В интервале в 100 120 интенсивность рассеяния имеет очень малые значения, монотонно увеличиваясь в интервале углов 6- 120 155. В диапазоне измерения интенсивность рассеяния изменяется в 170 раз. Изложенные результаты позволяют установить некоторые общие закономерности свойственные для угловых зависимостей коэффициента чувствительности дымовых аэрозолей судовых материалов. Все угловые зависимости коэффициента чувствительности принимают максимальные значения в интервале углов 0 s 25- 35. В интервале углов в- 35- 100 с увеличением угла рассеяния & значения убывают. Минимальные значения имеют место в интервале углов &= 100- 155 ( в этом интервале часть зависимостей имеет волнообразный характер). Величина Я/ в диапазоне измерения и- 25-155 для различных дымовых аэрозолей может изменяться в 55-235 раз. Было установлено, что график угловой зависимости коэффициента чувствительности дымовых аэрозолей, образующихся при одновременной термодеструкции двух различных материалов лежит между графиками угловых зависимостей коэффициентов чувствительности каждого материала в отдельности. Исследование проводилось для следующих пар судовых материалов: пенополиуретан: ППУ-ЗІ6 М и пенопласт ГОШ-І, хлопчато-бумажная ткань и древесина ели,оболочка кабеля КНЭР и полиэтилен.
Исследования показали, что угловая зависимость коэффициента чувствительности дымовой аэрозоли сигарет не имеет каких-либо специфических особенностей, позволяющих осуществлять ее селекцию, как источника ложных сигналов обнаружения.
Принцип действия, структурная и функциональная схемы судовой системы автоматической сигнализации с датчиками дыма на основе эффекта Тиндаля
Обнаружение дыма, образовавшегося в результате термодеструкции судовых конструкционных, отделочных и топливных материалов на фоне широкого спектра внешних воздействий и нарушений работы аппаратуры дымообнаружения не мыслимо без выявления различий между сигналом и посторонним воздействием.
Признак, по которому дымовые аэрозоли абсолютно отличаются от любого источника постороннего воздействия, в данном случае отсутствует, т.е. любой признак искомого сигнала в той или иной степени присушь фону.
Поэтому задача обнаружения дыма носит вероятностный характер. Вероятность правильного обнаружения будет тем больше, чем большее число признаков, позволяющих отличить сигнал от фоцаї принимается во внимание.
Кроме того, при решении задачи большую роль играет априорная вероятность появления дымовой аэрозоли. Роль априорной вероятности можно проиллюстрировать следующим примером. Предположим, что фоновое воздействие создает ложный сигнал один раз в час. Если искомый сигнал появляется раз в минуту, то на один ложный сигнал будет приходиться 60 правильных обнаружений дыма. Если искомый сигнал появляется раз в сутки, то в течение суток сформируется 24 ложных сигнала тревоги. Это уже недопустимо и возникает необходимость увеличить вероятность правильного обнаружения.
В данной главе проведен анализ результатов разработки ряда технических решений, направленных на снижение вероятности ложных сигналов судовой системы обнаружения с фотоэлектрическими датчиками дыма на основе эффекта Тиндаля.
Поскольку причины ложных обнаружений отличаются физической природой, функциями распределения плотности вероятности, амплитудами, спектром и длительностями воздействий, существует необходимость как-то классифицировать технические приемы, направленные на решение этой задачи.
Классификация технических приемов по принципу достигаемого эффекта показала, что между решениями отнесенными к одной группе не редко отсутствует всякая смысловая связь. Поэтому в качестве классификационного признака предложено использовать "место" устранения ложного сигнала в тракте преобразования информации. Образуются следующие группы методов защиты от ложных обнаружений. Первая группа - методы устранения ложных сигналов оптического узла датчика. Вторая группа - методы устранения ложных сигналов в тракте преобразования информации датчика. Третья группа - методы, отсеивающие ложные сигналы на выходе порогового устройства датчика. Четвертая группа - методы защиты от ложных обнаружений за счет выбора алгоритма обработки сигналов от датчиков. Результаты исследования методов подавления ложных сигналов опубликованы в работе /105/. где М/тГ величина помехи, приведенной к выходу фотоприемника, возникающей при действии посторонних аэрозолей; К#гр. - текущий коэффициент передачи излучения излучателя, отраженного от поверхности приемной камеры на фотоприемник; - начальный коэффициент передачи излучения излучателя, отраженного от поверхности приемной камеры на фотоприемник; Мт- величина помехи, приведенной к выходу фотоприемника, возникающей при действии электромагнитной или оптической помехи; j-.s иш- среднеквадратичный сигнал шума фотоприемника; /Sj - коэффициент чувствительности; Р; Р0 - соответственно текущее и начальное значения мощности излучения излучателя; S; S0 - соответственно текущее и начальное значения чувствительности фотоприемника к излучению излучателя; Ддм - пороговая оптическая плотность дыма. Правая часть неравенства (3.1) детально исследована в третьей главе, где определены параметры оптической схемы, которые обеспечивают максимум произведения КД Дш » поэтому дальнейшее совершенствование оптического узла может осуществляться только за счет минимизации левой части неравенства. Постоянная величина разности между левой и правой частями неравенства (3.1) соответствует стабильной величине пороговой чувствительности датчика в процессе его эксплуатации.
В судовых условиях первое слагаемое левой части неравенства (3.1) обусловлено воздействием табачного дыма, частиц пыли, водяного и соляного туманов. Результаты исследования аэрозоли та бачного дыма показали, что ее селекция по оптическим свойствам в потоке неполяризованного излучения невозможна, а результаты работ /27,68/ показывают, что микрофизические свойства других аэрозолей помех тоже не могут быть селектированы. В большинстве случаев основным отличительным критерием дымовой аэрозоли служат высокая количественная концентрация и ее относительно быстрый подъем по сравнению со средней величиной концентрации характерной для частиц аэрозолей помех. В работах /76-81/ предложен ряд технических решений по устранению влияния пыли на работу фотоэлектрических датчиков дыма. Известные методы селекции табачного дыма, как посторонней аэрозоли /82,83/ мало эффективны. Один из обходных путей достижения цели состоит в формировании сигнала обнаружения ввиде суммы сигналов о появлении дыма из различных точек контролируемого помещения. В этом случае селектирующим признаком будет то, что аэрозоль-помеха появляется в локальном объеме. Одним из вариантов реализации такого метода является оптическая схема датчика, представленная на рис. 3.1.
Похожие диссертации на Судовая система сигнализации с фотоэлектрическими датчиками дыма
