Одними из главных условий проектирования оптоэлектронных датчиков пламени заключаются в следующим:
- При проектировании оптоэлектронных датчиков необходимо сконцентрироваться на главном работающим элементе, который и определяет параметры датчика — приемник излучения.
- Соответствие устройства различным видам возгорания обеспечивается за счет разнообразия фотоэлектрических характеристик ПИ.
- Соответствие устройств к условиям эксплуатации и сопряжённость их с приемно-контрольными приборами и управления (ПКПиУ) получается за счет применения специальных конструкций и электронных схем обработки сигналов.
- Устройства работоспособности датчика своими оптическими параметрами должны соответствовать очагу возгорания.
Соответствие устройства различным видам возгорания
В связи с постоянным развитием появляются новые технологии и материалы, которые помогут спроектировать новейшие полупроводниковые многоспектральные, многоэлементные фотогальванические приемники излучения (ПИ), непосредственно преобразующие излучение пламени и фоновых оптических помех.
Применение такого ПИ в качестве главного рабочего в оптоэлектронных датчиках пламени помогает распознать пламя с применением принципа спектральной селекции, когда выделяемое пламенем излучение на фоне различных оптических помех регистрируется в спектре его излучения, излучающих свет, продуктов горения, например паров воды и углекислого газа.
Для выявления пламени при таком способе опознавания не требуется наличия колебаний интенсивности излучения, это является важным условием работы и основным минусом всех известных датчиков пламени, поскольку необходимость работы по «светящимся» источникам дает начало высокому значению ложных срабатываний «светящихся» оптических помех.
Видоизменяя состав полупроводникового материала и спектр пропускания интерференционных фильтров, который входят в состав ПИ, мы получим спектральные характеристики чувствительности оптоэлектронных датчиков пламени, которые будут соответствовать спектру излучения очагов возгорания.
На рисунке 1 изображены спектральные характеристики фоточувствительных элементов (ФЭ), полученные способом, который был описан выше.
Рис. 1. Спектральные характеристики ФЭ
Сравнивая сигналы, которые приходят от каждого ФЭ с спектральной характеристикой, можно с точностью узнать, оптическая помеха или это излучение возгорания.
Соответствие устройств к условиям эксплуатации и сопряжённость их с приемно-контрольными приборами и управления (ПКПиУ)
Полное соответствие датчика нужным условиям пожаробезопасности соответствие должно быть не только по оптическому компоненту (оптический вход датчика), но и по электрическому (электрический выход датчика). В адресно-аналоговых типов датчиков, нужно учитывать возможности построения адресной системы в совокупности с возможностями ПКПиУ и соответствующей им системы.
Главные требования к оптоэлектронному датчику пламени:
- Датчик периодически должен посылать на ПКПиУ сигналы о самодиагностике, также посылать сигнал «Неисправность» и сигнал «Пожар».
- Датчик должен соответствовать требованиям по взрывобезопасности, рабочий диапазон температур (от –65 до +85 °С), и обладать устойчивостью к агрессивным (оксид серы).
- В таком датчике должна быть осуществима возможность дооборудование его адресной меткой (плата).
Соответствие оптических параметров устройства очагам возгорания
В качестве устройства для проверки работоспособности датчиков используются фонари (инфракрасные).
Спектральное распределение излучения фонаря воспроизводит инфракрасные спектры излучения разных видов возгорания, одновременно освещая и направляя луч на датчик. Спектры данного излучения с высокой точностью совпадают со спектрами излучения определенного вида возгорания.
Контроль неисправности (самоконтроль) ПИ реализуется путем присоединения к ПИ инфракрасного излучателя, который помогает направлять излучение обходя систему интерференционных фильтров так, что просвечиваются и диагностируются все фоточувствительные элементы.
При проверке загрязнения входного окна спектр излучения проверочного излучателя и спектрального распределения чувствительности фоточувствительных элементов должны соответствовать друг другу. Фотолюминесцентный излучатель с интерференционными фильтрами используется как проверочный излучатель (контрольный).
При подборе оборудования оптоэлектронных датчиков пламени необходимо:
– Проанализировать и определить вероятные очаги возгорания, помехи (оптические), а также наличие взрывоопасности;
– Проанализировать и определить особенность расположения защищаемых объектов в зоне контроля датчика;
– Изучение паспортах данных (ПС), руководства по эксплуатации (РЭ), сертификатов соответствия датчика.
– Наличие дополнительных требований к датчику, которые не указаны в ПС, РЭ, но которые необходимы при учитывании особенностей защищаемого объекта.
Литература:
- Медведев Ф. К., Варфоломеев С. П. и др. Электрон- но-оптические извещатели пламени. ИК-приемники нового поколения // Электроника НТБ. 2000. № 6
- Семенов А. С. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации / А. С. Семенов, В. Л. Смирнов, А. В. Шмалько. — М: Радио и связь, 1990. — 224 с.
- Н. В. Никоноров, С. М. Шандаров. Волноводная фотоника: учебное пособие, курс лекций. — СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. — 143 с.
