Датчик ультрафиолетового излучения

 

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з G 08 В 17/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ":::

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Цель изобретения — повышение помехо- устойчивостии датчика.

Датчик содержит экран 7, установленный между первым люминофором 1, первым сине-зеленым стеклом 2, первым красным, стеклом 3, размещенным послойно, и вторым сине-зеленым стеклом 4, вторым люминофором 5 и вторым красным стеклом 6.. также размещенными послойно, первый и второй фотопреобразователи 8 и 9, установленные под первым и вторым красными:..," стеклами 3 и 6 соответственно. дифферегг-; циальный усилитель 10, положительный, вход которого подключен к выходу фотопре-: образователя 8, а отрицательный вход — к,: выходу фотопреобраэователя 9. 1 ил.

Ф г

&пк оллимчж . 00

С) . СО О

Ю

&w электрамкии (21) 4786025/24 . (22) 26.01,90 (46) 23.04.93. Бюл, М.15 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро "Старт" (72) В,П.Семендяев, P.Н.Щелоков, Л.Д.Горбачев и H.Ï.Êîíäðàøêèí (56) Патент США 1Ф 4272679, кл. 6 01 J 1/42, опублик, 1981. (54) ДАТЧИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ . (57) Изобретение относится к противопожарной автоматике и предназначено для применения в системах пожарной защиты объектов, где возможно воспламенение пожароопасных веществ.

„„ Д „„1810899 А1

1810899

Изобретение относится к противопожарной автоматике и предназначено для применения в системах пожарной защиты объектов, где возможно воспламенение пожароопасных веществ, . Цель изобретения — повышение помехоустойчивости датчика, На чертеже приведена схема электрического функционального датчика ультрафиолетового излучения, Датчик содержит, первый оптический канал, содержащий оптический узкополосный фильтр, выполненный иэ размещенных послойно первого люминофора 1, первого сине-зеленого стекла 2, первого красного стекла 3, второй оптический канал, содержащий второй оптический узкополосный фильтр, выполненный из размещенных послойно второго сине-зеленого стекла 4, второго люминофора 5 и второго красного стекла 6, экран 7, первый фотопреобразователь 8, второй фотопреобразователь 9, дифференциальный усилитель 10. Первый и второй узкополосные фильтры оптически связаны с первым и вторым фотопреобразователями, входы которых связаны с разнополярными входами дифференциального усилителя, выход которого является выходом датчика. При этом первый люминофор и второе сине-зеленое стекло являются входными элементами датчика, о, Изобретение осуществляется следующим образом. При появлении открытого пламени в поле зрения датчика ультрафиолетовое излучение спектрального диапазона 250 — 380 нм вызывает свечение первого люминофора 1, в качестве которого может быть использован полисветан, разработанный институтом общей и неорганической химии им, Н,С.Курнакова. Красное излучение, вызванное свечением первого люминофора 1, а также излучение, пропущенное им в остальной части видимой области и в инфракрасной области спектра, попадает на первое сине-зеленое стекло 2, в качестве которого может быть использовано стекло

СЗС 21 — 2 мм (см.Стекло оптическое цветное. Технические условия ГОСТ 9411 — 81).

Сине-зеленое стекло 2 пропускает излучение в двух спектральных диапазонах:310—

680 нм и 1250 — 3000 нм. Отфильтрованное первым сине-зеленым стеклом 2 излучение попадает на первое красное стекло 3, например КС!3, пропускающее излучение в спектральном диапазоне 600-3000 нм. Так как излучения диапазона 680-1250 нм не попадают на первое красное стекло 3, то за ним появляются излучения в двух спект10

55 ральных диапазонах 600-68Q нм и 12503000 нм. Эти излучения попадают на первый фотопреобразователь 8, в качестве которого можно использовать один из фоточувствительных элементов фоторезистора на основе сульфида кадмия ФСК вЂ” 17, на который через нагрузочный резистор подается рабочее напряжение. Область спектральной чувствительности этого фоторезистора (см.Аксененко М.Д., Бараночников М,Л, Приемники оптического излучения. Справочник. — М; Радио и связь, 1987) занимает диапазон длин волн 400-900 нм, поэтому первый фотопреобраэователь 8 не преобразует в электрический сигнал излучения спектрального диапазона 1250 — 3000 нм, поступающие с первого красного стекла 3, но преобразует в электрический сигнал излучения спектрального диапазона 600 — 680 нм, находящегося в красной части видимой области.

Так как элементы 4, 5, 6 идентичны элементам 1, 2, 3 соответственно по спектральным кривым коэффициента пропускания, а элемент 9 идентичен элементу 8 по кривой спектральной чувствительности (может быть выполнен на неиспользованном фоточувствительном элементе фоторезистора

ФСК вЂ” 17, то второй фотопреобразователь 9, как и первый фотопреобразователь 8 преобразует в электрический сигнал излучения спектрального диапазона 600 — 680 нм. Однако в отличие от вышерассмотренного на второй люминофор 5 не попадают излучения спектрального диапазона 250 — 310 нм, поскольку этот элемент установлен под вторым сине-зеленым стеклом 4, а последний не пропускает излучения указанного спектрального диапазона. Вследствие этого отсутствует свечение второго люминофора 5 от ультрафиолетового излучения 250 — 310 нм, находящегося за пределами коротковолновой границы спектра источников освещения. Экран 7 не пропускает проходящий через элемент 1, 2, 3 к элементам 4, 5, 6 поток излучения и к светочувствительной поверхности второго фотопреобразователя

9 поступает поток излучения в красной части видимой области, вызванный свечением второго люминофора 5 от ультрафиолетового излучения диапазона 310 — 380 нм, а также собственным излучением пламени в диапазоне 600 — 680 нм. Таким образом на выходе фотопреобразователя 9 электрический сигнал, равен по величине той части выходного сигнала первого фотопреобразователя 8, которая является результатом преобразования собственного излучения пламени в диа1810899

Составитель В.Семендяев

Техред М.Моргентэл Корректор С.Лисина

РедаКтор

Заказ 1447 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101 пазоне 600 — 680 нм, а также составляющей потока, вызванного свечением первого люминофора 1 от ультрафиолетового излучения 310-380 нм. Так как выход первого фотопреобразователя 8 присоединен к положительномуу входу дифференциального усилителя 10, а выход второго фотопреобразователя 9 к отрицательному входу дифференциального усилителя 10, то на выходе последнего при появлении пламени будет сформирован усиленный сигнал первого фотопреобразователя 8 без составляющей, и ро порцио нальн ой собствен ному излучению пламени в выделенном спектральном диапазоне 600 — 680.нм и ультрафиолетовому излучению пламени в диапазоне 310-380 нм. Другими словами, на выходе дифференциального усилителя 10 появляется резуль- тат измерения падающего нэ датчик ультрафиолетового излучения от пламени спектрального диапазона 250 — 310 нм.

При большой фоновой освещенности датчика от естественных и искусственных источников коротковолновая граница спектра составляет 310 нм, так каю оконные стекла и колбы светильников производстценных помещений не пропускают более короткие ультрафиолетовые лучи (см„Барабой

9,А.Ñîëíå÷íûé луч. — M.: Наука, 1976), Поэ- 30 тому в данном случае свечение как второго люминофора 5, так и первого люминофора 1 будет только от ультрафиолетового излучения спектрального диапазона 310 — 380 нм.

При этом, так как второе сине-зеленое 35 стекло 4 имеет высокий коэффициент пропускания для ультрафиолетового излучения указанного диапазона, уровни преобразованного люминофорами 1,5 красного излучения оказываются близким по абсолютной величине, Так как элементы 1, 2, 3, 8 идентичны по спектральным характеристикам элементам

4, 5, 6, 9 соответственно, то на положительный и отрицательньй вход дифференциального усилителя 10 поступают близкие по величине сигналы и нэ выходе последнего в данном случае будет низкий уровень электрического сигнала, много меньший, чем для рассмотренного случая появления пламени.

Таким образом, введение дополнительных элементов действительно повышает помехоустойчивость датчика ультрафиолетового излучения.

ФОрмула изобретения

Датчик ультрафиолетового излучения, содержащий первый оптический канал, содержащий оптический узкополосный фильтр, выполненный из размещенных послойно первого люминофора, первого синезеленого стекла и первого красного стекла, первый фотопреобразовэтель, оптически связанный с узкополосным фильтром, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости датчика, в него введены дифференциальный усилитель, второй фотопреобразователь, экран и второй оптический канал, содержащий второй оптический узкополосный фильтр, выполненный из размещенных послойно второго сине-зеленого стекла, второй люминофор, второе красное стекло, экран размещен между первым и вторым оптическими каналами, первый люминофор и второе сине-зеленое стекло являются входными элементами датчика, второй узкополосный фильтр оптически связан с вторым фотопреобразовэтелем, выходы первого и второго фотопреобразователей связаны с разнополярными входами дифференциального усилителя, выход которого является . выходом датчика.