Способ поиска и обнаружения тепловых объектов и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство для поиска и обнаружения тепловых объектов относятся к средствам пожарной техники и могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства для предупреждения возникновения пожаров и взрывов, поиска как очагов возгорания, так и людей, а также животных в дыму или в условиях плохой видимости, для автоматического подавления пожаров, пожаро- и взрывоопасных ситуаций. Целью изобретения является ускорение поиска тепловых объектов. По способу инфракрасное излучение теплового объекта пироэлектрически формируют, усиливают и преобразуют электрические сигналы в звуковые с помощью устройства. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемые способ и устройство относятся к средствам пожарной техники и могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства для предупреждения возникновения пожаров и взрывов, поиска как очагов возгорания, так и людей, а также животных в дыму или в условиях плохой видимости, для автоматического подавления пожаров, пожароопасных и взрывоопасных ситуаций.

Известен способ поиска тепловых объектов, в соответствии с которым используют фотоэлектрическое преобразование, усиление и формирование электрического сигнала (авт. св. СССР N 1517050, кл. G 08 В 17/12, 1989). В нем коротковолновое инфракрасное излучение пламени преобразуют в сигнал обнаружения пожара. Ограничение сферы применения состоит в невозможности использования для поиска и контроля при сильном задымлении, а также в невозможности поиска и контроля невысокотемпературных очагов возгорания, где пламя еще не возникло.

Известен также способ поиска тепловых объектов, в котором используются пироэлектрическое преобразование инфракрасного излучения, усиление и преобразование электрических сигналов в звуковые (Патент ФРГ 3721414, кл. G 01 S 3/78, F 08 В 17/12, G 01 J 5/00, 1989). В нем коротковолновое или средневолновое инфракрасное излучение теплового объекта (очага возгорания или человека) посредством звукового оповещения обеспечивает обнаружение и поиск направления на тепловой объект. Невозможность оценки расстояния до объекта в дыму или в условиях плохой видимости ограничивает оперативность поиска. Указанный способ выбран в качестве прототипа.

Целью изобретения является ускорение поиска тепловых объектов.

На чертеже показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство для поиска и обнаружения тепловых объектов содержит корпус 1, в котором размещены регулируемая диафрагма 2, инфракрасный объектив 3 с укрепленным на его подвижной боковой поверхности магнитом 4. Последовательно с инфракрасным объективом 3 установлены пироэлектрический датчик 5 и усилитель 6. Выход усилителя 6 соединен с входом пикового детектора 7 и входом звукового преобразователя 8. Выход пикового детектора 7 соединен с ключом 9. Устройство также содержит выносной звуковой извещатель 10 и узел 11 индикации, включающий в себя герконы 11.1 (расположены в корпусе 1 эквидистантно линии движения магнита 4), светодиоды 11.2, шкалу 11.3 оценки расстояний до теплового объекта. Каждый геркон 11.1 подключен с одной стороны к общей нулевой точке, а с другой к первому электроду соответствующего светодиода 11.2. Вторые электроды светодиодов 11.2 соединены с выходом ключа 9. Светодиоды 11.2 и шкала 11.3 расположены в отдельном корпусе 12. Стыковка узлов 2-9, 11.1, расположенных в корпусе 1, с узлами 10 и 12 (11.2 и 11.3) осуществляется с помощью разъемов. На корпусе 1 находятся органы управления узлами 2, 3, 6, 7 и элементы крепления устройства к базе (шлем, рука, штатив и т.д.).

Регулируемая диафрагма 2 и инфракрасный объектив 3 стандартные, выпускаемые промышленностью узлы. Перемещение объектива 3 с закрепленным на его боковой поверхности магнитом 4 осуществляется внутри корпуса 1 посредством внешнего органа управления (не показан).

Узлы 5-9, 11.1, 11.2 представляют собой электронные компоненты. Датчик 5 стандартный пироэлектрический датчик, например, ПН4, который может воспринимать излучение в диапазоне 2-20 мкм. Усилитель 6, пиковый детектор 7 с кнопкой ручного сброса, ключ 9 и звуковой преобразователь 8 реализуются на базе стандартных интегральных аналоговых микросхем и электрорадиоэлементов. Причем преобразователь 8 представляет собой генератор, управляемый напряжением. Звуковой извещатель 10 стандартный телефонный капсюль.

Узел 11 состоит из двух частей, стыкуемых посредством электрического разъема. Находящиеся в корпусе 1 герконы 11.1 расположены вдоль линии возможного движения магнита 4, определяющего пределы фокусировки объектива 3. Светодиоды 11.2 и шкала 11.3 расположены в отдельном корпусе 12. Шкала 11.3 расположена напротив светодиодов 11.2 и представляет собой трафарет с прозрачными окнами цифрами оценки расстояний. Корпус 12 помещен непосредственно в поле зрения человека, ведущего поиск теплового объекта. Крепление корпуса 12 на стенке противогаза или костюма пожарника обеспечивает отсутствие закопчения в дыму.

Поиск тепловых объектов осуществляют следующим образом.

Пожарник, ведущий поиск в условиях задымленности (высокое значение коэффициента усиления К_ус усилителя 6 соответствует наибольшей задымленности), включив устройство, вначале устанавливает диафрагмой 2 наибольший угол обзора, а объективом 3 вводит минимальную дальность. Поворачивает корпус 1 так, чтобы охватить все необходимое пространство обзора. Если при этом в какой-то момент через диафрагму 2 и объектив 3 проходит градиент инфракрасного излучения, то пироэлектрический датчик 5 преобразует его в электрический сигнал, усиленный усилителем 6, а генератор управляемым напряжением преобразователя 8 формирует соответствующую амплитуде частоту импульсов, которая посредством извещателя 10 будет услышана как аномальный звуковой сигнал. Одновременно с преобразованием электрических сигналов в звуковые осуществляют световую индикацию расстояния до объекта путем синхронной подачи на световые индикаторы преобразованных электрических сигналов, идущих на звуковое преобразование, и магнитного включения индикации, соответствующей выбранному положению фокусировки.

С усилителя 6 электрический сигнал попадает также на пиковый детектор 7, сохраняющий на выходе определенное время, соответствующее необходимой длительности свечения, максимальное амплитудное значение. Пороговый сигнал с выхода детектора 7 управляет включением электронного ключа 9, подающего питание на общий вход светодиодов 11.2. При этом положение магнита 4 определяет замыкание расположенного напротив него геркона 11.1, что вызывает включение цепи, зажигание соответствующего светодиода 11.2 и освещение им цифры "1" (как показано на чертеже для данного примера) на шкале 11.3. Таким образом индицируется наименьшее удаление от теплового объекта. При новом цикле поиска кнопкой "сброс" пиковый детектор 7 вводят в исходное положение.

Для ускорения поиска направления на объект диафрагма 2 регулируется в сторону все более узкого угла обзора. В ряде случаев это позволяет локализовать малоразмерные тепловые объекты.

В процессе поиска удаленного объекта производят перефокусировку объектива 3. Это посредством изменения положения магнита 4 определяет новую пару геркон 11.1 светодиод 11.2, а значит, и новую цифру расстояния до объекта по шкале 11.3. Она зажжется в случае наличия теплового объекта при формировании электрического сигнала в цепи узлов 5, 6, 7, 9. Различие в мощности тепловых объектов может ощущаться за счет различной частоты звука, формируемой преобразователем 8 и индицируемой извещателем 10. При этом для мощных тепловых сигналов величину усиления К_ус уменьшают, а для слабых увеличивают. Существенное различие в мощности могут дать сигналы от человека и от очага возгорания.

Для пространственного различения двух близко расположенных, но разных по мощности тепловых объектов, например человека и очага возгорания, находящихся на одинаковом расстоянии от пожарника, необходимо следующее. Нужно не только использовать минимально возможный угол диафрагмирования совместно с настройкой усиления, но и в силу специфики пироэлектрического преобразования произвести поворот корпуса 1 в прямом (слева направо или вверх-вниз) и в обратном (справа налево или снизу вверх) направлениях. Различие в степени изменения звуковых сигналов (более быстрое нарастание со стороны очага возгорания) позволит идентифицировать ситуацию.

Формула изобретения

1. Способ поиска и обнаружения тепловых объектов, включающий в себя восприятие инфракрасного излучения, преобразование его в информационный электрический сигнал с помощью пироэлектрического преобразователя, преобразование информационного электрического сигнала в звуковой сигнал, отличающийся тем, что, с целью ускорения поиска тепловых объектов, поток инфракрасного излучения от теплового объекта диафрагмируют, фокусируют и направляют на пироэлектрический преобразователь, одновременно с преобразованием информационного электрического сигнала в звуковой сигнал осуществляют световую индикацию расстояния до теплового объекта путем одновременной подачи на световые индикаторы усиленного информационного электрического сигнала и управляющего сигнала в виде магнитного поля, операция формирования области воздействия которого на средства управления включением соответствующего светового индикатора производится одновременно с операцией диафрагмирования.

2. Устройство для поиска и обнаружения тепловых объектов, содержащее последовательно соединенные пироэлектрический датчик, усилитель, звуковой преобразователь и звуковой извещатель, отличающееся тем, что, с целью ускорения поиска, в устройство введены регулируемая диафрагма, инфракрасный объектив, на корпусе которого размещен постоянный магнит, n герконов, n светодиодов, пиковый детектор, ключ, регулируемая диафрагма является входом устройства, выход диафрагмы оптически связан через инфракрасный объектив с пироэлектрическим датчиком, выход усилителя соединен с входом пикового детектора, который через ключ соединен с одними выводами n светодиодов, другие выводы каждого из которых через соответствующий геркон соединены с нулевой шиной, герконы размещены с возможностью взаимодействия с постоянным магнитом.

РИСУНКИ

Рисунок 1