Устройство оптическое измерительное

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь(72) Авторы Есипович Дмитрий Леонидович Зуйков Игорь Евгеньевич Антошин Александр Анатольевич(73) Патентообладатель Учреждение Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь(57) Устройство оптическое измерительное, содержащее излучатель, два фотоприемника,полые светопроводы, имеющие отверстия для подачи защитного газа, линзу, отличающееся тем, что дополнительно содержит прецизионный стабилизатор тока для питания излучателя, диафрагму источника для формирования узкого пучка излучения излучателя и диафрагму измерительного фотоприемника с возможностью формирования узкого угла регистрации излучения.(56) 1. Отчет о НИОКР Разработать нормативно-техническую базу определения селективной чувствительности пожарных извещателей и оборудование для проведения испытаний (заключительный) в рамках задания 24 ГНТП Защита от ЧС. 2. Патент РФ 2133462, МПК 01 21/59. Полезная модель относится к измерительной технике, касается оптических устройств для измерения плотности среды и может быть использована в химической, металлургической промышленности и топливно-энергетическом комплексе 1. Известно оптикоэлектронное устройство для контроля концентрации твердых частиц в дымовых газах 2, принятое за прототип, которое применяется в энергетических отрас 69032010.12.30 лях промышленности и на транспорте для измерения дымности отходящих газов. Сущность заключается в том, что оптикоэлектронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах содержит излучатель, два фотоприемника, защитные стекла, полые светопроводы, отверстия для подачи защитного газа, отражатель, закрепленный за защитным стеклом в полом светопроводе блока излучателя, оптически сопряженный с фотоприемником опорного канала, установленным в блоке излучателя,электронную схему, состоящую из двух линейных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления, двух логарифматоров, дифференциального усилителя и компаратора,при этом выход измерительного фотоприемника через линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входом первого логарифматора, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, а выход опорного фотоприемника через другой линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входами компаратора и второго логарифматора, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя. Однако такая конструкция имеет ряд недостатков не контролируется мощность излучателя, все блоки электрически связаны друг с другом, к тому же соосность блоков излучателя и фотопреобразователя обеспечивается лишь начальной установкой на газоходе. Для оптического метода измерения концентрации аэрозолей дыма характерны погрешности, связанные соотношением между длиной волны оптического излучения, проходящего через задымленную среду, и размером, формой и составом частиц дыма. Задачей полезной модели является снижение погрешности измерения оптической плотности газообразной среды, обусловленной вариациями температуры окружающей среды, изменением характеристик источника и приемника излучения, нестабильностью питающего напряжения, регистрацией приемником оптического излучения, рассеянного вперед на малые углы. Данная задача решается конструкцией измерительного устройства, содержащей излучатель, два фотоприемника, полые светопроводы, имеющие отверстия для подачи защитного газа, линзу, отличающееся тем, что дополнительно содержит прецизионный стабилизатор тока для питания излучателя, диафрагму источника для формирования пучка излучения, проходящего через газообразную среду, и диафрагму измерительного фотоприемника с возможностью формирования угла регистрации излучения, ограничивающего прием излучения, рассеянного на частицах среды вперед на малые углы. Оптическая схема устройства оптического измерительного изображена на фигуре. Она включает излучатель 1, опорный фотоприемник 2, измерительный фотоприемник 3, диафрагму измерительного фотоприемника 4, линзу 5, диафрагму источника 6, полые светопроводы 7. В качестве излучателя 1 используетсяинфракрасный светодиод, излучающий световое поле с узким спектром частот, максимум интенсивности которого приходится на 875 нм. Опорный фотоприемник 2 служит для контроля изменений интенсивности излучения светодиода 1, вызванных вариациями температуры окружающей среды и его старением. Диафрагма источника 6 применяется для формирования узкого пучка излучения излучателя. Требуемая направленность излучения при этом обеспечивается выбором соответствующего диаметра светодиода, расстояния от излучателя 1 до диафрагмы 6 и диаметра самой диафрагмы. Угол регистрации приемником рассеянного излучения формируется диафрагмой 4,расположенной в фокальной плоскости линзы 5. Диафрагма 4 пропускает на измерительный фотодиод 3 излучение, падающее на линзу 5 в пределах угла 69032010.12.30 Принцип работы предлагаемой модели измерительного устройства состоит в следующем. При подаче напряжения на излучатель 1 часть генерируемого им излучения отражается от внутренних стенок полого светопровода, в котором располагается излучатель, и попадает на опорный фотоприемник 2. Излучение, вышедшее из отверстия диафрагмы 6,проходит через контролируемую задымленную область и попадает на линзу 5. В фокальной плоскости данной линзы помещается диафрагма 4 с центром отверстия на оптической оси измерительного канала устройства. Диаметр отверстия подбирается примерно равным диаметру фокального пятна, формируемого линзой 3 при отсутствии задымленности. Прошедшее через диафрагму 4 излучение регистрируется приемником 3. Питание светодиода 1 осуществляется прецизионным стабилизатором тока. Определение коэффициента ослабления дымаустройством осуществляется следующим образом. Устройство закрепляется в зоне предполагаемого задымления. Вначале определяется так называемый опорный коэффициент измерительного устройства 0. Для этого в отсутствие дыма при выключенном светодиоде 1 измеряются выходные токи измерительного 0 и опорного 0 каналов. Затем при включенном светодиоде 1 измеряются выходные токи измерительногои опорногоканалов. Опорный коэффициент вычисляется по формуле 00 .(2)0 Для определения коэффициента ослабленияизлучения дымом производятизмерений при наличии дыма. 1. При выключенном светодиоде 1 измеряются выходные токи измерительного 0 и опорного 0 каналов. 2. При включенном светодиоде 1 измеряются выходные токи измерительногои опорногоканалов. Коэффициент ослабления вычисляется по формуле 100 Предложенная модель устройства измерения плотности среды обеспечивает повышенную в сравнении с прототипом точность измерений. Данное преимущество достигается, во-первых, применением для питания источника излучения прецизионного стабилизатора тока, позволяющего существенно уменьшить вариации мощности излучения, связанные с нестабильностью сетевого напряжения питания, во-вторых, использование диафрагмы в блоке приемника излучения позволяет сформировать в совокупности с приемной линзой малый телесный угол приема излучения, ограничивающий прием излучения, рассеянного на частицах дыма вперед на малые углы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3