Дымовые пожарные извещатели.

На сегодняшний во всем мире основным признаком возгорания, который обеспечивает ранее обнаружение, является дым, поскольку в подавляющем большинстве на первой стадии пожара происходит тление материала, сопровождающееся задымлением, а лишь затем образуются открытые очаги пламени и, следовательно, выделение тепла. Это привело к тому, что дымовые ПИ являются самыми распространенными ПИ во всем мире. К сожалению, в России до сих пор самым массовым пока еще является тепловой ПИ, что в основном определяет огромное число пожаров по сравнению с европейскими странами.

Оптоэлектронный извещатель имеет встроенные импульсный ИК-излучатель и фотоприемник, расположенные под углом друг к другу. В нормальном состоянии сигнал от излучателя не поступает на фотоприемник, вследствие чего в его цепи поддерживается постоянный уровень сигнала. Когда в воздухе появляются частички дыма, они начинают рассеивать ИК-излучение, и оно попадает на фотоприемник, вызывая изменение сигнала в выходной цепи извещателя, что и воспринимается как состояние тревоги. Принцип действия дымового линейного извещателя аналогичен линейным извещателям, рассмотренным нами выше: при пересечении дымом ИК-луча излучение перестает поступать на приемник и принимается решение о наличии пожара.

Линейные дымовые извещатели состоят из двух конструктивных частей - источника и приемника ИК-излучения. Их принцип действия основан на ослаблении оптического сигнала частицами дыма. Отличительная особенность линейных извещателей - большая дальность действия. Обычно это - 100м. Поэтому линейные извещатели удобно использовать в ангарах и больших производственных помещениях вместо установки большого количества обычных дымовых извещателей.

Дымовые пожарные извещатели. Дым является наиболее характерным признаком пожара, так как практически все типы пожаров сопровождаются образованием большого количества дымовых частиц. Поэтому наиболее многочисленной и распространенной группой пожарных извещателей являются дымовые, в которых реализованы различные принципы обнаружения дымовых частиц в зависимости от их размера, цвета и т.п.

Дымовые извещатели подразделяются на ионизационные и фотоэлектрические. Работа ионизационных извещателей основана на принципе фиксирования отклонения значений ионизации воздуха при появлении в нем дыма. В фотоэлектрических извещателях использован эффект поглощения и отражения лучистой энергии частицами дыма, что приводит к изменению состояния оптической плотности воздушной среды. Ионизационный (радиоизотопный) и фотоэлектрический с полупроводниковым излучателем извещатели имеют примерно одинаковые рабочие характеристики. Некоторое различие заключается в том, что радиоизотопный извещатель более чувствителен к продуктам горения, состоящим из мелких частиц аэрозолей, а фотоэлектрический – к продуктам горения, состоящим из укрупненных частиц аэрозолей. Фотоэлектрические извещатели лучше реагируют на светлые дымы, присущие целлюлозосодержащим материалам при тлении в начальной стадии развития очага горения. Примерно одинаковая чувствительность указанных извещателей наблюдается для аэрозолей с размером частиц 0,35 – 0,45мкм.

Дымовой пожарный извещатель, основанный на принципе ослабления светового потока. Данный принцип обнаружения основан на изменении интенсивности света при прохождении его через дым. Если дымовые частицы проникают в измерительную камеру извещателя и попадают между источником света и фотоприемником, то измеряемый сигнал уменьшается, фиксируется и оценивается блоком обработки сигнала для принятия решения о выдаче тревожного состояния. Ослабление излучения является суммой поглощения и рассеивания света. Величина этого ослабления существенно зависит от отношения размера дымовой частицы к используемой длине волны. Применение современных источников света со спектром в видимом и ближнем ИК диапазоне дает возможность реализовать принцип ослабления, описанный выше, для линейных дымовых извещателей.

Дымовые пожарные извещатели, основанные на описанном выше принципе, обнаруживают все дымовые частицы, которые могут вызвать эффект ослабления, то есть светлые и темные, большие и маленькие. Поэтому они подходят для раннего распознавания пожаров, сопровождающихся образованием дымовых частиц любого размера и цвета.

Отдельно стоит отметить линейные дымовые извещатели, которые представляют собой, по сути, активный инфракрасный барьер, при попадании частиц дыма, в зону действия которого происходит затухание сигнала и, соответственно, снижение его уровня на выходе фотоприемника. Принцип действия напоминает принцип действия охранных барьеров для защиты периметра. На самом же деле разница в алгоритме обработки очень большая. Полное перекрытие луча в охранных датчиках трактуется как Тревога, в пожарных же, как Неисправность. Сигнал Пожар формируется при достижении определенного уровня поглощения оптического сигнала задымленным участком среды по линии обнаружения, протяженность которой обычно составляет до 100м. Этот тип дымовых извещателей используется при работе в больших помещениях, когда одним линейным извещателем можно заменить как минимум 12 точечных ПИ, а также при высоких потолках (по нормативам выше 12м, но по-хорошему, уже более 8м). При этом время достижения дымом обычного извещателя велико, а концентрация дыма очень мала, следовательно, эффективность точечного извещателя практически нулевая.

В общем случае система сигнализации состоит из извещателей (детекторов), приемо - контрольных приборов (другие названия -панели, централи, станции) и пульта централизованного наблюдения.

Пожарные и охранные извещатели строятся на различных физических принципах и позволяют на основе анализа состояния окружающей среды обнаружить возгорание на объекте или проникновение на него посторонних лиц. Далее сигнал от извещателя анализируется приемно - контрольным прибором и, при подтверждении возникновения нештатной ситуации на объекте, вызывается тревога.

Дымовые извещатели имеют разновидности: оптические, ионизационные, линейные.

Оптические дымовые извещатели построены на принципе отражения ИК - сигнала, от излучателя, частицами дыма. Этот тип извещателей самый распространенный.

Ионизационные дымовые извещатели основаны на принципе поглощения частицами дыма потока заряженных частиц от источника радиоактивного излучения. Ионизационные извещатели реагируют на, так называемый «черный дым»,а также и на невидимые частицы -продукты горения. Оптические же, не реагируют.

Линейные дымовые извещатели состоят из двух конструктивных частей - источника и приемника ИК - излучения. Их принцип действия основан на ослаблении оптического сигнала частицами дыма. Отличительная особенность линейных извещателей - большая дальность действия. Обычно это -100 м. Поэтому линейные извещатели удобно использовать в ангарах и больших производственных помещениях вместо установки большого количества обычных дымовых извещателей.

Световые оптико-электронные извещатели(детекторы) предназначены для обнаружения открытого пламени, сопровождающегося излучением в ультрафиолетовом диапазоне, однако широкого применения они не получили.
Существует и ряд экзотических пожарных извещателей, например, термочувствительный кабель.

Характерная черта подавляющего числа пожарных извещателей - питание от шлейфа сигнализации. Сигнал о срабатывании детектор выдает в шлейф путем увеличения потребляемого тока.

Характеристика особенностей распространения оптического сигнала в атмосфере

Флуктуации. После прохождения через турбулентную атмосферу лазерное излучение, изначально имеющее плавный профиль распределения интенсивности в поперечном сечении пучка, приобретает пятнистую структуру. В плоскости приемной антенны это проявляется в хаотическом чередовании темных и ярких пятен. Поперечный размер и частота «мерцания» пятен зависит от расстояния между источником излучения и экраном и характера атмосферной турбулентности, т.е. состояния погоды. В каждой точке мишени при этом могут наблюдаться флуктуации сигнала с глубиной до 100% и частотой от десятков герц до нескольких килогерц. Практически это выражается в том, что возникают т.н. замирания оптического сигнала на входе в фотоприёмник. Этот эффект проявляет себя наиболее сильно в ясную погоду при слабом ветре в любое время года, но особенно - в жаркие летние месяцы.

Аэрозольное рассеяние. К аэрозолям относятся дисперсные системы, состоящие из твердых частиц и капель жидкости, находящихся во взвешенном состоянии. В данном случае это туманы, смог, дождь, снег. Как известно, при распространении в рассеивающей среде согласно закону Бугера мощность излучения уменьшается экспоненциально по длине трассы. Поэтому увеличение расстояния для лазерной связи является серьезной проблемой, требующей значительного наращивания энергетического потенциала.

Вследствие сложной структуры аэрозолей в реальной атмосфере расчет потерь излучения с приемлемой точностью чрезвычайно затруднен, и на практике используют интегральную характеристику пропускания атмосферы - видимость или метеорологическую дальность видимости - МДВ (S_m).

По определению МДВ представляет собой наибольшее расстояние, на котором днем видны крупные темные предметы. Однако метеослужбами метеорологическая дальность видимости уже давно определяется путем измерения пропускания эталонного излучения на калиброванной трассе. Поэтому она однозначно связана с характеристикой оптической прозрачности атмосферы и представляет собой её условное выражение.

Частный пример прозрачности атмосферы для дистанции 300 метров, зафиксированный при хороших погодных условиях на уровне моря в южных широтах, приведен на рис.1 (График пропускания атмосферы приведен с разрешением 100 см-1).