Lángtűzérzékelő - automatikus érzékelő , amely reagál a láng elektromágneses sugárzására. [1] A különböző anyagok égési forrásai eltérő spektrális jellemzőkkel rendelkeznek. A spektrumok különbsége a detektortípusok változatosságát eredményezte. [2]
A lángérzékelők nagy érzékenységgel és alacsony tehetetlenséggel rendelkeznek. Gyorsan növekvő tüzek észlelésére használhatók. A lángérzékelő lefedettségi területét a látószög határozza meg, amely lehetővé teszi a helyi telepítésekben történő használatát. [3] :25
A lángérzékelők lehetőséget biztosítanak a jelentős hőcserével rendelkező területek és a nyílt területek védelmére, ahol hő- és füstérzékelők használata nem lehetséges. A lángérzékelők az egységek túlmelegedett felületeinek jelenlétének ellenőrzésére szolgálnak balesetek esetén, például tűz észlelésére az autó belsejében, az egység burkolata alatt, hogy ellenőrizzék a túlhevült üzemanyag szilárd darabjainak jelenlétét a szállítószalagon. .
Hatásosak, ha a tűz kezdeti forrása gyújtogatás, amelyet úgy követnek el, hogy égő gyúlékony folyadékot tartalmazó edényt dobnak a helyiségbe [4] .
Az érzékelők érzékeny elemei érintésmentes hőmérséklet-átalakítók . A működési elv a hősugárzás energiájának érzékelésén alapul. A hősugárzás a spektrum ultraibolya, látható és infravörös tartományát fedi le. [5] :22 A hőmérséklet-emelkedés érzékelésének optikai módszere csak akkor alkalmazható, ha a spektrum ezen tartományában a sugárzás termikus. [6] :7
A hőmérséklet-emelkedés észleléséhez felhasználhatja a sugárzás teljes energiáját a Stefan-Boltzmann törvény alapján, vagy a spektrum egy bizonyos részén lévő sugárzást a Planck-törvény alapján. [5] :23 A hősugárzás háttere jelentős szerepet játszik abban, hogy az érzékeny elem tüzet jelezzen. [7] :33 Ha a védett helyiségben állandó háttérsugárzás van, akkor ilyen körülmények között detektorok használatához lehetőség van az érzékenység csökkentésére vagy a láng változó komponensének kiemelésére. [8] :72 Az érzékelő elem nem képes érzékelni a hőmérsékletének megfelelő sugárzást. [7] :33
Az érzékelő elemek típusokra oszthatók:
Szelektívnek nevezzük érzékeny elemeket, amelyek érzékenysége a különböző sugárzási frekvenciákhoz képest eltérő. A nem szelektív érzékelők nem rendelkeznek ilyen tulajdonságokkal. [7] :33 A szelektivitás 10…25 Hz frekvenciájú lángpulzáción is alapulhat. [7] :34
A sugárzó energia vevők, mint a hőelemek, bolométerek , optikai-akusztikus vevők nem rendelkeznek szelektív érzékenységgel a spektrum különböző részein. A fényszűrők szűk tartományban mérik a sugárzást . [9]
LáthatóA spektrum látható részén a lángészlelés a legtöbb esetben nehézkes a fényforrások által keltett magas háttérszint miatt. [5] :23
Ultraibolya (UV)A föld légköre elnyeli az ultraibolya sugárzást, ennek következtében a 286 nm-nél kisebb hullámhosszú sugarak nem érik el a földfelszínt. Ezért az érzékeny elemekben a 185 és 280 nm közötti tartományt használják - a kemény ultraibolya tartományt. Ennek eredményeként az ilyen érzékeny elemekkel rendelkező detektorok nem reagálnak a napsugárzás okozta optikai interferenciára. [10] Az érzékeny ultraibolya elemek nem képesek regisztrálni az alacsony hőmérsékletű gócokat. [11] :24 A röntgen-, gamma-sugarak, ívhegesztés, villámlás és nagyfeszültségű ívkibocsátás zavaró riasztásokat okozhat az UV-érzékelők számára. [2]
Érzékeny elemként fotonszámlálókat vagy gázzal töltött indikátorokat használnak. Az elemek impulzus üzemmódban működnek, és az elektronikus áramkörök figyelembe veszik az elemtől időegységenként kapott impulzusok számát. Amikor az elem érzékeli a háttérsugárzást, kis számú impulzus keletkezik. Ha tűz keletkezik, az impulzusok száma drámaian megnő. A feldolgozási séma lehet kumulatív - az impulzusok egy bizonyos értékig felhalmozódnak a kondenzátorban vagy digitális - az impulzusokat egy bizonyos ideig számolják. [8] :71
A hullámhossz csökkenésével a sugárzás nagyobb mértékben mutat korpuszkuláris tulajdonságokat: az energiarészek átvitele fotonokkal történik. Az egyes fotonok energiája a hullámhossz csökkenésével növekszik. A fotonszámlálók érzékeny elemként használhatók az ultraibolya tartományban. [12] :185 Sugárzás hiányában a mérő nagy ellenállással rendelkezik. A sugárzás áramimpulzusokat idéz elő, amelyek frekvenciája alapján meghatározható a sugárzás intenzitása. A Szovjetunióban az 1970-es években detektorokhoz használt fotonszámlálók 900 ... 1200 V tápfeszültséggel és rövid élettartammal rendelkeztek. [12] :186 Jelenleg számos orosz gyártmányú detektor használja az SI-45F fotonszámlálót. [11] :24
Az érzékelő anyagának típusától függően a detektor érzékenysége eltérő lesz az ultraibolya tartomány különböző szakaszaiban. A nikkelvegyületeket használó detektorok ultraibolya tartományban észlelik a lángokat, ha égés közben vízgőz szabadul fel.
A molibdén alapú lángérzékelőkkel ellátott tűzérzékelők spektrális érzékenységi tartománya 1850…2650 angström . Ezek az érzékelők kéntűz észlelésére alkalmasak [13] .
Infravörös (IR)A lángspektrum infravörös részére reagálnak . Reagál széntartalmú anyagok égésére. Képes poros helyiségekben dolgozni, mivel a spektrum infravörös részének sugárzását gyengén nyeli el a por.
Az infravörös lángérzékelőkben a fotoellenállásokat és a fotodiódákat használják legszélesebb körben sugárzás vevőként. A különböző éghető anyagokból származó lángsugárzás és interferencia spektrális jellemzőinek elemzése azt mutatta, hogy a detektorok fényhatásokkal szembeni ellenállásának biztosítása érdekében az IR fotokonverterek maximális spektrális érzékenységének 2,7 és 4,3 μm tartományban kell lennie. A legtöbb kereskedelemben kapható általános használatra szánt IR vevő spektrális jellemzői az IR sugárzás rövidebb tartományában mutatkoznak meg, ahol a napsugárzás és az izzólámpák hatása nagymértékben megnyilvánul. [tizennégy]
Azok a detektorok, amelyek érzékenységi tartománya a spektrum közeli infravörös tartományában van kiválasztva (például Si, Ge-ből készült fotokonverterekkel), alacsonyabb zajtűrőséggel bírnak a napsugárzással szemben, mint a fotokonverteres detektorok, amelyek érzékenységi spektruma a spektrum hosszabb hullámhosszú tartományába van eltolva. például PbS és PbSe. [tizenöt]
A zajvédelem javítása érdekében a több tartományú detektorok több sávot használnak a spektrumban. [2]
A láng pulzációs hatás általi észleléséhez rögzíteni kell a láng alacsony frekvenciájú oszcillációit 2 és 20 Hz között. Ebben az esetben a frekvencia módszer abszolút alkalmatlan parázsló tüzek észlelésére. A lángsugárzás intenzitásának alacsony frekvenciájú ingadozása kialakult tüzeknél fordul elő. [16]
MultispektrálisAz érzékelőkben előforduló téves riasztások számának csökkentése érdekében lehetőség van az ultraibolya és infravörös tartományok egyidejű érzékeny elemeinek vagy egy több tartományú mátrix használatára. [2] A detektor IR és UV csatornái ÉS logikában működnek. Az érzékelő csak akkor ad riasztási jelet, ha mindkét csatorna megerősíti a tűzforrás jelenlétét. Ennek a sémának köszönhetően az érzékelő nagyon magas zajtűrő képessége érhető el.
Optikai elemeket használnak a sugárzás rögzítésére és a fotodetektor érzékeny elemére való fókuszálására. Segítségükkel sokszorosára növelhető az optikai elem besugárzása. A közvetlen napfény és más tükröződés kizárása érdekében speciális lencséket használnak. [12] :181
A spektrum infravörös tartományának optikai elemei hasonlóak a látható tartomány optikájához. A fő különbség az anyagokban van, amelyeknek jó áteresztőképességgel vagy visszaverő képességgel kell rendelkezniük a spektrum megfelelő részein. [12] :181
Az optikai szűrőket a napenergia csillapítására használják. A kívánt frekvenciasáv kiválasztásához sáváteresztő optikai szűrőket használnak. [12] :181
A nap nagy mennyiségben sugároz. A sugárzás jelentős részét a légkör késlelteti. Az ábrán jól látható a "hideg" zóna a CO 2 abszorpciójának tartományában . Az ilyen zónák használata lángérzékeléshez lehetővé teszi olyan érzékelők létrehozását, amelyek nem fognak téves riasztást adni a napfénytől.
IR sugárzásAz égéstermékek szelektív emissziós sávjai az infravörös tartományban a következő résztartományokkal rendelkeznek: H 2 O 2,5 ... 2,9 μm és CO 2 4,0 ... 4,4 μm . [17]