Устройство для обнаружения сигналов рассеянного света и способ их обнаружения

Устройство для обнаружения сигналов рассеянного света и способ их обнаружения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к устройству для обнаружения сигналов рассеянного света, а также к способу его обнаружения.

В частности, в области устройств обнаружения пожара известны дымовые пожарные извещатели, действующие на оптических принципах, в соответствии с которыми зона рассеянного света, в которой, возможно, могли бы присутствовать частицы, распределенные в воздухе, подвергается воздействию света из источника света. Эти частицы могут быть вызваны, например, частицами пыли или частицами табачного дыма, но также и пожарами в помещениях, обнаружение которых является обязательным. Вне прямого оптического пути света, излучаемого из источника света, в обычных устройствах предусматривается расположение оптических датчиков, таких как, например, фотодиоды, фоторезисторы и т. п., имеющих соответственно связанный контур усилителя. Эти датчики обнаруживают любой свет, который может рассеиваться этими частицами, и, например, при превышении конкретного порога подавать аварийный сигнал.

Кроме того, известны системы для классификации разных типов частиц, т.е., в конкретных системах для классификации разных типов пожара на основании свойств частиц. Например, из напечатанной публикации EP 2281 286 A1 известно устройство, позволяющее отличать частицы пыли от тех частиц, которые появляются при пожарах. В дополнение к датчикам рассеянного света (оптическим датчикам) в этих обычных системах для классификации типа частиц обычно используются и другие типы датчиков, например датчики газа и т. п.

Недостаток упомянутых обычных устройств заключается либо в том, что в случае относительно недорогого конструктивного исполнения классификация в соответствии с разными видами частиц может быть недостоверной и может не обеспечивать эффективное обнаружение и/или подавление переменного возмущения, либо в том, что необходимо использовать относительно дорогие датчики, такие как, например, датчики газа и т. п. Последнее решение приводит к увеличению расходов и усложнению схемы.

Кроме того, недостатком датчиков газа, в частности, является относительно высокая потребность энергии.

Настоящее изобретение основано на цели дополнительного усовершенствования обычного устройства для обнаружения сигналов рассеянного света с обеспечением простого и экономичного конструктивного исполнения и изготовления, а также повышенной точности обнаружения. Кроме того, должно быть уменьшено потребление энергии.

Поставленная цель достигается устройством в соответствии с независимым пунктом 1 формулы изобретения, а также способом в соответствии с независимым пунктом 24 формулы изобретения.

В зависимых пунктах изложены дополнительные преимущественные усовершенствования нового решения.

Изобретение основано на следующих базовых знаниях.

Основной принцип устройств, действующих оптически при обнаружении сигналов рассеянного света, в частности, дымовых пожарных извещателей и т. п., заключается в использовании отличающихся характеристик рассеяния у разных типов частиц, распределенных в окружающем воздухе. В соответствии с настоящим изобретением окружающий воздух представляет собой текучую среду-носитель, в которой распределены частицы, под которыми обычно понимаются твердые частицы, но которые определенно включают и микрочастицы жидкости.

В зависимости от взаимосвязи между размером частиц и длиной волны света, попадающего в зону рассеянного света, вступают в действие разные механизмы отражения и рассеяния с разными частицами или типами частиц. Хотя при некоторых условиях «размер частиц - длина волны падающего света» можно ожидать, что рассеянный свет будет наблюдаться во всех пространственных направлениях от частицы, при других условиях «длина волны - размер частиц» возникают другие распределения интенсивности для отражающей и/или рассеивающей частицы, например распределения интенсивности, связанные с телесным углом или связанные с поляризацией.

Иными словами, связанное с телесным углом распределение рассеянного света частицы, на которую падает луч света, освещая эту частицу, зависит не только от длины волны падающего света, но и, в зависимости от обстоятельств, от угла зрения, размера частиц, показателя преломления среды частицы, а также поляризации падающего излучения.

В размерном диапазоне очень малых частиц, в каждом случае относительно длины волны возбуждающего света, обычно доминирует механизм упругого рассеяния падающих электромагнитных волн, известного как Рэлеевское рассеяние. В одном размерном диапазоне, в котором длина волны возбуждающего света приблизительно соответствует размеру частицы, механизм упругого рассеяния падающих электромагнитных волн можно описать теорией Ми, которая при описании точного решения процесса рассеяния требует предположения геометрии частиц (сферические частицы). При дальнейшем увеличении размера частиц рассеяние может описываться обычной геометрической рефракцией частиц.

В области Рэлеевского рассеяния и в области рассеяния Ми интенсивности рассеяния излучения, рассеивающегося на частицах, зависят, среди прочего, от телесного угла, размера частиц (радиуса частиц), плоскости поляризации, угла рассеяния и комплексного показателя преломления среды суспензии, т.е., конкретного воздуха.

Пространственное распределение света, рассеиваемого самой частицей, имеет профили интенсивности, зависящие от направления наблюдения. В процессе рассеяния, особенно в области Рэлеевского рассеяния и рассеяния Ми, взаимодействующие составляющие дифракции, преломления и отражения на соответствующей рассеивающей частице все играют роль в этих профилях интенсивности. Из-за этого взаимодействующего процесса рассеяния, не только профили интенсивности зависят от направления, но и интенсивности рассеяния затем также варьируют в своих соответствующих направлениях поляризации.

В обнаружении рассеянного света играет роль и тот факт, что, например, при обнаружении рассеянного света, основанном на выходе, отверстие используемого оптического датчика является конечным. Поэтому необходимо учитывать и телесный угол обнаружения.

Таким образом, вышеуказанное взаимодействие между разными составляющими в процессе рассеяния представляет собой взаимодействие дифракции, преломления и отражения на частице. По этой причине, а также ввиду ограничений оптического датчика по телесному углу обнаружения и ввиду зависимости, среди прочего, от радиуса частицы, длины волны падающего света, показателя преломления окружающей среды, угла рассеяния и угла поляризации профили интенсивности света, рассеиваемого разными типами частиц, зависят, в частности, от расположения датчика относительно зоны рассеянного света и любого поляризационного светофильтра, который может располагаться перед датчиком.

Настоящее изобретение основано на том, что составы частиц, образующихся, например, при определенном типе пожара, проявляют характеристическое распределение, и при этом наложение разных механизмов рассеяния или характеристик рассеяния соответственно в зоне рассеянного света подобным образом дает соответствующие характеристические, зависящие от положения и зависящие от поляризации распределения интенсивности.

Иными словами, интенсивность рассеянного света, измеренная в конкретном месте возле зоны рассеянного света относительно времени, за которое развиваются частицы, т.е. в ходе пожара, например, демонстрирует связанный с местом и связанный с поляризацией характеристический образец.

Хотя в случае лишь одной точки измерения возле зоны рассеянного света лишь с одной поляризацией по-прежнему возможны противоречия между характеристическими образцами, связанными с разными типами частиц и, таким образом, с разными типами пожара, при увеличении числа точек измерения и/или обнаруженных направлений поляризации вероятность этих связанных с образцами противоречий падает.

Что касается предлагаемого устройства для обнаружения сигналов рассеянного света, цель, в частности, достигается устройством, содержащим источник света, несколько оптических датчиков для обнаружения рассеянного света и оценочный блок, предназначенный для оценки сигналов, обнаруженных оптическими датчиками. В соответствии с настоящим изобретением, источник света излучает свет в одной зоне рассеянного света, и при этом падающий свет определяет ось падения. Каждый из оптических датчиков расположен под углом датчика относительно оси падения, чтобы обнаруживать рассеянный свет из зоны рассеянного света. По меньшей мере один из нескольких оптических датчиков, предпочтительно оптический датчик, расположенный, по существу, под прямым углом датчика, конструктивно исполнен как опорный датчик. Чтобы классифицировать тип любой частицы, которая может находиться в зоне рассеянного света, оценочный блок сам конструктивно исполнен с возможностью соотнесения профилей сигнала других оптических датчиков с профилем сигнала указанного по меньшей мере одного опорного датчика.

Естественно, здесь следует также отметить, что источник света излучает луч света с конечным низким расширением в зоне рассеянного света. Предпочтительное направление излучения источника света, т.е., в частности, направление света с наибольшей относительной интенсивностью, следует понимать как ось падения падающего света, также и в случае луча падающего света с конечным расширением.

В соответствии с настоящим изобретением необязательно, чтобы несколько оптических датчиков были конструктивно исполнены дискретно или даже точечно; могут использоваться плоские или даже сотовые датчики, такие как, например, приборы с зарядовой связью (CCD) или датчики, изготовленные по технологии CMOS, для обнаружения рассеянного света, при условии, что они будут обеспечивать хотя бы одну зависящую от положения оценку интенсивности падающего света. Таким образом, «несколько оптических датчиков» следует, в частности, понимать и как сотовое или плоское устройство, обеспечивающее зависящую от положения оценку интенсивности падающего света, например, в виде сотовых или плоских связанных точек измерения.

В качестве оптических датчиков (фотодетекторов) особенно приемлем любой тип светочувствительного полупроводникового компонента, такой как, например, фотодиоды, но и фоторезисторы, фототранзисторы или фотоумножители.

Подобным образом следует отметить, что каждый из углов нескольких оптических датчиков отличается от других. Оптические датчики в соответствии с настоящим изобретением обычно расположены в одной плоскости, так что углы датчиков, в каждом случае относительно оси падения света возбуждения, могут определяться в одной и той же плоскости. В этой связи следует отметить, что приведенные выше утверждения относительно конечного расширения луча света, излучаемого источником света, естественно, применимы и к направлению обнаружения оптических датчиков, на основании которого определяется соответствующий угол индивидуального датчика.

В случае если отдельные оптические датчики не лежат в общей плоскости, т.е. в случае если, в частности, ось падения и оси отдельных датчиков не пересекаются (ось падения и оси датчиков являются скрещивающимися линиями), угол датчика следует понимать как угол, который можно определить между линиями, параллельными оси падения, и линиями, параллельными оси датчика, пересекающимися в одной точки в пространстве.

Следует также отметить, что соотношение профилей сигналов других оптических датчиков с профилем сигнала опорного датчика предпочтительно представляет собой нормализацию к уровню сигнала опорного датчика. Возможна, например, непрерывная нормализация по времени соответственно измеренных профилей сигналов, т.е. при дискретизации сигналов по времени, например, нормализация каждого отдельного образца каждого измерительного сигнала других оптических датчиков к тем образцам профиля сигнала опорного датчика, которые соответствуют тому же случаю дискретизации.

Такое соотнесение с профилем сигнала опорного датчика, т.е., в частности, такая нормализация к сигналу опорного датчика, возможно, однако, и в контексте регрессии отдельных точек измерения по истекшему времени, причем в этом случае заодно определяется наклон линий регрессии опорного датчика. Для остальных датчиков осуществляется обращение к уровням сигналов опорного датчика для выполнения применимых регрессий уровней сигналов датчиков для соответствующего датчика, которые, в идеальном случае, пропорциональны измеренной интенсивности рассеянного света, так что наклоны линии наилучшей аппроксимации для остальных датчиков увязаны с наклоном для опорного датчика, нормализованным к единице.

Предлагаемое устройство для обнаружения сигналов рассеянного света обладает рядом преимуществ по сравнению с ранее известными устройствами. Например, использование нескольких оптических датчиков под разными углами обнаружения предоставляет экономичную и энергосберегающую возможность достоверной и точной классификации типа частиц, присутствующих в зоне рассеянного света. В частности, обеспечение нескольких оптических датчиков обеспечивает достоверное задание образцов расположения частиц, характерных для некоторых типов частиц. Хотя для отдельных датчиков рассеянного света возможны конфликты образцов, особенно при использовании регрессионных методов шумоподавления или шумопонижения, которые могут привести к неправильным классификациям, обеспечение нескольких оптических датчиков значительно снижает возможность этих конфликтов образцов. Точность обнаружения и классификации, обеспечиваемая настоящим изобретением, повышается без необходимости использовать, например, дорогостоящие и энергетически неэкономные датчики газа и т. п.

Поскольку один из нескольких оптических датчиков используется как опорный датчик, т.е. профиль обнаруженного им сигнала используется как опорный сигнал, профили индивидуальных сигналов в значительной степени не зависят от абсолютных интенсивностей рассеянного света, что уменьшает сложность калибровки и дополнительно упрощает классификацию.

В этой связи следует отметить, что при непрерывном соотнесении профилей сигналов с профилем сигнала опорного датчика в каждом случае дискретизации профили сигналов в целом всегда ориентируются на опорное значение, обеспечиваемое опорным датчиком, это позволяет осуществлять простое сравнение с (подобным образом нормализованными) сохраненными данными с целью классификации любых частиц, которые могут присутствовать в зоне рассеянного света.

Классификация типа частиц позволяет проводить различие между реальным пожаром и ложной переменной. В частности, таким образом может быть значительно повышен уровень надежности по предотвращению ложных тревог. Например, дым от сигареты может, следовательно, распознаваться как переменная возмущения, которая может быть направлена в виде информации. Однако дым от кабеля (тлеющий пожар) соответственно инициирует сигнал тревоги.

Соответственно, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения дополнительно предлагается такое конструктивное исполнение оценочного блока, согласно которому он будет проводить различие между параметром пожара и ложной переменной, предпочтительно автоматически, в зависимости от классифицированного типа частиц. В этой связи целесообразно, например, дополнительно предусмотреть устройство аварийной сигнализации, выделенное оценочному блоку, конструктивно исполненное для подачи, предпочтительно автоматически, сигнала тревоги или сигнала отбоя после тревоги в зависимости от классифицированного типа частицы. В соответствии с настоящим изобретением тип (типы) частиц, при присутствии которых устройство аварийной сигнализации подаст сигнал тревоги, преимущественно предварительно определен (определены) или может (могут) предварительно определяться. В соответствии с настоящим изобретением, например, сигнал о пожарной тревоге выдается автоматически после прекращения процесса классификации, причем это, в частности, происходит независимо от каких-либо порогов срабатывания сигнализации, т.е. независимым от порогов срабатывания сигнализации образом.

Предлагаемая классификация типа частиц не только повышает надежность предотвращения ложных тревог, но и позволяет инициировать предусмотренные меры ручного или автоматического пожаротушения в зависимости от классифицированного типа частиц. В этой связи особенно преимущественно, что сигнал о пожарной тревоге выдается независимо от каких-либо порогов срабатывания сигнализации, если в ходе классификации достоверно обнаруживается установившийся образец. Однако, как альтернатива, целесообразно также, чтобы определенные классификации обеспечивали в результате сигнал пожарной тревоги, а информация о ложной переменной выдавалась при обнаружении в ходе классификации другого типа частицы.

В соответствии с еще одним аспектом предлагаемого решения предусматривается, что оценочный блок предназначен также для сравнения данных, полученных из профилей сигналов, обнаруженных несколькими оптическими датчиками, с образцами сигналов. Предпочтительно это сравнение происходит непрерывно во времени. При достаточно высокой степени соответствия между профилями обнаруженных сигналов и одним из образцов сигналов выдается сигнал идентификации, идентифицирующий классифицированный тип частицы.

В этой связи следует отметить, что термин «эталонные профили сигнала» в случае нескольких оптических датчиков относится к ряду профилей сигнала, т.е., профиль сигнала по оси времени каждого из использованных датчиков сравнивается с соответствующим эталонным профилем сигнала соответствующего датчика из матрицы эталонных профилей сигнала. Разумеется, термин «профиль сигнала» или «эталонный профиль сигнала» в этом случае не должен также, в свою очередь, интерпретироваться так, что лишь фактически зарегистрированные профили сигнала отдельных датчиков должны сравниваться между собой без, например, выполнения обработки сигналов. Таким образом, в случае, если оценочный блок предназначен для независимого сравнения профилей сигнала с эталонными профилями сигнала, предполагается также выполнять регрессию профилей сигнала, например, после нормализации, к сигналу опорного датчика и соответствующих наклонов линий наилучшей аппроксимации обнаруженных сигналов к ряду наклонов эталонных профилей сигнала.

Следует отметить, что для этого сравнения с эталонными профилями сигнала профили сигнала, например, хронологически буферизуются по сегментам с выбором при этом подходящего хронологического интервала сравнения. Например, целесообразно выбирать интервал сравнения так, чтобы добиться точности обнаружения, достаточно высокой для классификации и в то же время обеспечивающей непревышение предопределенной (например, внешними условиями, стандартами или иной нормативной документацией) максимальной временной задержки до выдачи сигнала идентификации.

Естественно, возможна и «параллельная» буферизация, например, в кольцевом буфере, при которой соответствующая подобным образом параллельная память указанного кольцевого буфера, соответствующего интервалу сравнения, используется затем для сравнения. В этом случае затем указанная задержка может быть уменьшена.

В соответствии с настоящим изобретением эталонные профили сигнала предпочтительно регистрируются в тестовых сценариях (текстовые пожары и т. п.) с источником монохроматического или подобного света и расположением нескольких оптических датчиков и хранятся в соответствующей памяти. При этом следует отметить, что эта регистрация эталонных профилей сигнала, естественно, выполняется при таком же пространственном расположении датчиков (или, возможно, даже большего числа датчиков), какое позже будет использоваться для оценки в предлагаемом устройстве для обнаружения сигналов рассеянного света.

Степень соответствия, на которой основывается сравнение, либо предопределена, либо может устанавливаться пользователем или оператором. В соответствии с настоящим изобретением степень соответствия может определяться на основании обычных статистических или иных подходящих методик, в частности обычных и известных методов сопоставления с образцом.

Сигналом идентификации может быть сигнал, подходящий для дальнейшей цифровой или аналоговой обработки, при которой, например, обнаруженный тип частицы (т.е., классифицированный тип пожара или классифицированный тип других частиц) применимо кодируется. Однако в простейшем случае возможна и выдача на подходящее оптическое устройство отображения сигнала идентификации, например на экран устройства отображения и т. д., на котором пользователь или оператор может затем считывать классификацию. Возможно и активирование сигналом идентификации электронного или электромеханического выключателя, такого как, например, реле и т. п., чтобы сообщить о наличии пожара, например, на дополнительно подключенный механизм.

Таким образом, благодаря почти полностью автоматизированному сравнению обнаруженных сигналов с эталонными профилями сигнала (или матрицей эталонных профилей сигнала соответственно) упрощается направление дальнейших действий, зависящих от типа пожара, на осуществление выбора (выбора подходящего огнетушащего вещества или средств инертизации, выбора подходящего уровня инертизации и т. д.) для обеспечения эффективного выполнения действий по подавлению пожара. Хотя для этого сравнения обнаруженных сигналов с эталонными профилями сигнала автоматическая работа необязательна, эта автоматизированная и почти полностью автономная классификация типа пожара обладает тем преимуществом, что обеспечивает автоматизированную, зависящую от типа пожара дополнительную обработку сигнала, а также значительную экономию времени для любого потенциального оператора или пользователя.

Что касается конструктивного исполнения оценочного блока, с одной стороны, предпочтительно, чтобы оно обеспечивало определение уровня частиц в зависимости от интенсивности рассеянного света, обнаруженной опорным датчиком. С другой стороны, дополнительное преимущество может заключаться в том, что оценочный блок не выполняет сопоставление с образцом, пока уровень частиц не превышает нижнего порогового значения («минимального уровня частиц»). Оба дополнительных усовершенствования предлагаемого устройства обнаружения служат для дополнительного повышения точности обнаружения при одновременном уменьшении ложных обнаружений.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что источник света излучает по существу монохроматический свет в диапазоне длин волн приблизительно 560-420 нанометров. Предпочтительно источник света излучает свет в диапазоне от приблизительно 470 до приблизительно 450 нанометров. Эти длины волн соответствуют спектру от зеленого до синего цвета. Использование относительно коротковолнового света в соответствии с настоящим изобретением обладает тем преимуществом, что преобладающие размеры частиц, обычно присутствующих при типичных пожарах, демонстрируют преимущественно Рэлеевское рассеяние и рассеяние Ми, при которых коротковолновый свет рассеивается по существу мощнее, чем относительно длинноволновый свет, тем самым приводя к преимущественному распределению интенсивности на оптических датчиках, обнаруживающих рассеянный свет.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что по меньшей мере один из оптических датчиков содержит поляризационный светофильтр, предназначенный для поляризации подлежащего обнаружению рассеянного света.

Применение поляризационного светофильтра по меньшей мере на одном из оптических датчиков может дополнительно уменьшить риск конфликтов образцов путем дополнительной оценки этой дополнительной характеристики рассеяния, что повышает точность обнаружения.

В связи с этим предусматривается, что несколько оптических датчиков, и предпочтительно каждый из оптических датчиков, содержат поляризационный светофильтр. В соответствии с настоящим изобретением плоскости поляризации по меньшей мере двух поляризационных светофильтров расположены по существу перпендикулярно друг другу. Вращение плоскости поляризации по меньшей мере одного поляризационного светофильтра относительно по меньшей мере еще одного поляризационного светофильтра, при котором эти поляризационные светофильтры выделяются разным оптическим датчикам из нескольких датчиков, будет обеспечивать, что в результате по-прежнему будут иметь место достаточно отличающиеся профили сигнала или эталонные профили сигнала, даже если распределение интенсивности для конкретного типа частицы лишь минимально зависит от направления наблюдения, но зато все больше от направления поляризации, что даже в этом случае снижает риск конфликтов образцов и опять-таки повышает точность обнаружения/классификации. Повышение достижимой точности благодаря применению поляризационных светофильтров, а также их конкретному выравниванию между собой может быть достигнуто в соответствии с настоящим изобретением крайне экономично, поскольку поляризационные светофильтры простые и недорогие в изготовлении.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что каждый из оптических датчиков по существу направлен в сторону общей области обнаружения зоны рассеянного света.

Такое направление в общую область обнаружения, которая представляет собой подмножество зоны рассеянного света и обычно расположена вокруг общего центра рассеянного света, опять-таки может дополнительно повысить точность обнаружения. В частности, в соответствии с настоящим изобретением учитывается тот факт, что отверстие оптических датчиков обычно является конечно малым и, таким образом, дает форму и/или расширение лепестка приема соответствующего оптического датчика в зависимости от телесного угла. Таким образом, выставление в общую область обнаружения может дополнительно снизить неточности измерения.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что отдельные или все оптические датчики конструктивно исполнены как фотодиоды. В этих полупроводниковых диодах подлежащий обнаружению рассеянный свет падает непосредственно на p-n переход, и при этом фотоны рассеянного света в p-n переходе вызывают образование пары электрон-дырка. Эти фотодиоды являются относительно недорогими и обеспечивают простое структурирование схем, ввиду чего сложное электронное управление не требуется. В зависимости от режима работы (типа характеристики), такой фотодиод может дополнительно работать с несколькими порядками величины, предпочтительно в линейном диапазоне.

Вместе с тем возможно, естественно, и применение других подходящих оптических датчиков, таких как, например, фототранзисторы или даже фотоумножители. Фотоумножители имеют чувствительность, на порядки выше, чем у фотодиодов, и основаны на эффекте вторично-электронного умножения. Использование внешнего фотоэффекта (высвобождение электронов из слоя электродов падающими фотонами) ускоряет эти высвобожденные первичные электроны посредством ускоряющего напряжения в сторону дополнительных, расположенных далее электродов, на которых происходит дальнейшее высвобождение вторичных электронов, на этот раз вызванное соответственно ускоренными электронами. Количество падающих умноженных электронов на аноде в конечном итоге оценивается и преобразуется в дополнительный обрабатываемый электрический сигнал.

В связи с этим, или даже независимо от этого, предусматривается также, что источник света представляет собой светоизлучающий диод. Этот светоизлучающий диод для возбуждения зоны рассеянного света является очень экономичным и, кроме того, работает в преимущественных диапазонах длин волн. Для предположительно необходимой температурной компенсации предлагаемого устройства для обнаружения сигналов рассеянного света предполагается, например, простая эксплуатация этого светоизлучающего диода в импульсном режиме для уменьшения тепловыделения. Естественно, возможно и непрерывное возбуждение при условии большего тепловыделения, если применимо.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что устройство содержит один оптический датчик под первым углом датчика, один оптический датчик под вторым углом датчика и один оптический датчик под третьим углом датчика, причем первый угол датчика представляет собой острый угол и вместе со вторым углом датчика составляют в сумме 360°, а третий угол датчика представляет собой тупой угол.

Это конкретное размещение позволяет получать образцы отдельных типов частиц, легко отличимые друг от друга относительно малым числом датчиков с особым пространственным расположением. Предпочтительно первый угол датчика в соответствии с настоящим изобретением составляет приблизительно 45°, и при этом на второй угол датчика приходится предпочтительная величина приблизительно 315°. Третий угол датчика предпочтительно составляет приблизительно 112°. Опорный датчик предпочтительно расположен под углом приблизительно 90°. Опорный датчик, расположенный под прямым углом, оказался особенно преимущественным для нормализации сигналов соответствующих остальных оптических датчиков при условии, что имеются несколько предполагаемых типов частиц (свойств частиц).

Иными словами: при применении опорного датчика, расположенного под прямым углом, риск конфликтов образцов можно уменьшить по сравнению с другими углами опорного датчика. Кроме того, при применении опорного датчика, расположенного под прямым углом, можно добиться более высокой точности классификации, чем при других углах опорного датчика, и причем относительно независимо от общего количества дополнительных датчиков, предусмотренных в соответствующей конфигурации, а также относительно независимо от них углов.

Если предусмотрена экономичная конструкция всего лишь с небольшим числом датчиков, при расположении опорного датчика под прямым углом тип пожара можно классифицировать точнее, чем при других углах опорного датчика.

Опорный датчик, расположенный под прямым углом, является преимущественным, в частности, и в отношении качества обнаруженных сигналов, поскольку опорный датчик, расположенный под углом 90°, занимает «нейтральное» угловое положение, и при этом не является ни прямым, ни обратным излучателем. Испытания показали, что угол 90° для опорного датчика дает наилучший образец для различения вещества.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения в описанном выше конкретном расположении первого, второго и третьего датчиков, а также опорного датчика предусматривается, что каждый из оптического датчика под первым углом датчика, оптического датчика под вторым углом датчика и оптического датчика под третьим углом датчика, а также опорного датчика содержит поляризационный светофильтр. Поляризационные светофильтры опорного датчика, оптического датчика под первым углом датчика и оптического датчика под третьим углом датчика в соответствии с настоящим изобретением выровнены относительно друг друга в первой плоскости поляризации, а поляризационный светофильтр оптического датчика под вторым углом датчика выровнен во второй плоскости поляризации, перпендикулярной первой плоскости поляризации. Такое расположение отдельных плоскостей поляризации поляризационных светофильтров оказалось особенно преимущественным, поскольку специальные характеристики отдельных определенных образцов становятся даже четче, тем самым, опять-таки, дополнительно повышая точность обнаружения/классификации.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что оценочный блок предназначен для определения степени соответствия путем корреляции данных, полученных из распределения профилей обнаруженных сигналов в соответствии с методом главных компонент по кластерам (BUC, BAU, PUR, HEP, ABS, PAP, PAE, PVC, ZIG, ZRE, MEH, ZEM, TEP) образцов сигналов. Эта корреляция, т.е. применение известного стохастического метода к обнаруженным сигналам или эталонным сигналам соответственно, позволяет легко и эффективно определять сходство профилей обнаруженных сигналов с эталонными профилям сигнала, благодаря чему объем вычислений и, соответственно, сложность схемы можно поддерживать в разумных пределах, обеспечивая тем самым экономичность.

Вместе с тем, в равной мере возможно также, что оценочный блок предназначен для определения степени соответствия путем определения расстояния между точками данных, полученных из распределения профилей обнаруженных сигналов в соответствии с методом главных компонент по кластерам (BUC, BAU, PUR, HEP, ABS, PAP, PAE, PVC, ZIG, ZRE, MEH, ZEM, TEP) образцов сигналов.

Этот метод главных компонент (PCA) в соответствии с настоящим изобретением обладает преимуществом, заключающимся в использовании непараметрического метода для извлечения соответствующей информации о наборе данных сигналов рассеянного света с шумами, благодаря чему, в принципе, не требуется знание математических степеней свободы, лежащего в основе распределения рассеянного света. В соответствии с настоящим изобретением учитывается, что при определении эталонных профилей сигнала регистрируются больше размеров, чем действительно требуется, и метод главных компонент служит – без необходимости в параметрическом методе – для уменьшения измерений, необходимых для оценки, чтобы можно было легко извлечь соответствующую информацию (главные компоненты).

Вместе с тем в равной мере возможно также, что оценочный блок предназначен для определения степени соответствия посредством оценки с помощью нейронной сети данных, полученных из распределения профилей обнаруженных сигналов в соответствии с методом главных компонент, по кластерам (BUC, BAU, PUR, HEP, ABS, PAP, PAE, PVC, ZIG, ZRE, MEH, ZEM, TEP) образцов сигналов. Указанная нейронная сеть имеет по меньшей мере 38 нейронов. Оценка с помощью нейронной сети обеспечивает простое «обучение» предлагаемого устройства образцовым профилям сигнала одновременно при высокой точности обнаружения во время оценки сигналов, обнаруженных из профилей сигналов.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что образцы сигналов соответствуют сигналам распределения частиц в случае одного или нескольких выбросов частиц из группы, включающей выброс пыли, выброс пара, выброс табачного дыма, тлеющий горения бумаги, тлеющего горения картона, открытое горение бумаги, открытое горение картона, горение ABS, горение н-гептана, горение PVC, горение хлопка, горение дерева или другие случаи выброса частиц.

В соответствии с настоящим изобретением возможна выдача команд на пожаротушение или даже осуществление действий по автоматическому пожаротушению или инертизации в зависимости от конкретной группы обычно происходящих пожаров. В случае обнаружения других выбросов частиц, которые нельзя отнести к какому-либо из конкретных случаев, может приниматься «сценарий наихудшего случая», и в каждом случае может, например, инициироваться полная реакция инертизации или пожаротушения всеми имеющимися средствами. Во всех остальных случаях возможно избирательное пожаротушение с учетом знания конкретного типа пожара.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусматривается, что устройство используется в аспирационной системе обнаружения пожара. Аспирационная система обнаружения пожара содержит предпочтительно управляемый активный источник воздуха для подачи воздуха, подлежащего классификации, в зону рассеянного света устройства для обнаружения сигналов рассеянного света. Применение в этой аспирационной системе обнаружения пожара является наиболее преимущественным или может в определенное время даже предписываться, если, например, закрытое помещение поддерживается при постоянном базовом уровне инертизации. В этом случае возможно, что без аспирационной системы обнаружения пожара частицы не достиг