УДК 628.74
УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ РАССЕЯННОГО ДЫМОМ ПОД МАЛЫМИ УГЛАМИ ОТНОСИТЕЛЬНО НАПРАВЛЕНИЯ ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ
, ,
Белорусский национальный технический университет
Минск, Республика Беларусь
Интенсивность рассеянного дымом излучения используется в качестве контролируемого физического параметра во многих конструкциях точечных дымовых пожарных извещателей (ПИ). При этом, как правило, измеряется интенсивность излучения рассеянного вперед, а угловое поле зрения фотоприемника ПИ составляет десятки градусов.
Известно, что сечение рассеяния излучения при прочих равных условиях зависит от размеров рассеивающих частиц (в частности для дыма – от горючего материала и режима горения) и угла рассеяния [1, 2]. Так например, для многих дымов сечение рассеяния для малых углов рассеяния (единицы градусов) в несколько раз больше, чем для больших углов (десятки градусов), причем с ростом диаметра рассеивающих частиц эта разница увеличивается [3]. Это означает, что дымовой ПИ с традиционным расположением излучателя и фотоприемника будет иметь относительно низкую чувствительность к дыму с крупными частицами (например, при горении полимерных материалов) и более высокую чувствительность к дыму, содержащему малые частицы (табачный дым, тление хлопка и т. д.) В связи с этим для прогнозирования селективной чувствительности дымовых ПИ к различным типам пожаров необходимо проведение исследований рассеяния дымом излучения именно под малыми углами к направлению его распространения.
Для проведения таких исследований создана установка сопряженная с дымовым каналом и позволяющая в реальном масштабе времени производить многоканальные измерения рассеянного дымом излучения. Принципиальная схема измерений приведена на рис. 1.
Источник 1 излучает свет требуемого спектрального состава. Оптическая система 2 создает коллимированный пучок излучения в дымовом канале 3. Излучение, рассеянное дымом под различными углами α, с помощью объектива 4 локализуется в кольцевых зонах в фокальной плоскости объектива (см. А-А рис. 1).
Общий центр всех зон расположен на оптической оси системы, причем диаметр зоны D связан с углом рассеяния α и фокусным расстоянием F объектива следующим соотношением:
D = 2 F·tg α |
Таким образом, фотоприемник, расположенный в фокальной плоскости на расстоянии D/2 от оптической оси, регистрирует излучение, рассеянное дымом под углом α в диапазоне α ± δ/2, где δ – угловое поле зрения приемника (δ ≈ d/F, где d – диаметр чувствительной площадки фотоприемника). Для описываемой установки максимальное значение угла рассеяния составляет αmax ≈ 8о, а угловое поле зрения отдельного приемника δ ≈ 1о
1 – источник излучения, 2 – оптическая система для формирования измерительного пучка, 3 – дымовой канал, 4 – объектив, 5 – блок приемников рассеянного излучения (располагается в фокальной плоскости объектива), 6 – ЭВМ.
Рисунок 1– Схема измерений интенсивности рассеянного излучения.
Перед началом измерений все измерительные каналы калибруются по источнику типа источника Ламберта. Сигнал от фотоприемника, расположенного на оптической оси системы, используется для контроля оптической плотности среды в дымовом канале.
Созданная установка при использовании оптического метода исследования полидисперсного аэрозоля, основанного на явлении рассеяния плоской монохроматической световой волны каплями жидкости или твердыми частицами, позволит изучать дисперсный состав аэрозоля образующегося в тестовых пожарах.
1. , Ягодкин методы измерения дисперсности аэрозолей.// Труды ЦИАМ, 1978, № 000, 21с.
2. Mulholland G. W., Johnsson E. L., Fernandez M. G., Shear D. A. Design and Testing of a New Smoke Concentration Meter// Fire and Materials.–2000.–v.24, p.231-243.
3. Weinert D. F., Cleary T. G., Mulhholland G. W., Beever P. F. Light scattering characteristics and size distribution of smoke and nuisance aerosols. //Fire safety science. proceedings. seventh (7th) international symposium. International association for fire safety science (IAFSS). Jun 16–21, 2003, Worcester, MA, Intl. Assoc. for Fire Safety Science, Boston, MA, Evans D. D., Editor(s), 209–220 pp, 2003.
