РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(19) RU (11) 207 285 (13) U1 (51) МПК G01J 1/00 (2006.01)

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИСКР, ВОЗГОРАНИЙ И РАДИАЦИОННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Заявляемая полезная модель относится к фотометрии, а более конкретно к устройствам для регистрации ультрафиолетового излучения.

Существует много физических явлений, происходящих в природе и технике, при которых происходит излучение в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, которое может характеризоваться сложными спектральными характеристиками распределения амплитудно-временного изменения плотности потока излучаемой энергии. Примерами таких явлений может служить коронный и дуговой разряды, возникающие в линиях электропередач, молнии, различные взрывные процессы, горение пламени и т.д. Электрические разряды возникают в высоковольтных электрических цепях при нарушении качества изоляции, загрязнении электрических изоляторов и нарушении технологии проведения монтажных работ. Наиболее распространенными видами электрических разрядов являются коронный и дуговые разряды. В настоящее время для инспекции линий электропередач получают широкое распространение детекторы (регистраторы) ультрафиолетового излучения, которые предназначены для обнаружения коронных разрядов на высоковольтном и низковольтном электрооборудовании при любой солнечной освещенности.

Известно устройство для регистрации ультрафиолетового излучения, функционирующее таким образом, что излучение от исследуемого объекта пропускают через оптическую систему, обеспечивающую прохождение излучения в заданном солнечно-слепом диапазоне и подавление волн другой длины (патент США № 6104297, "Corona discharge detection system", МПК G01J 1/04, опубликовано 15.08.2000).

Недостатком данного устройства является то, что оно функционирует на основе принципа выбивания ультрафиолетовым фотоном электрона (из фотокатода) с последующим усилением этих электронов посредством электронно-оптического преобразователя. В дальнейшем выбитые электроны вновь преобразуют в фотоны, которые регистрируют фотоприемным устройством (как правило, медленно работающим твердотельным прибором).

Другим существенным недостатком является то, что для высокоточного определения положения источника излучения необходимо пользоваться дополнительным устройством - лазером.

Известно также устройство для регистрации ультрафиолетового (УФ) излучения, содержащее УФ-фотоприемник изучения, имеющий оптическую систему и координатно-чувствительный детектор, который подключен к управляющему устройству (патент RU 2.431.121, «Способ регистрации ультрафиолетового излучения и устройство для его осуществления», МПК G01J 1/42 , опубликовано 10.10.2011).

Данное техническое решение по числу совпадающих существенных признаков выбрано в качестве прототипа предлагаемого устройства.

Недостатком прототипа является то, что данное техническое решение не пригодно для обнаружения таких явлений как задымление, появление опасных для человека газов и радиации.

Технической задачей является создание эффективного устройства, позволяющего преодолеть недостатки прототипа.

Техническим результатом является разработка надежного портативного устройства, обеспечивающего с высокой точностью выявлять источники коронного разряда, задымления, появления опасных газов и радиации.

Поставленные техническая задача и результат достигаются в результате того, что в устройстве для регистрации искр, возгораний, дыма, опасных газов и радиационных загрязнений, содержащем приемник ультрафиолетового изучения, имеющем оптическую систему и координатно-чувствительный детектор, который подключен к управляющему устройству, приемник излучения имеет наклонное по отношению к оси оптической системы поворотное зеркало, которое размещено внутри корпуса приемника приводимого во вращение посредством шагового электродвигателя, обеспечивающего поворот зеркала в соответствии с сигналами от управляющего устройства, которое имеет беспроводной канал связи.

Существо изобретения поясняется схемами и фото, приведенными на фигурах.

Фиг. 1 - Схема устройства.

Фиг.2 - Схема приемника излучения.

Фиг.3 - Схема взаимодействия приемника излучения и УФ-излучателей.

Фиг.4 - Фото приемника.

Устройство содержит приемник излучения 1, подключенный к блоку управления 2. Перемещение окна приемника обеспечивается шаговым двигателем 3, который подключен к драйверу 4. Источник УФ-излучения 5, в качестве которого применяется эксимерная лампа, и блок управления 2 снабжены Wi-Fi модулями 6. Приемник излучения 1, связанный с дистанционно расположенными излучателями УФ-излучения по каналу Wi-Fi связи, имеет корпус 7 (фиг.2), внутри которого размещена оптическая система 8. Над системой 8 наклонно относительно оптической оси размещено зеркало 9. Излучение 10 (показано стрелкой) поступает на зеркало 9 через окно 11 в корпусе 7. За оптической системой 8 установлен координатно-чувствительный датчик 12, подключенный по линиям связи 13 к блоку управления 2. Шаговый двигатель 14 обеспечивает вращение корпуса через передачу15.

Устройство функционирует следующим образом (фиг.3).

Существуют пять угроз - пламя 18, радиоактивное заражение 19, задымление 20, опасные газы 21 и искрение 22. Угрозы 18, 19 и 22 регистрируются УФ-приёмником излучения 1 непосредственно, как УФ-излучение. Пламя 18 само является источником УФ-излучения. Оно выглядит на 2D-изображении УФ-датчика 1, как чётко очерченное пятно, площадью, равной площади пламени. При радиоактивном заражении 19 радиоактивное излучение возбуждает молекулы воздуха 23, которые генерируют, в том числе, УФ-излучение при переходах электронов в молекулах из возбуждённых состояний в не возбужденное. УФ-датчик 1 видит 2D-изображение в виде пятна с размытыми краями, поскольку радиоактивное излучение затухает в воздухе постепенно, как и его способность возбуждать воздух. Искрение видно УФ-датчику 1, как кратковременные точечные сигналы. Задымление 20 и опасные газы 21 для своей регистрации нуждаются в излучателях 5 (источниках УФ-излучения). Задымление регистрируется по уменьшению уровня излучения от излучателя 5, выглядевшего как точечный источник, относительно величины, зарегистрированной при калибровке. Опасные газы обнаруживаются УФ-датчиком 1 путём регистрации вторичного излучения молекул этих газов, первично возбуждённых излучением УФ-источника (излучателя 5). Вторичное УФ-излучение опасных газов вызвано тем, что, как правило, их молекулы представляют собой сложные соединения, внешние электронные оболочки которых имеют энергию возбуждения, которая меньше, чем энергия кванта УФ-излучения. Это излучение выглядит для УФ-датчика 1, как размытый ореол вокруг изображения точечного УФ-источника- излучателя 5.

Для регистрации угроз по всему азимуту 360 градусов фото-приёмная головка 7 с закреплённым на ней зеркалом 9 вращается вокруг оптической оси, оптической системы 8, в результате чего в каждый момент времени УФ-приёмник 1 получает изображение пространства вокруг оси 10 на телесный угол, определяющийся конструкцией оптической системы 8. При этом по импульсам, формируемым блоком управления 2, шаговый двигатель управляется через драйвер двигателя. В результате, оптико-механическая система вращается, изменяя направление зрения приемника 1. Одновременно через сформированный блоками 6 Wi-Fi канал блок управления включает-выключает расположенные вокруг приёмника 1 источники излучения 5.

На фото 4 приведен внешний вид приемника излучения устройства.

Испытания устройства, проведенные в полевых условиях, подтвердили его эффективность при обнаружении различных угроз. При этом конструктивная простота устройства обеспечивает его промышленную применимость.

Формула полезной модели

Устройство для регистрации искр, возгораний и радиационных загрязнений, содержащее приемник ультрафиолетового изучения, имеющий оптическую систему и координатно-чувствительный детектор, который подключен к управляющему устройству, отличающееся тем, что приемник излучения имеет наклонное по отношению к оси оптической системы поворотное зеркало, которое размещено внутри корпуса приемника, приводимого во вращение посредством шагового электродвигателя, обеспечивающего поворот зеркала в соответствии с сигналами от управляющего устройства, которое имеет беспроводной канал связи.