Оптико-электронный прибор обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах

Сыпин, Евгений Викторович

Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Оптико-электронный прибор обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах

кандидата технических наук: Сыпин, Евгений Викторович
город: Бийск
год: 2007
специальность ВАК РФ: 05.11.13
цена: 450 рублей

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Оптико-электронный прибор обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах»

Автореферат диссертации по теме "Оптико-электронный прибор обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах"

На правах рукописи

Сыпин Евгений Викторович

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРИБОР ОБНАРУЖЕНИЯ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ РАЗВИТИЯ ВЗРЫВА В ГАЗОДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ

05.11 13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бнйск-2007

003059488

Работа выполнена на кафедре методов и средств измерений и автоматизации Бийского технологического института (филиала) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, Леонов Геннадий Валентинович

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор, Горбова Галина Михайловна к.т.н., доцент Митин Александр Германович

Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Но- _ восибирский государственный технический университет», г.Новосибирск.

Защита диссертации состоится «28» мая 2007 г. в 12 ч. в ауд 403Гк на заседании диссертационного совета Д212.004.06, действующего при Алтайском государствен ион техническом университете им. И И Ползунова, по адресу: 656 038, Алтайский край, г.Барнаул, пр Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова » »

Автореферат разослан «27» апреля 2007г.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Существует большое количество техногенных объектов, которые связаны с взрывоопасными газодисперсными системами процессы осаждения пыл ей, измельчение материалов, сушка, хранение, сжигание, шлифовка поверхностей, механическая обработка горючих материалов, составление порошковых композиций и их прессование и многие другие Аварийные ситуации или нарушения технологических режимов могут создать условия для воспламенения газодисперсной системы, процесс горения которой может носить характер взрыва, приводящего к значительным разрушениям и к человеческим жертвам

Особенно неблагоприятна обстановка на объектах угольной промышленности Основная причина этого заключается в наличие горючей пыли практически в любом звене технологической цепочки от добычи угля на разрезе до сжигания его в топке тепловой электростанции Ситуация еще более усугубляется частым наличием метана в газовой фазе

Вместе с тем, в последнее время отмечается тенденция роста потребления твердых видов ископаемого топлива, что существенно обостряет аварийную обстановку в угольной промышленности

Борьбг с по-.-арзмн и взрывами на техногенных объектах, связанных с использованием углей, развивается по нескольким направлениям

- совершенствование технологических процессов добычи и переработки угля в целях сокращения времени контакта топлива с атмосферным кислородом и влагой, уменьшения пылеобразования, исключения потенциальных источников зажигания (перегрева) Несовершенство технологий является одной из главных причин возникновения пожаров и взрывов,

- использование специального взрывозащищенного оборудования и специ&чьных строительных конструкций,

- обработка угля специальными веществами, ингибирующими процессы самовозгорания и препятствующими возннкновенйю взрыва,

- проведение организационно-технических мероприятий на производстве, связанных, прежде всего, с укреплением производственной дисциплины,

- использование специальных автоматических систем противопожарной защиты и взрызогго давления

К сожалению, следует отметить, что большинство мероприятий, проводимых по этим направлениям, не дают должного эффекта Так в

технологии добычи угля практически невозможно контролировать образование просыпей, а также возникновение взрывоопасных концентраций угольной пыли. Наличие в шахтах большого количества кабельных трасс, в том числе силовых, не гарантирует от возникновения источников зажигания или перегрева Использование же взрывозащи-нхешюго оборудования, конструкций, а также применение специальных химических средств приводит к значительному увел!'"?ниго затрат и снижению рентабельности. Как показывает опыт, несмотря на значительное укрепление производственной дисциплины в угольной отрасли, большинство аварийных ситуаций и, в том числе, пожаров, происходит, в той или иной степени, по вине человека

Единственным направлением, развитие которого может дать существенное повышение уровня пожарной безопасности угольных шахт при сравнительно небольших затратах на внедрение, является внедрение автоматических систем противопожарной защиты и взрывоподав-ления Сложность построения эффективных автоматических систем взрывоподавления состоит в отсутствии до настоящего времени прибора контроля, способного обнаружить очаг возгорания на ранней стадии в условиях сильно запыленной среды Сходные проблемы наблюдаются для всех объеетов, где содержится пыль горючих и легковоспламеняющихся веществ (например, угольная, дрепескгг:, мучная, сахарная, алюминиевая и др)

Таким образом, разработка прибора обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах (время принятия решения не более 3 мс) является актуальной и весьма перспективной задачей для повышения безопасности техногенных объектов

Цель работы. Разработка и создание оптико-электронного прибора обнаружения начальной стадии развития дефлаграционного взрыва в газодисперсной системе потенциально опасного техногенного объекта на основе методов цветовоЛ пирометрии Задачи исследований:

1. Провести анализ развития и протекания взрывов на потенциально опасных производствах (на примере угольных шахт), выявить влияние различных факторов на эти процессы

2 Разработать экспериментальную установку для моделирования дефлаграционных взрывов газодисперсных систем

3 Провести моделирование процесса горения г?зодисперсной системы в экспериментальной установке

4 Разработать экспериментально устаноску для исследопания помехоустойчивости оптико-электронных приборов (ОЭП) от оптических помех

5 Адаптировать известные методики энергетического расчета ОЭП для ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газо-дисперснык системах

6 Рассчитать и спроектировать ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах

7 Рассчитать его основные характеристики и выполнить проверку помехоустойчивости прибора

Объектом исследования являются процессы возникновения и развития дефлаграционного горения в гззодисперсных системах и оптико-электронный прибор спектрального отношения, предназначенный для обнаружения очага возгорания на ранней стадии

Методы исследования

В диссертационной работе использованы методы оптической пирометрии, методы параксиальной оптики, методы теплофизических измерений, методы цифровой обработки информации, методы физико-механических испытаний, методы математической статистики и обработки экспериментальных данных На всех этапах проводилось сопоставление теоретических и экспериментальных результатов

Научная нопнзна работы состоит в следующем

1 Разработан метод построения быстродействующих оптических оптико-электронных приборов для обнаружения начальной стадии де-флаграционных взрывов

2 Разработана структурная схема оптико-электронного прибора спектрального отношения для обнаружения очага возгорания на ранней стадии в газодисперсных системах

3 Предложен и обоснован программно-аппаратный подход к построению блока обработки оптико-электронного прибора, что позволяет достичь высокой реконфигурируемости, адаптивности и большой помехоустойчивости датчика

4 Разработана экспериментальная установка для физического моделирования дефлаграционных взрывов, которая отличается от известных аналогов тем, что позволяет проводить опыты с аэродисперсными средами, с тройными смесями воздух-горючий газ-пыль и с аэрогеля* МИ '

5 Предложена классификация возможных оптических помех на объекте контроля, разработана установка для проведения экспериментальных исследования помехоустойчивости к оптическим помехам ои-т:н'.о-эле!"гро1!гт?го прибора спектрального отношения и с ее помощью доказана высокая достоверность принятия решения о начале возгорания

Почоэтения, выдвигаемые на защиту

1 Метод построения быстродействующих оптико-электронных приборов для обнаружения начальной стадии дефлаграционных взрывов

2 Структурная схема оптико-электронного прибора спектрального отношения обнаружения очага возгорания на ранней стадии в газодисперсных системах

3 Программно-аппаратный подход к построению блока обработки оптико-электронного прибора.

4 Экспериментальная установка для физического моделирования дефлаграционных взрывов

5 Классификация возможных оптических помех на объекте контроля и разработанная установка для проведения экспериментальных исследования помехоустойчивости к оптическим помехам оптико-электронного прибора спектрального отношения.

Практическая значимость

Методы построения быстродействующих оптико-электронных приборов для обнаружения начальной стадии дефлаграционных взрывов позволяют интенсифицировать процесс создания качественных систем взрывоподавления для рабош в тяжелых по запыленности условиях и с крайне неблагоприятными по взрывоопасности процессами

Разработанная экспериментальная установка для биз:, веского моделирования горения в газодисперсных системах дает возможность исследовать процессы горения разнообразных аэрозолей и проверять адекватность построенных математических моделей процессов и приборов

Созданный оптико-электронный прибор спектрального отношения дает возможность для создания новых, более качественных систем взрывоподавления Используемые в нем технические решения делают его уникальным с точки зрениг; быстродействия, слабой зависимости от оптических свойств промежуточной среды и высокой достоверности принятия решения о начале возгоранил

Разработанная методика и экспериментальная установка проверки приборов на устойчивость к оптическим помехам позволяет корректно оценить данный важный параметр создаваемого датчика

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на 52-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ «Научно-техническое творчество студентов» 1 г Барнаул), 3-ей юбилейной научно-практичесчой конференции ЬТИ «Научно-техническое творчество аспирантов и профес-

сорско-преподавательского состава» (г Бийск), I, II, III, IV Всероссийских научно-практических конференциях «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП)» (г.Бийск), Siberian Russian Student Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2002, EDM'2003, EDM'2004 (Novosibirsk), Третьей научно-практической конференции «Современные средства и системы автоматизации - гарантия высокой эффективности производства» (Томск), 4-ой Всероссийской юбилейной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» (г Бийск), 2-ой Международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника 2003» (г Тула)

Работа выполнена в рамках исследований НИОКР per №01 200103521

Результаты исследований представлялись на Всероссийском конкурсе на лучшие научно-технические и инновационные работы творческой молодежи России по естественным наукам, на международной выставке ЭКСПО Наука-2003 (работа была занесена в особый реестр программного комитета за перспективность), на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2004 (медаль за лучшую научно-техническую разработку)

По результата?' исследований заключен государственный контракт №83-ОП-04п от 10 11 2004г на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с Федеральным агентством по энергетике по созданию системы для обнаружения и подавления начальной стадии развития дефлаграционных взрывов на базе пирометрического датчика в потенциально опасных технологических процессах и системах (угольных шахтах)

Основные результаты работы используются в учебном процессе в рамках курса «Методы и средства измерения»

Основные результаты диссертации изложены в 18 опубликованных печатных работах, список которых приводится в конце автореферата.

Содержание работы •

Во введении обоснована актуальность исследований, научная и практическая значимое 1ь полученных результатов, сформулированы цель ргбогы, изложены основные положения выносимые на защиту, приведена краткая характеристика работы

В первой главе проведен анализ развития и протекания взрывов на потенциально опасных производствах (на примере угольных шахт),

указано влияние различных факторов на эти процессы Разработана модель для горения газодисперсных систем Приведен обзор методов и средств контроля и борьбы со взрывами в газодисперсных системах Обоснована необходимость проведения исследования оптико-электронных приборов (ОЭП) для построения систем взрывоподавле-ния Сформулированы цель и задачи исследования

Во второй главе рассмотрены разработанные установки для моделирования дефлаграционных взрывов газодисперсных систем и для исследования помехоустойчивости от оптических помех

Для проведения экспериментальных исследований горения аэродисперсных систем была разработана специальная экспериментальная установка, структурная схема которой приведена на рис 1

На экспериментальной установке была проведена серия опытов двух видов

- эксперимент первого вида проводился по следующему алгоритму Исследуемое вещество распыляется в верхней части рабочей камеры и, оседая под действием силы тяжести, поджигается в нижней части рабочей камеры системой воспламенения Фронт пламени распространяется снизу вверх и измеряется нарастание температуры в поперечном сечении рабочей камеры при прохождении фронта,

- эксперимент второго вида проводился по следующему алгоритму Контейнер с исследуемым веществом помещается в нихней четверти камеры Контейнер представляет собой полый цилиндр с дном из мелкой сетки Объем между дном камеры и контейнером заполняется газом и поджигается. Расширяющиеся продукты горения газовоздушной смеси нагревают исследуемое вещество и распыляют его по всему объему камеры Если температура вещества превысила его температуру воспламенения, то вещество воспламеняется, практически, одновременно во всем объеме, что может служить физической моделью дефлаграционного взрыва При этом виде эксперимента по измеренному нарастанию температуры г-ожно оценить период индукции

Обработка результатов экспериментов проводилась с целью проверки воспроизводимости полученных экспериментальных данных Для этого полученные данные с датчика температуры аппроксимировались полиномами четвертого порядка Далее определялась воспроизводимость экспериментальных данных по критерию Кохрена Находилась усредненная зависимость напряжения с датчика температуры по трем опытам и по градуировочному графику датчика температуры экспериментальной установки строился график нарастания температуры Полученные результаты для экспериментов первого и второго видов приведены на рис 2 и 3 соответственно

Рис. I. Структурная схема экспериментальной установки: 1 - распылитель рабочего вещества; 2 - рабочая камера; 3 * датчик скорости фронта; 4 - датчик температуры; 5 - блок управления; 6 - система воспламенения; 7 - блок управления распылителем; 8 - блок питания измерителя скорости фронта, 9 - интерфейсный блок; 5 0 - блок микроконтроллера; И - блок питания датчика температуры; 12 - панель управления; 13 - высоковольтный генератор разрядника; 14 - разрядник; 15 - вентиль регулировки расхода газа; 16 - электроклапан; 17 -бытовой газовый баллон

Проведённая обработка экспериментальных данных позволила установить воспроизводимость экспериментальных данных.

Затем было проведено сравнение результатов, полученных в результате численного решения построенной модели горения в газодисперсных средах, и результатов, полученных на установке. Результаты сравнения в безразмерном виде приведены на рис.4 и рис,5. Сравнение показало хорошую адекватность использованной модели.

Затем была выполнена классификация возможных засветок. Основные виды оптических помех приведены на рис. 6.

В качестве возможных динамических помех было предложено рассматривать включение лампы накаливания, лампы дневного света (люминесцентная), попадание солнечных лучей (или изменение интенсивности солнечного света). Ввиду того, что влияние помехи может совпадать с появлением очага возгорания, предполагалось рассмотреть

1200 1000 800 600 400 200 0

Т, С

—Ж. £

т, 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 О

10 20 30 40 50

ч -

__;

А 1

[, мс

0 20 40 60 80 100 120 140

160 1, мс

Рис 2 Зависимость изменения температуры от времени в экспериментах первого вида для различных концентраций угольной пыли 1 - концентрация 0,3 кг/м3, 2 - концентрация 0,25 кг/м3, 3- концентрация 0,2 кг/м3

РисЗ Зависимость изменения температуры от времени в экспериментах второго вида для различных концентраций угольной пыли

1 - концентрация 0,2 кг/м\

2 - концентрация 0,1 кг/м",

3- концентрация 0,05 кг/м3

1,1 1

0,9 0,8 0,7 06 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 О

С)

ч \ \

г \>

у V \ •

Л \ \

\ \

0 25 0 )

•

11 1

0,9 08 0,7 06 05 04 0,3 02 01 0

кл

— Г"

\ 4 О

0 20 40 60 80 100 120

1, МС

140 Ш I, мс

Рис. 4 Результаты численного решения (пунктирная линия) и экспериментов первого вида (сплошная линия)

Рис 5. Результаты численного решения (пунктирная линия) и экспериментов второго вида (сплошная линия)

появление помехи как при наличии активного сигнала о возгорании на сходе пирометрического датчика, так и без него

Рис 6 Основные виды оптических помех

Для решения поставленной задачи было предложено изготовить специальную лабораторную установку, структурная схема которой приведена на рис 7

Алгоритм проведения эксперимента был следующий а) Эталонная лампа выводилась на определенное значение температуры ее спирали Это достигалось установлением определенного тока через лампу, с выдержкой лампы при этом токе не менее 30 мин (стандартные требования на лампу ТРУ 1100-2350),

ОЗУ

Рис 7 Структурная схема установки

ОД - оптический датчик, МК-микроконтроллер с блоком АЦП; ОЗУ - оперативное запоминающее устройство, ИБ - интерфейсный блок, ПК - персональный компьютер, Лампа - эталонная лампа ТРУ 1100-2350, СБП -специальный блок питания с параметрами регулируемое напряжение на выходе от 2 до 30 В, рабочий ток от 0 1 до 30 А; напряжение пульсаций не более 0 001 В

б) Создавались различные условия засветки, которые синхронизировались с моментом накопления информации в микроконтроллерном блоке,

в) Результаты передавались в ПК;

г) Велась обработка результатов эксперимента (в частности визуализация)

Третья глава посвящена рассмотрению принципов построения оптико-электронных приборов. В начале главы сделана классификация возможных оптико-электронных методов измерения температуры

Основное уравнение ОЭП при использовании одного участка спектра ПУДУ) имеет вид

М 1

при использовании двух участков спектра -

ехр(- Чг

В случае, если стоит задача контроля температуры некоторого техногенного объекта с целью обнаружения момента времени, когда температура превысит определенный, наперед заданный, предел требования к ОЭП несколько упрощаются Это обусловлено рядом факторов

- допускается некоторое увеличение величины погрешности измерения Рост погрешности приводит лишь к увеличению времени принятия решения о росте температуры При правильном выборе порога срабатывания ОЭП контроля и при известном характере нарастания температуры объекта, а такле постоянной времени ОЭП можно легко снижать точность ОЭП, не ухудшая достоверность принятия решения о превышении заданного порога,

- заданная пороговая температура объекта позволяет существенно сузить диапазон [Т,,Т2], что позволяет упрощать схему прибора;

- заранее известные оптические характеристики и закон повышения температуры объекта контроля делает возможным упрощения ОЭП контроля по сравнению с ОЭП измерения температуры, а также облегчает выбор участков спектра для построения спектральных ОЭП

Особенность ОЭП контроля воспламенения (ОЭПКВ) состоит в том, что их оптическую систему можно делать более узкоспециализированной с учетом особенностей объекта контроля.

При построении ЭОПКВ следует учитывать влияние промежуточной среды как при выборе типа ОЭП, так и при проектировании

прибора Лучшими с точки зрения снижения погрешности от влияния промежуточной среды являются пирометры спектрального отношения Затем были рассмотрены варианты построения оптических систем и выполнения энергетического расчёта оптической системы ОЭП

После анализа возможных вариантов энергетического расчета выработан максимально адаптированный к целям и задачам работы расчет.

Для определения зависимости энергии излучения источника возгорания от температуры было решено воспользоваться законом Планка в виде (формула Вина)

МеЛ = елС{Л'5е ?г [Вт/м3], где вл - степень черноты тела, Х- длина волны, м, Т - абсолютная температура, К, С, и С2 - постоянные С1 =3,741832 10'16 Втм2 , С2= 1,43 8786 10'2 м К Расчеты было предложено вести для абсолютно черного тела и не учитывать коэффициент пропускания промежуточной среды

Для случая, когда излучатель плоский и занимает часть углового поля оптической системы, поток на выходе оптической системы определяется следующим образом

О2 ЛА\ ,, ,, 1 -1,

где / - расстояние до излучателя, м, АА - площадь излучателя, м~, О -диаметр входного зрачка системы, м2, ТсА - коэффициент пропускания

среды распространения излучения, ГоЯ- коэффициент пропускания оптической системы

Для плоского излучателя, занимающего все угловое поле прибора, поток на выходе оптической системы определяется следующим образом

4 / Л1

где 9 - диаметр фотоприемника (или сторона, в случае квадратной формы), м, У^-г-фокусное расстояние, м

Также в третьей главе рассмотрены расчеты вероятности правильного обнаружения сигнала на фоне помех, отношения сигнал/шум

на выходе оптической системы, пороговой чувствительности и дальности действия ОЭП.

Энергетический расчёт позволяет определить такие параметры ОЭП как габаритные параметры оптической системы, граничные требования к возможному источнику излучения, параметры электронного факта, обнаружительную способность приёмника излучения.

В четвертой главе приводится расчёт и описание разработанного ОЭП обнаружена начальной стаяли развития взрыва в газодисперсных системах.

В результате анализа возможных схем построения ив етопнро метрического датчика была разработана структурная схема датчика, приведённая на рис.8.

1 3

•# • 1

Рис. 8. Структурная схема ОЭП спектрального отношения: I- объектив, 2 - делитель светового потока, 3,4- светофильтры, 5 — фотодетекторы,, 6 - блока термостабшшзацни темновых токов, 7,8 -усшштели-преобразоватеяи, 9 - микрохоитроллерный блок

По предложенной структурной схеме был произведён предварительный габаритный расчёт оптической части прибора. Для этого было обосновано месторасположения фотоприемников и получены выражения для оптимального сочетания таких параметров как диаметр входного зрачка, диаметр фотоприёмника, расположение полупрозрачного зеркала, фокусное расстояние (рис.9), расположение и вид охраняемой зоны относительно входного зрачка прибора (рис.10).

'Кз

\К,

Ат

Аз

Рис 9 Иллюстрация к расчету минимального фокусного расстояния ОР2 - фокусное расстояние, А^ - радиус фотоприемника, С^О - радиус линзы, 0,К2 - полупрозрачное зеркало

о,

Ях

Р- е.,

"О.

Рис 10 - К выводу параметров охраняемой зоны МК - охраняемая зона, 002Е - половина (вторая половина из-за сим-1 ■огрии не показана) зоны полного излучения

По полученным выражениям был сделан предварительный расчет и получены значения основных размеров оптической части прибора (в таблице 1)

Таблица 1 Результаты предварительного расчета

Диаметр Диаметр фото- МК, ОК, ^ тах оэ2,

линзы, мм приемника, ММ м м ММ град м

100 10 13,64 15,08 71,79 3,984 0,718

На основании предварительного расчета были выбраны конкретные фотодиоды, линза, светофильтры, полупрозрачное зеркало и выполнен окончательный расчет оптической части ОЭП (в таблице 2)

Таблица 2 Результаты окончательного расчета оптического датчика

Диаметр Диаметр фото- МК, О К, ок2, (У, оо3,

линзы, мм приемника, мм мм м м мм град м

63,5 10x10 14,76 15,72 76,2 3,75 0,484

Затем были найдены коэффициенты пропускания оптической части прибора для каждого канала Для канала распространения излучения с отражением (поток отражается от полупрозрачного зеркала) с установленным светофильтром BPF 500V12 коэффициент пропускания равен

2 /

Т-> отр 500 ~ 0 — Рл 500 ) Ti 500 " Pi 500 *Г сф 500 '

где рз 500 - коэффициент отражения полупрозрачного зеркала на длине

волны 500 нм, /, - толщина линзы по центру, см, тсф 500 - коэффициент

пропускания светофильтра BPF 500X12

Для канала прямого распространения излучения (поток проходит полупрозрачное зеркало прямо) с установленным светофильтром BPF 650U2 коэффициент пропускания равен

2 /

Го пр 650 = 0 ~~ Рл 650 ) 'ri 650 * 650 * сф 650'

где р,б50, р1 500 - коэффициент отражения от поверхности раздела сред воздух-линза и линза-воздух на длине волны 650 нм и 500 нм, Г?650> risoo " коэффициент пропускания линзы на длине волны 650 нм и 500 нм, Г)650 - коэффициент пропускания полупрозрачного зеркала на длине волны 650 нм, тсф650 - коэффициент пропускания светофильтра BPF 650X12

По полученным исходным данным был проведен окончательный энергетический расчет прибора, на основании которого была разработана схема нахождения отношения и принятия решений (микроконтроллерный блок)

Затем были рассчитаны такие характеристики прибора как нижний предел обнаружения, дальность, быстродействие, точность и выполнена проверка помехоустойчивости прибора с помощью разработанной лабораторной установки

На рис 11 и 12 показаны примеры формы сигналов «синего» и «красного» каналов при регистрации потока 'излучения от эталонной лампы и помехи в виде лампы накаливания и регистрации очага возгорания при фоновой засветке.

Результаты позволили подтвердить правильность выбора схемы построения блока обработки н? мт ропроцессоре с разделенгана-лоз аналого-цифрового преобразования для каждого измерительного тракта

Рис, ! I Рис. 12

Данная схема легко позволяет исключить целый ряд помех, связанных с попаданием в рабочую зону пирометрического датчика различных мешающих светящихся объектов.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы и результаты проведенных исследований:

1. В процессе выполнения диссертационного исследования был разработан и создай о гсгк ко- зле игранный прибор обнаружения начальной стадии развития дефл а грац ионного взрыва в газодисперсной системе потенциально опасного техногенного объекта на основе методов цветовой пирометрии.

2. Выл проведен анализ развития и протекания взрывов на потенциально опасных производствах (на примере угольных шахт), выявлено влияние различных факторов на эти процессы и сделан обоснованный шбор оптического метода построения ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах.

3. Разработан метод построения и изготовлена экспериментальная установка для исследования процесса горения газодисперсных систем. Данная установка была необходима для физического моделирования реальных процессов горения в газодисперсных системах, что позволило получить исходную информацию для проектирования ОЭП и в последствии провести практическую проверку основных свойств ОЭП.

4. Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования помехоустойчивости оптико-электронных приборов (ОЭП) от оптических помех, которая позволяет проверять реакцию ОЭП на оптические помехи как при наличии полезного сигнала, так и при его отсутствии в диапазоне от 600°С до 1000°С.

5. Была предложена и разработана методика инженерного энергетического расчёта ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах (по методике разработана вычислительная программа).

6 Был рассчитан, спроектирован н изготовлен ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах со сле-

дующими основными характеристиками.

- порог срабатывания, К 873,

- время срабатывания, не более, мс 1,

- максимальное расстояние до объекта контроля, не менее, м 35,

- показатель визирования 115,

- предел допускаемой основной погрешности, К 50,

- степень защиты IP65

7 Была выполнена проверка помехоустойчивости прибора на изготовленной экспериментальной установке для исследования помехоустойчивости оптико-электронных приборов (ЭЭП) от оптических помех Проведенные исследования показали высокую помехоустойчивость разработанного ОЭП к широкому классу динамических и статических оптических помех

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Сыпин Е В Разработка устройства обработки информации цветового пирометра / Е.В Сыпин, Ю J1 Станкевич // Научно-техническое творчество студентов- сборник тезисов докладов 52-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ - Барн?ул, 1994 -С°1

2 Автоматический двухцветовой цифровой пирометр /ЕВ Сыпин [и др ] // Научно-техническое творчество аспирантов и профессорско-преподавательского состава сборник тезисов докладов 3-ей юбилейной научно-практической конференции БТИ - Бийск, 1995 -Часть 3 -С 72-73

3 Сыпин Е В Повышение достоверности принятия решения в пирометрическом датчике пожарной сигнализации / ЕВ. Сыпин, Г В Леонов // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП-2000) материалы I Всероссийской научно-практической конференции - Бийск, 2000 - С 242-245

4 Сыпин Е В Использование микроконтроллера в пирометрическом датчике пожарной сигнализации /ЕВ Сыпин, Г В.-Леонов // Оптимизация режимов работы систем электроприводов межвузовский сборник / КГТУ - Красноярск, 2000. - С 161-166

5 Research of Noise Influence on Reliability of Acceptance of the Decision m the Pirometric Gauge of the Fire Signal System / E V Sypm [и др ] // Siberian Russian Student Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2002 Workshop Proceedings / NSTU - Novosibirsk, 2002 - Volume II. - P 73-75

(Исследование влияния помех на достоверность принятая решения в пирометрическом датчике позкгрной сигнализации / Е.В. Сыпин [и др.] // Международная конференция по электронным приборам и материалам EDM'2002: материалы / НГТУ. - Новосибирск, 2002. - Том II. -С.73-75.)

6. Исследование влияния помех на достоверность принятия решения в пирометрическом датчике пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин [и др ] // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях, межвузовский сборник / под ред. Г.В Леонова. - Еийск, 2002. - С. 260-265

7. Пирометрический датчик пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин [и др ] // Современные средства и системы автоматизации - гарантия высокой эффективности производства: материалы третьей научно-практической конференции / Томский университет. - Томск, 2002. -С.78-84.

8. Laboratory Bench for Research of Noisy Influence on Reliability of Acceptance of the Decision in the Pirometric Gauge of the Fire Signal System / E.V. Syprn [п др.] // Siberian Russian Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2003: Workshop Proceedings / NSTU.-Novosibirsk, 2003.-Voluirs IÎ.-P.191-195 (Лабораторная установка для исследования помехоустойчивости пиро-иетрического датчика пожарной сигнализации I Е В. Сыпин [и др.] // Международная конференция по электронным приборам и материалам EDM'2003: материалы / НГТУ. - Новосибирск, 2003. -Том II. - C.I91-195.)

9. Использование цветового пирометрического метода для построения датчика пожарной сигнализации [Электронный ресурс] / Е.В. Сыпин [и др.] II Электронный журнал «Исследовано в России», 158, 1898-1907, 2003. - Режим доступа-http //zhumal.ape relarn ru/articles/2003/158 pdf.

10 Сыпин E.B. Исследование влияния помех на достоверность принятия решения в пирометрическом датчике пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин, А.Н. Кирпичников, Е С. Повернов // Каталог Всероссийского конкурса на лучшие научно-технические и инновационные рабо- * ты творческой молодежи России по естественным наукам. - Саратов СГТУ.2003.-С.190-191.

11. Pirometric gauge usage for temperature measuring / E.V. Sypin [и др.] // SibcriaîwRœsum Workshops and Tutorials on Electron Devices end Materials EDM'20C4 Workshop Proceedings / NSTU. - Novosibirsk, 2004 — P.221-224.

(Пирометрический датчик для измерения температуры / ЕВ. Сыпин [и др.] Н Международная конференция по электронным приборам и материалам EDIVT2004 материалы / НГТУ - Новосибирск, 2004. - С 221224)

12. Сыпин Е В. Пирометрический датчик пожарной сигнализации /ЕВ Сыпин, А.Н Кирпичников // Всероссийская выставка научно-технического творчества молодёжи НТТМ-2004 сборник материалов -М ОАО «ГАО ВВЦ», 2004.-С 212-213

13 Сыпин Е В Обоснование необходимости усовершенствования лабораторной установки для исследования влияния помех на достоверность принятия решения в пирометрическом датчике пожарной сигнализации /ЕВ. Сыпин, А Н Кирпичников, Г В Леонов // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях межвузовский сборник / под ред Г В Леонова. - Бийск,

2004 - С.109-114

14 Использование пирометрического датчика пожарной сигнализации для измерения температуры /ЕВ Сыпин [и др ] // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении, материалы 4-ой Всероссийской юбилейной научно-практической конференции - Бийск, 2004 — С 102-106

15 Сыпин ЕВ, Быстродействующий датчик пожарной сигнализации /ЕВ. Сыпин, А Н Кирпичников, Г.В Леонов И Известия Тульского государственного университета. Серия «Технологическая системотехника» -2004 -Выпуск2.-С326-336

16. Разработка устройства для обнаружения и подавления взрывов газа метана и угольной пыли на начальной стадии при помощи пирометрического датчика / ЕВ. Сыпин [и др] // Вестник КузГТУ -

2005 -№3 -С 59-65.

17. Mathematical Modei of P;Tcmetnc Gauge of Fire Alarm System / E V Sypin [и др ] // International Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2005 Workshop Proceedings / NSTU - Novosibirsk, 2005. - P.75-81.

(Математическая модель пирометрического датчика пожарной сигнализации / Е.В Сыпин [и др.] // Международная конференция по электронным приборам и материалам EDM'2004• материалы / НГТУ - Новосибирск, 2005 -С 75-81.)

18 Обнаружение и подавление взрыва метана ч уют по"* пыли на начальной стадии его развигня /ЕВ Сыпин [и др ] // У го:'-, - "005 -Ns9 - С 31-33

I lo mi'uiHO в п-чагь 26 04 2007 Формат 60xS4 1/16

Поли, - ртсирчфия Уел н il 2> Учпм088 Тираж ) 00 эк-, Зака; 2007-18 Отпечатано нч ИИО БТИ АпГТУ 6S9 305, г Ьийск vi Трофимова 29

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сыпин, Евгений Викторович

Введение

1 Аналитический обзор

1.1 Взрывы в газодисперсных системах на потенциально опасных техногенных объектах

1.1.1 Особенности протекания взрывов угольной пыли в угольных шахтах

1.1.2 Моделирование процесса горения газодисперсных систем

1.1.2.1 Математическая модель

1.1.2.2 Численное решение

1.2 Методы и средства контроля и борьбы со взрывами в газодисперсных системах

1.2.1 Профилактические меры борьбы со взрывами в газодисперсных системах на примере угольных шахт

1.2.2 Способы локализации взрывов в газодисперсных системах на примере угольных шахт

1.2.2.1 Особенности конструкции сланцевых заслонов

1.2.2.2 Особенности конструкции водяных заслонов

1.2.3 Подавление взрывов в газодисперсных системах на примере угольных шахт

1.2.3.1 Автоматические системы ППЗ и ВП для газодисперсных систем

1.2.3.1.1 Особенности построения ОЭП контроля воспламенения газодисперсных систем

1.3 Влияние промежуточной среды и оптических помех на работу

1.3.1 Влияние поглощения промежуточной среды

1.3.2 Влияние излучения частиц, находящихся в промежуточной среде

1.3.3 Влияние оптических помех

1.3.4 Влияние промежуточной среды и оптических помех на работу ОЭПКВ

1.4 Цель и задачи диссертационного исследования

2 Описание экспериментальных установок

2.1 Экспериментальная установка для моделирования дефлаграционных взрывов газодисперсных систем

2.1.1 Требования к лабораторным установкам для исследования взрывчатости угольной пыли

2.1.2 Экспериментальные установки для изучения шахтных взрывов и взрывозащитных мероприятий

2.1.3 Описание разработанной экспериментальной установки 54 2.1.3.1 Датчик температуры экспериментальной установки

2.1.4 Экспериментальное исследование горения газодисперсных систем в установке

2.1.4.1 Измерение нарастания температуры

2.1.4.2 Обработка результатов эксперимента

2.1.5 Сравнение результатов моделирования с результатами экспериментов

2.1.6 Выводы по экспериментальной установке для моделирования дефлаграционных взрывов газодисперсных систем

2.2 Установка для исследования помехоустойчивости от оптических помех

3 Принципы построения оптико-электронных приборов 68 3.1 Оптико-электронные методы измерения температуры

3.1.1 Классификация оптико-электронных методов измерения температуры

3.1.1.1 Использование в качестве информационного параметра абсолютного значения потока излучения

3.1.1.2 Использование в качестве информационного параметра спектрального распределения потока излучения

3.2 Оптические системы ОЭП 3.2.1 Объективы

3.2.2 Конденсоры

3.2.3 Оптические фильтры

3.2.4 Фотоприемники 78 3.2.4.1 Параметры и характеристики приемников излучения

3.2.5 Особенности оптических систем ОЭП контроля

3.2.6 Энергетический расчет оптической системы ОЭП

3.2.6.1 Расчёт оптического сигнала на входе оптико-электронного прибора

3.2.6.2 Расчёт оптического сигнала на выходе оптической системы оптико-электронного прибора

3.2.6.3 Расчёт вероятности правильного обнаружения сигнала на фоне помех

3.2.6.4 Расчёт отношения сигнал/шум на выходе системы первичной обработки информации оптико-электронного прибора

3.2.6.5 Расчёт пороговой чувствительности оптико-электронного прибора

3.2.6.6 Расчёт дальности действия оптико-электронного прибора

4 Оптико-электронный прибор обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах

4.1 Структурная схема прибора спектрального отношения

4.2 Оптическая часть прибора 93 4.2.1 Объектив

4.2.1.1 Выбор расположения фотоприёмника

4.2.1.2 Габаритный расчёт линзы (выбор диаметра и фокусного расстояния линзы)

4.2.1.3 Предварительный расчёт оптической части прибора

4.2.2 Выбор оптических фильтров

4.2.3 Выбор фотоприемников

4.2.4 Окончательный расчёт оптической части прибора

4.3 Электронная часть прибора

4.3.1 Схема преобразователя тока в напряжение

4.3.2 Схема нахождения отношения и принятия решения

4.4 Основные характеристики прибора

4.4.1 Нижний предел обнаружения

4.4.2 Дальность

4.4.3 Быстродействие

4.4.4 Точность и влияние ее на быстродействие

4.4.5 Помехоустойчивость прибора 119 Заключение 123 Список литературы 125 Приложения

Введение 2007 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Сыпин, Евгений Викторович

Актуальность работы. Существует большое количество техногенных объектов, которые связаны с взрывоопасными газодисперсными системами: процессы осаждения пылей, измельчение материалов, сушка, хранение, сжигание, шлифовка поверхностей, механическая обработка горючих материалов, составление порошковых композиций и их прессование и многие другие. Аварийные ситуации или нарушения технологических режимов могут создать условия для воспламенения газодисперсной системы, процесс горения которой может носить характер взрыва, приводящего к значительным разрушениям и к человеческим жертвам.

Особенно неблагоприятна обстановка на объектах угольной промышленности. Основная причина этого заключается в наличие горючей пыли практически в любом звене технологической цепочки: от добычи угля на разрезе до сжигания его в топке тепловой электростанции. Ситуация ещё более усугубляется частым наличием метана в газовой фазе.

Борьба с пожарами и взрывами на техногенных объектах, связанных с использованием углей, развивается по нескольким направлениям:

- совершенствование технологических процессов добычи и переработки угля в целях сокращения времени контакта топлива с атмосферным кислородом и влагой, уменьшения пылеобразования, исключения потенциальных источников зажигания (перегрева). Несовершенство технологий является одной из главных причин возникновения пожаров и взрывов;

- использование специального взрывозащищенного оборудования и специальных строительных конструкций;

- обработка угля специальными веществами, ингибирующими процессы самовозгорания и препятствующими возникновению взрыва;

- проведение организационно-технических мероприятий на производстве, связанных, прежде всего, с укреплением производственной дисциплины;

- использование специальных автоматических систем противопожарной защиты и взрывоподавления.

К сожалению, следует отметить, что большинство мероприятий, проводимых по этим направлениям, не дают должного эффекта. Так в технологии добычи угля практически невозможно контролировать образование просыпей, а также возникновение взрывоопасных концентраций угольной пыли. Наличие в шахтах большого количества кабельных трасс, в том числе силовых, не гарантирует от возникновения источников зажигания или перегрева. Использование же взрывозащищенного оборудования, конструкций, а также применение специальных химических средств приводит к значительному увеличению затрат и снижению рентабельности. Как показывает опыт, несмотря на значительное укрепление производственной дисциплины в угольной отрасли, большинство аварийных ситуаций и, в том числе, пожаров, происходит, в той или иной степени, по вине человека.

Единственным направлением, развитие которого может дать существенное повышение уровня пожарной безопасности угольных шахт при сравнительно небольших затратах на внедрение, является внедрение автоматических систем противопожарной защиты и взрывоподавления. Сложность построения эффективных автоматических систем взрывоподавления состоит в отсутствии до настоящего времени прибора контроля, способного обнаружить очаг возгорания на ранней стадии в условиях сильно запыленной среды. Сходные проблемы наблюдаются для всех объектов, где содержится пыль горючих и легковоспламеняющихся веществ (например, угольная, древесная, мучная, сахарная, алюминиевая и др.).

Задачи исследований:

1. Провести анализ развития и протекания взрывов на потенциально опасных производствах (на примере угольных шахт), выявить влияние различных факторов на эти процессы.

2. Разработать экспериментальную установку для моделирования дефлагра-ционных взрывов газодисперсных систем.

3. Провести моделирование процесса горения газодисперсной системы в экспериментальной установке.

4. Разработать экспериментальную установку для исследования помехоустойчивости оптико-электронных приборов (ОЭП) от оптических помех.

5. Адаптировать известные методики энергетического расчёта ОЭП для ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах.

6. Рассчитать и спроектировать ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах.

7. Рассчитать его основные характеристики и выполнить проверку помехоустойчивости прибора.

Объектом исследования являются процессы возникновения и развития де-флаграционного горения в газодисперсных системах и оптико-электронный прибор спектрального отношения, предназначенный для обнаружения очага возгорания на ранней стадии.

Методы исследования:

В диссертационной работе использованы методы оптической пирометрии, методы параксиальной оптики, методы теплофизических измерений, методы цифровой обработки информации, методы физико-механических испытаний, методы математической статистики и обработки экспериментальных данных. На всех этапах проводилось сопоставление теоретических и экспериментальных результатов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработан метод построения быстродействующих оптических оптико-электронных приборов для обнаружения начальной стадии дефлаграционных взрывов.

2. Разработана структурная схема оптико-электронного прибора спектрального отношения для обнаружения очага возгорания на ранней стадии в газодисперсных системах.

3. Предложен и обоснован программно-аппаратный подход к построению блока обработки оптико-электронного прибора, что позволяет достичь высокой реконфигурируемости, адаптивности и большой помехоустойчивости датчика.

4. Разработана экспериментальная установка для физического моделирования дефлаграционных взрывов, которая отличается от известных аналогов тем, что позволяет проводить опыты с аэродисперсными средами, с тройными смесями воздух-горючий газ-пыль и с аэрогелями.

5. Предложена классификация возможных оптических помех на объекте контроля, разработана установка для проведения экспериментальных исследования помехоустойчивости к оптическим помехам оптико-электронного прибора спектрального отношения и с её помощью доказана высокая достоверность принятия решения о начале возгорания.

Положения, выдвигаемые на защиту:

1. Метод построения быстродействующих оптико-электронных приборов для обнаружения начальной стадии дефлаграционных взрывов.

2. Структурная схема оптико-электронного прибора спектрального отношения для обнаружения очага возгорания на ранней стадии в газодисперсных системах.

3. Программно-аппаратный подход к построению блока обработки оптико-электронного прибора.

4. Экспериментальная установка для физического моделирования дефлаграционных взрывов.

5. Классификация возможных оптических помех на объекте контроля и разработанная установка для проведения экспериментальных исследования помехоустойчивости к оптическим помехам оптико-электронного прибора спектрального отношения.

Практическая значимость. Методы построения быстродействующих оптико-электронных приборов для обнаружения начальной стадии дефлаграционных взрывов позволяют интенсифицировать процесс создания качественных систем взрывоподавления для работы в тяжелых по запыленности условиях и с крайне неблагоприятными по взрывоопасности процессами.

Разработанная экспериментальная установка для физического моделирования горения в газодисперсных системах дает возможность исследовать процессы горения разнообразных аэрозолей и проверять адекватность построенных математических моделей процессов и приборов.

Созданный оптико-электронный прибор спектрального отношения дает возможность для создания новых, более качественных систем взрывоподавления. Используемые в нем технические решения делают его уникальным с точки зрения быстродействия, слабой зависимости от оптических свойств промежуточной среды и высокой достоверности принятия решения о начале возгорания.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 52-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ «Научно-техническое творчество студентов» (г.Барнаул), 3-ей юбилейной научно-практической конференции БТИ «Научно-техническое творчество аспирантов и профессорско-преподавательского состава» (г.Бийск), I, II, III, IV Всероссийских научно-практических конференциях «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП)» (г.Бийск), Siberian Russian Student Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2002, EDM'2003, EDM'2004 (Novosibirsk), Третьей научно-практической конференции «Современные средства и системы автоматизации - гарантия высокой эффективности производства» (Томск), 4-ой Всероссийской юбилейной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» (г.Бийск), 2-ой Международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника 2003» (г.Тула).

Работа выполнена в рамках исследований НИОКР per. №01.200103521.

Результаты исследований представлялись на Всероссийском конкурсе на лучшие научно-технические и инновационные работы творческой молодёжи России по естественным наукам, на международной выставке ЭКСПО Наука-2003 (работа была занесена в особый реестр программного комитета за перспективность), на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодёжи НТТМ-2004 (медаль за лучшую научно-техническую разработку).

По результатам исследований заключён государственный контракт №83-ОП-04п от 10.11.2004г. на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с Федеральным агентством по энергетике по созданию системы для обнаружения и подавления начальной стадии развития дефлаграционных взрывов на базе пирометрического датчика в потенциально опасных технологических процессах и системах (угольных шахтах).

Основные результаты работы используются в учебном процессе в рамках курса «Методы и средства измерения».

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность исследований, научная и практическая значимость полученных результатов, сформулированы цель работы, изложены основные положения выносимые на защиту, приведена краткая характеристика работы.

В первой главе проведён анализ развития и протекания взрывов на потенциально опасных производствах (на примере угольных шахт), указано влияние различных факторов на эти процессы. Разработана модель для горения газодисперсных систем. Приведен обзор методов и средств контроля и борьбы со взрывами в газодисперсных системах. Обоснована необходимость проведения исследования оптико-электронных приборов (ОЭП) для построения систем взрывоподавления. Сформулированы цель и задачи исследования.

На экспериментальной установке была проведена серия опытов двух видов:

- эксперимент первого вида проводился по следующему алгоритму. Исследуемое вещество распыляется в верхней части рабочей камеры и, оседая под действием силы тяжести, поджигается в нижней части рабочей камеры системой воспламенения. Фронт пламени распространяется снизу вверх и измеряется нарастание температуры в поперечном сечении рабочей камеры при прохождении фронта;

- эксперимент второго вида проводился по следующему алгоритму. Контейнер с исследуемым веществом помещается в нижней четверти камеры. Контейнер представляет собой полый цилиндр с дном из мелкой сетки. Объём между дном камеры и контейнером заполняется газом и поджигается. Расширяющиеся продукты горения газо-воздушной смеси нагревают исследуемое вещество и распыляют его по всему объёму камеры. Если температура вещества превысила его температуру воспламенения, то вещество воспламеняется, практически, одновременно во всём объёме, что может служить физической моделью дефлаграционного взрыва. При этом виде эксперимента по измеренному нарастанию температуры можно оценить период индукции.

Обработка результатов экспериментов проводилась с целью проверки воспроизводимости полученных экспериментальных данных. Для этого полученные данные с датчика температуры аппроксимировались полиномами четвертого порядка. Далее определялась воспроизводимость экспериментальных данных по критерию Кохрена. Находилась усреднённая зависимость напряжения с датчика температуры по трём опытам и по градуировочному графику датчика температуры экспериментальной установки строился график нарастания температуры. Полученные результаты для экспериментов первого и второго видов приведены на рис. 2 и 3 соответственно.

1 13 |

Рис. 1. Структурная схема экспериментальной установки:

1 - распылитель рабочего вещества; 2 - рабочая камера; 3 - датчик скорости фронта; 4 - датчик температуры; 5 - блок управления; 6 - система воспламенения; 7 -блок управления распылителем; 8 - блок питания измерителя скорости фронта; 9 -интерфейсный блок; 10 - блок микроконтроллера; 11 - блок питания датчика температуры; 12 - панель управления; 13 - высоковольтный генератор разрядника; 14 -разрядник; 15 - вентиль регулировки расхода газа; 16 - электроклапан; 17 - бытовой газовый баллон

1200 1000 800 600 400 200 0 т, °с о у

1 у 2

X 3 с а V г

30 40

50 t, мс

Рис. 2. Зависимость изменения температуры от времени в экспериментах первого вида для различных концентраций угольной пыли: j

1 - концентрация 0,3 кг/м ; 2 - концентрация 0,25 кг/м ; 3- концентрация 0,2 кг/м

0 20 40 60 80 100 120 140 160 t, мс

Рис.3. Зависимость изменения температуры от времени в экспериментах второго вида для различных концентраций угольной пыли:

1 - концентрация 0,2 кг/м ;

•j

2 - концентрация 0,1 кг/м ;

3- концентрация 0,05 кг/м3

Затем было проведено сравнение результатов, полученных в результате численного решения построенной модели горения в газодисперсных средах, и результатов, полученных на установке. Результаты сравнения в безразмерном виде приведены на рис.4 и рис.5. Сравнение показало хорошую адекватность использованной модели.

1,1 1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Ъ ^ ф ф Ф ф Ф t, МС

Рис. 4. Результаты численного решения (пунктирная линия) и экспериментов перво

1,1 1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 t, мс

Рис. 5. Результаты численного решения (пунктирная линия) и экспериментов второго вида (сплошная линия) т и t

N N \ \ % 1 4i

1 « \ \ 4 * Л А V 4 и. J ' \ \

0, 1

4 » о 1 ■ ч ' " - го вида (сплошная линия) Т

•> Зэ -0, 05|

1 1 шш -А. \

Затем была выполнена классификация возможных засветок. Основные виды оптических помех приведены на рис. 6.

Рис. 6. Классификация засветки

Для решения поставленной задачи было предложено изготовить специальную лабораторную установку, структурная схема которой приведена на рис. 7.

Алгоритм проведения эксперимента был следующий: а) Эталонная лампа выводилась на определённое значение температуры её спирали. Это достигалось установлением определённого тока через лампу, с выдержкой лампы при этом токе не менее 30 мин (стандартные требования на лампу ТРУ 1100-2350);

Лампа

CI >П Шунт Юм

ОД

МК

ИБ

ОЗУ rs232

ПК

Рис. 7. Структурная схема лабораторной установки: ОД - оптический датчик; МК - микроконтроллер с блоком АЦП; ОЗУ - оперативное запоминающее устройство; ИБ - интерфейсный блок; ПК - персональный компьютер; Лампа - эталонная лампа ТРУ 1100-2350; СБП - специальный блок питания с параметрами: регулируемое напряжение на выходе от 2 до 30 В; рабочий ток от 0.1 до 30 А; напряжение пульсаций не более 0.001 В б) Создавались различные условия засветки, которые синхронизировались с моментом накопления информации в микроконтроллерном блоке; в) Результаты передавались в ПК; г) Велась обработка результатов эксперимента (в частности визуализация). Третья глава посвящена рассмотрению принципов построения оптикоэлектронных приборов. В начале главы сделана классификация возможных оптико-электронных методов измерения температуры.

Основное уравнение ОЭП при использовании одного участка спектра [Т] ;Т2] имеет вид при использовании двух участков спектра -QXf ехр(—j^;) "У Тпгп2

У2 - п ~ 1

QX{ ехр(-уМ А11 ь

В случае, если стоит задача контроля температуры некоторого техногенного объекта с целью обнаружения момента времени, когда температура превысит определённый, наперёд заданный, предел требования к ОЭП несколько упрощаются. Это обусловлено рядом факторов:

- допускается некоторое увеличение величины погрешности измерения. Рост погрешности приводит лишь к увеличению времени принятия решения о росте температуры. При правильном выборе порога срабатывания ОЭП контроля и при известном характере нарастания температуры объекта, а также постоянной времени ОЭП можно легко снижать точность ОЭП, не ухудшая достоверность принятия решения о превышении заданного порога;

- заданная пороговая температура объекта позволяет существенно сузить диапазон [Т|;Т2], что позволяет упрощать схему прибора, т.к. снижается и диапазон возможных напряжений, которые будут обрабатываться в приборе.;

При построении ЭОПКВ следует учитывать влияние промежуточной среды как при выборе типа ОЭП, так и при проектировании прибора. Лучшими с точки зрения снижения погрешности от влияния промежуточной среды являются пирометры спектрального отношения.

Затем были рассмотрены варианты построения оптических систем и выполнения энергетического расчёта оптической системы ОЭП.

После анализа возможных вариантов энергетического расчёта выработан максимально адаптированный к целям и задачам работы расчёт.

Для определения зависимости энергии излучения источника возгорания от температуры было решено воспользоваться законом Планка в виде (формула Вина): мея = £яс\а~5е ят [Вт/м3], где^- степень черноты тела, Х- длина волны, м, Т - абсолютная температура, К, Ci и С2 - постоянные: Ci =3,741832-Ю*16 Вт-м2 , С2= 1,438786-10'2 м-К. Расчеты было предложено вести для абсолютно черного тела и не учитывать коэффициент пропускания промежуточной среды.

Для случая, когда излучатель плоский и занимает часть углового поля оптической системы, поток на выходе оптической системы определяется следующим образом: d2aa \ J где / - расстояние до излучателя, м, , ДА - площадь излучателя, м , d - диаметр входного зрачка системы, м , та - коэффициент пропускания среды распространения излучения, твХ - коэффициент пропускания оптической системы.

Для плоского излучателя, занимающего всё угловое поле прибора, поток на выходе оптической системы определяется следующим образом: где q - диаметр фотоприемника (или сторона, в случае квадратной формы), м; /' -фокусное расстояние, м.

Также в третьей главе рассмотрены расчёты вероятности правильного обнаружения сигнала на фоне помех, отношения сигнал/шум на выходе оптической системы, пороговой чувствительности и дальности действия ОЭП.

Энергетический расчёт позволяет определить такие параметры ОЭП как габаритные параметры оптической системы, граничные требования к возможному источнику излучения, параметры электронного тракта, обнаружительную способность приёмника излучения.

В четвертой главе приводится расчёт и описание разработанного ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах.

В результате анализа возможных схем построения цветопирометрического датчика была разработана структурная схема датчика, приведённая на рис.8.

Рис. 8. Структурная схема ОЭП спектрального отношения: 1- объектив, 2 - делитель светового потока, 3,4- светофильтры, 5 - фото детекторы, 6 - блока термостабилизации темновых токов, 7,8 - усилители-преобразователи, 9 микроконтроллерный блок

Рис.9. Иллюстрация к расчёту минимального фокусного расстояния: OF2 - фокусное расстояние, AiF2 - радиус фотоприёмника, OiO - радиус линзы,

0[К2 - полупрозрачное зеркало.

Рис.10. - К выводу параметров охраняемой зоны: МК - охраняемая зона, GD2E - половина (вторая половина из-за симметрии не показана) зоны полного излучения.

По полученным выражениям был сделан предварительный расчёт и получены значения основных размеров оптической части прибора (в таблице 1).

Таблица 1.Результаты предварительного расчёта.

Диаметр Диаметр фото- мк, gk, of2 mim ® max, od2, линзы, мм приёмника, мм м м MM град м

100 10 13,64 15,08 71,79 3,984 0,718

На основании предварительного расчёта были выбраны конкретные фотодиоды, линза, светофильтры, полупрозрачное зеркало и выполнен окончательный расчёт оптической части ОЭП (в таблице 2).

Таблица 2. Результаты окончательного расчёта оптического датчика.

Диаметр линзы, мм Диаметр фотоприёмника, мм-мм мк, м gk, м of2, мм с0 » град od2, м

63,5 10x10 14,76 15,72 76,2 3,75 0,484

Затем были найдены коэффициенты пропускания оптической части прибора для каждого канала. Для канала распространения излучения с отражением (поток отражается от полупрозрачного зеркала) с установленным светофильтром BPF

500\12 коэффициент пропускания равен

2 /

Го.amp. 500 = 0 — Л.500 ) ' 7л.500 ' А.500 ' Гсф.500 > где рзШ - коэффициент отражения полупрозрачного зеркала на длине волны 500 нм;

Рлл» " коэффициент отражения от поверхности раздела сред воздух-линза и линзавоздух на длине волны 500 нм; гл 500 - коэффициент пропускания линзы на длине волны 500 нм; /л - толщина линзы по центру, см; тсф}00 - коэффициент пропускания светофильтра BPF 500\12.

Для канала прямого распространения излучения (поток проходит полупрозрачное зеркало прямо) с установленным светофильтром BPF 650X12 коэффициент пропускания равен

То.пр.650 = 0 ~~ Рл.650 ) 'Гл.650 ' 7з.650 ' Тсф.650 J где ршо - коэффициент отражения от поверхности раздела сред воздух-линза и линза-воздух на длине волны 650 нм; тдШ - коэффициент пропускания линзы на длине волны 650 нм;гзб50 - коэффициент пропускания полупрозрачного зеркала на длине волны 650 нм; тсф6}0 - коэффициент пропускания светофильтра BPF 650X12.

По полученным исходным данным был проведён окончательный энергетический расчёт прибора, на основании которого была разработана схема нахождения отношения и принятия решений (микроконтроллерный блок). 1 Затем были рассчитаны такие характеристики прибора как нижний предел обнаружения, дальность, быстродействие, точность и выполнена проверка помехоустойчивости прибора с помощью разработанной лабораторной установки.

На рис. 11 и 12 показаны примеры формы сигналов «синего» и «красного» каналов при регистрации потока излучения от эталонной лампы и помехи в виде лампы накаливания и регистрации очага возгорания при фоновой засветке. тричвского датчике

MK3S f- .i- . i— \

1.Г S .:.t

-i.f.-?.<.-1--- : : i i — .•-■ - -•

20 40 во во 100 120 140 160 180 200 220

Кроемый" канал - Уровень срабатывания * Синий "

- "Синий" канал Уровень срабатывания" Красный * J

Данные пирометрического датчика

-------;.;

160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

Красный" канал -"Синий"канал | Уровень срабатывания" Синий" Уровень срабатывания" Красный" |

Рис.11 Рис.12

Результаты позволили подтвердить правильность выбора схемы построения блока обработки на микропроцессоре с разделением каналов аналого-цифрового преобразования для каждого измерительного тракта. Данная схема легко позволяет исключить целый ряд помех, связанных с попаданием в рабочую зону пирометрического датчика различных мешающих светящихся объектов. Например, при динамической засветке спектральное распределение меняется скачкообразно или по определённому закону, что можно использовать для обнаружения ложного срабатывания.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы и результаты проведенных исследований:

1. В процессе выполнения диссертационного исследования был разработан и создан оптико-электронный прибор обнаружения начальной стадии развития дефла-грационного взрыва в газодисперсной системе потенциально опасного техногенного объекта на основе методов цветовой пирометрии.

2. Был проведен анализ развития и протекания взрывов на потенциально опасных производствах (на примере угольных шахт), выявлено влияние различных факторов на эти процессы и сделан обоснованный выбор оптического метода построения ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах.

6. Был рассчитан, спроектирован и изготовлен ОЭП обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах со следующими основными характеристиками:

- порог срабатывания, К 873,

- время срабатывания, не более, мс 1,

- максимальное расстояние до объекта контроля, не менее, м 35,

- показатель визирования 1:15,

- предел допускаемой основной погрешности, К 50,

- степень защиты IP65.

7. Была выполнена проверка помехоустойчивости прибора на изготовленной экспериментальной установке для исследования помехоустойчивости оптико-электронных приборов (ОЭП) от оптических помех. Проведенные исследования показали высокую помехоустойчивость разработанного ОЭП к широкому классу динамических и статических оптических помех.

Заключение диссертация на тему "Оптико-электронный прибор обнаружения начальной стадии развития взрыва в газодисперсных системах"

Заключение

- порог срабатывания, К 873,

- время срабатывания, не более, мс 1,

- максимальное расстояние до объекта контроля, не менее, м 35,

- показатель визирования

- предел допускаемой основной погрешности, К

- степень защиты

1:15, 50, IP65.

Библиография Сыпин, Евгений Викторович, диссертация по теме Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

1. Захаренко Д.М. Проблемы раннего обнаружения очагов пожаров и взрывов угольной пыли / Д.М. Захаренко // Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Красноярск, 2000. -С.141-149.

2. Аварийность и травматизм на угольных предприятиях Кузбасса в 20012004 годах // Информационный бюллетень кузнецкого управления Ростехнадзора. -2004. -№1. -С.3-6.

3. Авария в шахтоуправлении «Сибирское» // Информационный бюллетень кузнецкого управления Ростехнадзора. 2004. - №1. - С.7-14.

4. Авария в шахте «Тайжина» // Информационный бюллетень кузнецкого управления Ростехнадзора.- 2004. № 1. - С.14-21.

5. Борьба со взрывами в угольных шахтах / М.И. Нецепляев и др.. М.: Недра, 1992.-298 е.: ил.

6. Дильман В.В. Методы модельных уравнений и аналогий в химической технологии / В.В. Дильман, А.Д. Полянин. М.: Химия, 1988. - 304 с.

7. Правила взрывобезопасности топливоподачи и установок для приготовления и сжигания пылевидного топлива. Нормативные документы для тепловых электростанций и котельных : РД 153-34.1-03.352-99 : РАО ЕЭС России. М.: ВТИ, 2000.-22 с.

8. ГОСТ 12.1.041-83. Пожаровзрывоопасность горючих пылей. Общие требования. Введен 15.07.83. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 12 с.

9. Самовозгорание и взрывы пыли натуральных топлив /В.В. Померанцев и др.. Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1978. - 131 с.

10. Адамков А.В. Состояние запыленности воздуха в забоях подготовительных выработок при работе проходческих комбайнов / А.В. Адамков // Вестник Куз-ГТУ. 2004. - №1. - С.56-59.

11. Ищук И.Г. Средства комплексного обеспылевания горных предприятий: справочник / И.Г. Ищук, Г.А. Поздняков. М.: Недра, 1991. - 253 с.

12. Поздняков Г.А. Теория и практика борьбы с пылью в механизированных забоях/Г. А. Поздняков, Г.К. Мартынов. М.: Наука, 1983. - 121 с.

13. Новые способы борьбы с пылью в угольных шахтах / Ф.М. Гельфанд и др.. М.: Недра, 1975 - 288 с.

14. Карагодин JI.H. / Современное состояние борьбы с пылью на угольных шахтах / JI.H. Карагодин, И.Г. Ищук // Уголь. 1977. - №9. - С.27-28.

15. Разгильдеев Г.И. Взрывозащищенные электродвигатели высокой эксплуа-тадионной надежности / Г.И. Разгильдеев, В.М. Ефременко, С.Д. Баранов // Вестник КузГТУ. 2004. - №5. - С.50-52.

16. Разгильдеев Г.И. Взрывозащищенные рудничные электродвигатели: эксплуатация и ремонт: справочное пособие / Г.И. Разгильдеев, С.Д. Баранов. М.: Недра, 1991.-180 с.

17. Разгильдеев Г.И. Повышение безопасности взрывозащищенного электрооборудования / Г.И. Разгильдеев, С.Д. Баранов // Уголь. 1990. - №9. - С.45-47.

18. Галанин А.Ф. Целенаправленность пересмотра правил безопасности ведения горных работ на угледобывающих предприятиях / А.Ф. Галанин, А.С. Антонов, А,Н. Побединцев // Вестник КузГТУ. 2005. - №1. - С.57-58.

19. Голик А.С. Концепция создания системы безопасности жизнедеятельности шахтеров угольных шахт / А.С. Голик, В.А. Зубарева, В.Р. Дингес // ТЭК и ресурсы Кузбасса. 2004. - №4. - С.72-73.

20. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа / В.В. Ходот. М.: Гос. научн.-техн. изд-во литературы по горному делу, 1961. - 364 с.

21. Чернов О.И. Прогноз внезапных выбросов угля и газа / О.И. Чернов, В.Н. Пузырев. М.: Недра, 1979. - 296 с.

22. Зыков B.C. Предупреждение газодинамических явлений при проведении выработок по угольным пластам / B.C. Зыков, А.В. Лебедев, А.В. Сурков. Кемерово: КузГТУ, 1997.-262 с.

23. Ольховиченко А.Е. Прогноз выбросоопасности угольных пластов / А.Е. Ольховиченко. М.: Недра, 1982. - 278 с.

24. Трухин В.И. Украина и Кузбасс: интеграция на службе повышения безопасности и эффективности в угольной отрасли / В.И. Трухин // ТЭК и ресурсы Кузбасса.- 2004. №4. - С.79-81.

25. Кочерга Н.Г. Средства предотвращения воспламенения метана фрикционными искрами при работе горных машин / Н.Г. Кочерга, В.П. Коптиков, В.П. Подвойский // Уголь Украины. 1981. - № 1. - С.25-26.

26. Мясников А.А. Предупреждение взрывов газа и пыли в угольных шахтах /

27. A.А. Мясников, С.П. Старков, В.И. Чикунов. М.: Недра, 1985. - 205 с.

28. Амельчугов С.П. Автоматизированная система взрывоподавления и противопожарной защиты трактов топливоподач тепловых электростанций / С.П. Амельчугов, Д.М. Захаренко // Сибирский вестник пожарной безопасности. 1999. - №2. - С.42-47.

29. B.В. Соковиков. Арх. №12736. - М., 1985. - 47 с.

30. Краснянский Михаил Можем ли мы остановить взрыв в шахте? / Михаил Краснянский // Общественный научно-производственный журнал «ВСЁ». 2001. -№6(21).-С.ЗЗ.

31. Шаровар Ф.И. Методы раннего обнаружения загораний \ Ф.И. Шаровар. -М.: Стройиздат, 1988. 336с.

32. Колмаков В.А. Применение поверхностных газовых съемок при борьбе с эндогенными пожарами / В.А. Колмаков, В.А. Портола // Вестник КузГТУ. 2001. -№4. - С.87-89.

33. Портола В.А. Контроль подземных эндогенных пожаров по выделению радона с земной поверхности / В.А. Портола // Безопасность труда в промышленности. 2004. - №2. - С.5-7.

34. Mayne Jean. Les arrets barrages declenches dans les charbonnages de ta com-munaute europeene / Jean Mayne. - Annales des Mines de Belgique, 1988. -№3. - P.189-263.

35. Faber M. Automatic syppression of multiple explosions in underground coal mines / M. Faber, E.W. Scholl // Proceedings of the 21 International conference of safety in mines research institutes. Sydney, 1985. - P.645-649.

36. Таубкин С.И. Основы огнезащиты целлюлозных материалов / С.И. Тауб-кин. М.: изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1960. - 347 с.

37. Мармер Э.В. Высокотемпературные материалы \ Э.В. Мармер, О.С. Гуре-вич, Л.Ф. Мальцева. М.: Металлургия, 1967. - 349 с.

38. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере / В.Е. Зуев. М.: Сов. радио, 1970. - 496 с.

39. Поскачей А.А. Погрешности пирометров излучения и некоторые пути их снижения / А.А. Поскачей, JI.A. Чарихов // Методы и средства оптической пирометрии. М.: Наука. 1983. - С.72-78.

40. Поскачей А.А. Оптико-электронные системы измерения температуры / А.А. Поскачей, Е.П. Чубаров. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988.-248 е.: ил.

41. Хадсон Р. Инфракрасные системы \ Р. Хадсон. М.: Мир, 1972. - 534 с.

42. Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках / А.Г. Блох. JL: Энергия, 1967.-328 с.

43. Предупреждение взрывов пылеметано-воздушных смесей / В.И. Мамаев и др.. М.: Недра, 1990. - 159 с.

44. Разработка прибора для госконтрольных испытаний углей на взрываемость их пыли / П.М. Петрухин и др. // Способы безопасного ведения взрывных работ и борьба с выбросами в угольных шахтах. Макеевка: изд. МакНИИ, 1981. - С.51-60.

45. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы "ATMEL" / А.В. Евстифеев. -М.: Издательский дом "Додэка-ХХГ, 2002. 288с.: ил.

46. Измерения в электронике: справочник / В.А. Кузнецов и др.; под ред. В.А. Кузнецова. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 512 е.: ил.

47. Использование цветового пирометрического метода для построения датчика пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин и др. // Электронный журнал «Исследовано в России», 158, 1898-1907, 2003. Режим доступа: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/158.pdf

48. Сыпин Е.В. Быстродействующий датчик пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин, А.Н. Кирпичников, Г.В. Леонов // Известия Тульского государственногоуниверситета. Серия «Технологическая системотехника».- Тула, 2004. Выпуск 2. -С.326-336.

49. Решетников М.Т. Планирование эксперимента и статистическая обработка данных: учебное пособие / М.Т. Решетников. Томск: Томский гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2000. - 231 с.

50. Якушенков Ю.Г. Теория и расчёт оптико-электронных приборов: Учебник для студентов приборостроительных специальностей вузов / Ю.Г. Якушенков. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 360 е.: ил.

51. Гордов А.Н. Основы пирометрии / А.Н. Гордов. -М.: Металлургия, 1971.447 с.

52. Теплообмен излучением / А.Г. Блох и др.. М.: Энергоатомиздат, 1991.432 е.: ил.

53. Гаррисон Т.Р. Радиационная пирометрия / Т.Р. Гаррисон. М.: Мир, 1967. -248 с.

54. Ллойд Дж. Системы тепловидения / Дж. Ллойд; пер. с англ.; под ред. А.И. Горячева. М.: Мир, 1978. - 414 с.

55. Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов / В.Н. Чуриловский. -СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2001. 274 с.

56. Вычислительная оптика: справочник / М.М. Русинов и др.; под общ. ред. М.М. Русанова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1984. - 423 с.

57. Прикладная оптика / М.И. Апенко и др.. М.: Недра, 1982. - 612 с.

58. Высокоточные угловые измерения / Д.А. Аникст и др.; под ред. Ю.Г.

59. Якушенкова. М.: Машиностроение, 1987. - 480 с.

60. Елисеев С.В. Геодезические инструменты и приборы / С.В. Елисеев. М.: Недра, 1973.-391 с.

61. Климков Ю.М. Прикладная лазерная оптика \ Ю.М. Климков. М.: Машиностроение, 1985. -128 с.

62. Источники и приемники излучения: учебное пособие для студентов оптических специальностей вузов / Г.Г. Ишанин и др.. СПб.: Политехника, 1991. -240 е.: ил.

63. ГОСТ 21934-83. Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Термины и определения. Введён 01.07.84. -М.: Изд-во стандартов, 1984. - 58 с.

64. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: учебник для студентов приборостроительных специальностей вузов \ Ю.Г. Якушенков. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 360 е.: ил.

65. Аксененко М.Д. Приемники оптического излучения. Справочник. / М.Д. Аксененко, M.JI. Бараночников. М.: Радио и связь, 1987. - 296 е.: ил.

66. Заказнов Н.П. Прикладная геометрическая оптика / Н.П. Заказнов. М.: Машиностроение, 1984. - 184 с.

67. Прикладная оптика / М.И. Апенко и др.. М.: Недра, 1982. - 612 с.

68. Большаков В.Д. Теория математической обработки геодезических измерений / В.Д. Большаков, П.А. Гайдаев. М.: Недра, 1977. - 368 с.

69. Каценбоген М.С. Характеристики обнаружения / М.С. Каценбоген. М.: Сов. радио, 1965. - 104 с.

70. Физика и техника инфракрасного излучения / пер с англ.; под общ. ред. Н.В. Васильченко. М.: Сов. радио, 1965. - 644 с.

71. Использование цветового пирометрического метода для построения датчика пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин и др. // Электронный журнал «Исследовано в России», 158, 1898-1907, 2003. Режим доступа: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/158.pdf.

72. Сыпин Е.В. Быстродействующий датчик пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин, А.Н. Кирпичников, Г.В. Леонов // Известия Тульского государственного университета. Серия «Технологическая системотехника». Тула, 2004. - Выпуск 2. - С.326-336

73. Сыпин Е.В. Разработка устройства для обнаружения и подавления взрывов газа метана и угольной пыли на начальной стадии при помощи пирометрического датчика / Е.В. Сыпин и др. // Вестник КузГТУ. 2005. - №3. - С.59-65.

74. Ремизов А.В. Обнаружение и подавление взрыва метана и угольной пыли на начальной стадии его развития / А.В. Ремизов и др. // Уголь. 2005. - №9. -С.31-33.

75. Ландсберг Г.С. Оптика: учебное пособие для вузов / Г.С. Ландсберг. 6-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 848 с.

76. ГОСТ 7427-76. Геометрическая оптика. Термины, определения и буквенные обозначения. Введён 01.07.77. - Проверен в 1982 г. - М.: Изд-во стандартов, 1988.- с.11

77. Слюсарев Г.Г. Расчёт оптических систем / Г.Г. Слюсарев. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1975. - 640 е.: ил.

78. Прикладная оптика: учебное пособие для вузов / А.С. Дубовик и др.. -М.: Недра, 1982.-612 с.

79. Проектирование оптических систем / пер. с англ. под ред. Р. Шеннона, Дж. Вайанта. -М.: Мир, 1983. 432 е.: ил.

80. Заказнов Н.П. Теория оптических систем: учебник для студентов приборостроительных специальностей вузов / Н.П. Заказнов, С.И. Кирюшин, В.Н. Кузичев. -3-е изд. перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1992. 448 е.: ил.

81. Родионов С.А. Автоматизация проектирования оптических систем: учебное пособие для приборостроительных вузов / С.А. Родионов. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1982. - 270 е.: ил.

82. ГОСТ 8.558-93. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры. Введен 01.01.095. -М.: Изд-во стандартов, 1994. - с. 16

83. ГОСТ 1807-75. Радиусы сферических поверхностей оптических деталей. -Введен 01.01.77. Проверен в 1991 году Постановлением Госстандарта от 16.04.91 №509 ограничение срока действия снято. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1998. -19 с.

84. Сыпин Е.В. Использование микроконтроллера в пирометрическом датчике пожарной сигнализации / Е.В. Сыпин, Г.В. Леонов // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: межвузовский сборник. Красноярск, 2000. - С. 161-166.

85. Справочник по инфракрасной технике: В 4т. / Ред. У. Волф, Г.Цисис. М.: Мир, 1999. - 472 е.: ил. - Т.4: Проектирование инфракрасных систем / пер. с англ. -639 с.

86. Биргер И.А. Техническая диагностика / И. А. Биргер. М.: Машиностроение, 1978. - 240 е.: ил.

87. Цыпкин Я.З. Основы теории обучающихся систем / Я.З. Цыпкин. М.: Наука, 1970.-251 с.

88. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов: справочник / М.С. Куприянов и др.. СПб.: ФОРТ, 2000. - 752 с.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00