Введение
1 Аналитический обзор способов и средств обнаружения очагов возгорания на ранней стадии в газодисперсной системе и факторов, влияющих на их работу 12
1.1 Возникновение очагов возгорания и средства их обнаружения на ранней стадии в газодисперсной системе 12
1.1.1 Физические явления, сопровождающие очаг возгорания 12
1.1.2 Существующие средства обнаружения очагов возгорания в газодисперсной среде (на примере угольной шахты) 14
1.1.2.1 Датчики давления 14
1.1.2.2 Датчики дыма 15
1.1.2.3 Датчики контроля газового состава атмосферы 16
1.1.2.4 Тепловые контактные датчики 18
1.1.2.5 Оптико-электронные датчики 19
1.2 Влияние промежуточной среды в угольной шахте на обнаружение очага возгорания пирометрическим методом 21
1.2.1 Состав промежуточной газодисперсной среды 22
1.2.2 Оптические свойства промежуточной газодисперсной среды 24
1.2.2.1 Поглощение промежуточной средой 24
1.2.2.2 Рассеяние энергии излучения частицами промежуточной среды 27
1.2.2.3 Собственное излучение частиц промежуточной среды 29
1.3 Внешние оптические помехи (на примере угольной шахты) 30
1.3.1 Источники искусственного освещения шахты 30
1.3.2 Тепловое излучение нагретых объектов шахты 34
1.3.3 Тепловое излучение обслуживающего персонала шахты 36
1.4 Способы повышения достоверности принятия решения о возгорании оптико-электронным прибором контроля взрывоопасной атмосферы 36
1.4.1 Использование программной избыточности 37
1.4.2 Использование аппаратной избыточности 38
1.4.2.1 Использование дополнительного радиационного канала 38
1.4.2.2 Использование дополнительного монохроматического канала 40
1.4.2.3 Использование нескольких спектральных отношений 41
2 Разработка теоретических принципов и технических решений построения оптико-электронного прибора двух спектральных отношений для контроля взрывоопасной пылегазовой атмосферы 44
2.1 Обзор параметров контролируемого объекта. Технические требования к разрабатываемому прибору 44
2.2 Разработка структурной схемы оптико-электронного прибора двух спектральных отношений 49
2.3 Оптическая система прибора 50
2.3.1 Выбор схемы построения оптической системы 51
2.3.2 Влияние алгоритма принятия решения о возникновении очага возгорания на структуру оптической системы 56
2.3.3 Компьютерное моделирование оптической системы 58
2.3.3.1 Модель источника излучения 59
2.3.3.2 Энергетическая подмодель функционирования оптико-электронного прибора двух спектральных отношений 63
2.3.3.3 Геометрическая подмодель расположения компонентов оптической системы 76
2.4 Электронная часть прибора 101
2.4.1 Блок приёма и усиления 101
2.4.2 Блок управления и принятия решения 102
2.5 Программное обеспечение прибора 103
2.5.1 Программа управления прибором 103
2.5.2 Компьютерная программа управления лабораторным образцом прибора 105
2.6 Техническая реализация оптико-электронного прибора двух спектральных отношений 106
3 Исследование основных параметров лабораторного образца оптико электронного прибора двух спектральных отношений для контроля взрывоопасной пылегазовой атмосферы 110
3.1 Разработка стенда для лабораторного исследования оптико-электронных приборов обнаружения начальной стадии возгорания 111
3.2 Методики определения основных параметров оптико-электронного прибора двух спектральных отношений в лабораторных условиях 114
3.2.1 Методики определения вероятности обнаружения очага возгорания в отсутствие/присутствии оптических помех и вероятности ложного срабатывания 116
3.2.2 Методика определения порога чувствительности по температуре 121
3.2.3 Методика определения углового поля 125
3.3 Результаты исследования лабораторного образца оптико-электронного прибора двух спектральных отношений 129
3.3.1 Вероятность обнаружения очага возгорания и вероятность ложного срабатывания 129
3.3.2 Порог чувствительности по температуре 131
3.3.3 Угловое поле 133
4 Экспериментальное исследование оптико-электронного прибора двух спектральных отношений для обнаружения очагов возгорания на ранней стадии в газодисперсной среде в условиях, близких к реальным 137
4.1 Методики экспериментального определения параметров оптико электронного прибора двух спектральных отношений для контроля
взрывоопасной пылегазовой атмосферы в условиях близких к реальным 142
4.1.1 Методика определения вероятности обнаружения очага возгорания в отсутствие/присутствии оптических помех 142
4.1.2 Методика определения времени обнаружения очага возгорания 143
4.2 Результаты определения параметров оптико-электронного прибора двух спектральных отношений для контроля взрывоопасной пылегазовой атмосферы в условиях близких к реальным 146
Заключение 149
Список использованных источников 151
