IT8948685A1 - Sensore infrarosso particolarmente idoneo per sistemi antincendio. - Google Patents

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per l'invenzione industriale dal titolo:

SENSORE INFRAROSSO PARTICOLARMENTE IDONEO PER SISTEMI ANTINCENDIO

SOMMARIO

Sensore infrarosso particolarmente idoneo per la scoperta degli incendi, costituito da un rivelatore infrarosso (1), un filtro per la definizione della banda passante (2), un'ottica per la raccolta del segnale (3), un'elettronica (4) di amplificazione ed elaborazione del segnale stesso, un contenitore sigillato (5) ed un piedistallo (6) che permette il movimento di elevazione del sensore stesso. L'utilizzo di un opportuno supporto rotante e di un calcolatore per l'elaborazione del segnale permettono l'impiego del sensore per la rivelazione di sorgenti a temperature superiori a 200-300 ?C rispetto ad uno sfondo a temperatura ambiente. L'informazione fornita comprende la direzione del segnale rivelato, la sua ampiezza ed il suo andamento nel tempo. La sensibilit? spettrale del sensore ? tale da avere un'applicazione ottimale nella salvaguardia degli ambienti naturali dal pericolo degli incendi; in condizioni meteorologiche standard esso ? in grado di rivelare un focolaio di dimensioni minime 6 m2 a 10 Km di distanza. Inoltre la velocit? di scansione del sistema, ottenuta montando il sensore su un supporto rotante adeguatamente dimensionato, permette di avere un allarme confermato tre volte in tre minuti;ci? implica una drastica riduzione nel tempo che intercorre tra lo scoppio di un incendio e l'intervento per lo spegnimento con i vantaggi che ne conseguono.

Tra le possibili altre applicazioni vi sono la sorveglianza degli hangar e delle piste degli aereoporti, il controllo dei depositi di rifiuti urbani, ecc..

Il sensore ? classificabile come uno strumento elettro-ottico sensibile alla radiazione infrarossa.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

L'invenzione presentata riguarda un sensore infrarosso particolarmente adatto alla rivelazione di sorgenti calde in ambiente naturale e trova la sua logica applicazione nella salvaguardia dei boschi dagli incendi.

Tra le possibili applicazioni vi sono la sorveglianza degli hangar e delle piste degli aereoporti, il controllo dei depositi di rifiuti urbani, ecc..

Sistemi infrarossi sensibili alla radiazione nella banda tra 1 e 2.5 micron pur rivelando egualmente il segnale dovuto ad un incendio sono soggetti ai falsi allarmi dovuti al variare del coefficente di riflessione della radiazione solare da parte del terreno o della vegetazione mentre se la sensibilit? ? estesa oltre i 4-5 micron il rapporto tra il segnale dell'incendio e le fluttuazioni dello sfondo a temperatura ambiente tende a diminuire, rendendo pi? difficoltosa la rivelazione.

Tavola di disegno.

La Fig. 1 illustra uno schema di massima del sensore infrarosso.

In essa sono visibili:

1 Matrice di rivelatori infrarossi;

2 Filtro interferenziale passabanda;

3 Ottica rifrattiva in silicio cristallino;

4 Elettronica di preamplificazione;

5 Contenitore stagno;

6 Dispositivo meccanico di appoggio.

A scopo illustrativo e non limitativo L'invenzione viene ora descritta in base alla tavola di disegno allegata che riporta una vista stilizzata del sistema diviso in blocchi funzionali.

La radiazione infrarossa viene raccolta da un ottica rifrattiva 3 con apertura dell'ordine dei 50 mm di diametro ed elevata apertura relativa. La trasmissione spettrale del sistema ? limitata all'interno della banda che va da 2,5 a 5 micron. La limitazione si ottiene mediante la combinazione opportuna del materiale che costituisce l'ottica, di un filtro spettrale 2 e della curva di risposta spettrale del rivelatore 1 stesso.

L'utilizzo di un'ottica di silicio cristallino, per esempio, implica l'adozione di un filtro che tagli le lunghezze d'onda minori di 2,5 micron, mentre il taglio per lunghezze d'onda maggiori di 4-5 micron si realizza o con un opportuno rivelatore (ad esempio InAs) o con un altro filtro, nel caso la risposta del rivelatore si estenda oltre queste lunghezze d'onda (come nel caso del PbSe). Il rivelatore ? costituito da una matrice lineare di elementi sensibili di tipo quantico, fotovoltaici o fotoconduttivi. I materiali pi? adatti attualmente reperibili sono l'InAs, l'InSb, il PbSe e l'HgCdTe; la sensibilit? richiesta, anche in considerazione della radiazione incidente sul rivelatore, ? compatibile con l'uso di un rivelatore non raffreddato.

L'elettronica 4, posta dietro al rivelatore, fornisce la corrente di bias, nel caso che si utilizzi un rivelatore fotoconduttivo, e la preamplificazione del segnale stesso.

Il sensore ? contenuto in una scatola stagna 5. La scatola ? montata su di un piedistallo 6 che permette il movimento di elevazione del sensore stesso.

Il campo di vista del sensore ? dato dalle dimensioni dei singoli rivelatori, dal numero di rivelatori presenti nella matrice lineare e dalla focale dell'ottica.

Le tipiche applicazioni di sorveglianza per gli incendi boschivi prevedono un campo di vista per ogni singolo rivelatore di 1? e un campo di vista complessivo di 15?-20? (la matrice comprende quindi almeno 15 - 20 elementi).

L'utilizzo ottimale del sensore prevede la sua integrazione in un sistema di sorveglianza per gli incendi boschivi; una stazione centrale di raccolta dati coordina un certo numero di stazioni periferiche di avvistamento costituite da una torre munita di una piattaforma rotante al di sopra della quale ? montato il sensore infrarosso sopradescritto.

L?originalit? dell'invenzione consiste nell'utilizzo di una banda infrarossa compresa tra 2,5 e 5,0 micron in cui il segnale che ci si aspetta da una sorgente alle temperature tipiche di un incendio ? massimo e nel contempo vengono minimizzati i falsi allarmi dovuti sia alle riflessioni solari che alle fluttuazioni termiche nello sfondo posto a temperatura ambiente.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI

   Sensore infrarosso particolarmente idoneo per la scoperta degli incendi, caratterizzato dal fatto di essere costituito da una matrice di rivelatori infrarossi (1); da un filtro interferenziale passabanda (2), da un'ottica rifrattiva (3); da un circuito elettronico di preamplificazione (4); da un contenitore stagno (5) e da un dispositivo meccanico di appoggio. Sensore infrarosso particolarmente idoneo per la scoperta degli incendi, caratterizzato dal fatto di poter essere utilizzato anche in qualsiasi situazione, soprattutto ove sia presente uno sfondo relativamente uniforme e sia necessario rivelare la presenza di sorgenti calde.