Сайдулин Е.Г., директор ООО «ЭТРА-спецавтоматика», Новосибирск
Соколов А.В., директор ООО «Дельта-С», Зеленоград
Васильев А.А., д.т.н., нач. лаб., Институт прикладной химической физики РНЦ НИЦ «Курчатовский институт», Москва
Лукьянченко А.А., к.т.н., нач. научно-иссл. отдела, Академия ГПС МЧС России, Москва

Создание новых идей - операция,
доступная всем и довольно несложная:
достаточно знать, в каких концентрациях
смешать очевидное и невозможное.

Пит Хейн. Груки.

В предыдущей статье были рассмотрены физико-химические процессы выделения и распространения газов при горении (тлении). Исходя из этого, определены потенциальные возможности обнаружения пожара по изменению химического состава воздуха извещателем пожарным газовым (ИПГ).

Теперь нужно создать такой ИПГ, который бы максимально использовал эти возможности обнаружения пожара, начиная с ранней стадии и заканчивая предельно возможной. Неправильный подход к конструированию ИПГ легко приведёт к тому, что извещатель получится на уровне не очень чувствительного ИПД, что, естественно, приведёт к разочарованию к теме обнаружения пожара по изменению химического состава воздуха, к обману благородной публики.

Эта статья не путеводитель по ГОСТ Р 53325-2012, не сборник готовых решений. Цель авторов: исходя из своего опыта, очертить ключевые требования к ИПГ, объяснить причины появления тех или иных запросов, указать направления их удовлетворения. Считаем, что при понимании процессов инженер самостоятельно найдёт решение, наиболее эффективное для условий его задачи.

Подавляющее большинство ИП с газовым каналом ориентированы на обнаружение оксида углерода СО [3]. Это связано с тем, что СО выделяется во многих типах пожаров, где пусть в малых концентрациях, но оксид углерода обязательно присутствует и его можно обнаружить. Поэтому ГОСТ Р 53325-2012 с изм.1 [2] делает акцент именно на ИПГ(СО).

Можно описывать уже существующие конструкции ИПГ, но давайте пойдём по другому пути. Давайте сейчас сделаем то, что, кажется, в мире никто не делал: сконструируем извещатель пожарный газовый на пожарный газовый маркер (ПГМ), выделяемый при тлении, при термодеструкции пластмасс.

Вы спросите, зачем так сложно? Почему бы просто не описать ИПГ(СО)? Станислав Ежи Лец говорил «Несчастлив тот человек, который видит радугу чёрно-белой». Нам хочется, чтобы инженер увидел многообразие продуктов газовыделения при тлении и горении, весь радужный спектр от «Каждый» до «Фазан» и мог это использовать в своей работе. Знание этого позволяет выбрать ПГМ или группу ПГМ, по которым, словно из кубиков конструктора, можно выбрать оптимальный способ обнаружения пожара для вашей задачи и реализовать его. Мы хотим описать общие подходы к конструированию ИПГ на любые ПГМ, в том числе на СО. Хотим показать инженеру, что путей решения обнаружения пожара по изменению химического состава воздуха может быть несколько. Решения могут быть специфичными для конкретных условий, что не отменяет задачу реагирования на максимальное количество типовых пожаров. При этом обратим внимание на детали, которые нужно учитывать для того, чтобы ИПГ действительно мог использовать преимущества выделения и распространения газов при тлении и горении.

Все мы живём в мире полимерных материалов, одна из самых распространённых пластмасс – это поливинилхлорид (ПВХ). Предположим, что пожарная нагрузка в своей массе содержит много ПВХ. Это могут быть оболочки кабелей (серверные, АТС, кабельные каналы), стеновые панели, линолеум. И, чтобы минимизировать последствия пожара и тушения пожара, а также возможные перерывы в работе, нам нужно гарантированно обнаружить пожар на стадии тления пластической массы. Поэтому нам нужен ИПГ на ПГМ, присущий именно пластмассам. Задача действительная и была поставлена перед нами одним из крупных промышленных предприятий.

Извещатель на нужный ПГМ разрешает сделать ГОСТ Р 53325-2012 [2]: Тип регистрируемых ИПГ газов и значение чувствительности должно быть установлено в ТД на ИПГ конкретных типов. Далее: Для ИПГ, реагирующих на иные газы (не монооксид углерода), типы газов (паров), допустимые значения их концентрации, при которых ИПГ сохраняют дежурный режим, а также предельные значения концентрации газов, после воздействия, которых ИПГ восстанавливают исходную чувствительность, должны быть указаны в ТД на ИПГ конкретных типов.

Хочется отметить, что большую роль в продвижении изменений к ГОСТ Р 53325 сыграл Хомяков Борис Иванович. Жаль, что этот человек ушёл из жизни…

Итак, начнём, как в пьесах:

1. ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЛИЦА И ИСПОЛНИТЕЛИ.

1.1. ЧТО мы обнаруживаем.

Для нас имеет ценность то, что ПВХ при термодеструкции выделяет огромное количество хлористого водорода HCl, в иных случаях до 50% массы полимера. Это даёт возможность уверенного обнаружения нагрева полимера, его тления.

Справедлива критика ИПГ(СО) в том, что обнаружение тления ПВХ затруднено низкими уровнями выделения угарного газа. Не сказать, что это не обнаруживаемые концентрации (порядка 5-7 ppm), однако для реализации этой возможности приходится использовать нестандартный режим ИПГ(СО) с диапазоном обнаружения менее 20 ppm.

Большой выход хлористого водорода может значительно упростить жизнь. Согласитесь, надёжнее обнаруживать большой сигнал, нежели слабо уловимый. Итак, хлористый водород.

Хлористый водород (хлороводород, HCl) при обычных условиях – бесцветный газ с резким запахом. Хорошо растворяется в воде. При поглощении влаги образует туман, представляющий собой мельчайшие капельки соляной кислоты. Раствор HCl в воде – соляная кислота бесцветная жидкость с резким запахом. Токсичен.

Молярная масса 36,5 грамм/моль. Вес 6,1•10-23 грамм.

Плотность 0,0016391 г/см3 (в газообразном состоянии вещества, при 0°C).

Тяжелее воздуха.

1.2. ЧЕМ мы обнаруживаем.

ИПГ – это чуткий противопожарный нос. Внешний мир ИПГ воспринимает через сенсор, который более зависим от внешних условий, чем любой другой электронный компонент. В этом его необычность для инженера-электронщика. Правильно выбранный сенсор – это фундамент правильной работы ИПГ.

Рассматривать будем виды сенсоров, которые выпускаются в промышленных масштабах, обладают большой повторяемостью, малыми требованиями к обслуживанию. В ИПГ в основном используются электрохимические и полупроводниковые сенсоры. Пожалуй, основная причина этого в том, что извещатель с ними может работать длительное время без повторной калибровки и проверки параметров сенсора. Сенсоры различных типов каждого вида почти на любой выбранный нами ПГМ серийно выпускаются миллионами, но каждый ли из типов сенсоров подходит для решения нашей задачи?

a. Электрохимические сенсоры.

Сенсоры этого вида работают по принципу батарейки, которая вырабатывает ток, когда в её рабочий объём попадает измеряемый газ. Ток батарейки пропорционален скорости поступления молекул измеряемого газа в рабочий объём датчика, а эта скорость, в свою очередь, пропорциональна концентрации газа в воздухе, окружающем датчик. Электрохимические датчики применяются для контроля химически активных газов в очень маленьких концентрациях.

Нужно обратить внимание на ресурс сенсора. Поскольку электрохимические сенсоры всегда что-то чувствуют в воздухе, то "батарейка" вырабатывает свой ресурс даже при отсутствии целевого компонента в воздухе. Для разных типов сенсоров этого вида ресурс составляет от 2-х до 7 лет работы, независимо от того, включён извещатель или не включён. В целях расширения аналитических возможностей и ресурса электрохимических сенсоров в разных странах ведутся исследовательские работы [4].

b. Полупроводниковые сенсоры.

Принцип действия полупроводниковых газовых сенсоров основан на изменении электропроводности полупроводникового газочувствительного слоя при химической адсорбции (концентрировании) газов на его поверхности. Используемые в них физико-химические принципы детектирования сигналов сочетаются с современными микроэлектронными технологиями, что обусловливает низкую стоимость изделий при массовом производстве и высокие технические и энергосберегающие характеристики.

Некоторые специалисты понимающе кивают головой, «ааа, сенсоры Тагучи! Знаем, знаем. Ловят всё подряд». Использование в аргументации характеристик сенсора, который является прародителем современных полупроводниковых сенсоров и сделан был в 1962 году, так же бессмысленно, как сравнение транзисторов 1960-х годов и 2000-х годов.

Для того, чтобы физико-химические процессы протекали на поверхности чувствительного слоя достаточно быстро, обеспечивая быстродействие на уровне нескольких секунд, сенсор периодически разогревается до температуры 450-500°С, что активизирует его поверхность. В качестве чувствительных полупроводниковых слоёв обычно используют мелкодисперсные оксиды металлов (SnO2, ZnO, In2O3 и др.) с легирующими добавками Pl, Pd и др. Благодаря структурной пористости формируемых материалов, достигаемой с помощью некоторых технологических приёмов, их удельная поверхность - около 30 м2/г. Нагревателем служит резистивный слой, выполненный из инертных материалов (Pl, RuO2, Au и др.) и электрически изолированный от полупроводникового слоя [5].

При кажущейся простоте такие методы формирования сконцентрировали в себе все последние достижения материаловедения и микроэлектронной технологии. Это обусловило высокую конкурентоспособность сенсора, который может работать несколько лет, периодически находясь в "стрессовом" состоянии при разогреве до 500°С, сохраняет при этом высокие эксплуатационные характеристики, чувствительность, стабильность, селективность и потребляет низкую мощность (в среднем несколько десятков милливатт). Промышленное производство полупроводниковых сенсоров широко развито во всем мире, но признанный лидер в этой области - фирма Figaro Engineering Inc. (Япония) с объёмом производства полупроводниковых сенсоров около 1 млн. шт. в месяц.

К сожалению, в России и СНГ эта область деятельности не развита до больших промышленных объёмов, хотя исследовательских групп достаточно много: РНЦ "Курчатовский институт", ОАО «Авангард». Заметное место занимает ООО «Дельта-С», Зеленоград.

Большой плюс полупроводниковых сенсоров – это ресурс: от 6-ти до 10-ти лет во включённом состоянии. Плюсом также является электромагнитная устойчивость, бoльшая, чем у электрохимических сенсоров.

Немаловажно и то, что полупроводниковые сенсоры часто ощутимо дешевле сенсоров электрохимических.

c. Сенсоры других видов.

Возможно использование в ИПГ долгоживущих сенсоров других видов, которые успешно развиваются, а именно оптические газочувствительные сенсоры и полевые транзисторы с эффектом газочувстительности (GasFET).

2. НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ, КОТОРАЯ НАМ ПОМОЖЕТ.

ГОСТ Р 53325-2012 с изменениями 1 [2] нормирует требования к ИПГ, методы их испытаний. Стандарты дают ключевые точки, заполнить расстояние между которыми должен конструктор так, чтобы сделать честную вещь, которая правильно выполняет свои функции в реальных условиях.

Методологическую помощь могут оказать стандарты на газосигнализаторы и газоанализаторы, например [6,7]. В них заложен гигантский опыт, проигнорировать который неуместно.

По примеру ГОСТ Р 53325-2012 изм.1 [2] обозначим наш извещатель ИПГ(HCl).

3. НЕОБХОДИМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИПГ, КОТОРЫЕ ПОЗВОЛЯТ ОБНАРУЖИТЬ ПОЖАР.

Знание процессов выделения газов позволяет чётко определить границы применимости ИПГ. Как уже говорилось, ПВХ нам интересен тем, что при его термодеструкции выделяется значительное количество хлороводорода HCl. Это подтверждается большим количеством исследований, пример результатов приведён в таблице 1 [8]. Аналогичные данные приведены в [9].

Исходя из этих и подобных исследований, можно примерно оценить интервал срабатывания ИПГ(HCl) как 40 – 200 ppm. Отметим, что летальная концентрация хлороводорода составляет 1300-2000 ppm [10].

Вместе с тем, завышение порогов сработки «на всякий случай» приведёт к существенной задержке сработки ИПГ вплоть до игнорирования тревожной ситуации.

Для оценки необходимого быстродействия ИПГ нужно учесть особенности термодеструкции ПВХ [11].

Анализ газовой фазы производился на газовом хроматографе CHROM=5 (70°С, Porapak-p, расход газа носителя 30 мл/мин.). Высокая чувствительность хроматографа позволяла идентифицировать газы в количестве не менее 10 моль.

Таблица 1 – Сравнительные исследования по определению выделения HCl.

Наименование исследованных материалов	Количество HCl, мг/г
Линолеум “Mipotam Flair 490”	102,4 ± 5,3
Линолеум “Grabiol Stop color 20”	99,8 ± 3,8
Вагонка	58,9 ± 6,7
Труба гибкая гофрированная электроизоляционная	199,4 ± 8,3
Профиль оконный	267,9 ± 10,9
Пластикат ПВХ для оболочек кабелей марки 0-40	87,5 ± 6,9
Пластикат ПВХ пониженной горючести марки НГП 30-32	232,5 ± 17,7
Провод NO7V	55,3 ± 6,4
Пластикат Danvil CSA-LS	143,2 ± 11,8
Пластикат Danvil CIA 7426	237,7 ± 7,9
Кабель ПВХ (оболочка)	73,4 ± 8,3
Кабель ПВХ (изоляция провода)	53,7 ± 9,7

Хроматографический анализ показал (таблица 2), что уже при температуре 220-230°С происходит интенсивное дегидрохлорирование полимера с образованием хлористого водорода. Большая концентрация летучего продукта, который образуется из ПВХ уже при относительно низких температурах, подтверждается также данными дифференциального термического анализа (Рис. 1). Данные рис.1 и таблицы 2 показывают, что выход летучих продуктов из ПВХ можно разделить на следующие фазы:

а) термодеструкция ПВХ начинается при низких температурах и уже в области температур 220-230°С наблюдается максимальный выход хлористого водорода и образуется небольшое количество непредельных углеводородов.

б) в условиях непрерывного подъёма температуры процесс активного дегидрохлорирования ПВХ заканчивается примерно к 250°С.

в) выше 400°С деструкция полимера протекает с предварительно дегидрохлорированным полимерным продуктом, что приводит в конечном итоге к образованию смеси высокоактивных газообразных продуктов насыщенных и перенасыщенных углеводородов, водорода, жидких углеводородов и углистого остатка с высоким содержанием углерода. Хлористого водорода в выделениях уже нет.

Рис.1 - Дифференциальная кривая выхода летучих продуктов (ΔV/Δt) при пиролизе ПВХ.

Таблица 2 - Продукты пиролиза ПВХ в условиях непрерывного роста температуры (200°С/мин.).

Температура пиролиза, °С	Продукты пиролиза	Количество молекул, %
220-230	ХЛОРИСТЫЙ ВОДОРОД	99,5 !!!
	Бензол	0,2
	Прочие вещества	0,3
450-470	Этен	16,6
	Этан	7,6
	Пропан	4,7
	Бутан	1,6
	Водород	0,2
	Метан	0,1
	Прочие вещества	69,2

Из данных видно, что нужно обнаружить HCl при температурах очага не более 250°С, поскольку при дальнейшем повышении температуры хлористого водорода в выделениях летучих продуктах уже нет. При приросте 200°С/мин. прохождение пика выброса HCl произойдёт через 15-20 секунд. Однако в процессах тления более реален прирост температуры менее 1°С/мин., что увеличивает время окончания процесса дегидрохлорирования до 3000-4000 секунд. Очевидно, что из условия непрерывности роста температуры с постоянным темпом, можно оценить максимальное время реакции ИПГ(HCl)на рост тления не хуже 200 секунд. Кроме того, нужно учесть, что речь идёт о времени выделения HCl, но по мере роста температуры выделившийся HCl ещё некоторое время будет присутствовать в воздухе, что смягчает жёсткость требования к времени обнаружения газа. Также отметим, что количество любых продуктов термодеструкции (дым, газ) увеличивается по мере увеличения веса разлагающегося вещества.

Предвидя то, что ограничение по времени может озадачить, должны отметить, что любые процессы конечны, любой процесс нужно измерить в определённый отрезок времени. Если это время можно оценить, описать его границы, то реально построить прибор, эффективный для контроля данного процесса.

Стоит ли это свеч? Когда ИПГ «поймает» момент начала разрушения пластиковых оболочек, то, особенно в случае серверных, это – дорогого стоит (рис.2,3).

Учтём ещё один момент. Как говорилось в предыдущей статье [1], при температурах 220-230°С конвекция слабая, т.е. основной канал транспорта газов – диффузия. Весом молекул и слабой энергетикой диффузии определяется небольшой радиус распространения ПГМ. А ведь эти температуры очага как раз наши температуры обнаружения пожара по выделению хлороводорода! В связи с этим уместно устанавливать извещатели ИПГ(HCl) вблизи от пожарной нагрузки, а не на потолке, как обычно.

Рис.2 – Термодеструкция участка оболочки кабеля ПВХ весом около 0,5 грамма. Концентрация HCl регистрируется. Концентрация СО не регистрируется. Есть небольшое дымовыделение.

Рис.3 – Термодеструкция участка оболочки кабеля марки НГ (не поддерживающий горение) весом около 0,5 грамма. Концентрация HCl регистрируется. Концентрация СО не регистрируется. Дымовыделение не регистрируется.

Для нашего ИПГ понадобится сенсор, который обеспечит необходимый порог срабатывания, время реагирования и стабильность работы ИПГ.

Ещё раз подчеркнём, что полученные значения газовыделения имеют характер оценочных. Точные параметры можно получить только при проведении специальных физико-химических исследований, в том числе натурных.

Детализация газовыделения выводит проблему анализа распространения продуктов тления и горения на другой аналитический уровень.

Необходимо отметить, что используемые в данный момент математические модели пожаров, в том числе полевые, описывают пожар эмпирическими формулами, в которых распространение фронта пламени и выхода продуктов горения практически постоянны. Альтернативные численные модели горения имеют слишком ограниченную область применения, вследствие отсутствия параметров горения для различных материалов и трудоёмкости их использования. При использовании же эмпирической модели горения невозможно оценить влияние различных факторов на сам процесс. Но если не рассматривать непосредственно горение, то дальнейшее распространение продуктов горения (дым, газ) можно анализировать [18]. Для этого уже напрашивается использование специализированных программных комплексов.

4. НЕОБХОДИМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕНСОРА.

Выше мы рассмотрели параметры ИПГ, необходимые для обнаружения пожара, далее рассмотрим основные требования к сенсору, без соблюдения которых ИПГ может быть и будет проходить лабораторные тесты, но в эксплуатации будет давать либо ложные срабатывания, либо не будет обнаруживать реальный пожар. Далеко не все запросы указаны в ГОСТ Р 53325-2012 [2], содержащего требования к ИПГ. Но мы же делаем честный продукт? Значит, будем учитывать всё, что влияет на качество ИПГ.

Зададим предельные климатические параметры эксплуатации нашего ИПГ(HCl): температура от +10° до +40°С, относительная влажность от 65 до 90%, нормальное атмосферное давление (т.е. закрытое, отапливаемое помещение).

В качестве примера будем сравнивать характеристики электрохимических сенсоров:

• HCL/C-200 (Membrapor, Швейцария) [12];
• HCL-B1 (Alpha Sense, Великобритания) [13].

и поэтапно сводить результаты в таблицы, оценивая баллами от 1 (минимум) до 5 (максимум) пригодность сенсора для решения нашей задачи.

Примечание: Иногда для иллюстрации будем использовать данные по другим ПГМ, а не по хлористому водороду, в том случае если тенденции ПГМ и HCl идентичны.

4.1. Диапазон и чувствительность.

Поскольку пороги мы определили на уровне 40-200 ppm, то потребуется сенсор с диапазоном 0-200 ppm.

Если нижний предел диапазона сенсора будет на уровне нижнего порога диапазона обнаружения, то нельзя будет гарантировать обнаружение процесса тления. При наличии запаса диапазона удастся отслеживать рост ПГМ, развитие пожарной ситуации.

Учтём, что использование сенсора с верхним пределом диапазона меньше требуемого верхнего порога обнаружения может сделать этот сенсор одноразовым: не факт, что после воздействия на него газом сенсор вернётся к своему первоначальному состоянию. Такое повреждение называется отравлением сенсора. В газоанализаторах с принудительным отбором воздуха для защиты сенсора при превышении концентрации целевого газа используется продувка. У нас такой возможности нет, т.к. наш ИПГ использует естественное движение воздуха.

В результате реакции, протекающей в измерительном электроде электрохимического сенсора, выделяются или поглощаются электроны и, чем большее количество молекул в секунду прореагирует, тем больше будет электронов. Количество электронов в секунду означает электрический ток. Следовательно, чем большее количество молекул в секунду проникает в измерительный электрод электрохимического сенсора и вступает в реакцию, тем выше измеряемый электрический ток сенсора.

Электрохимические сенсоры, в большинстве своём имеют линейную характеристику зависимости вырабатываемого «батарейкой» тока от концентрации ПГМ. Зависимость описывается как мкА/ppm (nA/ppm): сколько тока вырабатывается сенсором при воздействии 1 ppm газа (рис.4).

У полупроводниковых сенсоров измеряется соотношение сопротивления в момент измерения Rs и сопротивления в чистом воздухе R0, которое зависит от концентрации и имеет полиномиальный характер (рис.5).

Рис.4 – Выходной ток электрохимического сенсора с чувствительностью 140 мкА/ppm.

Рис.5. Характеристика чувствительности полупроводникового сенсора.

Для определения концентрации ИПГ должен иметь калибровочную кривую, описанную в табличном виде, либо в виде формулы пересчёта тока или соотношения сопротивлений в значения концентрации.

Таблица 3 – Оценка сенсоров по диапазону и чувствительности.

Номинальная характеристика	Сенсор HCL-B1		Сенсор HCl/C-200
	Значение параметра	Оценка	Значение параметра	Оценка
Диапазон	0-200 ppm	5	0-200 ppm	5
Чувствительность	150-250 мкА/ppm	4	65-135 мкА/ppm	4

4.2. Селективность.

На наш сенсор одновременно могут воздействовать разные газы. Среди этой газовой смеси сенсор должен выделить тот самый ПГМ, на основании уровня которого мы и хотим сделать вывод о тлении, например, поливинихлорида.

Селективность сенсора описывается таблицей перекрёстной чувствительности (cross-sensitivity data), которая приводится в паспорте на сенсор. В таблице 4 показан пример реакции сенсора HCl на газы, отличные от заявленного газа (перекрёстная чувствительность). Газовые смеси можно рассматривать как сумму всех компонент. Газы с отрицательной перекрёстной чувствительностью могут уменьшать показания сенсора.

На примере таблицы 4 можно отметить, что на сенсор не влияют спирт, аммиак и водород. А вот при воздействии сероводородом произойдёт трёхкратное завышение показаний сенсора. Не зная об этом, мы будем снимать с сенсора показания в полной уверенности, что мы выделяем нужный нам пожарный газовый маркер, а это вовсе не так (пример для СО на рис.6а, рис. 6б).

Таблица 4 – Пример перекрёстной чувствительности сенсора на HCl

Газ/пар	Химическая формула	Концентрация, ppm	Показанное значение в ppm
Аммиак	NH3	100	0
Арсин	AsH3	0,2	0,7
Водород	H2	10000	0
Диоксид серы	SO2	20	8
Оксид азота	NO	100	45
Сероводород	H2S	20	60
Углекислый газ	CO2	5000	0
Угарный газ	СО	100	0
Хлор	Cl2	5	-0,1
Этанол	C2H5OH	1000	0

В идеале, при выборе сенсора нужно найти такой сенсор, который реагирует только на тот ПГМ, который нам требуется. К сожалению, пока что задача не решённая.

Поэтому нужно:

• выбрать сенсор с минимально возможным воздействием посторонними газами;
• обратить внимание на газы, которые выделяются при пожаре и перекрёстно влияют на сенсор. Зная долю их влияния из таблицы перекрёстной чувствительности, учесть их воздействие программным сдвигом порога срабатывания извещателя (рис.6в);
• указать в руководстве по эксплуатацию таблицу перекрёстной чувствительности для того, чтобы потребитель мог на уровне документации оценить, может ли он на своём объекте использовать наш ИПГ. Иначе можно столкнуться с ситуацией, что газы, которые присутствуют в нормальном технологическом процессе производства, могут вызвать ложные срабатывания извещателя.

Рис.6 – пример превышения сенсором СО уровня сработки при перекрёстной чувствительности, где 100% водорода Н2 эквивалентно 50% оксида углерода.
а) реальные уровни газов;
б) как выглядит уровень СО с точки зрения сенсора. Как видно, в этом примере влияние водорода Н2 на сенсор может привести к преждевременной сработке ИПГ на СО;
в) изменение порога сработки для компенсации сопутствующего ПГМ.

Таблица 5 – Оценка сенсоров по селективности.

Номинальная характеристика	Сенсор HCL-B1		Сенсор HCl/C-200
	Значение параметра	Оценка	Значение параметра	Оценка
Селективность	сильно влияет H2S, NO2 влияет Cl2	2	влияет H2S	4

4.3. Устойчивость сенсора к сторонним газам.

На извещатель воздействуют различные пары и газы, которые могут привести к повреждению или «отравлению» сенсора (таблица 6). Можно привести аналогию: в парфюмерном магазине запахи просто оглушают и сравнивать, например, духи невозможно (воспоминание о 8 марта!).

ИПГ должен сохранять дежурный режим (быть устойчив) при воздействии в течение установленного времени газов и паров окружающей среды при концентрациях, указанных в таблице 6. После воздействия указанных газов и паров чувствительность ИПГ в течение времени восстановления может быть нарушена.

Требования к устойчивости газам описывает ГОСТ Р 53325-2012 [2], нормирует обязательную проверку извещателя газовыми смесями при сертификационных испытаниях. Как первичный ориентир для конструктора: обычно устойчивость к наиболее критичным газам приводится в паспорте на сенсор.

Таблица 6 – устойчивость ИПГ к сторонним газам по ГОСТ Р 53325-2012 изм.№1.

Газ или пары вещества	Химическая формула	Концентрация ppm	Время воздействия, час.	Время восстановления, не более, час.
оксид углерода	CO	15 ± 10%	24	1-2
диоксид азота	NO2	5 ± 10%	96	1-2
диоксид серы	SO2	5 ± 10%	96	1-2
хлор	Cl2	2 ± 10%	96	1-2
аммиак	NH3	50 ± 10%	1	1-2
н-гептан	C7H16	100 ± 10%	1	1-2
этанол	C2H5OH	500 ± 10%	1	24-25
ацетон	C3H6O	1500 ± 10%	1	24-25

4.4. Время отклика сенсора.

Инерционность сенсора описывается временем отклика сенсора. Если сенсор внезапно подвергнуть воздействию определённой концентрации газа, то время, необходимое сенсору для индикации 90% данной концентрации газа, называется временем отклика сенсора t90.

Полупроводниковые и электрохимические сенсоры работают на принципе диффузии. Чем быстрее происходит диффузия молекул, тем сильнее будет сигнал сенсора и короче время отклика. Так, грубо говоря, скорость диффузии молекул определяет время отклика. Молекулы лёгких газов (например, водорода, метана, аммиака) обладают высокой скоростью диффузии, так что можно ожидать короткого времени t90. Более тяжёлые молекулы двигаются медленнее, и соответствующее время отклика будет длиннее, что влияет на выбор ПГМ.

Влияет на время отклика вид и конструкция сенсора.

На рисунке 7 приведены результаты реагирования ИПГ на выделение СО при тлении разными по инерционности сенсорами. Как видно, более быстрый сенсор (зелёная линия) отследил рост ПГМ по росту пожара и снижение уровня ПГМ после того, как образец полностью разложился. Медленный сенсор (синяя линия) игнорирует пик СО и постепенно стабилизирует показания на установившемся значении ПГМ. Чем меньше время отклика сенсора, тем ближе к реальным процессам данные измерений.

Нужно учесть, что химические сенсоры вообще довольно медленные элементы и их реакция измеряется секундами, порой десятками секунд. Конечно, по этому параметру они несопоставимы с быстродействием пары светодиод-фотодиод. ИПГ быстрее, чем ИПД, может прореагировать на тлеющий пожар только за счёт преимуществ выделения и распространения газов при пожаре [1]. И, тем не менее, неправильно выбранный по инерционности сенсор может уничтожить и эти возможности.

Для конструкции ИПГ время отклика сенсора может иметь решающее значение. Недопустимо большое время отклика приведёт к тому, что извещатель не выполнит свою функцию в условиях реального пожара.

Рис.7 – Влияние времени отклика сенсора на измерение одного и того же процесса.
Зелёная линия: ИПГ(СО) с временем отклика сенсора t90 40 секунд.
Синяя линия для ИПГ(СО) с временем отклика сенсора t90 200 секунд.

К сожалению, требование к ИПГ на время реакции на установившийся уровень ПГМ чётко не прописано в ГОСТ Р 53325-2012 [2], не нормировано и в зарубежных стандартах [14]. Вместе с тем в стандартах на газосигнализаторы [6] этот параметр относится к одним из важнейших. Время отклика напрямую определяет пригодность ИПГ для выполнения реальной задачи.

Таблица 7 – Оценка сенсоров по времени отклика.

Номинальная характеристика	Сенсор HCL-B1		Сенсор HCl/C-200
	Значение параметра	Оценка	Значение параметра	Оценка
Время отклика t90	< 200 сек.	2	< 60 сек.	4

4.5. Зависимость измерений от температуры и влажности воздуха.

В данных на сенсор указываются диапазоны рабочих температур и влажности. Не нужно считать, что это диапазоны, в которых обеспечивается независимость результатов измерения концентрации от влажности и температуры, это не так.

Показания сенсора в большей или меньшей степени зависят от температуры воздуха (рис.8). Установим, что при всех изменениях температуры в окружающем воздухе концентрация целевого газа одинаковая, В примере рис.8 измерения при +20°С показывают уровень HCl в 100 ppm, однако, при том же самом уровне газа, но при температуре больше или меньше +20°С сенсор занижает показания.

Не меньшее влияние, чем температура окружающего воздуха, на показания сенсора может оказать изменения влажности. На рис.9 показана удачная для нас версия сенсора, показания которого (для наших целей) практически не зависят от скачков влажности. Но может быть и менее приятный вариант, который потребует обеспечить компенсацию влажности.

Рис.8 – Пример влияния температуры на показания сенсора (чёрная линия).

Рис.9 – Эффект влияния относительной влажности Rh 25%, 50%, 75% и 95% на уход сенсора от нулевого значения. В этом примере видно, что скачки влажности не вызывают длительных переходных процессов стабилизации показаний сенсора при возвращении к базовой Rh 10%.

Отклонения показаний сенсора особенно при скачках и тренде температуры и/или влажности (рис.10), могут приводить искажению показаний, к ложным срабатываниям ИПГ. Что нужно сделать для обеспечения устойчивой работы ИПГ:

• определить предельные значения температуры и влажности при эксплуатации ИПГ;
• в пределах этих значений выбрать сенсор с наименьшей температурной зависимостью и зависимостью от влажности;
• если влияние изменения температуры и/или влажности всё же может привести к ложным срабатываниям ИПГ или к замедлению обнаружения пожара, то для нужно корректировать показания сенсора в зависимости от температуры воздуха и/или влажности в точке измерения. Для этого ИПГ должен содержать узел измерения температуры, если нужно, то и узел измерения относительной влажности, а микропроцессор извещателя, на основании кривой термокомпенсации, должен вычислять реальное значение концентрации газа при текущей температуре, на основании кривой компенсации влажности устранить влияние влажности на показания сенсора.



Рис.10 – Влияние влажности и температуры на показания полупроводникового сенсора.

• Как уже говорилось, газовый сенсор – штука медленная, по быстродействию на порядок, на два порядка медленнее, чем сенсор температуры и/или влажности. Пока газовый сенсор установит свои показания, температура/влажность могут скачкообразно меняться под воздействием внешних условий. Если это не учесть, то программа микропроцессора, получив изменение температуры/влажности, мгновенно внесёт коррекцию в показания сенсора, что из-за преждевременности приведёт к искажению расчётного уровня ПГМ от 20% до 200% (для разных сенсоров). Наиболее ярко это проявится при скачкообразном изменении температуры, влажности. Например, если ИПГ установлен рядом с выходом на улицу то, когда открывают дверь, поток холодного воздуха попадает на сенсор ИПГ. Или, наоборот, ИПГ установлен рядом с кухонной плитой и поток горячего воздуха воздействует на сенсор ИПГ. Чтобы защитить ИПГ от такого воздействия недостаточно вычислить поправку термо/влаго-компенсации. В программной коррекции показаний газового сенсора нужно учесть разность инерционности газового сенсора и сенсоров температуры/влажности, например с использованием метода скользящего среднего или фильтра Брауна.

Таблица 8 – Оценка сенсоров по устойчивости к влиянию температуры и отн.влажности.

Номинальная характеристика	Сенсор HCL-B1		Сенсор HCl/C-200
	Значение параметра	Оценка	Значение параметра	Оценка
Влияние t° и Rh при заданных климатических параметрах эксплуатации	±4 ppm от +20°С	4	±5 ppm от +20°С	4

4.6. Стабильность сенсора, дрейф нуля.

Вследствие внутренних процессов в сенсоре не исключен дрейф показаниий даже в чистом воздухе, когда измеряемая концентрация ПГМ должна быть равна нулю (рис.11). Если сенсор выдаёт «плавающие» показания, то нужно обеспечить стабилизацию данных.

Таблица 9 – Оценка сенсоров по дрейфу нуля под влиянием t°.

Номинальная характеристика	Сенсор HCL-B1		Сенсор HCl/C-200
	Значение параметра	Оценка	Значение параметра	Оценка
Влияние t° на ноль сенсора	от -0,5 ppm до +2,5 ppm	4	±2%	4

Рис.11 – Пример влияния температуры на дрейф нуля сенсора в чистом воздухе(чёрная линия).

4.7. Срок жизни сенсора.

Как уже говорилось, срок жизни в чистом воздухе электрохимических сенсоров составляет от 2-х до 7-ми лет. В частности, рассматриваемые сенсоры на хлористый водород имеют срок жизни 2 года. Качественные электрохимические сеноры на оксид углерода «живут» 6-7 лет. Причём время жизни сенсора начинает идти с момента выпуска сенсора, даже в выключенном состоянии.

Поскольку в технологическую цепочку изготовления ИПГ обязательно должна входить проверка функционирования с помощью ПГМ различной концентрации, а также сторонними газами, то сложно обеспечить замену сенсора в извещателя силами потребителя. Это операция заводская и в «полевых» условиях замена сенсора - непростая задача.

Таблица 10 – Оценка сенсоров по сроку жизни.

Номинальная характеристика	Сенсор HCL-B1		Сенсор HCl/C-200
	Значение параметра	Оценка	Значение параметра	Оценка
Срок жизни	нет данных	----	2 года	3

4.8. Вывод.

Из рассматриваемых сенсоров HCl/C-200 может выполнить задачу обнаружения пожара по хлороводороду HCl. Он обладает хорошей селективностью, неплохим быстродействием. Однако мал срок жизни сенсора.

Значит, вполне реально обнаружить пожар по выделению HCl при тлении ПВХ. ИПГ сможет выполнить свою задачу обнаружения пожара по термодеструкции полимера при низких температурах пожара. Но реальное использование ИПГ(HCl) с сенсором HCl/C-200 вряд ли возможно: малый срок жизни сенсора находится не только за границами требований ГОСТ Р 53325, но и за гранью приличий. Возможно, что проблему ресурса может решить выбор какого-то другого сенсора, можно попробовать сменить вид или тип сенсора [16]. Либо решить поставленную задачу, используя другой ПГМ.

Исходя из того, что в случае конкретной пожарной нагрузки известны вещества и материалы, которые подвергаются разложению и горению, можно найти состав (вид и количество) продуктов разложения, как для локальной, так и для общей задачи.

В табл. П.1 – П.5 приложения приведены объем и концентрация φ_п.г основных продуктов горения некоторых веществ и материалов.

Продолжая тему обнаружения тления и горения полимерных материалов по специфичным ПГМ, отметим, что при пожарах «хорошо» горят изделия из полистирола, используемого для изготовления бытовой техники, отделочных плиток и т.д. Как видно из результатов анализа (табл. П.2) при пожаре полистирольных материалов образуются в основном алифатические и ароматические углеводороды, часть из них окисляется, о чем свидетельствует присутствие следовых количеств бензилового спирта, бензальдегида, ацетофенола, фенола и др.

НА ЧТО ЕЩЁ НУЖНО ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ.

4.9. Энергопотребление сенсора, электромагнитная устойчивость.

Электрохимические сенсоры энергию не потребляют, они её вырабатывают. Однако, если показания сенсора составляют единицы мкА (характерно для сенсоров СО), то потребуется включение сенсора через усилитель сигнала. Усилитель сам потребляет ток, кроме того, может внести свои ухудшения в шумы сигнала, стабильность и дрейф.

Поскольку в цепях электрохимического сенсора текут микротоки, то необходимо обратить внимание на электромагнитную устойчивость этих цепей.

Полупроводниковые сенсоры делятся на сенсоры постоянного электропотребления и имульсные. Первые потребляют порядка 100 мА, вторые – порядка 30 мА.

Вместе с тем, полупроводниковые сенсоры показывают очень хорошую э/м устойчивость в условиях крайне жёсткой электромагнитной обстановки.

4.10. Контроль работоспособности сенсора.

На объекте нужно периодически проверять работоспособность извещателя. Для этого рекомендуется использовать специальные аэрозоли, содержащие ПГМ. Извещатель должен сработать при подаче аэрозоли на сенсор извещателя.

В практике применения ИПГ(СО) вместо аэрозолей используется тлеющий материал (хлопчатобумажная ткань, дерево), которые в достаточных количествах генерируют угарный газ.

Чтобы сенсор бесконтрольно «не умер», схема ИПГ должна быть построена таким образом, чтобы идентифицировать неисправность сенсора и сообщить об этом потребителю, приёмно-контрольному прибору. В этом случае значительно повышается надёжность извещателя (для полупроводникового сенсора например [17]). Сложнее контролировать электрохимический сенсор, поскольку он полностью пассивен до химического воздействия на него. Однако и эта задача решаема.

4.11. Алгоритмы обработки данных.

Существенное значение имееет обработка данных [15]. Как уже говорилось выше, возможно придётся привязывать данные к калибровочной кривой, решать задачи компенсации температуры, влажности, компенсации дрейфа сенсора. Это значительно увеличит устойчивость ИПГ к ложным срабатываниям по конструктивным причинам.

Ощутимо повышает надёжность обнаружения ПГМ при малых концентрациях маркера решение задачи ретроспективного анализа. Использование прогнозных моделей и учёт скоростей приращения концентрации увеличивает итоговое быстродействие ИПГ. Анализ времени изменений концентрации позволяет выделять ложные выбросы, медленное тление и прочие процессы.

4.12. Корпус извещателя.

Как отмечалось в статье [1], диффузия газов обеспечивает затекание ПГМ в корпус извещателя при любых скоростях потока, вплоть до нулевой. Значит нет необходимости работать над аэродинамикой корпуса, корпус может быть любой формы, удобный для производителя и монтажника (рис 13). Если учесть, что входное отверстие на газовых сенсорах составляет 0,7мм, 1,5 мм, то отверстие в корпусе ИПГ диаметром 10 мм – более чем достаточно для затекания газа.

А поскольку поток газа не нужно линеаризировать, то не нужен аналог дымовой камеры ИПД, сенсор газа напрямую взаимодействует с молекулами ПГМ газового потока.

Рис.13 – Примеры корпусных решений различных ИПГ.
1) ИПГ ИП435-3А «Сенсис». Корпус IP54. ООО «Дельта-С», Зеленоград
2) датчик извещателя пожарного многоточечного ИП435-6-МТ Procab® «ЭТРА-спецавтоматика».
3) ИПГ(СО) серии ИП435-5 «Эксперт» (IP55). Корпус IP55. ООО «ЭТРА-спецавтоматика».
4) Извещатель пожарный комбинированный (СО, тепло) ИП101/435-3-Р «Эксперт Щит» для электрических щитов и шкафов. Корпус на DIN-рейку ТН-35. ООО «ЭТРА-спецавтоматика».
5) ИПГ(СО) Tyco серии 601CH. Корпус IP42, аэродинамический.
6) ИПГ(СО) Bentel Security серии FC400CH. Корпус IP42, аэродинамический.
7) ИПГ(СО) Discovery Carbon Monoxide Detector. Корпус IP42, аэродинамический.
8) ИПГ(СО) серии ИП435-5 «Эксперт». Корпус IP42, аэродинамический. ООО «ЭТРА-спецавтоматика».

5. НАЛАДКА И ИСПЫТАНИЯ ИПГ.

Итак, мы определились с конструкцией, изготовили извещатель, теперь нужно определиться с методиками наладки, проверки и проведения приёмо-сдаточных, типовых, сертификационных испытаний. Методики должны включать в себя первичный отжиг для полупроводниковых сенсоров, калибровку извещателя на ПГМ разных концентраций, проверку сработки по ПГМ, проверку компенсации влияния температуры и влажности и пр. Опорой служит ГОСТ Р 53325-2012 с изм.1 [2]. В этом опять-таки методологически могут помочь стандарты на газосигнализаторы, например [6,7].

В результате появится хороший продукт, которому можно доверять.

Алгоритмы, технологические процессы и методики наладки, проверки обычно являются предметами коммерческой тайны.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. МНОГОТОЧИЕ, НО НЕ ТОЧКА.

Простейшая конструкция извещателя пожарного газового на СО: находим в интернете сенсор на оксид углерода, выбираем подешевле, сочиняем к нему пороговую схему, например компаратор, ставим на выход реле, собираем, подаём питание, поджигаем тряпочку около сенсора, получаем сработку и хлопаем в ладоши.

Увы, ИПГ – не получился. Какой-то газосигнализатор – возможно, а ИПГ – нет.

Собственно, описаны инженерные чувства 15-ти летней давности, когда данных об ИПГ не было, были только догадки, с чем он должен работать, что обнаруживать, каким он должен быть.

И, предполагаем, что теперь Вам понятно, что тогда было сделано неправильно.

Целью этой статьи было на примере ИПГ(HCl) показать связь физико-химического уровня задачи обнаружения пожара и уровня конструирования извещателя, очертить границы эффективности ИПГ, показать ключевые требования к конструкции ИПГ, которые влияют на реагирование извещателя в реальных условиях эксплуатации, в условиях пожара.

Статью мы начали груком датского математика Питера Хейна. Груком о задачах и закончим:

Достойны схватки те задачи, которые дадут вам сдачи.

ПРИЛОЖЕНИЕ.

Таблица П.1 - Состав некоторых продуктов горения ДСП (Исаева Л.К.).

Соединение	Концентрация, % об.
	ДСП (500 °С)	ДСП с покрытием ПП (500 °С)	ДСП с покрытием МС (500 °С)	ДСП (700 °С)
Диоксид углерода	10,9	15,3	9,76	7,6
Монооксид углерода	2,6	3,8	3,5	0,38
Ацетальдегид	-	-	-	0,12
Формальдегид	0,051	-	0,0071	-
Акролеин	0,0024	-	-	-
Уксусная кислота	0,015	0,034	0,02	0,012
Ацетон	-	-	-	0,04
Метан	-	-	-	0,56
Метанол	-	-	-	0,13
Бензол	-	-	-	0,026
Толуол	-	-	-	0,024
Ксилол	-	-	-	0,0064
Нафталин	-	-	-	0,003
Кумол	-	-	-	0,002
Стирол	-	-	-	0,009
Фенол	-	-	-	0,0053
Крезол	-	-	-	0,0028
Ксиленол	-	-	-	0,0004
Пентанол	-	-	-	0,14
Этилен	-	-	-	0,64
Пропилен	-	-	-	1,05

Таблица П.2 - Состав продуктов пиролиза полистирола.

Условия испытания Соединение	Концентрация, % об.
	на воздухе	в вакууме	в атмосфере
Диоксид углерода	9,6	9,4	-
Монооксид углерода	0,53	-	-
Цианистый водород	0,092	-	-
Фенол	0,000021	-	-
Диоксид азота	0,0057	-	-
Ацетон	0,002	-	-
Бензол	0,013	5,4	27
Стирол	0,00063	45,9	-
Толуол	-	25	2
Бензиновый спирт	+	-	-
Фенол	+	-	-
Ацетофенон	+	-	-
Бензальдегид	+	-	-
Бензофенон	+	-	-
Кумол	+	-	-
Метилстирол	+	-	-

Таблица П.3 - Состав продуктов пиролиза и горения древесины.

Соединение	Концентрация, % об.
Диоксид углерода	11,3-56,5
Монооксид углерода	0,3-3,2
Формальдегид	0,001
Акролеин	0,0005-0,132
Уксусная кислота	0,007-0,26
Ацетон	0,017-0,03
Ацетальдегид	0,0044-0,11
Метан	0,026-9,23
Метанол	0,009-0,14
Этилен	0,21

Таблица П.4 - Состав выбросов продуктов горения нефти и нефтепродуктов (А.М. Гришин, А.А. Долгов, А.Ф. Цимбалюк).

Загрязнитель (токсикант)	Концентрация продуктов горения jп.г, т/тгорюч
	Нефть	Дизтопливо	Бензин
Оксид углерода (СО)	8,40?10-2	7,06?10-3	3,11?10-1
Оксиды азота (по NO2)	6,90?10-3	2,61?10-2	1,50?10-2
Диоксид серы (SO2)	2,78?10-2	4,71?10-3	1,20?10-3
Сероводород (Н2S)	1,00?10-3	1,00?10-3	1,00?10-3
Сажа	1,70?10-1	1,29?10-2	1,47?10-3
Формальдегид (НСНО)	1,00?10-3	1,18?10-3	5,33?10-4
Органические кислоты в пересчёте на СН3СООН	1,50?10-2	3,65?10-3	5,33?10-4
Бенз(а)пирен (С20Н12)	7,80?10-8	6,90?10-8	6,10?10-8

Таблица П.5 - Состав выбросов продуктов горения при лесных пожарах.

Загрязнитель (токсикант)	Концентрация продуктов горения j п.г, т/тгорюч
	Низовой	Торфяной	Верховой
Оксид углерода (СО)	0,135	0,135	0,135
Оксиды азота (по NO2)	0,0004	0,0004	0,0004
Сажа	0,0062	0,011	0,0014
Озон (О3)	0,001	0,001	0,001

ЛИТЕРАТУРА

• Сайдулин Е.Г., Соколов А.В., Васильев А.А., Лукьянченко А.А. Извещатели пожарные газовые. Физика процесса.
• ГОСТ Р 53325-2012 с изм.1. Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний.
• F.Meah, A.Konjalwar, Detection Technology – A Comparative Performance. Tyco Safety Products.
• Материалы VIII Всероссийской конференции РАН по электрохимическим методам анализа ЭМА-2012. — Уфа-Абзаково, 3-9 июня 2012 года. — 148 с
• А. Лукьянченко, А. Фёдоров, А. Соколов. Применение газовых пожарных извещателей на водород и оксид углерода. // Мир и безопасность №4, 2006
• ГОСТ 13320-81. Газосигнализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия.
• ГОСТ Р ЕН 50194-2008. Газосигнализаторы электрические для детектирования горючих газов в жилых помещениях. Общие требования и методы контроля.
• Басалаева Л.В., Пресняк И.С., Покора Л.И. Украинский НИИ медицины транспорта, г.Одесса. Совершенствование методических подходов к определению хлористого водорода при гигиенической оценке токсичности продукта. // Актуальные проблемы транспортной медицины, №4(10), 2007.
• P. Basmer, G. Zwick, Measurement of toxic gas cocktail in fire by improved FT-IR methodology, in: 13th International Conference AUBE’04, Duisburg, Germany, 2004.
• Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учеб. пособие. – М.: Академия ГПС МВД РФ, 2000.
• Сошко А.И., Сошко В.А., Ляшков В.С. Особенности процессов и явлений, протекающих в зоне резания при обработке металлов в полимеросодержащей СОТС. // Херсонский национальный технический университет, Обработка материалов в машиностроении.
• HCL/C-200 (Membrapor, Швейцария);
• HCL-B1 (Alpha Sense, Великобритания).
• LPS 1265. Requirements and Testing Procedures for the LPCB Approval and Listing of Carbon Monoxide Fire Detectors Using Electrochemical Cells.
• U. Hoefer, D. Gutmacher, Event classification using single metal-oxide sensor elements, in: 14th International Conference on Automatic Fire Detection AUBE’09, Duisburg, Germany, 2009.
• D. Gutmacher, U. Hoefer, J. Wollenstein. Gas sensor technologies for fire detection. // Sensors and Actuators B 175 (2012) 40– 45.
• Кобзев С.П., Соколов А.В., Кисин В.В., Спирякин Д.Н., Самотаев Н.Н., Титов А.Н., Лукьянченко А.А., Васильев А.А. Способ определения работоспособности газового сенсора // Патент РФ 2396554.
• Литвинцев К.Ю. Особенности распространения продуктов горения при пожарах в зданиях. // Институт теплофизики им.С.С,Кутателадзе СО РАН, Всероссийская конференция XXXI «Сибирский теплофизический семинар», 2014 г.