Рекомендации по применению
Ограждение (рисунок 8.4), представляющее собой набор конструктивных элементов, может применяться в двух вариантах исполнения:
внешнее ограждение с прямым козырьком;
внешнее ограждение с прямым и обратным козырьком.
Секционное ограждение может применяться в различных вариантах построения системы физической укрепленности объекта, как:
внешнее физическое ограждение;
физическое ограждение, отделяющее полосу отчуждения с внутренней либо внешней стороны объекта;
физическое ограждение, отделяющее внутренние режимные зоны от остальной территории объекта;
физическое ограждение, оснащенное техническими средствами периметрового обнаружения, любого из рубежей охраны периметра.
Рисунок 8.4
3. Емкостные средства обнаружения
Емкостные средства обнаружения (ЕСО) предназначены для выдачи сигнала тревоги при изменении емкости чувствительного элемента при воздействии на него нарушителя.
К емкостным чувствительным элементам (ЧЭ) относятся преобразователи, у которых электрическая емкость или диэлектрические потери в ней изменяются под действием входной величины.
Принцип действия емкостных средств обнаруженияоснован на фиксации изменения емкости чувствительного элемента возникающей при вторжении нарушителя как проводящего тела в стационарное электрическое поле созданное антенной системой.
Общая функциональная схема емкостных СО (ЕСО)включает чувствительный элемент (ЧЭ), блок электронный (БЭ), линии передачи.
Общая функциональная схема емкостных СО (ЕСО) приведена на рисунке 9.
Рисунок 9
Чувствительным элементом (антенной системой) называется часть средства обнаружения, на которую первоначально воздействует нарушитель и где происходит преобразование его воздействия в электрический сигнал. Электрический сигнал, соответствующий нарушителю называется полезным сигналом.
Антенные системы ЕСО выполняются в виде:
металлическая сетка на периметре;
система проводов на опорах;
металлические ворота, калитки;
металлические решетки на окнах;
металлические козырьки на заборах и воротах;
металлические шкафы, сейфы;
металлические стеллажи и специальные коврики;
металлическая фольга, наклеенная на непроводящий материал.
Антенные системы ЕСО могут быть периметровыми – для работы на открытом воздухе в различных климатических зонах – и объектовыми – для работы в закрытых помещениях.
Антенные системыЕСО должны быть полностью изолированны от земли.
Борьба с помехами в емкостных средствах обнаружения ведется антенными методами и аппаратными методами.
Антенные методы связанны с конструированием чувствительных элементов (антенных устройств), оптимальным выбором их конструкции, выбором схемы измерения емкости, способом подвеса проводов и т.п. К ним относятся методы охранного электрода и мостовой метод.
Антенные методы применяются до поступления помех на вход средства обнаружения.
В методе охранного электрода между антенным полотном и землей размещается охранный электрод, представляющий из себя проводник, изолированный от земли и не касающийся антенного полотна. С электронного блока на охранный электрод подается потенциал с целью стабилизации емкостных характеристик ЧЭ при отсутствии нарушителя вблизи антенного поля.
В мостовом методе способ включения антенных устройств, предусматривает симметричное фланговое расположение обоих плеч ЧЭ емкостного измерительного моста. Такое включение компенсирует возникающие магнитные потоки и стабилизирует емкостные характеристики ЧЭ.
Компенсационный метод является частным случаем мостового метода.
Аппаратурные методы повышают помехоустойчивость ЕСО, используя соотношение сигнал/помеха, на входе средства обнаружения.
К основным аппаратурным методам относятся:
оптимальная последетекторная фильтрация сигнала на фоне помех;
селекция сигналов по длительности и скорости нарастания фронта;
использование двух рубежей с логической обработкой сигналов;
разделение активных и реактивных составляющих комплексного сопротивления с использованием синхронного детектирования сигнала разбаланса моста.
Суть метода разделения активных и реактивных составляющих комплексного сопротивления с использованием синхронного детектирования сигналов заключается в подавление реактивной составляющей и выделении активной составляющей. Для осуществления правильной фазировки сигнала применяют шунтирование выходных цепей измерительного моста дополнительной емкостью или применение в схемном решении фазовращателя.
Типовая функциональная схема емкостных СО (ЕСО), основанная на методе измерительного генераторавключает антенну (А), измерительный генератор (Гизм), генератор опорный (Г оп), фильтр высоких частот (ФВЧ), пороговое устройство (ПУ), выходное устройство (ВУ) представлена на рисунке 10.
Рисунок 10
Принцип действия таких СО заключается в следующем:
К колебательному контуру измерительного генератора подключена антенна (А). Выходной сигнал с генератора (Гизм) поступает на смеситель (СМ). На второй вход смесителя подается сигнал от второго опорного генератора (Гоп). Выходной сигнал смесителя через фильтр высоких частот (ФВЧ) подается на пороговое устройство (ПУ), управляющее работой выходного устройства (ВУ).
Генераторы (Гизм и Гоп) настраиваются на одну и ту же частоту. При приближении нарушителя к антенне, ее емкость увеличивается, и частота колебаний измерительного генератора уменьшается. Колебания разностной частоты с выхода (СМ) подаются на (ФВЧ). При достаточно большой разности частот генераторов сигнал проходит через (ФВЧ) и вызывает срабатывание (ПУ), которое в свою очередь приводит в действие (ВУ).
Типовая функциональная схема емкостных СО (ЕСО), основанная на мостовом методе измерения емкости включаетгенератор (Г), чувствительный элемент (ЧЭ), измерительный мост (М), синхронный детектор (СД), фильтр низкой частоты (ФНЧ), пороговое устройство (ПУ), накопитель (Н), исполнительное устройство (ИУ) представлена на рисунке 11.
Рисунок 11
Принцип действия СО, основанный на мостовом методе измерения емкости, заключается в следующем:
Генератор (Г) при подаче питающих напряжений вырабатывает высокостабилизированные по амплитуде и частоте, синусоидальные колебания, поступающие в первичную обмотку измерительного моста (М).
При отсутствии нарушителя, на вторичной обмотке сигнал не формируется, средство обнаружения находится в дежурном состоянии.
При появлении нарушителя в зоне обнаружения чувствительного элемента (ЧЭ), происходит изменение электрической емкости, что приводит к появлению на выходе измерительного моста (М) сигнала, амплитуда которого изменяется со скоростью равной скорости движения нарушителя.
С выхода измерительного моста (М) фазируемый сигнал поступает на вход (УВЧ), где усиливается до величины достаточной для детектирования.
Синхронный детектор (СД) осуществляет выделение полезного сигнала, который несет информацию о нарушителе и содержится в огибающей принимаемого сигнала.
Помеховый сигнал будет при этом подавляться, поскольку после осуществления фазировки реактивная составляющая принимаемого сигнала на приемном входе детектора будет находится в фазе или противофазе с опорным сигналом задающего генератора, поступающего на управляющий вход (СД), а активная составляющая будет сдвинута по отношению к опорному сигналу на 90о.
С выхода детектора сигнал поступает на фильтр низкой частоты (ФНЧ) и (ПУ), которое в случае превышения сигналом порогового уровня формирует сигнал на накопитель (Н). Он заряжается и формирует сигнал для срабатывания исполнительного устройства (ИУ). Средство обнаружения переходит в тревожное состояние.
К индуктивными и магнитометрическими средствами обнаружения относятся такие средства обнаружения, которые позволяют обнаруживать признаки опасности, контролируя параметры магнитного поля. Проявляемое при этом явление электромагнитной индукции позволяет формировать полезный электрический сигнал.
Индуктивные средства обнаружения принято считать средствами обнаружения нарушителя, а магнитометрические – средством обнаружения (детектором) металлических предметов (оружия, материалов).
В индуктивных средствах обнаружения контролируется индуктивность чувствительного элемента.
Типовая функциональная схема индуктивных средств обнаружения включает чувствительный элемент, модуль анализирующий (МА), формирователь «сигнала тревога» (ФС) представлена на рисунке 12.
Рисунок 12
Принцип действия основан на фиксации изменения индуктивности чувствительного элемента (распределенной антенной системы) при вторжении нарушителя в зону обнаружения.
Прослеживается некоторая аналогия по отношению к емкостным извещателям.
Чувствительный элемент такого средства представляет собой разнесенную в пространстве катушку индуктивности.
Индуктивность является характеристикой, выражающей свойство катушки (распределенной антенны) формировать магнитное поле, при прохождении через нее электрического тока (формировать электрический ток при изменении магнитного поля). Как правило, магнитное поле формируется в чувствительном элементе переменным током.
При неподвижности чувствительного элемента, отсутствии перемещающихся объектов вблизи антенной системы, индуктивность антенной системы будет постоянна. Появление перемещающихся объектов, изменение взаимного расположения проводников чувствительного элемента – приводят к изменению магнитного потока по отношению виткам распределенной катушки индуктивности (антенной системы), что формирует тревожный сигнал.
Как правило, в большинстве случаев в индуктивных СО используется взаимоиндуктивный мост.
Взаимоиндуктивный мост состоит из двух взаимоиндуктивных шлейфов – генераторного (ГШ) и приемного (ПШ). Эти шлейфы расположены в виде протяженных проводов размещенных параллельно земле на небольшом расстоянии друг от друга. Генераторный шлейф состоит из двух плеч L1 и L2, в которых под воздействием переменных токов Iвт1 и Iвт2 формируется переменное магнитное поле.
Значения магнитных потоков Ф1 и Ф2одинаковы по модулю, но противоположны по направлению. Это поле пронизывает плечи L3 и L4 приемного шлейфа и формирует в них переменный электрический ток Iвт1 иIвт2 (явление электромагнитной индукции). Плечи моста сбалансированы таким образом, что эти токи имеют одинаковое значение, но противоположны по направлению и поэтому компенсируют друг друга во вторичной обмотке приемного шлейфа моста.
Схема взаимоиндуктивного моста представлена на рисунке 13.
Рисунок 13
Смещение соседних проводников относительно друг друга (при попытке преодолеть ограждение) приведут к изменению магнитного поля (индуктивных свойств) распределенной катушки индуктивности (антенной системы). Эти изменения вызовут разбалансировку плеч приемного моста некомпенсированным изменением вторичных токов. Во вторичной обмотке будет сформирован разностный первичный сигнал, свидетельствующий о возникновении тревожной ситуации.
Так же существуют индуктивные средства обнаружения, которые позволяют регистрировать вибрацию, используя явление электромагнитной индукции в точечном чувствительном элементе. В этих СО магнитное поле формируется постоянным магнитом, в поле которого находится катушка. Воздействие нарушителя приводит к перемещению магнита и катушки относительно друг друга, что приводит возникновению ЭДС индукции в витках катушки и выработки тревожного сигнала.
Типовая функциональная схема магнитометрических средств обнаружения включает опорный генератор (передающая катушка), измерительный генератор (распределенная катушка – антенная система).
Различные магнитометрические средства обнаружения используют эффект переизлучения сигнала, биения частоты (генераторный тип) и эффект локального искажения магнитного поля Земли.
Принцип действия магнитометрических СО с использованием эффекта переизлучения сигнала состоит в следующем:
На предающую катушку подается стабилизированный по амплитуде и частоте синусоидальный сигнал (1 10кГц). Он формирует в этой катушке переменное магнитное поле, которое распространяется за пределы катушки. Попадание посторонних проводящих предметов в это магнитное поле приводит к возникновению электромагнитной индукции и возникновении в этих предметах электрического тока. Этот электрический ток в свою очередь так же формирует изменяющееся магнитное поле. Оно будет вторичным по отношению к передающей катушке. Вторичное магнитное поле в результате проявления электромагнитной индукции формирует в витках приемной катушки электрический сигнал, который и является полезным сигналом. Для исключения прямого воздействия первичного поля на приемную катушку, передающую и приемную катушки разносят в пространстве, и/или располагают под углом относительно друг друга.
Принцип работы СО с использованием эффекта биения частоты напоминает работу емкостного извещателя с измерительным генератором.
В состав средства входят два генератора – опорный и измерительный. Измерительный генератор подключается к внешней антенной системе – распределенной катушке индуктивности.
Формируется своего рода колебательный контур, который обладает определенной резонансной частотой.
Распределенная катушка формирует в контролируемом пространстве магнитное поле. Частота опорного генератора подстраивается таким образом, что бы соответствовать частоте измерительного генератора. Сигналы с генераторов сравниваются по частоте. Так как частоты совпадают, то частотно-разностный сигнал отсутствует.
Появление в магнитном поле распределенной катушки постороннего проводящего предмета приведет к изменению его индуктивности и соответственно изменению резонансной частоты этого колебательного контура. В то же время частота опорного генератора останется прежней. Появление частотно-разностного сигнала (частоты биений) будет свидетельствовать о возникновении тревожной ситуации.
Принцип работы СО с использованием эффекта локального искажения магнитного поля Земли заключается в регистрации изменений естественного магнитного поля Земли, вызванных ферромагнитными материалами.
В отличие от рассмотренных ранее магнитометрических средств является пассивным, так как не формирует искусственное поле, а регистрирует изменения естественного (природного) поля.
Чувствительный элемент может представлять собой разнесенную в пространстве катушку, которая может размещаться как в грунте, так и на ограждении. Ферромагнитные материалы в пространстве вокруг себя вызывают локальное изменение естественного магнитного поля Земли. Перемещающийся предмет из такого материала вызывает изменение магнитного поля Земли, в том числе и в месте установки чувствительного элемента (антенной системы). В результате электромагнитной индукции, изменяющееся магнитное поле сформирует в проводнике антенной системы электрический сигнал, который будет свидетельствовать о проносе материала.
,