Груба - Системы охранной сигнализации (2012) 10mb

ные волны различных частотных диапазонов; поля и электромагнитные волны могут проникать и сквозь твердые среды.

Рис. 1.2.4 Возможные варианты передачи воздействия

В нижнем ряду рисунка 1.2.4 показаны все возможные пути передачи воздействия от обнаруживаемого объекта к ЧЭ, которые могут использоваться для целей обнаружения. Давление среды является, без сомнения,

всего лишь низкочастотной составляющей колебательного процесса, однако его следует рассматривать отдельно от последнего, так как оно часто требует для своего восприятия специальных ЧЭ и иной обработки сигналов. По понятным причинам, из рассмотрения исключены такие виды МНИ, как поля сильного и слабого взаимодействий.

Таким образом, можно выделить 21 вид МНИ, пригодных для решения задач обнаружения. Каждому виду МНИ соответствуют СО определенных типов. Всего можно насчитать 28 основных самостоятельных типов СО. Классификация СО по физическому принципу действия приведена в таблице 1.2.1.

Электромеханическое СО воспринимает непосредственное механическое воздействие от нарушителя (в виде перемещения рабочего органа датчика) и преобразует его в сигнал размыкания или замыкания контактов внешней электрической цепи. Электромеханические СО делятся на следующие три подтипа:

—электроконтактное СО, которое содержит в качестве ЧЭ электрическую кнопку или переключатель, например, кнопку открывания двери, переключатель положения ригеля замка, тревожную кнопку нападения на кассира;

—магнитоконтактное СО, чувствительным элементом которого является герметичный контакт

– геркон, который срабатывает при приближении или удалении от него магнита; магнит может устанавливаться в двери, а геркон – в дверном косяке; магнитоконтактное СО обладает большей надежностью по сравнеию с электроконтактным СО;

—электрообрывное СО, вырабатывающее сигнал тревоги при обрыве электрической цепи во время разрушения ЧЭ: наклеиваемой на окно фольги, токопроводящего стекла, замурованной в стену проволоки, проводящих нитей полотна забора при их перекусывании, натянутого над

полом или лежащего на траве тонкого провода. Общее достоинство электромеханических СО – их предельная простота. Им не нужен блок обработки сигналов и источник питания. Они легко устанавливаются, а после установки – незаметны. Недостатком электромеханических СО является их низкая аппаратурная надежность, а электрообрывные СО – фактически одноразовые. Наиболее широко используются

магнитоконтактные СО.

Тензометрическое СО представляет собой шаг вперед по сравнению с электромеханическим СО, так как его ЧЭ позволяет измерять силу воздействия от ОО и сравнивать ее с устанавливаемым пороговым значением. В качестве ЧЭ тензометрического СО может использоваться тензорезистор, натянутый провод, контактный коврик. В случае натянутого провода оно называется

также датчиком натяжения. Область применения тензометрических СО ограничена установкой внутри помещений или на заборе, так как их работе сильно мешают снег и обледенение.

Протяженный датчик давления – это датчик, воспринимающий деформацию внутри грунта, вызванную изменением давления на поверхность грунта при наступании человека. Обычно его ЧЭ выполнен в виде длинного эластичного шланга, заполненного незамерзающей жидкостью и закопанного на небольшую глубину в грунт. Протяженный датчик давления называют также барометрическим датчиком, шланговым СО, инфранизкочастотным (ИНЧ) сейсмическим СО, гидравлическим СО.

Наклонометрическое СО измеряет изменение угла наклона поверхности земли. Под действием силы тяжести ОО поверхность прогибается, и угол наклона меняется. При превышении измеренным значением порогового уровня инициируется сигнал срабатывания. Ввиду низкой чувствительности наклонометрическое СО применяется для обнаружения объектов, обладающих большой массой.

Действие вибрационного СО основано на регистрации колебаний, возникающих в результате контакта с нарушителем в окружающих твердых предметах, таких как забор, решетка, стена, охраняемый предмет, сейф, витрина. По используемому ЧЭ вибрационные СО делятся на шесть подтипов:

—виброконтактное СО имеет ЧЭ, механически замыкающий и размыкающий внешнюю элект-

рический сигнал, пропорциональный смещению или ускорению колебаний; ЧЭ, измеряющий ускорение, называется акселерометром; ЧЭ вибрационного аналогового СО обычно состоит из неподвижной катушки и подвижного магнита, взаимное перемещение которых наводит в катушке ЭДС; подобный датчик называется также электродинамическим датчиком или контактным микрофоном (особенно в случае закрепления датчика непосредственно на охраняемом предмете – сейфе, произведениях искусства и т.п.);

срабатывания.

Барометрическое СО носит также название инфразвукового датчика. Оно предназначено для охраны закрытых объемов и действует за счет регистрации изменения давления воздуха, например, при открывании дверей или окон помещения. Одним таким средством можно охранять небольшой коттедж или садовый домик, если в них отсутствуют устройства вентиляции или включенные кондиционеры.

Принцип действия акустического пассивного СО основан на приеме звуковых колебаний определенного диапазона частот и сравнении их интенсивности с за-

ку при передаче через него оптического сигнала его величина меняется, хотя и незначительно, при изгибах кабеля;

—пьезоэлектрическое СО использует пьезоэлектрический элемент;

—трибоэлектрическое СО использует многожильный кабель некоторых типов, при механической деформации которого на его жилах возникают заряды, пропорциональные деформации;

—электретное СО использует электретный кабель, представляющий собой коаксиальный кабель с радиально поляризованным диэлектриком (электретом), также формирующим заряд при механической деформации; электретный кабель обладает существенно большей чувствительнос-

тью по сравнению с трибоелектрическим. Принцип действия сейсмического СО основан на

регистрации колебаний грунта, возникающих при передвижении ОО. В качестве ЧЭ обычно используется сейсмометрический датчик – геофон – точечный магнитоэлектрический датчик колебаний повышенной чувствительности, который закапывается на небольшую глубину в землю. Часто точечные сейсмодатчики соединяются последовательно в одну группу. Подобная группа служит самомтоятельным чувствительным элементом, называемым сейсмолинией, сейсмокосой или просто косой. Точечный сейсмодатчик позволяет блокировать отдельную дорожку или тропинку, сейсмолиния – протяженный рубеж большой длины. Достоинство сейсмического СО – полная маскируемость, недостаток – низкая помехоустоойчивость во время сильного ветра при наличии деревьев или другой растительности, а также от транспорта.

Термическое СО воспринимает воздействие высокой температуры и предназначено для обнаружения попыток применения нарушителем инструмента термической резки (типа газовой горелки) для проделывания проходов или вскрытия хранилищ ценностей. Оно устанавливается на стальные решетки, перегородки,

полосой принимаемых частот. Среднечастотные, называемые также микрофонными или звуковыми СО, срабатывают от шумов, возникающих при появлении и передвижении нарушителя (шаги, голос). Высокочастотные срабатывают от звуков разбивания стекла и часто так и называются – датчики разбивания стекла.

Акустические активные СО работают преимущественно в области ультразвуковых колебаний (15…40 кГц) и поэтому называются также ультразвуковыми (УЗ) датчиками. Они состоят из излучателя и приемника ультразвука. Акустические активные СО подразделяются на три подтипа: лучевое СО, фиксирующее прерывание узконаправленного УЗ луча; доплеровское СО, обнаруживающее нарушителя по доплеровскому сдвигу частот при его движении; объемное СО, регистрирующее изменение картины стоячих волн, формируемых излучателем ультразвука в замкнутом объеме. Все акустические СО работают только в помещениях, так как на улице имеют низкую помехоустойчивость.

Ольфактронное СО воспринимает запахи или газы, выделяемые человеком. Оно называется также газоанализаторным. Широкому распространению ольфактронных СО мешает их большая стоимость.

Радиационное СО (или радиоизотопное СО) регистрирует интенсивность потока радиоактивных частиц (альфа-, бета-, гамма-частиц, протонов, нейтронов), излучаемых передающим блоком. Источником излучения является радиоактивный изотоп. Радиационное СО работает по принципу лучевого и фиксирует появление ОО по ослаблению потока частиц. Оно не требуют прокладки кабеля к передающему блоку. Радиационные СО отличаются высокой помехоустойчивостью, но их распространению мешают соображения безопасности для здоровья людей.

Электростатическое СО обнаруживает появление в своей ЗО объектов, обладающих зарядом. Оно практически полностью теряет работоспособность на улице во влажные периоды времени из-за значительного стекания заряда на землю. Но в сухих помещениях, осо-

бенно с покрытием пола линолеумом, дает хорошие результаты. В связи с сильным уменьшением электростатического поля заряда при увеличении расстояния от него, СО данного типа используются преимущественно в узких проходах, дверных и оконных проемах.

Магнитометрические СО контролируют искажения естественного магнитного поля Земли и поэтому преимущественно фиксируют перемещение объектов, обладающих магнитным моментом. Значительная часть магнитометрических СО использует явление магнитной индукции, состоящее в появлении наведенной ЭДС в многовитковой катушке при изменении индукции магнитного поля; эта часть магнитометрических средств называется индукционными магнитометрическими СО. По виду ЧЭ магнитометрические СО делятся на два подтипа: точечное или сосредоточенное имеет компактный ЧЭ размером не более 0,1 м в виде катушки из нескольких тысяч витков провода на ферромагнитном сердечнике; петлевое имеет ЧЭ в виде петли многожильного кабеля, распаянного в виде многовитковой катушки и закопанного на небольшую глубину в грунт. Точечное СО может быть выполнено также на основе феррозонда, тонких магнитных пленок (ТМП) или сквида. Оно используется в узких коридорах и проходах или вблизи дорог – для обнаружения автомобилей. Петлевое СО используется для охраны протяженных рубежей периметра.

Принцип действия гравиметрического (или гравитационного) СО основан на регистрации изменений гравитационного поля. Гравитационным полем обладают все материальные объекты, имеющие массу. Гравитационное поле не экранируется, поэтому ни один нарушитель не в состоянии скрыть или замаскировать свое присутствие. У гравиметрического СО есть только один недостаток – его пока нет.

Емкостное СО измеряет емкость антенной системы, в качестве которой может выступать и металлический забор, и козырек на стене здания, и стальной сейф, и металлический стеллаж, и закрепленная на охраняемом предмете металлическая пластина. При приближении к ним человека емкость антенной системы меняется, что и приводит к срабатыванию средства. Тело человека имеет большое значение относительной диэлектрической проницаемости, поэтому емкость меняется значительно, а изменение емкости фиксируется уверенно. Емкостные средства широко распространены. Для устойчивой работы они требуют наличия качественного заземления.

Индуктивное СО, как и емкостное, имеет антенную систему и фиксирует изменение ее индуктивности при появлении человека. Изменение индуктивности обычно невелико, поэтому индуктивные СО имеют невысокую помехоустойчивость и малое распространение по сравнению с емкостными.

Проводно-волновое СО содержит передатчик и приемник электромагнитного излучения с проводными антеннами, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга. Оно работает на частотах диапазона 100 МГц. В случае приближения человека изменяется амплитуда и фаза принимаемого сигнала. Эти

изменения отслеживаются электронным блоком обработки СО. Проводно-волновое СО применяется и как точечное для охраны отдельных предметов, и как протяженное.

Линия вытекающей волны (ЛВВ) содержит один излучающий кабель и один или несколько приемных кабелей, уложенных на небольшом расстоянии параллельно излучающему кабелю. Длина кабелей – до 100 м. Как излучающий так и приемный кабель представляют собой коаксиальный кабель с прорезями в сплошном экране, проделанными через равные расстояния. Наличие прорезей обеспечивает равномерное излучение и прием электромагнитных волн вдоль всей длины кабеля. При появлении нарушителя вблизи кабелей изменяется уровень принимаемого сигнала. Кабели могут закрепляться на полотне забора, на стене или закапываться на небольшую глубину в грунт. ЛВВ позволяет охранять непрямолинейные участки периметра.

Антенное СО является чисто пассивным средством, работающим в диапазоне УКВ (на частотах около 100 МГц). Выбор диапазона связан с наличием «естественного» фона от большого количества радиовещательных станций. Приемник средства выполняется как обычный УКВ приемник. Во время приближения человека к антенне уровень принимаемого сигнала периодически увеличивается и уменьшается. Недостатком антенного СО является неустойчивость его работы и нестабильность параметров в зависимости от места установки. Возможные перспективы связаны с переходом на диапазоны сотовой связи.

Радиолучевое СО имеет в своем составе передатчик

иприемник электромагнитного излучения, работающие на одной из фиксированных частот в диапазоне от 1 до 60 ГГц. Передатчик и приемник направляются друг на друга. В дежурном режиме приемник регистрирует излучение передатчика. При появлении в зоне луча (между передатчиком и приемником) нарушителя принимаемое излучение ослабляется за счет частичного перекрытия луча, что и фиксируется средством. Длина участка между передатчиком и приемником может достигать сотен метров. Радиолучевое СО – одно из наиболее широко распространенных средств для охраны периметров. Оно отличается высокой помехоустойчивостью к естественным погодным условиям (дождь, снег, туман).

Принцип действия радиолокационного СО основан на эффекте Доплера. Оно обычно является однопозиционным и содержит в одном корпусе излучатель электромагнитных колебаний частотой около 10 ГГц, приемник и блок обработки, выделяющий доплеровскую частоту и проводящий в простейшем случае селекцию объектов по скорости передвижения. В более сложных вариантах радиолокационное СО проводит также селекцию по дальности до ОО. Радиолокационные СО используются как для охраны помещений так

идля охраны периметров.

Радиометрическое СО является объемным средством. Оно содержит передатчик электромагнитного излучения, создающий в замкнутом объеме картину

стоячих волн, и приемник электромагнитного излучения, фиксирующий изменения этой картины при появлении нарушителя. Радиометрическое СО для помещений является одним из наиболее помехоустойчивых типов СО.

Проводно-волновое СО, ЛВВ, радиолучевое СО, радиолокационное СО и радиометрическое СО часто называют также радиотехническими СО или радиоволновыми СО. Радиолучевое СО, радиолокационное СО и радиометрическое СО называют также микроволновыми датчиками или сверхвысокочастотными (СВЧ) датчиками.

Инфракрасное (ИК) пассивное СО воспринимает естественное тепловое излучение человека. Оно работает в диапазоне длин волн электромагнитного излучения около 10 мкм. Высокая чувствительность датчиков позволяет фиксировать перепады температур до 0,1 К. ИК пассивные СО делятся на три подтипа:

—однолучевое, имеющее ЗО в виде узкого луча, формируемого оптической системой (линзой или зеркалом);

данного типа обычно реализуется в виде однопозиционного средства.

Под телевизионным СО понимается устройство, которое анализирует изображение с видеокамеры и формирует сигнал тревоги. Чаще всего данный сигнал используется для привлечения внимания оператора в случае изменения изображения. Телевизионное СО может быть как пассивным, работающим при естественном освещении, так и активным (с искусственной подсветкой). Телевизионные средства видеонаблюдения применяются повсеместно как для охраны помещений, так и для охраны уличных объектов.

К прочим СО относятся редкие, не нашедшие использования в виду дороговизны, работающие в ограниченных условиях применения и другие СО, не сформировавшиеся в отдельные типы.

Комбинированные СО – это СО, сочетающие в себе несколько различных физических принципов обнаружения. Все ЧЭ, входящие в состав комбинированного СО, должны иметь совмещенные зоны обнаружения и по возможности разные виды помех, способных вы-

логичное телевизионному.

Многолучевые ИК пассивные СО широко распространены для охраны помещений.

Фотолучевое СО (или по-другому оптическое СО или инфракрасное активное СО) состоит из излучателя и приемника, направленных друг на друга. При прерывании луча формируется сигнал тревоги. Фотолучевое СО работает обычно в диапазоне ИК излучения. Реже встречаются СО в диапазонах видимого света или ультрафиолетового (УФ) излучения. Но и в этом случае их все равно называют фотолучевыми или оптическими СО (или УФ активными СО – для случая УФ излучения). Часто фотолучевые СО имеют не один, а сразу несколько лучей, что позволяет исключить возможность проползания под лучом или перепрыгивания через него, повысить помехоустойчивость средства и оценивать размеры и скорость движения объекта (для отстройки от птиц и мелких животных). Фотолучевые СО отличаются дешевизной, но при использовании на улице требуют запаса мощности излучателя для работы

всильный дождь, туман или снегопад. Они нуждаются

впереодической юстировке передающего и приемного блоков и чистке оптических элементов.

ИК активное СО с отражением состоит из передатчика и приемника, направленных на определенную точку пространства. В дежурном режиме излучение передатчика рассеивается в пространстве и не доходит до приемника. При появлении ОО в заданной точке, отраженное от него излучение поступает на приемник, что приводит к формированию сигнала тревоги. СО

лов срабатывания по всем каналам обнаружения. Комбинированные СО практически не имеют ложных срабатываний.

Комбинированные СО нельзя считать самостоятельным типом средств при их делении по физическому принципу действия. Таким образом, можно говорить о 28-и различных типах средств обнаружения, используемых в системах охранной сигнализации. На настоящий момент наиболее широкое распространение получили СО следующих типов:

—магнитоконтактные – для охраны дверей помещений;

—тензометрические – для охраны отдельных предметов, преимущественно произведений искусства, внутри помещений;

—акустические пассивные – для защиты окон помещений от разбивания;

—емкостные – для установки на заборе или ограждении;

—радиолучевые – для охраны участков периметра;

—радиолокационные доплеровские и ИК пассивные – для установки внутри помещений;

—телевизионные – в качестве средств видеонаблюдения.

Может создаться впечатление, что кроме описанных 28-и типов СО других нет и быть не может, поскольку нет других МНИ (кроме приведенных в таблице 1.2.1). Однако, это не так. Во-первых, вспоминая, что все СО делятся на пассивные и активные, ожидать по-

Задачи, решаемые с помощью средств охранной сигнализации, чрезвычайно многообразны. Если установить сигнализацию только непосредственно на охраняемый предмет внутри помещения, то после возникновения сигнала тревоги никто уже не успеет защитить его. Поэтому средства обнаружения устанавливаются и на входе в помещение и на входе в здание и вокруг зданий. Это позволяет заранее определить намерения нарушителя, наилучшим образом организовать противодействие и вовремя принять меры по защите охраняемой собственности. Система охранной сигнализации, в которой все датчики образуют несколько рубежей охраны, преодолеваемых нарушителем последовательно: рубеж периметра объекта, рубеж подхода к зданию, рубеж проникновения в здание, рубеж проникновения в помещение, рубеж передвижения внутри помещения,

– называется многорубежной (рис. 1.3.1). Некоторые из рубежей могут отсутствовать в связи с невозможностью или дороговизной их установки. Желательно, чтобы все рубежи охраны были замкнутыми и не оставляли нарушителю лазеек для их преодоления.

Средства обнаружения, устанавливаемые на различных рубежах охраны, отличаются друг от друга. Они

Рис. 1.3.1 Многорубежная система охранной сигнализации

решают разные задачи, работают в разных условиях, имеют разные по форме и размерам зоны обнаружения. Обычно каждая из задач обнаружения решается с помощью вполне определенных предназначенных только для этого средств. В таблице 1.3.1 приведены возможные варианты решения с помощью СО различных типов. Точечное внутреннее СО нельзя установить на наружный забор вместо емкостного СО и наоборот.

Говоря об условиях применения датчика, наиболее важно, является он наружным или внутренним. Наружное СО очень редко можно использовать для охра-

ны внутри помещений, прежде всего из-за различных способов установки и монтажа, а также из-за отличающихся алгоритмов обработки сигналов. Наружное СО всегда дороже внутреннего и существенно дороже комнатного. Внутреннее СО никогда нельзя использовать для охраны на улице, поскольку для внутренних СО из соображений дешевизны не предусматривается защита от дождя, снега, тумана и других погодных факторов, а также возможность работы при низких температурах. На улице на СО воздействуют гораздо более сильные помеховые возмущения, поэтому внутренние СО теряют здесь либо работоспособность либо помехоустойчивость. Наружные и внутренние СО часто используют различные физические принципы обнаружения и не являются взаимозаменяемыми.

Таблица 1.3.1 Основные задачи СО

Даже в пределах одной выбранной задачи обнаружения (табл. 1.3.1) различные СО могут отличаться размером и формой зоны обнаружения (ЗО). ИК пассивное СО с зоной 15×15 м подойдет для помещения размером 10×10 м, но его не удастся установить в узком коридоре длиной 30 м. Впрочем, установка СО со слишком большой ЗО в маленьком помещении также несет неприятности. Она может привести к повышенному уровню ложных срабатываний из-за повышенной чувствительности или от объектов, перемещающихся вне помещения. В этом случае необходимо наличие регулировки, позволяющей изменять дальность обнаружения в соответствии с условиями применения.

Столь же важен учет помеховых факторов, для работы в которых создано СО. Установив датчик, произведенный в одной из южных стран, можно оставить дачу без охраны на всю зиму, так как он теряет работоспособность после выпадения значительного слоя снега. Поэтому следует обращать внимание на возможность работы СО в условиях воздействия осадков, тумана, ветра, солнечной радиации и других факторов, характерных для места установки.

Итак, для эффективной работы СО необходимо учитывать его назначение, условия использования, форму и размеры ЗО, наличие помеховых факторов. Но это – неформальные параметры СО. Кроме них существуют формальные, которые можно оценивать численно. Формальных показателей много – их более пятидесяти. Наиболее важные среди них – вероятность обнаружения и время наработки на ложное срабатывание (или вероятность ложного срабатывания). Их смысл понятен без пояснений. Количественные характеристики хороши тем, что их значения удобно сравнивать между собой. И если никто не скажет, какое СО лучше – внутреннее или внешнее, работающее в тропическом климате или в тундре, то любому ясно, что с ростом вероятности обнаружения улучшается и качество СО.

Многообразие условий применения средств охранной сигнализации приводит к очевидной дилемме: либо производить дорогие СО, универсальные по условиям использования, либо дешевые узкоспециализированные СО. На настоящий момент предпочтение отдается последним.

Средства обнаружения – это отдельные кирпичики, которые лежат в фундаменте здания системы охранной сигнализации. Они представляют собой не единственную, но основную его составную часть. Чтобы все здание получилось прочным, кирпичи должны быть подогнаны друг к другу. Плотный контакт в местах соприкосновения обеспечивает надежную опору верхних этажей, где живут люди и по которым судят обо всей постройке. Необходимость замены одного элемента не

должна приводить к полной перестройке всей системы. Внешние грани любого СО – это те связи, по которым оно общается с остальными элементами. Три из них обязательны всегда (или почти всегда). Контакт с окружающей средой обеспечивает поступление информации о появлении человека-нарушителя, подсоединение к проводам питания дает аппаратуре электроэнергию, контакт с сигнальной линией позволяет передавать необходимые сигналы. Прежде всего – сигналы тревоги.

Идентичность и универсальность внешних связей и функционального назначения СО определяет то, что и внутреннее их устройство оказывается во многом схожим. Принцип построения всех пассивных СО один и тот же: преобразовать воздействие от обнаруживаемого объекта в сигнал тревоги. Наблюдается ряд общих принципов и в построении активных СО.

Можно изготовить сотню устройств, повторяя электронные схемы, приведенные в различных журналах, но так и не понять, каким образом сделать сто первое самостоятельно. Столкнувшись с наличием в схеме труднодоступной или дефицитной детали, часто приходится отказываться от повторения схемы, хотя любую деталь можно заменить на аналогичную с небольшими доработками схемы. Автор любого устройства изготавливает его из того, что доступно ему. Корректировка схемы не вызывает сложностей, если понимать назначение каждого элемента или узла. Попробуем определить внутреннее устройство СО, исходя из обязательных требований к его внешним связям. В дальнейшем изложении отдадим предпочтение ходу описания «от общего к частному», что способствует более глубокому пониманию устройства СО, круга его возможностей и методов улучшения любой заданной характеристики.

На входе любого пассивного СО находится ЧЭ, на выходе – элемент, формирующий сигнал тревоги. Объединив оба элемента в одно целое, получим блок-схему простейшего СО (рис. 1.4.1а). По данной схеме собрано подавляющее большинство электрообрывных, электроконтактных и магнитоконтактных датчиков. В результате воздействия, превышающего определенное значение, они просто размыкают (или замыкают) внешнюю электрическую сигнальную цепь. За их простоту приходится платить усложнением схем приемной пультовой аппаратуры. Сигнал тревоги в простейшем СО не имеет нормированных параметров. Сопротивление в сигнальной цепи определяется типом используемого ЧЭ. Прибор, принимающий сигнал тревоги, должен будет подстраиваться под параметры датчика. Дверь может быть открыта на доли секунды или на десятки минут. Такой же будет и длительность сигнала тревоги установленного на ней электроконтактного или магнитоконтактного СО. Окончательное решение ложится на пультовую аппаратуру, так как размыкание сигнальной цепи на время менее 0,1 с вряд ли следует считать действительным сигналом тревоги – скорее всего оно вызвано импульсной наводкой.

Рис. 1.4.1 Блок-схема простейшего пассивного СО

Блок-схему, изображенную на рис. 1.4.1а, можно упростить, исключив из нее ЧЭ. Подобные устройства широко известны, они есть в каждой квартире, но уже не являются средствами обнаружения. А может быть, это просто никому не приходило в голову? Зато они чу-

десно селектируют человека разумного от всех остальных объектов. Вы, конечно же, поняли, что речь идет об обычном дверном звонке. Нарушитель, жаль только не каждый, подойдя к двери, сам сообщает о своем появлении. Услышав звонок, можно не сомневаться, что пришла не собака и не кошка, и даже не обезъяна, а человек. Если установить два звонка различной тональности на разной высоте, то удастся определить и его рост. Нарушитель в силу своей разумности определенным образом реагирует на внешние раздражители. Увидев ключ от двери, он попробует вставить его в замочную скважину. У таблички с надписью – остановится и прочитает. Зафиксировав осмысленное действие на оставленную «ловушку», можно полностью исключить возможность ложного срабатывания. Психология поведения – это признак, по которому человек в наибольшей степени отличается от всех остальных объектов. Природное явление, воздействующее на ЧЭ, не перемещается в пространстве целенаправленно. Установив ряд ЧЭ в различных точках предполагаемой траектории движения, можно отстроиться от большинства помех естественного характера. Если передвигается животное

смассой человека, то эта хитрость уже не поможет. Собака может пройти по тому же маршруту. Конечно, животные ходят не на двух, а на четырех ногах. Но и человек может встать на четвереньки. И только когда объект движется к определенной цели, преодолевает препятствия, наблюдает за окружающими событиями, реагирует на них и меняет траекторию в связи с возникающими опасениями, тут уж точно можно сказать, что он не просто человек, а настоящий нарушитель. Достаточно немного пофантазировать, и реальность описанного психологического принципа построения системы охранной сигнализации становится почти очевидной. Расставить на пути нарушителя достаточное число знаков, понятных только ему. Под каждый знак поставить по датчику. И ждать. Правда, на ловушку не попадется человек, если он глухой, слепой, неграмотный, тупой или, наконец, он торопится. Последнее весьма вероятно. Если простота охранной сигнализации не является самоцелью, то нарушителя необходимо обнаружить при его появлении независимо ни от каких сопутствующих обстоятельств.

На одну ступеньку выше по лестнице сложности пассивных СО стоят приборы, выполненные по блоксхеме, изображенной на рис. 1.4.1б. Чувствительный эламент, как и прежде, преобразует излучение или воздействия от нарушителя или их изменения, связанные

споявлением нарушителя, в электрический сигнал u(t), поступающий на формирователь сигнала тревоги (ФСТ). Подобная схема реализуема, если величина полезного сигнала на выходе ЧЭ достаточна для того, чтобы надежно инициировать сигнал срабатывания, то есть составляет не менее одного вольта. Здесь сигнал тревоги имеет нормированные параметры сопротивления и длительности. Такое СО может быть подключено к любой стандартной пультовой аппаратуре.

Чувствительные элементы весьма разнообразны. В ответ на внешние воздействия они меняют свое сопротивление, емкость, индуктивность, заряд или значение

какого-либо другого параметра. Изменение этого параметра преобразуется в пропорциональное изменение напряжения с помощью так называемого согласующего устройства (СУ). Последнее удобно считать неотъемлемой составной частью самого ЧЭ. Сигнал с выхода СУ (или ЧЭ) в виде напряжения u(t), изменяющегося с течением времени t, может быть подвергнут обработке, преобразованию или дальнейшему серьезному анализу

спомощью различных электронных схем. Амплитуда сигнала на выходе ЧЭ несет основную долю информации о появлении ОО. Она чаще всего невелика и измеряется милливольтами, микровольтами и даже нановольтами. Привести в действие ФСТ сигналами такого уровня затруднительно. Поэтому, прежде всего сигнал

свыхода ЧЭ необходимо усилить до уровня нескольких вольт и отфильтровать в полосе полезных сигналов. Усиленный сигнал следует проверить на принадлежность множеству полезных сигналов, сравнив его параметры с пороговыми. Таким образом основную блок-схему пассивного СО можно представить в следующем виде (рис. 1.4.2). Она состоит из чувствительного элемента (ЧЭ), усилителя (У), фильтра (Ф), компаратора (К) и реле тревоги (РТ).

Рис. 1.4.2 Основная блок-схема пассивного СО

Чувствительный элемент

ЧЭ преобразует физическое воздействие P в выходное напряжение U. В качестве физического воздействия может выступать сила, смещение, уровень потока энергии, напряженность поля или мощность излучения. Обычно при отсутствии воздействия (P = 0) отсутствует и выходной сигнал (U = 0). Если это не так, всегда имеется возможность смещения начальной точки отсчета в нужное место. Наличие воздействия приводит к появлению напряжения на выходе ЧЭ. Основной характеристикой ЧЭ является зависимость U(P), примерный вид которой приведен на рис. 1.4.3. Она носит название передаточной или рабочей характеристики чувствительного элемента. Входное воздействие изменяется в пределах от 0 до Pmax. Обычно величина полезного воздействия превосходит величину помехового. Поэтому значение Pmax соотвотствует наибольшему из всех возможных воздействий от человека. По мере возрастания входного воздействия от 0 до Pmax напряжение на выходе ЧЭ также возрастает от 0 до Umax. Зависимость U(P) почти всегда носит линейный или близкий к линейному характер, поэтому для ее описания достаточно знать единственный показатель k = Umax / Pmax, называемый средней чувствительностью датчика. Единицей ее измерения является отношение единицы напряжения (вольт) к единице физического воздействия. На практике определить значение чувствительности проще из соотношения k = ΔU / ΔP, где ΔU – изменение выходного напряжения ЧЭ в ответ на изменение физического воздействия на ΔP. Это избавляет нас от необходимости установки исходной точки передаточной характеристики строго на начало коор-

динат. В верхней части графика (рис. 1.4.3) при больших значениях P часто наблюдается завал характеристики в виде участка, близкого к линии, параллельной оси 0P. Лучше избегать работы на этом участке в виду того, что на нем резко уменьшается чувствительность, и сигналы от различных воздействий становятся малоразличимыми. Величина воздействия меняется со временем. В результате на выходе ЧЭ формируется электрический сигнал u(t).

Рис. 1.4.3 Передаточная характеристика ЧЭ

СО не является точным измерительным прибором. Нам важно установить не рост или вес человека, а только лишь факт его появления. Поэтому отклонения передаточной характеристики от линейного закона или разброс значений чувствительности k не сильно влияют на показатели обнаружения прибора. По этой же причине удовлетворительное качество демонстрируют как самостоятельно изготовленные ЧЭ, так и ЧЭ, приспособленные для этой цели из элементов, имеющих другое назначение. Например, в роли датчиков вибрации успешно используются герконы, головки динамических громкоговорителей, отрезки коаксиального или оптоволоконного кабеля и даже аккумуляторные батареи мембранного типа. Можно смело допустить отклонения чувствительности k в пределах до нескольких десятков процентов, то есть в пределах отклонений, характерных для естественного разброса измеряемых параметров человека. Говоря о зависимости U(P) в целом на математическом языке, требуется, чтобы она была взаимно однозначной и монотонной. Смысл обоих понятий и их необходимость практически очевидны.

Усилитель В результате воздействия человека на ЧЭ почти лю-

бого типа величина сигнала на его выходе изменяется на доли вольта. Работа с малыми сигналами не позволяет добиваться высоких показателей СО во время их длительной автономной работы. Небольшие сигналы неразличимы на фоне медленно дрейфующего начального уровня. На выходе ЧЭ необходимо установить усилитель. Он нужен, чтобы поднять уровень сигнала до значений, достаточных для его последующей обработки, принятия решения о появлении ОО и активации сигнала тревоги. Уровень полезного сигнала после усиления должен быть не менее одного вольта. Естественное ограничение уровня сверху – напряжение питания.

Главным показателем усилителя является его коэффициент усиления КУС, равный отношению величины сигнала на его выходе UВЫХ к величине сигнала на входе UВХ, то есть КУС = UВЫХ / UВХ. Зная диапазон входных воздействий (0…Pmax) и чувствительность ЧЭ k, легко