2. Расчет основных устройств извещателя

2.1. Обоснование выбора основных параметров извещателя Выбор частоты генератора

Обычно частота генератора выбирается в следующем диапазоне 28 кГц < f_г< 45 кГц.

Нижняя частота определяется слышимостью, т.е. неприятным воздействием на персонал [2]. Верхняя частота определяется резким уменьшением амплитуды отраженного сигнала с увеличением частоты, то есть резким уменьшением дальности обнаружения [3] с увеличением частоты. Обычно дальность действия составляет (6 – 10) м [2].

Для разных бригад берем значение f_г в соответствии с таблицей 24.1

Таблица 24.1

п/п бригады	1	2	3	4	5	6	7
fг (кГц)	26	28	30	32	34	36	38

Определение доплеровской частоты преобразователя

Извещатель должен реагировать на реальные скорости перемещения нарушителя и иметь высокую помехозащищенность. Максимально возможная скорость перемещения человека в помещениях с оборудованием составляет 3 м/с [1]. Нижняя скорость перемещения нарушителя, которую может обнаружить извещатель, задается ≥ 0,3 м/с; она ограничена необходимостью сохранения помехозащищенности извещателя при наличии всюду существующих турбулентных потоков воздуха [1]. Поясним это небольшим расчетом.

Турбулентные потоки имеют максимальную мощность на f_тур ≤ 20 Гц и здесь они в десятки раз превосходят амплитуду полезного сигнала. Поэтому f_{d min} выбирается равной 55 Гц, что и определяет минимальную скорость перемещения нарушителя при f_г = 30 кГц

; ;

Каждая бригада рассчитывает значения f_{d min} и f_{d max} в соответствии свыше приведенной формулой и заданием по таблице 24.1.

Определение амплитуды отраженного сигнала

Передатчик излучает ультразвуковые колебания. В точке приема отраженных волн интенсивность этих колебаний значительно меньше, чем в точке излучения. Это обусловлено двумя факторами:

поглощением энергии колебаний окружающей средой;

поглощением энергии при отражении.

Значение амплитуды сигнала в контролируемой точке зависит от расстояния, частоты и параметров окружающей среды (вязкости среды, ее теплопроводности, плотности среды и т.д.) [3].

Поступающие на вход отраженные волны преобразуются пьезоприемником ПП в электрический сигнал. Данные ПП приведены в приложении №1. В связи со сложностью пересчета сигнала с ПП в напряжение воспользуемся данными работы [2], а именно, что значение сигнала составляет 30 – 50 мВ при расстоянии до нарушителя менее 1 м и 30 – 50 мкВ при расстоянии до нарушителя 6 м.

В нашей лаборатории была проведена попытка определения амплитуды входного сигнала извещателя ЭХО. На входе УВЧ были сильные помехи, и ничего измерить не удалось. На выходе УВЧ был сигнал ≈ 400 мВ от окружающих предметов. Перемещение перед извещателей приводило к изменению общего уровня на 40 мВ при R ≈ 2 м. Рассчитаем значение входного сигнала при R =6 м , К_УВЧ = 200 [1]. Будем считать, что уменьшение интенсивности из-за распространения ультразвуковых колебаний расходящимся фронтом происходит обратно пропорционально квадрату расстояния – R² [2].

На расстоянии R=6 м входной сигнал от перемещения будет , т.е. наш эксперимент подтвердил данные работы [2].

Для разных бригад берем значение амплитуды сигнала на входе УВЧ в соответствии с таблицей 24.2.

Рис. 24.4

Таблица 24.2

п/п бригады	1	2	3	4	5	6	7
Umc (мкВ)	50	60	65	70	75	80	100