- •Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования.
- •Технические средства обеспечения авиационной безопасности и их эксплуатация
- •Тема 1. Система охранной сигнализации аэропорта.
- •1. Микроволновый метод обнаружения.
- •2. Комбинированные датчики, технические характеристики и возможности.
- •Техническое описание
- •3.Установка и использование комбинированных датчиков
Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования.
УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)
ФАКУЛЬТЕТ «ПОДГОТОВКА АВИАЦИОННЫХСПЕЦИАЛИСТОВ»
КАФЕДРА «ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой ОАБ
профессор В.М. Ильин
« » 2011г.
Доцент Вербицкий Ю А
ЛЕКЦИЯ
по учебной дисциплине
Технические средства обеспечения авиационной безопасности и их эксплуатация
Тема 1. Система охранной сигнализации аэропорта.
Лекция 1.5. Комбинированные датчики охранной сигнализации.
Обсуждена на заседании кафедры ОАБ
Протокол № от « « 2011г.
Ульяновск 2011
Введение
Учебные вопросы
1 Микроволновый метод обнаружения.
2. Комбинированные датчики, технические характеристики и возможности.
3.Установка и использование комбинированных датчиков
Заключение
Литература.
Основная:
1.Авиационная безопасность: учеб. пособие: в 2 ч. Ч.1А.В. Дормидонтов, С.И. Краснов, Н.В. Павлов; под общей редакцией С.И. Краснова, - Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2009. _ 192с.
2.
Учебно-материальное обеспечение.
1. Наглядные пособия.
2. Технические средства обучения.
3. Приложения.
Введение.
Датчики являются одним из главных элементов системы сигнализации и во многом определяют ее эффективность.
Для повышения помехоустойчивости системы охраны находят широкое применение, так называемые, комбинированные средства обнаружения.
Прежде чем перейти к подробному анализу особенностей датчиков двойной технологии, целесообразно остановиться на изложении основных принципов микроволнового метода обнаружения, который, чаще всего, используется в сочетании с ИК-методом.
1. Микроволновый метод обнаружения.
Принцип действия микроволнового активного метода обнаружения основан на излучении в окружающее пространство электромагнитного поля СВЧ диапазона и регистрации его изменений, вызванных отражением от нарушителя, движущегося в зоне чувствительности датчика. Микроволновые активные датчики, реализующие этот метод, относятся к классу активных детекторов движения.
Микроволновые датчики состоят из следующих основных элементов:
СВЧ генератора;
антенной системы, создающей электромагнитное поле в окружающем пространстве, принимающей отраженные сигналы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму пространственной зоны чувствительности;
СВЧ приемника, регистрирующего изменение характеристик принятого сигнала;
блока обработки, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех.
Генератор микроволнового датчика предназначен для формирования СВЧ сигнала - обычно в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн (10...11 ГГц), в последнее время производителями датчиков начали осваиваться и более коротковолновые диапазоны (24...25 ГГц). Первоначально в микроволновых датчиках использовались генераторы на диодах Гана, в настоящее время производители перешли на транзисторные генераторы. Современные СВЧ генераторы позволяют формировать стабильный сигнал с требуемыми характеристиками при малых габаритах и низком потреблении.
В качестве антенной системы в микроволновых датчиках обычно используется единственная совмещенная приемо-передающая антенна. В большинстве современных датчиков применяются микрополосковые антенны, обладающие меньшими габаритами, весом и стоимостью по сравнению с широко использовавшимися ранее рупорными антеннами. Однако рупорные антенны продолжают применяться некоторыми производителями датчиков и в настоящее время, так как обеспечивают несколько более высокую точность формирования диаграммы направленности.
Микрополосковая (в зарубежной литература patch- печатная) антенна представляет собой металлический проводник той или иной формы, расположенный над заземленной подложкой. Она может быть удачно совмещена с печатной платой, на которой расположены СВЧ каскады. Имеются конструкции из параллельно расположенных многосторонних плат. В определенной точке к микрополосковой антенне подключается приемопередатчик. В этой точке осуществляется подвод мощности от передатчика и отвод принятого сигнала на вход приемника.
Макет МПА
Рупорные антенны представляют собой конический или пирамидальный рупор, соединенный с круглым или прямоугольным волноводом. В частности, облучатель параболической антенны является маленькой рупорной антенной.
Рупорная антенна
Вообще говоря, формы зон чувствительности микроволновых детекторов не отличаются таким многообразием, как у ИК-пассивных датчиков. Конфигурация зоны чувствительности микроволновых датчиков представляет собой объемное тело, напоминающее по форме эллипсоид. В идеале от антенной системы требуется излучение (и, соответственно, прием) только в переднее полупространство без заметного заднего и бокового излучения (с целью минимизации ложных срабатываний).
Перемещение нарушителя в зоне чувствительности приводит к появлению изменяющегося во времени отраженного сигнала. Здесь различают два эффекта: изменение пространственной картины стоячих волн и частотный сдвиг отраженной от движущегося человека волны (эффект Доплера). Микроволновые датчики, основанные на регистрации первого эффекта, называются амплитудно-модуляционными, второго - доплеровскими. Вообще говоря, оба этих эффекта неразрывно связаны, имеют общую природу и одинаковое проявление, и поэтому практически неразделимы.
Эффект Доплера описывает сдвиг частоты сигнала в зависимости от относительного движения источника и приемника. Так волна, посланная источником, который удаляется от приемника, будет приниматься им на меньшей частоте по сравнению с волной от неподвижного источника или от источника, приближающегося к приемнику. Если же приемник приближается к неподвижному источнику, то частота принимаемой им волны будет больше по сравнению с неподвижным приемником или приемником, удаляющимся от источника. Это явление обнаружил Христиан Доплер в 1842 году.
. Наибольшее распространение получили доплеровские микроволновые датчики, имеющие более высокую чувствительность. Доплеровский сдвиг частоты df возникает при движении нарушителя вдоль луча, частота отраженного сигнала возрастает при движении к датчику и уменьшается при движении от датчика. Абсолютная величина df пропорциональна частоте зондирующего сигнала f и составляющей скорости движения вдоль луча.
Типичные значения регистрируемых датчиком величин доплеровского сдвига лежат в диапазоне частот сетевой помехи 50/60 Гц и ее гармоник. Для борьбы с этими помехами современные микроволновые датчики оснащаются режекторными фильтрами (в том числе адаптивными) гармоник электрической сети. Другими источниками помех, вызывающими ложные срабатывания доплеровских микроволновых датчиков, являются отражения от вибрирующих, колеблющихся и движущихся хорошо отражающих объектов. Такими источниками ложных срабатываний могут быть, например:
установочная арматура включенных ламп дневного света;
работающее электрооборудование, создающее вибрацию;
потоки дождевой воды на стеклах;
движение воды в пластиковых трубах;
мелкие животные и птицы.
В прежние годы, до широкого распространения ИК-детекторов, микроволновые активные датчики пользовались большой популярностью. Сейчас и спрос, и предложения этих датчиков существенно снизились. Основные характеристики микроволновых датчиков российского производства, предназначенных для установки внутри помещений, приведены в табл1. Все эти датчики имеют сплошную объемную зону чувствительности, предусмотрена возможность регулировки в широких пределах максимальной дальности обнаружения. Рекомендуемая высота установки 2...2,5 м. Допускается эксплуатация нескольких датчиков в одном помещении - для исключения взаимного влияния сигналов, возможен выбор одной из четырех рабочих частот.
Таблица 1. |
||||
Характеристика |
Аргус-2 |
Аргус-3 |
Волна-5 |
Тюльпан-3 |
Максимальная дальность действия, м |
от 2...4 до 12...16 |
от 2...3 до 6...7,5 |
от 2...4 до 12...16 |
от 1,5...3,5 до 15...17 |
Ширина зоны при наибольшей дальности, м |
6...8 |
3...4 |
6 |
12...13 |
Высота зоны чувствительности при наибольшей максимальной дальности, м |
4...5 |
2...3 |
8 |
7...8 |
Угол обзора в горизонтальной плоскости; град. в вертикальной плоскости |
100
75 |
80...110
45...75 |
|
100
60 |
Контролируемая площадь, м2 |
90 |
25 |
90 |
90 |
Контролируемый объект, м3 |
200 |
40 |
|
250 |
Диапазон обнаруживаемых скоростей перемещения, м/с |
0,3...3 |
0,3...3 |
0,3...3 |
0,3...3 |
Напряжение питания, В |
10,2...15 |
10,2...15 |
10...72 |
10,2...24 |
Потребляемый ток, мА |
16 |
30 |
70 |
|
Диапазон рабочих температур, 0С |
-30...+50 |
-10...+50 |
-30...+50 |
-30...+50 |
Габариты, мм |
98х85х62 |
90х75х40 |
98х85х62 |
90х75х40 |
Масса, г |
250 |
100 |
200 |
250 |
Датчики движения