2. Комбинированные датчики, технические характеристики и возможности.

Комбинированные датчики, называемые также датчиками двойной технологии, появились относительно недавно и в настоящее время становятся все более популярными. Преимущество таких датчиков заключается в существенном снижении частоты ложных тревог. Это достигается за счет того, что в одном датчике используется комбинация двух различных физических принципов обнаружения. Сигнал тревоги выдается только в том случае, если одновременно или в течение небольшого интервала времени срабатывают оба детектора. Для снижения частоты ложных тревог, используемые принципы обнаружения должны быть такими, чтобы помехи, вызывающие ложные срабатывания, по-разному воздействовали на каждый составляющий комбинацию детектор.

Наибольшее распространение в настоящее время получила комбинация микроволнового активного и ИК-пассивного принципов обнаружения. Гораздо реже используется комбинация ультразвукового и ИК детекторов. Существуют также отдельные образцы датчиков, в которых используются три различных физических принципа обнаружения, однако такие датчики пока не завоевали популярности. В данной лекции мы будем рассматривать самую распространенную группу датчиков двойной технологии - ИК+микроволновые.

Итак, основное преимущество комбинированных датчиков - существенное уменьшение вероятности ложных тревог. Если бы ложные срабатывания каждого детектора, входящего в комбинированный датчик, вызывались бы абсолютно различными физическими явлениями (то есть эти события были бы независимыми), то вероятность ложной тревоги Pлт такого датчика равнялась произведению вероятностей ложных тревог для каждого из детекторов: Pлт=P1 ·P2. В реальной ситуации выигрыш не так велик, но все же достигнутые характеристики впечатляют: у современных комбинированных ИК+микроволновых датчиков среднее время наработки на ложную тревогу доведено до 3000-5000 часов, что существенно превышает аналогичный показатель датчиков других типов. Потенциально возможный выигрыш недостижим потому, что с одной стороны у ИК и микроволновых детекторов все же имеются общие причины ложных срабатываний, а с другой стороны из-за того, что эти детекторы реагируют на различное движение нарушителя - поперечное пересечение зоны чувствительности для ИК-детектора и движение вдоль луча для микроволнового. В табл.2 приведены наиболее распространенные причины ложных срабатываний ИК и микроволновых (МВ) датчиков.

Таблица 2.
Причина ложных срабатываний	ИК	МВ
Турбулентность воздуха	+	-
Источники тепла	+	-
Изменения температуры	+	-
Яркий свет	+	-
Электромагнитные помехи	+	+
Включенное люминесцентное освещение	-	+
Вибрации	+	+
Включенные вентиляторы	-	+
Электрический звонок	-	+
Потоки дождевой воды на стеклах	-	+
Движение воды в пластиковых трубах	-	+
Перемещения за пределами помещения	-	+
Животные и птицы	+	+

Из таблицы видно, что большинство изменений окружающей среды по разному влияют на каждый детектор и в большинстве случаев не могут привести к одновременному срабатыванию обоих сенсоров. Задача инсталлятора - при установке комбинированного датчика обеспечить наименьшее влияние общих для обоих детекторов помеховых воздействий. Закономерен вопрос - как комбинированный датчик обнаруживает нарушителя, если детекторы, составляющие комбинацию, реагируют на различные направления движения человека?

Ответ состоит в том, что в процессе ходьбы человек совершает сложные движения, да и вероятность того, что он сможет строго выдержать направление движения точно вдоль луча или перпендикулярно ему, достаточно мала. Кроме того, вследствие переотражений электромагнитных волн от ограждающих конструкций и образования в помещении сложной картины стоячих волн, доплеровский сдвиг частоты, регистрируемый микроволновым детектором, возникает при самых различных направлениях движения. Все это позволяет за счет снижения порога срабатывания добиться одновременного реагирования обоих детекторов на движение нарушителя. Понятно, что при таком снижении порога возрастет вероятность ложных срабатываний, но даже если, например, для одного из датчиков она увеличится, то результирующая вероятность ложной тревоги комбинированного датчика все равно снизится (при условии, что Р2 не изменялась, а ложные тревоги по двум детекторам независимы).

Достоинством датчиков двойной технологии является высокий иммунитет по отношению к возможным ошибкам инсталлятора и изменениям окружающей среды. К которым относятся, например, отопление и обогрев помещения, наружная засветка или установка в помещении оборудования, создающего помехи. Преимущество комбинированных датчиков демонстрируется также в узких коридорах и проходах. При использовании в такой ситуации ИК-датчика движение нарушителя происходит без поперечного пересечения нескольких лучей, в связи с чем приходится отказываться от режима многократного подсчета импульсов, что приводит к повышению частоты ложных срабатываний. Применение комбинированного датчика решает эту проблему.

Познакомимся с некоторыми характеристиками современных комбинированных датчиков, предлагаемых ведущими производителями.

Фирма PARADOX SECURITY SYSTEMS (Канада) выпускает комбинированные ИК+микроволновые датчики серии VISION. В датчиках применяются сдвоенные или счетверенные пироприемники. Счетверенные пироприемники PARADOX имеют сложную геометрию с переплетенными чувствительными элементами, что позволило приблизительно вдвое увеличить дальность действия датчика, а также упростить настройку зоны перекрытия. Микроволновый детектор этого комбинированного датчика выполнен на современной элементной базе, что сделало его более надежным и повысило отношение сигнал/шум по сравнению с предыдущими разработками фирмы в этой области. В датчике реализована цифровая обработка сигналов на основе RISC-процессора. Используемый алгоритм для сигналов с пироприемников традиционен для этой фирмы и основан на измерении, сохранении в памяти и накоплении энергии каждого замеченного сигнала.

Сигнал тревоги инициируется в случае превышения величиной накопленной энергии некоторого порогового уровня. Причем для сильных сигналов детектор сразу выдает сигнал тревоги, работая при этом как пороговый, а для сигналов низкого уровня детектор автоматически переключается в режим подсчета импульсов, что существенно снижает вероятность ложных тревог. Число накапливаемых импульсов зависит от уровня энергии сигналов и может доходить до 25. Алгоритм обработки сигнала с микроволнового детектора исключает влияние помех как источника ложных тревог в датчике. Цифровая фильтрация осуществляет выделение доплеровских сигналов, характерных для движущегося человеческого тела. При этом подавляются сигналы постоянной частоты, создаваемые газоразрядными лампами, случайные электромагнитные всплески и радиочастотные помехи. Процессор автоматически настраивается на подавление сетевых помех частоты 50 Гц. В датчике используется специальная схема антимаскинга, основанная на регистрации микроволновым детектором любого движения на расстоянии меньше 0,5...1 м. Каждые три минуты в датчике автоматически тестируется правильность работы микроволновых цепей. Технические характеристики этих комбинированных датчиков приведены в табл.3.

Таблица 3.
Характеристика	VISION-520	VISION-525	VISION-530
ИК детектор	сдвоенный	сдвоенный	счетверенный
СВЧ детектор	10,525 ГГц	10,525 ГГц	10,525 ГГц
Фокус линзы	1,77"	1,2"	1,77"
Зона обнаружения	900х16 м	900х14 м	900х16 м
Антимаскинг	нет	1 м	0,5 м
Питание, В	10...16	10...16	10...16
Потребление, мА	24	24	24
Скорость обнаружения, м/с	0,2...7	0,2...7	0,2...7
Температура, °С	-25...+50	-25...+50	-25...+50

Фирма C&K Systems, Inc. (США) является одним из основоположников двойной технологии, производит комбинированные ИК+микроволновые датчики с 1982 г. За этот период фирма разработала семь поколений таких датчиков и в настоящее время является одним из крупнейших производителей детекторов двойной технологии.

K рассмотрим две классические серии DT-400 и DT-600, а также детекторы последнего поколения DT-500, DT-700 и DT-900.

В датчиках фирмы C&K используется комбинированная зеркально-линзовая оптика с защитой зоны непосредственно под датчиком. Зона чувствительности ИК-детектора является объемной четырехярусной. Для более точного согласования зон чувствительности ИК и микроволнового детекторов, обеспечения более узкой диаграммы направленности и снижения уровня излучения назад фирма C&K использует волноводные рупорные антенны. Технологии разработки и изготовления микроволновых компонентов удовлетворяют спецификациям военных стандартов. Чувствительность всех датчиков составляет 2...4 шага нарушителя в зоне чувствительности в любом направлении. Используется автоматическая "двухсторонняя" температурная компенсация ИК канала. Предусмотрена регулировка чувствительности СВЧ канала. Имеются датчики вскрытия.

Основные характеристики комбинированных датчиков фирмы C&K приведены в табл.4.

Таблица 4
Характеристики>	DT-400	DT-600	DT-500	DT-700	DT-900
Частоты излучения, ГГц	10,525;	10,525	2,45	от 24,125 до 24,220	10,525
Дальность действия, м	12	30	11	15	61
Ширина зоны чувствитель ности, м	15	18	9	18	21
Количество ИК лучей: дальних промежуточных ближних нижних	22 7 4 3	22 6 3 3	22 6 3 2	22 6 3 2	5-6 ярусов 24-74 луча
Защита от ра диоизлучения В/м	30	30	30	30	30
Высота монта жа, м	2,3	2,3		2,3	2...3,6
Диапазон тем- ператур, °С	-18...+65	0...+49	0...+49	-25...+65	0...+49
Размеры, мм	130х70х60	130х70х60	130х70х60	119х71х42	200х170х150
Масса, г	340	340	170	150	1360

)

AN800-C12

• Комбинация микроволновой и инфракрасной технологий

• Автоматическая температурная компенсация

• Оптимальная обработка сигналов микроволнового и инфракрасного каналов для достижения превосходного обнаружения без ложных тревог

• Согласованные зоны обнаружения

• Схемотехническое снижение излучений

• Экранированная медной фольгой плата для максимальной защиты от радиопомех

• Закрытая сенсорная камера предохраняет от насекомых и воздушных потоков

AN800-C12 - комбинированный извещатель, предотвращающий ложные тревоги от помеховых воздействий и предназначенный для коммерческого и бытового применения. Пассивный инфракрасный (ПИК) и дополнительный микроволновый чувствительные элементы объединены в одном устройстве, давая AN800-C12 возможность различать движение человека от любого другого возмущения. Стабильностью своих характеристик, легкостью монтажа и компактным привлекательным дизайном AN800-C12 демонстрирует лучший выбор для применения в условиях с требованиями чрезвычайно малого уровня ложных тревог.          ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

МОМОДЕЛЬ	МОAN800-C12
Способ обнаружения	Пассивный инфракрасный и микроволновый
Зона обнаружения	МО12м * 12 м
Способ монтажа/Высота	Потолочный/2,4 - 4,5 м
Период выдачи тревоги	МО ~ 2-3 сек.
МХ Характеристики тревожного выхода	МОН.З.  = 24 В  макс. 100 mА
Напряжение питания	МО= (9 - 16) В
Потребляемый ток	2020 20 мА
Тампер	МОН.З., = 24 В,  50 mA
Счётчик импульсов	1 или 2, по выбору
Устойчивость к засветке	более 8000 люкс
Рабочие температуры	МО-25 - +65° С
Частоты микроволнового канала	10.525 ГГц 10.687 ГГц 2.45 ГГц
Устойчивость к радиопомехам	>30 В/м 10МГц---1000 МГц
Влажность	МО95% макс.

 

SRX-1100

Извещатель SRX-1100 - это новая модификация профессионального извещателя движения, в основу которого положена работа двух элементов: пиро-элемента и микроволнового датчика. Использование микроконтроллера для анализа PIR и MW сигналов, гарантирует работу извещателя практически без ложных тревог. К особенностям данного извещателя можно отнести:

• уникальный сдвоенный пиро-элемент;

• жесткую сферическую линзу;

• наличие одновременно Н.З. и Н.Р. контактов реле тревоги;

• функции "И" или "ИЛИ" для активизации сигнала тревоги;

• отсутствие необходимости в калибровке при установке извещателя на высоте 1,5 - 3 метра;

• наличие температурной компенсации;

• наличие регулировки чувствительности микроволнового сенсора;

• наличие дифракционного зеркала для устранения мертвой зоны под извещателем.