ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

ФАКУЛЬТЕТ ПОДГОТОВКИ АВИАЦИАННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ

КАФЕДРА «ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ОАБ

Профессор__________В.М. Ильин

«_____»______________2012г.

Доцент Вербицкий Ю А

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине

Технические средства обеспечения авиационной безопасности и их эксплуатация

Тема 2 Система охранной сигнализации аэропорта

Лекция 2.4. Инфракрасные пассивные средства обнаружения

Обсуждена на заседании кафедры ОАБ

Протокол №___от «___»_____________2012г.

Ульяновск 2012

Введение

Учебные вопросы

1.Устройство и принцип действия пироприёмника пассивного ИК-датчика.

2.Функциональная схема ИК-извещателя и принцип её работы.

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.Авиационная безопасность: Учеб. пособие: под общ. ред. Ю.М. Волынского-Басманова, - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: - М.: НУЦ «АБИНТЕХ», 2005. – 800 с., ил.

3. Кирюхина Т.Г., Членов А.Н. Технические средства безопасности. Часть1. – М.: НОУ «Такир», 2002. -216 с.

4. Г.Г.Червяков, «Электронные средства охраны и безопасности», 2007г. (Учебное пособие г. Кисловодск).

Учебно-материальное обеспечение.

1. Наглядные пособия.

2. Технические средства обучения.

3. Приложения.

4. Видео «Датчики движения»

Введение

Датчики являются одним из главных элементов системы сигнализации и во многом определяют ее эффективность. Анализ номенклатуры датчиков показывает, что в классе датчиков для охраны помещений наиболее популярными являются инфракрасные (ИК) пассивные датчики. Ниже рассматриваются принципы действия, номенклатура и особенности применения наиболее популярных ИК-пассивных. датчиков охранной сигнализации.

1 Устройство и принцип действия пироприёмника пассивного ик-датчика.

Электромагнитное волны имеют имеет очень широкий спектр частот от долей единиц герц до 10²² герц и выше что соответствует длинам волн, распространяющихся в свободном пространстве, от сотен или даже тысяч км. до 3х10^-5 нм. и менее.

Человеческий глаз видит далеко не всё излучение, даже можно сказать крайне малую его часть называемую видимым излучением которая расположилась в диапазоне длин волн от 400 нм до760 нм.. Но в оптический диапазон входит еще ультрафиолетовое излучение и инфракрасное излучение.

Инфракрасное излучение (ИК) занимает участок электромагнитных волн с длинами от 0,74 мкм. (красный видимый свет) до 100 мкм. (коротковолновое излучение радиодиапазона).

ИК излучение условно подразделяют на:

- коротковолновое 0,74 ... 2,5 мкм;

- средневолновое 2,5 ... 50 мкм;

- длинноволновое 50 ... 100 мкм.

Мощным естественным источником ИК излучения является Солнце. Искусственные источники ИК излучения являются - лампы накаливания, кварцевые ртутные лампы, газовые и полупроводниковые (ПП) лазеры, излучающие ПП диоды ИК диапазона.

Основная задача ИК- извещателя - обнаружить инфракрасное излучение человеческого тела. Тепловое излучение человеческого тела находится в пределах спектрального диапазона электромагнитного излучения с длинами волн 8-12 микрон (средневолновая область ИК-диапазона). Это так называемое равновесное свечение человеческого тела, максимум длины излучения которого полностью определяется температурой и для 37°С соответствует приблизительно 10 микронам. Существует целый ряд физических принципов и соответствующих устройств, которые применяются для регистрации излучения в указанном спектральном диапазоне. Для пассивных инфракрасных извещателей следует использовать чувствительный элемент с оптимальным соотношением чувствительность/стоимость. Таким чувствительным элементом является полупроводниковый кристалл, обладающий пироэлектрическим эффектом.

Пироэлектрический эффект (пирос по-гречески — огонь) — генерация электрических зарядов в кристаллах под воздействием тепла известен очень давно, его исследованием еще в XIX веке занимался известный немецкий физик Вильгельм Рентген. Эффект сродни пьезоэлектрическому, более того, пироэлектрики, как правило, обладают и пьезоэлектрическими свойствами. В кристаллах природного происхождения (кварц, турмалин) пироэлектрический эффект выражен довольно слабо, но теоретически показана возможность существования веществ со сколь угодно большим пироэлектрическим коэффициентом — отношением приращения электрического заряда к вызвавшему его приращению температуры. Сравнительно недавно такие вещества, относящиеся к классу сегнетоэлектриков, удалось синтезировать и создать на их основе чувствительные пироприёмники. Типовая схема пироприёмника показана на рис. 1.

Чувствительным элементом пироприёмника служит своеобразный конденсатор (В1) — пластина из пироэлектрика с металлическими обкладками. На одну из обкладок нанесен слой вещества, способного поглощать электромагнитное тепловое ИК - излучение. В результате поглощения энергии температура пластины конденсатора увеличивается и между обкладками появляется напряжение строго определенной полярности. Будучи приложенным к участку затвор- исток встроенного полевого транзистора VT1, оно вызывает изменение сопротивления его канала. Выходной сигнал снимают с внешнего нагрузочного резистора, включенного в цепь стока транзистора. Через некоторое время, независимо от того, продолжает действовать на пироприёмник тепловое излучение или нет, конденсатор разрядится через сопротивление утечки R1 — выходной сигнал спадает до нуля. Зачастую пироприёмник снабжают несколькими чувствительными элементами, соединенными последовательно с чередующейся полярностью. Этим обеспечивают нечувствительность прибора к равномерному фоновому облучению и получение знакопеременного выходного напряжения при перемещении сфокусированного изображения объекта по чувствительной поверхности пироэлектрика.

Таким образом, явление пироэлектричества состоит в возникновении наведенной разности потенциалов на противоположных сторонах пироэлектрического кристалла при его неравновесном кратковременном нагревании.

Со временем (довольно коротким) электрические заряды из внешних электрических цепей и перераспределение зарядов внутри кристалла приводят к релаксации наведенного потенциала.

Из вышесказанного следует:

а) Для эффективной пироэлектрической регистрации теплового излучения от нарушителя необходимо, что бы оно было прерывистым, с оптимальной частотой прерывания излучения около 0,1 Гц (рис. 2).