85271

Пассивные оптико-электронные инфракрасные извещатели. Принцип действия и технические характеристики

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Таким образом в такой системе каждая линза формирует две элементарные чувствительные зоны свою для каждого чувствительного элемента. Необходимо применять извещатели защищенные от проникновения внутрь насекомых а также по требованию заказчика и подразделений охраны обеспечивать герметизацию мест...

Русский

2015-03-24

184 KB

12 чел.

PAGE  10

Тема № 18: «Пассивные оптико-электронные инфракрасные                           извещатели. Принцип действия и технические характеристики».

Время: 1 час

Вопросы:

                                        

1. Принцип действия и технические характеристики пассивных оптико-электронных инфракрасных извещателей для закрытых помещений.

2. Основные тактико-технические характеристики инфракрасных извещателей.

ВОПРОС 1. Принцип действия и технические характеристики

                      извещателей для закрытых помещений.

Оптико-электронные извещатели – это охранные извещатели, формирующие извещение о проникновении (попытке проникновения) при нормированном изменении контролируемого с помощью оптической системы излучения в охраняемом пространстве.

Пассивный оптико-электронный инфракрасный извещатель – это охранный оптико-электронный извещатель, формирующий извещение о проникновении (попытке проникновения) при нормированном изменении теплового излучения, вызванного появлением нарушителя или пожара в его зоне обнаружения.

Принцип действия пассивных инфракрасных извещателей основан на регистрации инфракрасного излучения движущегося человека на фоне инфракрасного и электромагнитного излучений других источников окружающего пространства охраняемого помещения, т.е. температурного контраста между излучением от человека и фоном.

Для реализации данного принципа объем охраняемого пространства разбивается на зоны (лучи). Инфракрасное излучение в каждой из зон фокусируется на чувствительный элемент. При появлении последовательно в нескольких зонах, через заданный промежуток времени, инфракрасного сигнала с характеристиками, аналогичными характеристикам сигнала излучаемого человеком, схемой извещателя формируется сигнал тревога.

Следует обратить внимание на то, что нагретое до высокой температуры тело достаточно интенсивно излучает и в инфракрасном диапазоне, что может приводить к ложным срабатываниям или саботажу инфракрасных извещателей.  

 

Обобщенная структура пассивного ИК извещателя.

Пассивный ИК извещатель должен регистрировать на изменение инфракрасного излучения при появлении на объекте нарушителя. В то же время он не должен реагировать на изменения такого же излучения, вызванного изменением температурного фона в течение суток или включением/выключением отопительных приборов, то есть должен быть помехоустойчивым. Обобщенная структурная схема такого извещателя изображена на Рис 1.

В состав пассивного ИК-извещателя входят:

  •  пироэлектрический приемник (ПЭП), преобразующий ИК-излучение в электрический сигнал;
  •  оптическая система (ОС), фокусирующая на пироэлектрическом приемнике ИК-излучение от определенной части объекта;
  •  схема обработки сигнала с пироэлектрического приемника (СОС);
  •  исполнительный элемент (ИЭ), обеспечивающий подключение детектора в шлейф сигнализации, то есть сопряжение детектора с другими элементами системы сигнализации.

Рис.  1. Структурная схема пассивного ИК извещателя

Пироэлектрический приемник осуществляет преобразование инфракрасного излучения от контролируемой зоны объекта в электрический сигнал, необходимый для схемы обработки.

Конфигурация контролируемой зоны определяется оптической системой, которая создает определенную диаграмму направленности детектора и, следовательно, формирует зону обнаружения детектора.

Схема обработки реализует определенный алгоритм анализа выходного сигнала ПЭП и принятие решения о наличии или отсутствии движения на объекте.

В случае принятия решения о движении, то есть о проникновении на объект, активизируется исполнительный элемент. Последний обычно представляет собой реле с контактами, включаемыми в шлейф сигнализации.

 

Формирование диаграммы направленности и выходного сигнала пассивного ИК извещателя

Пироприемник реагирует на изменение интенсивности ИК излучения на чувствительных элементах. Для формирования изменяющегося ИК излучения при наличии в зоне обнаружения движущихся объектов с температурой отличной от температуры окружающей среды используется оптическая система. Ее принцип действия поясняет упрощенная схема, приведенная на рис. 2.

Как видно из рисунка, оптическая система состоит из набора собирающих линз направляющих излучение на чувствительные элементы пироэлектрического приемника. Согласно правилам построения изображений в геометрической оптике, изображение объекта, удаленного от линзы на расстояние превышающее двойное фокусное, располагается в фокальной плоскости. Пусть мы имеем два чувствительных элемента, поверхности которых находятся в фокальной плоскости. Края чувствительных элементов образуют области пирамидальной формы с вершиной в оптическом центе линзы (чувствительные зоны пассивного ИК-извещателя). Объекты, находящиеся в этих областях дадут изображения на чувствительных элементах пироэлектрического приемника (рис. 2). Изображения предметов, расположенных за пределами этих областей, не попадут на чувствительные элементы пироэлектрического приемника. Таким образом, в такой системе каждая линза формирует две элементарные чувствительные зоны, свою для каждого чувствительного элемента.

Рис.  2

Размер чувствительной зоны определяется фокусным расстоянием линзы и размером чувствительного элемента. Расстояние между чувствительными элементами определяет размер области между чувствительными зонами (области нечувствительности). Освещенность изображения определяется размером линзы. Для создания системы элементарных чувствительных зон необходимо на главной плоскости расположить несколько линз. Положение оптических центров линз будет определять направление соответствующих элементарных чувствительных зон.

При выборе того, или иного извещателя для установки на объект необходимо учитывать:

• возможную помеховую обстановку в охраняемом помещении;

• размеры и конфигурацию помещения;

• степень важности охраняемого помещения;

• стоимость применяемых извещателей.

Пассивные инфракрасные извещатели предназначены для защиты площадей и объемов, а также поверхностей охраняемых помещений от проникновения путем восприятия и обработки инфракрасного излучения от нарушителя с последующей выдачей тревожного извещения.

Технические характеристики отдельных типов инфракрасных пассивных извещателей приведены в приложении.

При выборе места установки пассивного инфракрасного извещателя в помещении необходимо руководствоваться следующими положениями:

- извещатель в процессе эксплуатации не должен освещаться солнцем, особенно если перед окном имеются деревья, крона которых может создавать световые блики;

- извещатель не следует устанавливать так, чтобы он или стена напротив него освещалась автомобильными фарами или прожекторами;

- извещатель не следует устанавливать на расстоянии менее 1,5 м от вентиляционного отверстия (вентилятора теплого воздуха), прожекторов, ламп накаливания и от батареи центрального отопления, а также других источников, вызывающих быстрые изменения температуры, при этом не рекомендуется устанавливать извещатель над батареей центрального отопления;

- в помещениях, в которых возможно появление насекомых (тараканов, муравьев и т.п.)  необходимо применять извещатели, защищенные от проникновения внутрь насекомых, а также по требованию заказчика и подразделений охраны обеспечивать герметизацию мест ввода-вывода проводов в извещатель с помощью герметиков, что должно быть оговорено в задании на проектирование или акте обследования;

- в помещениях, где из-за периодического  складирования материальных ценностей или по другим причинам целесообразна установка извещателя только над входной дверью, необходимо применять извещатели, обладающие возможностью контроля пространства "под собой" (комплектоваться соответствующими линзами);

Пассивные оптико-электронные инфракрасные извещатели с иммунитетом к домашним животным

 

В помещениях, где в период охраны возможно нахождение домашних животных (котов, собак), необходимо использовать специализированные извещатели, имеющие иммунитет к домашним животным; не допускается применение на охраняемых подразделениями охраны объектах обычных извещателей, оснащенных линзой, позволяющей "поднимать" на определенное расстояние от пола зону чувствительности извещателя, из-за низкой помехоустойчивости;

Существует несколько способов защиты пассивных инфракрасных извещателей от животных:

  1.  Пространственная селекция;
  2.  Параметрическая селекция;
  3.  Последовательные алгоритмы.

Пространственная селекция:

- исключение животных из зоны обнаружения с помощью линз типа "Горизонтальная занавеска" ("Pet alley").

Однако это влечет за собой появление "мертвых" зон, кроме того, животные в квартире могут появиться и на высоте более 1,2 м, а на эту высоту в основном и рассчитаны такие линзы (запрыгнув на стол, диван и т.п.).

- селекция нарушителей по размеру за счет использования нескольких пироприемников или пироприемников со счетверенным пироэлементом.

За счет использования таких пироприемников каждый луч состоит из 4-х сегментов. Сигналы, принятые верхними и нижними сегментами обрабатываются раздельными каналами. Предполагается, что человек пересечет и верхние и нижние сегменты, а животное нет: при угловой ширине луча  около 4 0 на расстоянии 3 м высота сегмента составляет около 0,21 м, что соответствует высоте небольшого животного. Но животное может подойти и ближе, и тогда ложного срабатывания не избежать.

Параметрическая селекция:

Этот способ основан на отличиях в параметрах сигналов от нарушителя и животного из-за разных размеров нарушителей и животных (на пироприемник попадает разное количество ИК энергии), из-за различий в материале одежды нарушителя и типе шерсти животного (гладкошерстное или с густой шерстью) и т.п.

Основные способы:

- пороговые алгоритмы (чем больше масса, тем большая амплитуда сигнала, поэтому задается какой-то порог). Для его реализации чувствительность по всей диаграмме направленности должна быть равномерна, так как на амплитуду сигнала влияет не только масса объекта, но его расстояние до извещателя, разница между температурой объекта и фона. То есть для этого обязательно наличие термокомпенсации и равномерности лучей по диаграмме направленности. Пример –  МС-760 Т (" C & K") не реагирует на животных массой до 11 кг, но при условии, что животное не будет иметь возможность подходить к извещателю близко.          

В извещателях К-940, К-960 Visonic») используются линзы, с помощью которых пространство разбивается на вертикальные зоны.  Человек, в отличие от животного перекрывает больший участок зоны и, следовательно, излучает больше ИК-энергии. Кроме того, голова и сердце расположены вверху и излучают больше энергии, чем ноги. За счет этого обеспечивается селекция животных и человека.

IR-80BSiemens»), который не чувствителен к животным массой до 12 кг.

- многопараметрические алгоритмы, когда анализируется много параметров сигнала, например: амплитуда, длительность превышения амплитуды порогового значения, энергия, период повторения импульсов, степень "похожести импульсов" и др. Пример такого извещателя – МС-550 ("C & K") со счетверенным пироэлементом, который не чувствителен к животным массой до 7 кг (на расстоянии более 1,8 м от извещателя),  извещатели Bravo-6DSC»), которые за счет двух сдвоенных пироэлементов, контролирующих зоны, расположенные друг над другом, позволяют обеспечить иммунитет к животным массой до 38 кг ростом не выше 75 см (вторжение человека должны зафиксировать оба сдвоенных пироэлемента), IR-120BSiemens») с зеркальной оптикой, который не чувствителен к домашним животным массой  20 кг, а с адаптером – 40 кг.

Извещатели ИНС-104 необходимо устанавливать в соответствии с рекомендациями производителя, чтобы они имели иммунитет – на высоте НЕ МЕНЕЕ 2,4 м !!!

В настоящее время предпочтительнее использовать IS 2260, выпускаемый вместо  МС 760 Т.

ВОПРОС 2 Основные тактико-технические характеристики оптико-электронных инфракрасных извещателей.

При установке пассивного оптико-электронного инфракрасного извещателя в помещении должны быть выполнены следующие общие требования:

- извещатель не следует в местах, где он может быть закрыт каким-либо предметом, например, открывающейся дверью или мебелью;

- извещатель в процессе эксплуатации не должен освещаться солнцем, особенно если перед окном имеются деревья, крона которых может создавать световые блики;

- не следует устанавливать извещатель напротив отражающих поверхностей таких, как зеркало, поскольку они могут искажать диаграмму направленности извещателя;

- извещатель не следует устанавливать на расстоянии менее 1,5 м от вентиляционного отверстия (вентилятора теплого воздуха), прожекторов, ламп накаливания и от батарей центрального отопления, а также других источников, вызывающих быстрые изменения температуры, при этом не рекомендуется устанавливать извещатель над батареей центрального отопления;

- в помещениях, в которых возможно появление насекомых (тараканов, муравьев и т.п.), необходимо применять извещатели, защищенные от проникновения внутрь насекомых, а также обеспечивать герметизацию мест ввода-вывода проводов в извещатель с помощью герметиков, что должно быть оговорено в задании на проектирование или акте обследования; 

- поверхностные пассивные оптико-электронные инфракрасные извещатели для блокировки строительных конструкций от пролома необходимо устанавливать, как правило, в верхнем углу, на расстоянии от блокируемой строительной конструкции, указанном в технической документации на извещатели, обеспечивающем защиту всей блокируемой поверхности, особенно крайних точек, двумя чувствительными зонами диаграммы направленности.

В случаях, если в зону обнаружения извещателя попадают источники помех и размещением извещателя невозможно от них избавиться, допускается в проекте (акте обследования) предусматривать исключение их из зоны обнаружения путем заклеивания  с помощью непрозрачного скотча, изоляционной ленты и т.п. отдельных участков оптической системы (линзы), с помощью которых контролируются  области зоны обнаружения, где имеются источники помех.


Основные ТТХ пассивных оптико-электронных извещателей приведены ниже в таблице.

Табл.. Пассивные оптико-электронные извещатели

Рабочая температура, °С

13

-20…+60

-20…+60

-20…+60

-20…+60

-20…+60

0…+49

0…+49

0…+65

0…+49

-10…+50

Выход антисаботажа

12

110В

500мA

24В

500мA

110В

500м A

28В

100мA

28В

100мA

24В

25mA

24В

25mA

30В

25mA

24В

25мA

28В

200мA

Выход реле тревоги

11

110В

500мA

24В

500мA

110В

500м A

28В

250мA

28В

100мA

24В

100мA

24В

100мA

30В

100mA

24В

100мA

28В

150мA

Регулировка чувствительности

10

Зависит от высоты (h) установки

Потенцио-метр

От h уст. и пол. пл.

От h уст.

и пол.пл.

-

От h уст.

От h уст.

От h уст. и пол. пл

От h уст

От h уст.

и пол. пл

Регулировка дальности действия

9

Потенц.

и перем.

1, 2, 3

-

Потенц.,

Перемыч

Потенц.,

Перемыч.

От h  уст.

Перемыч.

Перемыч.

Перемыч.

W3 и W2

Перемыч.

3 положен

Перемыч.

Потребл. ток, при Uпит.= 12В, мА

8

24

15

8,4

15

9,0

20

20

20

20

18

Uпит, В

7

8,2…16

8,2…16

8,2…16

8,2…16

7,8…16

10…14

10…14

6…14

10…14

9…16

Зона обнаружения

Широкий

угол

6

Потолочный, угол обзора 360°, радиус действия 5м при высоте установки 4м.

-

15 х18 м

17х18 м

Потолочный, угол обзора 360°, радиус действия 4,8 м при высоте установки 3,7 м

13х13 м

15х12 м

18х18 м

15мх12м

11х11 м

Штора

5

12х1,2 м

15 х2 м

15х2 м

-

-

18х2 м

-

-

Коридор

4

-

30х3 м

30х3 м

-

-

24х2,5 м

-

-

Оптическая система

3

линза Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

Линза

Френеля

Линза

Френеля

Комбинир.

оптика

линза

Френеля

Линза

Френеля

Производитель

2

CROW,

Израиль

CROW,

Израиль

CROW,

Израиль

CROW,

Израиль

CROW,

Израиль

S&K,

США

S&K,

США

S&K,

США

S&K,

США

PARADOX,

Канада

Модель

1

МНС

МН-CRT

МН-10 ASM

МН-20N

SRP-360

XJ413T

XJ450T

XJ660T

МС-550Т

LIGHT +


13

-10…+50

-10…+50

-10…+49

-10…+50

0…+49

-10…+50

-10…+55

-10…+55

-30…+60

-30…+60

-20…+55

12

24В

100мA

24В

100мA

24В

500мА

24В

500мА

24В

500мА

24В

500мА

24В

500мА

24В

500мА

28В

100мА

24В

100мА

30В

100мА

11

24В

100мA

24В

100мA

24В

100мA

24В

100мA

24В

100мA

24В

100мA

24В

100мA

24В

100мA

28В

100мА

24В

100мА

30В

100мА

10

От h уст.

и пол. пл.

От h уст.

-

-

-

-

-

-

-

-

-

9

Перемыч.

J2

Перекл.

3 полож

2 полож.

Перемыч.

Перемыч.

Перемыч.

Перемыч.

Перемыч.

Перемыч.

Перемыч.

Перемыч.

М5

8

16

12,5

15

17

20

17

16

15

13

8,4

8

7

9,5…14

10…16

9…16

9…16

9…16

9…16

9…16

9…16

8,2…16

8,2…16

10…16

6

13х13 м

CLIP-1

9х13,5 м

Потолочный, угол обзора 180°,  радиус действия 5,4 м при h=3,6 м.

15х15 м

-

18х18 м

16х18 м

15х17 м

17х18 м

15х17 м

12х10 м

5

13х1 м

CLIP-4

3,6х1 м

h=6 м

13х1,5 м

h=6 м

18х2 м

h=2,2 м 18х2 м

4

22х2 м

CLIP-3

13,5х2 м

27х3 м

-

-

30х2,5 м

-

-

-

-

3

линза Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

линза

Френеля

черные

зеркала

2

DSC,

Канада

VISONIС,

Израиль

VISONIС,

Израиль

VISONIС,

Израиль

VISONIС,

Израиль

VISONIС,

Израиль

ROCОNET,

Израиль

ROCОNET,

Израиль

CROW,

Израиль

CROW,

Израиль

CERBERUS

Швейцария

1

BRAVO -2

CLIP

DISC

JET

CH-1000

SRN-2000 A

RK-6000

RK-7000

D&D

GENIUS

IR-130

PLUS


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32818. Философское значение творчества российских ученых-естествоиспытателей 13.47 KB
  Это позволяет ученому сделать заключение о том что под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера неизбежно должна перейти в новое состояние – в ноосферу высший завершающий и закономерный этап в эволюции биосферы. Вернадский рассматривал переход биосферы в ноосферу как явление планетарного масштаба подчеркивая что на новом этапе эволюции человечество своей жизнью стало единым целым. В статье Несколько слов о ноосфере опубликованной в 1944 году во время разрушительной мировой войны ученый тем не менее утверждает:...
32819. Особенности формирования и характерные черты западноевропейской фил. 20 в 14.25 KB
  ХХ век в мировой истории характеризуется рядом особенностей: небывалый научнотехнический прогресс результаты которого значительно изменили облик мира и человека. В то же время развитие науки и техники породило множество проблем; стремительность масштабность и радикальность изменений происходящих в мире и в жизни общества; глобализация происходящих процессов: научнотехнические достижения становятся достоянием всего мира возникающие проблемы также носят глобальный характер; демократизация политической сферы; глубокий кризис в...
32820. Философия экзистенциализма 14.78 KB
  Философия экзистенциализма. Идеи экзистенциализма оказали большое влияние на литературу театр кино многие его представители – люди искусства. Философия экзистенциализма носит индивидуалистический характер. Важнейшая категория экзистенциализма – смерть.
32821. «Философия жизни», как одно из основных направлений западноевропейской философии 20 в 14.13 KB
  Одним из вариантов стала философия жизни. Все существующее представители этого направления рассматривали как проявление некой первоначальной реальности – жизни недоступной ни чувственному ни рациональному познанию и постигаемой только интуитивно в результате непосредственных переживаний. Противопоставляя науке и разуму интуицию и инстинкт философия жизни представляет собой антисциентистское иррационалистическое направление.
32822. Философия неопозитивизма 16.04 KB
  Бурное развитие науки и техники формирование сциентизма как особого умонастроения стали причиной формирования ряда философских направлений в центре внимания которых проблема науки как феномена культуры а также вопросы методологии научного познания. Он выступил с идеей о неспособности философии ответить на вопросы поставленные развитием науки. Неопозитивизм уходя от решения коренных философских проблем сосредотачивается на частных логикометодологических исследованиях на анализе языка науки. Логический позитивизм спекулирует на реальных...
32823. Философия психоанализа 14.61 KB
  В центре внимания Фрейда – проблема бессознательного. Содержание бессознательного Фрейд сводит к двум видам влечений – сексуальные инстинкты либидо и влечение к жизни направленное на самосохранение оба влечения он выводит из комплекса Эдипа и комплекса электры. Юнг разработал концепцию коллективного бессознательного. Содержанием коллективного бессознательного являются врожденные образы символы – архетипы.
32824. Религиозная философия ХХ в 14.56 KB
  Ее основной чертой является стремление осмыслить проблемы современного человека с позиций христианской религии. Основные идеи Ф Аквинского: о структуре мироздания о соотношения веры и разума о месте человека в мире – являются основой неотомизма. Характерные черты этого направления отличающие его от томизма – внимание к проблемам современного мира и к внутреннему миру человека.Аквинским но расходится с ним в понимании отношения Бога и человека.
32825. Философская герменевтика. Проблема понимания в философии и медицине (медицинская герменевтика) 12.91 KB
  Философская герменевтика. Проблема понимания в философии и медицине медицинская герменевтика. В Древней Греции герменевтика представляла собой искусство толкования иносказаний а позднее – поэтических произведений особенно поэм Гомера. В самостоятельную область знания герменевтика выделилась в XIX в.
32826. Бытие и материя. Категория материя. Ее признаки 17.66 KB
  Бытие – основополагающая философская категория отражающая единство мира и целостность его существования. Бытие – предельно широкое по объему понятие охватывающее все существующее. Понятие бытие введено Парменидом IV в. Для объяснения этого понятия было введено противоположное ему понятие – небытие.