Prinsip operasi dan fitur fungsi detektor keamanan pasif inframerah. Detektor gerak PIR Detektor gerak PIR

Detektor gerak adalah dasar dari sistem keamanan, jenis dan karakteristik teknisnya menentukan tingkat efektivitasnya dan kompleksitas entri yang tidak sah.

Detektor yang paling umum digunakan dalam sistem alarm adalah sensor gerak inframerah pasif.

Fungsi utama mereka adalah kontrol volumetrik ruang terlindung dari seluruh bangunan.

Prinsip dan kondisi operasi

Perangkat mencatat dinamika perubahan radiasi termal objek dan latar belakang umum. Pemantauan dilakukan dalam jangka waktu tertentu.

Untuk operasi, kombinasi kondisi tertentu diperlukan. Pertama, perubahan posisi benda dalam ruang dikendalikan oleh detektor.

Kedua, lintasan harus berjalan tegak lurus dengan arah radiasi IR yang dihasilkan oleh perangkat.

Ketiga, jarak dari sumber radiasi harus cukup untuk tingkat persepsinya, yaitu harus menentukan perbedaan suhu antara objek (termasuk pakaian) dan latar belakang di sekitarnya.

Kepekaan

Elemen pemindaian utama perangkat, pirodetektor, memiliki struktur ganda, dan oleh karena itu, pemisahan pasangan dari setiap sinar terjadi pada bidang radiasi.

Berdasarkan fitur struktural berbagai model sensor gerak inframerah, zona sensitivitas berbagai model mungkin memiliki konfigurasi yang berbeda. Ini mungkin balok titik diarahkan ke segmen sudut kecil, membentuk titik deteksi jauh.

Beberapa balok seperti itu yang terletak di bidang horizontal atau vertikal membentuk "penghalang vertikal" atau "permukaan pemindaian", bisa horizontal atau memiliki kemiringan.

Sebuah sinar lebar tunggal yang dipancarkan dalam bidang horizontal atau vertikal membentuk "tirai pemindaian".

Selain itu, intensitas radiasi yang dihasilkan mempengaruhi panjang zona pemicu yang dipindai. Sektor survei dapat dari 30 0 hingga 180 0 untuk detektor dinding dan melingkar - 360 0 untuk model langit-langit. Dimungkinkan juga untuk mengatur jumlah sinar, dan sudut kemiringannya, hingga 90 0 .

Keragaman ini disebabkan oleh persyaratan untuk operasi dalam berbagai kondisi dan tingkat efisiensi yang tinggi, yang harus memastikan sensitivitas detektor yang seragam di seluruh volume respons yang dilindungi.

Elemen optik

Sensitivitas detektor tergantung pada persentase tumpang tindih area balok. Dengan demikian, pada jarak 15-20 m, untuk mendeteksi objek seukuran seseorang, diperlukan balok dengan lebar tidak lebih dari 100.

Tetapi ketika mendekati perangkat, tingkat sensitivitas akan meningkat, dan dari jarak 5 m, mouse biasa dapat membunyikan alarm.

Untuk mendistribusikan keseragaman area sensitif, elemen optik membentuk beberapa sektor radiasi dengan lebar dan arah yang berbeda pada sudut yang berbeda. Perangkat itu sendiri, sebagai suatu peraturan, dipasang sedikit lebih tinggi dari ketinggian manusia.

Akibatnya, seluruh volume zona deteksi dibagi menjadi beberapa sektor, dengan berbagai tingkat sensitivitas sinar, dipilih sedemikian rupa sehingga sensitivitas keseluruhan perangkat tidak berubah dari bergerak menjauh atau mendekatinya.

Masalah keseragaman sensitivitas sensor gerak IR pasif diselesaikan dengan bantuan diffusers optik.

Sistem seperti itu dapat disetel lebih tepat, yang memungkinkan untuk meningkatkan sensitivitasnya pada jarak jauh hingga 60%. Selain itu, struktur segmen memudahkan pengaturan perlindungan untuk zona "sabotase" yang dekat.

Penggunaan teknologi tripleks pada cermin memungkinkan penggunaan sensor gerak inframerah di ruangan yang terdapat hewan peliharaan.

Model performa tinggi modern menggunakan kombinasi kedua sistem, di mana lensa Fresnel mengontrol zona tengah, dan perangkat optik cermin mendekati zona jauh dan zona sabotase.

Penerima dan interferensi Pyro

Transduser piroelektrik adalah perangkat semikonduktor yang mampu mendeteksi perbedaan suhu dan mengubahnya menjadi impuls listrik.

Sensor ini menggunakan pasangan, dan dalam beberapa model, dua pasang elemen piroelektrik. Hal ini mengurangi jumlah alarm palsu yang disebabkan oleh peningkatan sederhana pada suhu ruangan.

Dalam penerima pyro berpasangan, pemicuan hanya terjadi ketika salah satu balok berpotongan, pemrosesan terjadi sesuai dengan algoritma diferensial, mengurangi sinyal satu elemen pyro dari sinyal yang lain.

Jenis gangguan utama yang dapat menyebabkan pemicu palsu pada sensor gerak IR bawaan:

• serangga yang masuk ke dalam atau di badan sensor;
• Hewan peliharaan;
• getaran dan guncangan;
• interferensi radio dan elektromagnetik;
• sumber cahaya terarah dan terang;
• AC, baterai, tirai termal dan peralatan iklim lainnya;
• refleksi parsial sinar IR dari permukaan bagian dalam perangkat;
• pemanasan bagian internal detektor.

Blok pemrosesan

Perangkat analog, digital atau gabungan yang menyediakan pemrosesan sinyal yang datang dari penerima alami untuk mengisolasi impuls yang disebabkan oleh penyusup dari aliran interferensi umum.

Algoritma pemrosesan didasarkan pada analisis bentuk, durasi, dan besarnya sinyal. Sinyal dari sosok manusia simetris dan bipolar, berbeda dengan sinyal tidak seimbang yang berisik.

Nilai sinyal adalah parameter utama yang digunakan untuk menganalisis pulsa yang masuk.

Dalam model BO berbiaya rendah, hanya itu yang dianalisis, dibandingkan dengan indikator ambang batas dan menghitung jumlah operasi. Setelah melebihi jumlah tertentu per unit waktu, alarm diaktifkan.

Metode ini tidak sempurna dan menyebabkan sejumlah besar alarm palsu dari getaran atau interferensi elektromagnetik.

Jika Anda mengatur sensitivitas rendah, maka pada sensor dengan zona kontrol jenis "tirai tunggal", mungkin tidak ada operasi sama sekali jika hanya satu balok yang dilintasi.

Pada sensor yang lebih mahal, polaritas dan simetri sinyal yang masuk juga dianalisis.

Metode untuk melindungi detektor gerakan dari gangguan

Plastik penyaring cahaya khusus dari lensa luar membantu melindungi elemen piroelektrik dari cahaya putih; untuk melindungi dari serangga, ruang tertutup dipasang di antara elemen penerima piro dan lensa.

Juga, hampir semua model modern dilengkapi dengan tamper relay, yang menandakan perangkat telah diretas.

Model rumah tangga biasa dengan fungsionalitas rata-rata

PARADOX NV500

Optik - lensa silindro-sferis hibrida dengan segmen lensa Fresnel dengan sudut pandang 1020.

Pola directivity dirancang untuk memberikan sensitivitas yang seragam di seluruh volume yang dikontrol. Super Creep Zone adalah fungsi kontrol zona sabotase. Pemblokiran digital deteksi hewan hingga 16 kg.

Penghitungan pulsa dua tingkat sesuai dengan algoritma APSP. Kompensasi suhu otomatis. Penyesuaian sensitivitas digital otomatis 5 level. Perlindungan pembukaan - relai keadaan padat.

Sensor jenis ini dapat digunakan tidak hanya di, tetapi juga di perangkat pencahayaan otomatis, dan sistem peringatan dini, dll.

Prinsip pengoperasian IKSO pasif. Prinsip operasi ICSO pasif didasarkan pada pendaftaran sinyal yang dihasilkan oleh fluks panas yang dipancarkan oleh objek deteksi. Sinyal yang berguna pada output penerima radiasi situs tunggal inersia ditentukan oleh ekspresi:

di mana S u adalah sensitivitas tegangan penerima radiasi, adalah perubahan besarnya insiden fluks panas pada jendela input sistem optik dan disebabkan oleh pergerakan objek di zona deteksi.

Nilai maksimum sesuai dengan kasus ketika objek sepenuhnya berada dalam bidang pandang ICS. Mari kita nyatakan nilai ini sebagai

Dengan asumsi bahwa kerugian dalam sistem optik sangat kecil sehingga dapat diabaikan, kita dapat menyatakannya dalam bentuk objek dan parameter latar belakang. Biarkan di dalam latar belakang, yang permukaannya memiliki suhu mutlak T f dan emisivitas E f, sebuah benda muncul yang suhu mutlaknya Tob, dan emisivitas Eov. Luas proyeksi objek pada bidang yang tegak lurus dengan arah pengamatan dilambangkan sebagai jadi, dan bidang proyeksi latar belakang bidang pandang - B f. Kemudian nilai insiden fluks panas pada jendela input sistem optik sebelum munculnya objek ditentukan oleh ekspresi:

di mana jarak dari jendela input ke permukaan latar belakang; 1. f - kecerahan latar belakang; S BX - area jendela input sistem optik.

Nilai fluks panas yang dibuat oleh objek ditentukan dengan cara yang sama:

di mana t - jarak dari IKSO ke objek; - kecerahan objek.

Di hadapan suatu objek, insiden fluks panas pada jendela input dibuat oleh objek dan bagian dari permukaan latar belakang yang tidak terlindung oleh objek, dari mana fluks panas total

Maka perubahan fluks panas AF ditulis sebagai:

Dengan asumsi bahwa hukum Lambert berlaku untuk objek dan latar belakang, kami menyatakan kecerahan Lo6 dan b f melalui emisivitas dan suhu absolut:

di mana adalah konstanta Stefan-Boltzmann.

Mengganti dan menjadi, kami memperoleh ekspresi untuk AF dalam hal suhu absolut dan emisivitas objek dan latar belakang:

Untuk parameter tertentu dari sistem optik dan penerima radiasi, nilai sinyal yang sesuai dengan sepenuhnya ditentukan oleh perubahan radiasi. DE.

Emisivitas kulit manusia sangat tinggi, rata-rata 0,99 relatif terhadap benda hitam pada panjang gelombang lebih besar dari 4 mikron. Di wilayah spektrum IR, sifat optik penutup kulit mendekati sifat benda hitam. Suhu kulit tergantung pada pertukaran panas antara kulit dan lingkungan. Pengukuran yang dilakukan dengan bantuan imager termal Aga-750 menunjukkan bahwa pada suhu udara +25°С, suhu di permukaan telapak tangan seseorang bervariasi dalam +32 ... + 34°С, dan pada suhu udara +19°С - di dalam +28...+30°С. Kehadiran pakaian mengurangi kecerahan objek, karena suhu pakaian lebih rendah dari suhu kulit telanjang. Pada suhu sekitar +25 °C, suhu permukaan tubuh rata-rata yang diukur dari seseorang yang mengenakan setelan jas adalah +26 °C. Emisi pakaian juga bisa berbeda dari kulit telanjang.

Parameter lain yang termasuk dalam ekspresi dapat mengambil nilai yang berbeda tergantung pada situasi tertentu dan/atau tugas operasional.

Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci proses pembentukan sinyal dan jenis gangguan utama yang memengaruhi operasi palsu ICSO pasif.

Pembentukan sinyal. Untuk pemahaman yang lebih baik tentang metode dan algoritma untuk meningkatkan kekebalan kebisingan ICSO, perlu untuk memiliki gagasan tentang parameter utama sinyal - bentuk, amplitudo, durasi, ketergantungan pada kecepatan gerakan manusia dan suhu latar belakang.

Pertimbangkan satu zona deteksi sinar sepanjang 10 m dengan diameter sinar di dasar kerucut 0,3 m Diasumsikan bahwa seseorang melintasi zona normal dengan kecepatan maksimum dan minimum pada jarak 10, 5 dan 1 m dari penerima pada jarak 10 m berbentuk segitiga dengan maksimum bila zona tertutup seluruhnya. pada gambar. 4.8.6 menunjukkan spektrum sinyal ini. Ketika melintasi balok pada jarak yang lebih pendek, sinyal berbentuk trapesium dengan bagian depan yang curam, dan spektrum sinyal ini berbentuk seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4.9.6.

Jelas, durasi sinyal berbanding terbalik dengan kecepatan gerakan dan jarak ke penerima.

Sinyal sebenarnya berbeda dari gambar ideal karena distorsi yang ditimbulkan oleh jalur amplifikasi dan penerapan noise kacau yang diciptakan oleh fluktuasi suhu latar belakang. Rekaman sinyal nyata yang diperoleh dengan menggunakan penerima pyro domestik PM2D ditunjukkan pada gambar. 4.10. Karakteristik spektralnya juga disajikan di sini, diperoleh dengan melewatkan sinyal yang sebenarnya direkam melalui penganalisis spektrum perusahaan

Analisis catatan memungkinkan seseorang untuk menentukan "jendela" spektral yang diperlukan untuk transmisi sinyal yang dihasilkan ketika melintasi zona di tempat mana pun di seluruh rentang kecepatan dari 0,1 hingga 15 Hz. Pada saat yang sama, pelemahan sinyal dimungkinkan di tepi jangkauan, karena penerima piroelektrik memiliki karakteristik frekuensi amplitudo dengan penurunan di wilayah 5 ... 10 Hz. Untuk mengimbanginya, perlu untuk memasukkan penguat korektif khusus ke dalam jalur pemrosesan sinyal, yang memberikan peningkatan respons frekuensi di wilayah 5 ... 20 Hz.

kontras suhu. Amplitudo sinyal, seperti yang telah disebutkan, ditentukan oleh kontras suhu antara tubuh manusia dan latar belakang ke mana pancaran diarahkan. Karena suhu latar belakang berubah mengikuti perubahan suhu ruangan, sinyal yang sebanding dengan perbedaannya juga berubah.

Pada titik di mana suhu orang dan latar belakang bertepatan, nilai sinyal keluaran adalah nol. Pada suhu yang lebih tinggi, sinyal berubah tanda.

Suhu latar belakang di dalam ruangan mencerminkan keadaan udara di luar ruangan dengan beberapa penundaan karena inersia termal dari bahan struktural bangunan.

Kontras suhu juga tergantung pada suhu permukaan luar seseorang, mis. kebanyakan dari pakaiannya. Dan di sini keadaan berikut ternyata signifikan. Jika seseorang memasuki ruangan tempat IKSO dipasang dari luar, misalnya dari jalan, di mana suhu dapat berbeda secara signifikan dari suhu di dalam ruangan, maka pada saat pertama kontras termal dapat menjadi signifikan. Kemudian, saat suhu pakaian "beradaptasi" dengan suhu ruangan, sinyalnya menurun. Tetapi bahkan setelah lama berada di dalam ruangan, kekuatan sinyal tergantung pada jenis pakaiannya. pada gambar. 4.11 menunjukkan ketergantungan eksperimental kontras suhu seseorang pada suhu lingkungan. Garis putus-putus menunjukkan ekstrapolasi data eksperimen untuk suhu di atas 40°C.

Area yang diarsir 1 adalah kisaran kontras tergantung pada bentuk pakaian, jenis latar belakang, ukuran orang dan kecepatan gerakannya.

Penting untuk dicatat bahwa transisi nilai kontras suhu melalui nol hanya terjadi jika, dalam kisaran suhu 30...39.5 °C, pengukuran dilakukan setelah adaptasi seseorang di ruangan berpemanas selama 15 menit. . Dalam kasus intrusi ke zona sensitivitas CO dari seseorang yang sebelumnya berada di ruangan dengan suhu di bawah 30°C atau di udara terbuka dengan suhu 44°C, level sinyal dalam kisaran suhu 30. ..39.5°C terletak di area 2 dan tidak mencapai nol.

Distribusi suhu di atas permukaan manusia tidak seragam. Paling dekat dengan 36°C pada bagian tubuh yang terbuka - wajah dan tangan, dan suhu permukaan pakaian lebih dekat dengan latar belakang ruangan. Oleh karena itu, sinyal pada input penerima piro tergantung pada bagian tubuh mana yang tumpang tindih dengan zona sensitivitas pancaran.

Pertimbangan proses pembentukan sinyal memungkinkan kita untuk menarik kesimpulan berikut:

Amplitudo sinyal ditentukan oleh kontras suhu permukaan manusia dan latar belakang, yang dapat berkisar dari pecahan derajat hingga puluhan derajat;

Bentuk sinyal memiliki bentuk segitiga atau trapesium, durasi sinyal ditentukan oleh persimpangan zona balok dan, ketika bergerak di sepanjang garis normal ke balok, dapat dari 0,05 hingga 10 detik. Saat bergerak pada sudut normal, durasi sinyal meningkat. Kepadatan spektral maksimum sinyal terletak pada kisaran 0,15 hingga 5 Hz;

Ketika seseorang bergerak di sepanjang balok, sinyalnya minimal dan hanya ditentukan oleh perbedaan suhu antara bagian individu dari permukaan orang tersebut dan berjumlah pecahan derajat;

Ketika seseorang bergerak di antara balok, sinyal praktis tidak ada;

Pada suhu kamar yang mendekati suhu permukaan tubuh manusia, sinyalnya minimal; perbedaan suhu adalah pecahan derajat;

Amplitudo sinyal pada sinar yang berbeda dari zona deteksi dapat berbeda secara signifikan satu sama lain, karena ditentukan oleh kontras suhu tubuh manusia dan area latar belakang ke mana sinar ini diarahkan. Perbedaannya bisa sampai sepuluh derajat.

Interferensi pada IKSO pasif. Mari kita beralih ke analisis efek interferensi yang menyebabkan operasi palsu ICSO pasif. Yang kami maksud dengan interferensi adalah pengaruh lingkungan eksternal atau kebisingan internal dari perangkat penerima yang tidak terkait dengan pergerakan seseorang di zona sensitivitas SO.

Berikut klasifikasi interferensi:

Termal, disebabkan oleh pemanasan latar belakang saat terkena radiasi matahari, aliran udara konveksi dari pengoperasian radiator, AC, angin;

Listrik, yang disebabkan oleh pengambilan dari sumber emisi listrik dan radio pada elemen individu dari bagian elektronik CO;

Sendiri, karena kebisingan penerima pyro dan jalur penguatan sinyal;

Orang luar yang terkait dengan pergerakan di zona sensitivitas CO dari hewan kecil atau serangga di permukaan jendela optik input CO.

Interferensi yang paling signifikan dan "berbahaya" adalah termal, yang disebabkan oleh perubahan suhu area latar belakang, ke mana zona sensitivitas sinar diarahkan. Paparan radiasi matahari menyebabkan peningkatan lokal suhu masing-masing bagian dinding atau lantai ruangan. Pada saat yang sama, perubahan suhu secara bertahap tidak melewati sirkuit penyaringan perangkat, namun fluktuasinya yang relatif tajam dan "tidak terduga", terkait, misalnya, dengan bayangan matahari dengan melewati awan atau lewatnya kendaraan, menyebabkan gangguan yang mirip dengan sinyal dari orang yang lewat. Amplitudo kebisingan tergantung pada inersia latar belakang ke mana berkas diarahkan. Misalnya, waktu perubahan suhu dinding beton telanjang jauh lebih lama daripada dinding kayu atau wallpaper.

pada gambar. catatan gangguan matahari yang khas pada output penerima piro selama perjalanan awan, serta spektrumnya, diberikan.

Dalam hal ini, perubahan suhu selama gangguan matahari mencapai 1,0 ... 1,5 ° C, terutama dalam kasus di mana sinar diarahkan ke latar belakang inersia rendah, misalnya, dinding kayu atau tirai yang terbuat dari kain. Durasi gangguan tersebut tergantung pada kecepatan bayangan dan dapat berada dalam kisaran kecepatan karakteristik gerakan manusia. Perlu dicatat satu keadaan penting yang memungkinkan untuk menangani gangguan tersebut. Jika dua sinar diarahkan ke daerah tetangga di latar belakang, maka jenis dan amplitudo sinyal interferensi dari paparan sinar matahari hampir sama di setiap sinar, yaitu. ada korelasi interferensi yang kuat. Ini memungkinkan desain sirkuit yang tepat untuk menekannya dengan mengurangi sinyal,

Gangguan konvektif disebabkan oleh pengaruh aliran udara yang bergerak, seperti angin dengan jendela terbuka, retakan di jendela, serta peralatan pemanas rumah tangga - radiator dan AC. Aliran udara menyebabkan fluktuasi kacau pada suhu latar belakang, amplitudo dan rentang frekuensi yang bergantung pada kecepatan aliran udara dan karakteristik permukaan latar belakang.

Berbeda dengan iradiasi matahari, interferensi konvektif dari berbagai bagian latar belakang, yang mempengaruhi bahkan pada jarak 0,2 ... 0,3 m, berkorelasi lemah satu sama lain dan pengurangannya tidak berpengaruh.

Gangguan listrik terjadi ketika sumber emisi listrik dan radio, pengukuran dan peralatan rumah tangga, penerangan, motor listrik, perangkat transmisi radio dihidupkan, serta fluktuasi arus pada jaringan kabel dan saluran listrik. Pelepasan petir juga menciptakan tingkat gangguan yang signifikan.

Sensitivitas penerima piroelektrik sangat tinggi - ketika suhu berubah sebesar 1 ° C, sinyal keluaran langsung dari kristal adalah sebagian kecil dari mikrovolt, sehingga interferensi dari sumber interferensi beberapa volt per meter dapat menyebabkan pulsa interferensi ribuan kali lebih besar dari sinyal yang berguna. Namun, sebagian besar gangguan listrik memiliki durasi pendek atau tepi curam, yang memungkinkan untuk membedakannya dari sinyal yang berguna.

Kebisingan yang melekat pada penerima pyro menentukan batas sensitivitas tertinggi dari ICSO dan memiliki bentuk derau putih. Dalam hal ini, metode penyaringan tidak dapat digunakan di sini. Intensitas kebisingan meningkat ketika suhu kristal naik sekitar dua faktor untuk setiap sepuluh derajat. Penerima piroelektrik modern memiliki tingkat kebisingan intrinsik yang sesuai dengan perubahan suhu 0,05...0,15 °C.

Kesimpulan:

1. Rentang interferensi spektral tumpang tindih dengan rentang sinyal dan terletak di wilayah dari pecahan hingga puluhan hertz.

2. Jenis gangguan yang paling berbahaya adalah penerangan latar belakang matahari, yang efeknya meningkatkan suhu latar belakang sebesar 3...5°C.

3. Interferensi dari iradiasi matahari untuk area dekat di latar belakang berkorelasi kuat satu sama lain dan dapat dilemahkan saat menggunakan skema dua sinar untuk membangun CO.

4. Interferensi konvektif dari peralatan rumah tangga termal memiliki bentuk fluktuasi suhu acak yang berfluktuasi, mencapai 2 ... 3 ° C dalam rentang frekuensi dari 1 hingga 20 Hz dengan korelasi yang lemah antara balok.

5. Gangguan listrik berupa pulsa pendek atau tindakan langkah dengan tepi curam, tegangan induksi bisa ratusan kali lebih tinggi dari sinyal.

6. Suara intrinsik dari penerima piroelektrik, sesuai dengan sinyal ketika suhu berubah sebesar 0,05...0,15 °C, terletak pada rentang frekuensi yang tumpang tindih dengan rentang sinyal, dan meningkat sebanding dengan suhu kira-kira dua kali untuk setiap 10 ° C.

Metode untuk meningkatkan kekebalan kebisingan ICSO pasif.Metode penerimaan diferensial Radiasi Zh telah menjadi cukup luas. Inti dari metode ini adalah sebagai berikut: dengan bantuan penerima dua situs, dua zona sensitivitas yang terpisah secara spasial terbentuk. Sinyal yang dihasilkan di kedua saluran saling dikurangkan:

Jelas bahwa dua zona sensitivitas yang terpisah secara spasial tidak dapat dilintasi oleh objek yang bergerak pada saat yang bersamaan. Dalam hal ini, sinyal di saluran muncul secara bergantian, oleh karena itu, amplitudonya tidak berkurang. Ini mengikuti dari rumus bahwa kebisingan pada output penerima diferensial adalah nol jika kondisi berikut dipenuhi bersama-sama:

1. Bentuk interferensi pada saluran adalah sama.

2. Amplitudo interferensi adalah sama.

3. Interferensi memiliki posisi waktu yang sama.

Dalam kasus interferensi matahari, kondisi 1 dan 3 terpenuhi, Kondisi 2 terpenuhi hanya jika bahan yang sama berfungsi sebagai latar belakang di kedua saluran atau sudut datang energi matahari di latar belakang sama di kedua saluran atau di keduanya. saluran, fluks radiasi matahari jatuh di seluruh area latar belakang yang membatasi zona sensitivitas. pada gambar. ketergantungan amplitudo kebisingan pada output dari tahap diferensial pada amplitudo kebisingan pada inputnya ditunjukkan.

Parameternya adalah rasio amplitudo efek interferensi di saluran. Dalam hal ini, yang kami maksud adalah kondisi 1 dan 3 terpenuhi.

Dari gambar. dapat dilihat bahwa dengan kebetulan yang cukup baik dari amplitudo efek interferensi di saluran, penindasan 5 ... 10 kali lipat dari interferensi ini tercapai. Untuk U B xi/U B x2> 1.2, pengurangan interferensi berkurang dan karakteristik oui = / cenderung mirip dengan karakteristik penerima tunggal.

Di bawah pengaruh interferensi konvektif, tingkat penekanannya oleh penerima diferensial ditentukan oleh tingkat korelasinya pada titik-titik spasial dari permukaan latar belakang. Pendugaan derajat korelasi spasial interferensi konvektif dapat dilakukan dengan mengukur intensitasnya dengan metode penerimaan diferensial dan konvensional. Hasil beberapa pengukuran ditunjukkan pada gambar. 4.14.

Penyaringan frekuensi yang optimal. Penekanan interferensi yang efektif dengan metode ini dimungkinkan dengan perbedaan yang signifikan dalam spektrum frekuensi sinyal dan interferensi. Ini mengikuti dari data di atas bahwa tidak ada perbedaan seperti itu dalam kasus kami. Oleh karena itu, penggunaan metode ini untuk menghilangkan gangguan sepenuhnya tidak mungkin dilakukan.

Jenis kebisingan utama yang menentukan sensitivitas ICSO adalah kebisingan intrinsik penerima. Oleh karena itu, mengoptimalkan bandwidth penguat tergantung pada spektrum sinyal dan sifat kebisingan penerima memungkinkan untuk mewujudkan kemampuan membatasi sistem penerima.

Penyaringan spektral optik. Inti dari metode penyaringan spektral optik sama seperti dalam kasus penyaringan frekuensi optimal. Dengan penyaringan spektral, kebisingan ditekan karena perbedaan spektrum optik sinyal dan kebisingan. Perbedaan-perbedaan ini praktis tidak ada untuk interferensi konvektif dan untuk komponen interferensi matahari yang timbul karena perubahan suhu latar belakang di bawah pengaruh radiasi matahari, namun spektrum komponen interferensi matahari yang dipantulkan dari latar belakang berbeda secara signifikan dari spektrum sinyal. Kerapatan spektral luminositas energi benda hitam ditentukan oleh rumus Planck:

di mana panjang gelombang; k - konstanta Boltzmann; T - suhu tubuh; h adalah konstanta Planck; c adalah kecepatan cahaya.

Representasi grafis dari fungsi yang dinormalisasi ke radiasi kontras objek dan radiasi matahari ditunjukkan pada Gambar. 4.15.

Menurut teori klasik penyaringan optimal linier, untuk memastikan rasio signal-to-noise maksimum, passband spektral dari filter optik harus dicocokkan dengan spektrum radiasi kontras objek dan memiliki bentuk yang ditunjukkan pada Gambar. 4.15.

Dari bahan yang diproduksi secara massal, kaca bebas oksigen IKS-33 paling memenuhi kondisi ini.

Tingkat penekanan gangguan matahari oleh filter ini untuk berbagai latar belakang ditunjukkan pada Tabel. 4.1. Tabel tersebut menunjukkan bahwa penekanan interferensi matahari terbesar dicapai oleh filter IKS-33. Film polietilen hitam agak lebih rendah dari IKS-33.

Jadi, bahkan saat menggunakan filter IKS-33, interferensi matahari hanya ditekan 3,3 kali, yang tidak dapat menghasilkan peningkatan radikal dalam kekebalan kebisingan dari alat deteksi optik pasif.

Pemfilteran frekuensi spasial yang optimal. Diketahui bahwa karakteristik deteksi di bawah kondisi penyaringan linier optimal secara unik terkait dengan nilai rasio signal-to-noise. Untuk mengevaluasi dan membandingkannya, akan lebih mudah untuk menggunakan kuantitas

di mana U - amplitudo sinyal; - kerapatan spektral daya sinyal; - kerapatan spektral daya interferensi.

Tabel 1. Tingkat penekanan interferensi matahari oleh berbagai filter untuk berbagai latar belakang

Secara fisis, nilai adalah perbandingan energi sinyal dengan kerapatan spektral daya interferensi. Jelas, ketika sudut solid dari zona sensitivitas dasar berubah, intensitas interferensi yang dipancarkan oleh latar belakang dan memasuki saluran penerima berubah. Pada saat yang sama, amplitudo sinyal tergantung pada bentuk geometris zona sensitivitas dasar. Mari kita cari tahu pada konfigurasi apa zona sensitivitas dasar nilai q mencapai nilai maksimumnya, yang kami anggap model deteksi paling sederhana. Biarkan zona sensitivitas ICSO tetap relatif terhadap latar belakang, dan objek yang akan dideteksi bergerak dengan kecepatan sudut Vo6 relatif terhadap titik pengamatan. Zona sensitivitas dan objek pada bidang yang normal terhadap sumbu optik berbentuk persegi panjang, dan dimensi sudut objek dan bidang pandang sangat kecil sehingga dapat dianggap dengan tingkat akurasi yang cukup.

di mana sudut solid di mana objek terlihat; adalah sudut solid dari zona sensitivitas; adalah ukuran sudut objek

bertanggung jawab di bidang horizontal dan vertikal; ukuran sudut zona sensitivitas, masing-masing, di bidang horizontal dan vertikal;

Kecerahan energi objek B kira-kira sama di seluruh permukaannya, dan kerapatan spektral kecerahan energi kebisingan latar belakang adalah sama di seluruh permukaan latar belakang. Sinyal dan kebisingan latar belakang bersifat aditif. Pergerakan benda terjadi secara beraturan pada bidang sudut a. Penerima energi adalah inersia, kuadrat. Sinyal dari penerima diumpankan ke filter optimal yang dapat disetel. Kemudian kepadatan daya spektral dari gangguan latar belakang pada output penerima akan ditentukan oleh ekspresi:

di mana Koptik- koefisien transmisi sistem optik; Ke t- koefisien transmisi jalur propagasi sinyal; Ke P- sensitivitas penerima.

Ketika sebuah objek melintasi bidang pandang, pulsa sinyal dihasilkan pada output penerima, yang bentuk dan spektrumnya, dalam kasus di mana u, ditentukan oleh ekspresi:

di mana U0 adalah pulsa sinyal unit amplitudo; - spektrum pulsa sinyal unit amplitudo.

Untuk latar belakang yang memancarkan kebisingan yang kerapatan spektral dayanya berbentuk, nilai keluaran penerima tanpa inersia sesuai dengan ekspresi ditentukan sebagai

Sifat ketergantungan kuantitas o dan memiliki bentuk yang ditunjukkan pada Gambar. 4.16. Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa untuk memastikan rasio kebisingan sinyal-ke-latar belakang maksimum, bentuk zona sensitivitas harus dikaitkan dengan bentuk objek.

Untuk kasus derau latar belakang yang berfluktuasi, nilai maksimum rasio derau sinyal/latar belakang dicapai ketika bentuk geometris dari zona sensitivitas dasar bertepatan dengan bentuk objek. Kesimpulan ini juga berlaku untuk kasus gangguan impuls surya. Hal ini ditegaskan oleh fakta yang jelas bahwa ketika sudut solid zona sensitivitas meningkat dari nilai yang sama dengan sudut solid di mana objek terlihat, amplitudo sinyal tidak berubah, dan amplitudo interferensi matahari meningkat sebanding dengan sudut padat dari zona sensitivitas. Artinya, metode penyaringan frekuensi spasial yang optimal memungkinkan untuk meningkatkan kekebalan kebisingan dari alat deteksi optik pasif untuk gangguan konvektif dan matahari.

Metode dual-band untuk menerima radiasi inframerah. Inti dari metode ini terletak pada pengenalan saluran kedua ke ICSO, yang menyediakan penerimaan radiasi IR dalam rentang IR terlihat atau dekat, untuk mendapatkan informasi tambahan yang membedakan sinyal dari interferensi. Penggunaan saluran seperti itu bersama dengan saluran utama dalam kondisi satu ruangan tidak efektif, karena sinyal dan interferensi dengan adanya iluminasi terbentuk di kedua rentang spektral. Jauh lebih efektif adalah penggunaan saluran jangkauan yang terlihat ketika dipasang di luar tempat yang dilindungi, di tempat-tempat yang tidak dapat diakses untuk memblokir saluran ini dengan sumber cahaya buatan. Dalam hal ini, ketika iluminasi matahari berubah, saluran menghasilkan sinyal yang melarang kemungkinan pengoperasian ICSO di bawah pengaruh gangguan matahari. Dengan organisasi seperti itu, metode dual-band memungkinkan untuk sepenuhnya menghilangkan positif palsu ICSO, yang dimungkinkan karena terjadinya gangguan matahari. Kemungkinan memblokir saluran termal selama interferensi sudah jelas.

Metode parametrik untuk meningkatkan kekebalan kebisingan IKSO. Dasar metode parametrik untuk meningkatkan kekebalan kebisingan ICSO adalah identifikasi sinyal yang berguna oleh satu atau kombinasi parameter karakteristik objek yang menyebabkan munculnya sinyal-sinyal ini. Dengan parameter seperti itu, kecepatan objek, dimensinya, jarak ke objek dapat digunakan. Dalam praktiknya, sebagai suatu peraturan, nilai parameter tertentu tidak diketahui sebelumnya. Namun, ada beberapa area definisi mereka. Jadi, kecepatan seseorang yang berjalan kaki kurang dari 7 m/s. Kombinasi pembatasan tersebut dapat secara signifikan mempersempit domain definisi sinyal yang berguna dan, oleh karena itu, mengurangi kemungkinan alarm palsu.

Mari kita pertimbangkan beberapa cara untuk menentukan parameter suatu objek selama deteksi optik pasifnya. Untuk menentukan kecepatan benda, ukuran liniernya dalam arah gerakan dan jaraknya, perlu untuk mengatur dua zona sensitivitas paralel, berjarak di bidang gerakan objek dengan jarak dasar tertentu L. Kemudian mudah untuk menentukan bahwa kecepatan objek normal ke zona sensitivitas

di mana adalah waktu tunda antara sinyal di saluran penerima.

Dimensi linier benda bob di bidang normal ke zona sensitivitas didefinisikan sebagai

dimana tio .5 - durasi pulsa sinyal pada level U=0.5U max .

Asalkan, jarak ke objek ditentukan oleh ekspresi

di mana adalah ukuran sudut zona sensitivitas dasar dalam radian; adalah durasi bagian depan pulsa sinyal.

Nilai parameter yang diperoleh goyah, b^, D o6 dibandingkan dengan area definisinya, setelah itu keputusan dibuat untuk mendeteksi objek. Dalam kasus ketika pengorganisasian dua zona sensitivitas paralel tidak mungkin, parameter pulsa sinyal dapat berfungsi sebagai parameter pengidentifikasi: waktu naik, durasi pulsa, dll. Kondisi utama untuk penerapan metode ini adalah bandwidth jalur penerima yang lebar, yang diperlukan untuk menerima sinyal tanpa mengubah bentuknya, mis. dalam hal ini, penggunaan metode penyaringan yang optimal dikecualikan. Parameter yang tidak terdistorsi dalam proses penyaringan optimal adalah lamanya waktu tunda antar sinyal yang terjadi pada saluran yang terdiversifikasi ruang. Oleh karena itu, identifikasi dengan parameter ini dapat dilakukan tanpa memperluas bandwidth jalur penerima. Untuk mengidentifikasi sinyal yang berguna dalam ICSO dengan zona sensitivitas multi-balok dalam hal parameter m 3, perlu dibentuk dalam bidang pergerakan objek menggunakan penerima independen.

Misalnya, pertimbangkan area definisi parameter pulsa sinyal dan nilai m 3 untuk ICSO posisi tunggal dengan zona sensitivitas multi-balok pada nilai nyata divergensi sudut zona sensitivitas dasar a n = 0,015 rad, ukuran pupil masuk d = 0,05 m dan sudut antara zona sensitivitas a p = 0,3 rad.

Durasi pulsa pada level nol ditentukan oleh ekspresi

Domain durasi pulsa untuk rentang kecepatan V HAI 6 \u003d 0.1.7.0 m / s, adalah t io \u003d 0,036 ... 4.0 s. Rentang Dinamis

Domain untuk menentukan durasi pulsa pada level 0,5U max sudah 0,036 ... 2,0 s, dan rentang dinamis

Durasi bagian depan pulsa sinyal ditentukan oleh ekspresi

Di mana domain definisi, dan dinamis

jangkauan

Durasi delay antar pulsa yang terjadi pada saluran yang berdekatan dapat ditentukan dengan rumus :

Rentang definisi nilai tunda0...30 dtk. Untuk nilai yang diterima d=0,05 m dan rentang D o6 = 1...10 m, luas definisinya adalah 4,5...14,0, dan rentang dinamisnya adalah 3,1.

Dengan d=0 rentang dinamis untuk semua nilai rentang Lakukan6=0...10m.

Dengan demikian, parameter pengidentifikasi yang paling stabil adalah nilai t 3 /tf.

Karena sinkronisme munculnya interferensi matahari di saluran yang terpisah secara spasial, dicatat dalam Sec. 4.3, ada kemungkinan detuning lengkap darinya menggunakan parameter

Penggunaan saluran independen memungkinkan untuk meningkatkan ketahanan perangkat terhadap interferensi konvektif, karena keputusan akhir tentang deteksi dibuat hanya jika sinyal terdeteksi dalam setidaknya dua saluran selama interval waktu tertentu yang ditentukan oleh kemungkinan penundaan maksimum dari saluran. pulsa sinyal antara saluran. Dalam hal ini, probabilitas alarm palsu ditentukan oleh ekspresi

dimana RLS1. lsg - probabilitas alarm palsu di saluran terpisah.

Analisis komparatif metode untuk meningkatkan kekebalan kebisingan IKSO. Metode di atas untuk meningkatkan kekebalan kebisingan ICSO cukup beragam baik dalam esensi fisiknya maupun dalam kompleksitas implementasinya. Masing-masing secara individual memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu. Untuk kenyamanan membandingkan metode ini dalam hal kombinasi kualitas positif dan negatif, kami akan menyusun tabel morfologi. 4.2.

Dapat dilihat dari tabel bahwa tidak ada metode tunggal yang dapat sepenuhnya menekan semua interferensi. Namun, penggunaan simultan dari beberapa metode memungkinkan untuk secara signifikan meningkatkan kekebalan kebisingan ICSO dengan sedikit komplikasi perangkat secara keseluruhan. Menurut totalitas kualitas positif dan negatif, kombinasi yang paling disukai adalah: penyaringan spektral + penyaringan frekuensi spasial + metode parametrik.

Mari kita pertimbangkan metode dan sarana utama yang diterapkan dalam praktik di ICSO modern, yang memungkinkan untuk memberikan probabilitas deteksi yang cukup tinggi dengan frekuensi alarm palsu minimum.

Untuk melindungi perangkat penerima dari efek radiasi di luar jangkauan spektral sinyal, langkah-langkah berikut diambil:

Jendela masuk pyromodule ditutup dengan pelat germanium yang tidak mentransmisikan radiasi dengan panjang gelombang kurang dari 2 m;

Jendela masuk dari seluruh CO terbuat dari polietilen densitas tinggi, yang memberikan kekakuan yang cukup untuk mempertahankan dimensi geometris dan pada saat yang sama tidak mentransmisikan radiasi dalam rentang panjang gelombang dari 1 hingga 3 mikron;

Tabel 2. Metode untuk meningkatkan kekebalan kebisingan IKSO

	Sifat positif	Kualitas negatif
Diferensial		Kekebalan kebisingan rendah terhadap kebisingan yang tidak berkorelasi
Pemfilteran frekuensi	Penekanan parsial interferensi surya dan konvektif	Kompleksitas implementasi untuk sistem multichannel
Pemfilteran spektral	Kemudahan implementasi. Penekanan sebagian gangguan matahari.	Interferensi konvektif tidak ditekan
pita ganda	Penekanan gangguan matahari lengkap, jalur pemrosesan yang mudah	Kemungkinan memblokir sarana dengan sumber cahaya eksternal. Interferensi konvektif tidak ditekan. Kebutuhan saluran optik tambahan
Penyaringan Frekuensi Spasial Optimal	Penekanan parsial latar belakang dan gangguan matahari. Kemudahan implementasi	Kebutuhan untuk menggunakan penerima dengan bentuk khusus dari area sensitif
Metode parametrik	Penekanan parsial kebisingan latar belakang. Penekanan gangguan matahari yang signifikan	Kompleksitas jalur pemrosesan

Lensa Fresnel dibuat dalam bentuk lingkaran konsentris yang dicap pada permukaan jendela masuk dari polietilen dengan panjang fokus yang sesuai dengan karakteristik tingkat radiasi maksimum dari suhu tubuh manusia. Radiasi panjang gelombang lain akan "diolesi", melewati lensa ini dan, dengan demikian, dilemahkan.

Langkah-langkah ini memungkinkan untuk mengurangi dampak interferensi dari sumber di luar jangkauan spektral hingga ribuan kali dan memastikan kemungkinan berfungsinya ICSO dalam kondisi sinar matahari yang kuat, penggunaan lampu penerangan, dll.

Cara perlindungan yang kuat terhadap gangguan termal adalah penggunaan penerima piro dua platform dengan pembentukan zona sensitivitas dua balok. Sinyal selama perjalanan seseorang terjadi secara berurutan di masing-masing dari dua balok, dan kebisingan termal sangat berkorelasi dan dapat dilemahkan menggunakan skema pengurangan yang paling sederhana. Di semua ICSO pasif modern, pyroelements dua platform digunakan, dan dalam model terbaru, pyroelements quad juga digunakan.

Pada awal pertimbangan algoritma pemrosesan sinyal, pernyataan berikut harus dibuat. Terminologi yang berbeda dapat digunakan oleh produsen yang berbeda untuk menunjuk suatu algoritma, karena produsen sering memberikan nama yang unik untuk beberapa algoritma pemrosesan dan menggunakannya di bawah mereknya sendiri, meskipun sebenarnya mungkin menggunakan beberapa metode analisis sinyal tradisional yang digunakan oleh perusahaan lain.

algoritma filtrasi optimal melibatkan penggunaan tidak hanya amplitudo sinyal, tetapi semua energinya, yaitu produk dari amplitudo dan durasi. Tanda informatif tambahan dari sinyal adalah adanya dua bagian depan - di pintu masuk ke "balok" dan pada keluarannya, yang memungkinkan Anda untuk menghilangkan banyak gangguan yang terlihat seperti "langkah". Misalnya, dalam IKSO Vision-510, unit pemrosesan menganalisis bipolaritas dan simetri bentuk gelombang dari output penerima piro diferensial. Inti dari pemrosesan adalah untuk membandingkan sinyal dengan dua ambang dan, dalam beberapa kasus, untuk membandingkan amplitudo dan durasi sinyal dari polaritas yang berbeda. Dimungkinkan juga untuk menggabungkan metode ini dengan penghitungan ekses ambang positif dan negatif secara terpisah. PARADOX menamai algoritma ini Analisis Masuk/Keluar.

Karena fakta bahwa kebisingan listrik memiliki durasi pendek atau bagian depan yang curam, untuk meningkatkan kekebalan kebisingan, yang paling efektif adalah menggunakan algoritma detuning - menyorot bagian depan yang curam dan memblokir perangkat output selama tindakan mereka. Dengan demikian, operasi CO yang stabil dapat dicapai bahkan dalam kondisi gangguan listrik dan radio yang intens dalam kisaran dari ratusan kilohertz hingga satu gigahertz pada kekuatan medan hingga SE/m. Paspor untuk IKSO modern menunjukkan ketahanan terhadap interferensi elektromagnetik dan frekuensi radio dengan kekuatan medan hingga 20 ... 30 V / m.

Metode efektif berikutnya untuk meningkatkan kekebalan kebisingan adalah dengan menggunakan sirkuit "penghitungan denyut nadi". Diagram sensitivitas untuk CO "volumetrik" yang paling umum memiliki struktur multipath. Ini berarti bahwa ketika bergerak, seseorang secara berurutan melintasi beberapa sinar. Pada saat yang sama, jumlahnya berbanding lurus dengan jumlah sinar yang membentuk zona deteksi CO dan jarak yang ditempuh seseorang. Implementasi algoritma ini berbeda tergantung pada modifikasi CO. Yang paling umum digunakan adalah pengaturan sakelar secara manual dengan mengorbankan sejumlah pulsa. Jelas, sehubungan dengan ini, dengan peningkatan jumlah pulsa, kekebalan kebisingan ICSO meningkat. Untuk memicu perangkat, seseorang harus melewati beberapa balok, tetapi ini dapat mengurangi deteksi perangkat karena adanya "zona mati". PARADOX ICSO menggunakan algoritma pemrosesan sinyal penerima pyro APSP yang dipatenkan yang secara otomatis mengubah jumlah pulsa tergantung pada level sinyal. Untuk sinyal tingkat tinggi, detektor segera menghasilkan alarm, saat bekerja sebagai ambang batas, dan untuk sinyal tingkat rendah, secara otomatis beralih ke mode penghitungan pulsa. Ini mengurangi kemungkinan alarm palsu sambil mempertahankan kemampuan deteksi yang sama.

Algoritma penghitungan pulsa berikut digunakan di IKSO Enforcer-QX:

SPP - pulsa dihitung hanya untuk sinyal dengan tanda bergantian;

SGP3 - hanya kelompok pulsa dengan polaritas berlawanan yang dihitung. Di sini, kondisi alarm terjadi ketika tiga grup tersebut muncul dalam waktu yang ditentukan.

Dalam modifikasi terbaru IKSO, skema digunakan untuk meningkatkan kekebalan kebisingan. "penerimaan yang disesuaikan". Di sini, ambang batas secara otomatis memantau tingkat kebisingan, dan saat naik, tingkat kebisingan juga meningkat. Namun, cara ini tidak lepas dari kekurangan. Dengan pola sensitivitas multipath, sangat mungkin bahwa satu atau lebih berkas akan diarahkan ke lokasi interferensi intens. Ini menetapkan sensitivitas minimum seluruh perangkat, termasuk sinar yang intensitas kebisingannya dapat diabaikan. Ini mengurangi kemungkinan deteksi keseluruhan dari seluruh instrumen. Untuk menghilangkan kekurangan ini, diusulkan untuk "mengungkapkan" sinar dengan tingkat kebisingan maksimum sebelum menyalakan perangkat dan menaungi mereka menggunakan layar buram khusus. Dalam beberapa modifikasi perangkat, mereka termasuk dalam pengiriman.

Analisis durasi sinyal dapat dilakukan baik dengan metode langsung mengukur waktu di mana sinyal melebihi ambang batas tertentu, dan dalam domain frekuensi dengan menyaring sinyal dari output pirodetektor, termasuk menggunakan ambang "mengambang", analisis frekuensi tergantung rentang. Ambang ditetapkan pada level rendah dalam rentang frekuensi sinyal yang diinginkan dan pada level yang lebih tinggi di luar rentang frekuensi ini. Metode ini tertanam dalam IKSO Enforcer-QX dan telah dipatenkan dengan nama IFT.

Jenis pemrosesan lain yang dirancang untuk meningkatkan karakteristik IKSO adalah kompensasi suhu otomatis. Dalam kisaran suhu sekitar 25...35 °C, sensitivitas penerima piro menurun karena penurunan kontras termal antara tubuh manusia dan latar belakang, dan dengan peningkatan suhu lebih lanjut, sensitivitas meningkat lagi, tapi "dengan tanda yang berlawanan." Dalam apa yang disebut sirkuit kompensasi termal "konvensional", suhu diukur dan, saat naik, penguatan secara otomatis meningkat. Pada "nyata" atau "dua sisi" kompensasi, peningkatan kontras termal diperhitungkan untuk suhu di atas 25...35 °C. Penggunaan kompensasi termal otomatis memberikan sensitivitas ICSO yang hampir konstan pada rentang suhu yang luas. Kompensasi termal tersebut digunakan dalam IKSO oleh PARADOX dan &К SYSTEMS.

Jenis pemrosesan yang terdaftar dapat dilakukan dengan cara analog, digital atau gabungan. Dalam ICSO modern, metode pemrosesan digital semakin banyak digunakan menggunakan mikrokontroler khusus dengan ADC dan prosesor sinyal, yang memungkinkan untuk melakukan pemrosesan terperinci dari struktur "halus" sinyal untuk membedakannya dengan lebih baik dari noise. Baru-baru ini, ada laporan pengembangan ICSO digital sepenuhnya yang tidak menggunakan elemen analog sama sekali. Pada ICSO ini, sinyal dari keluaran pyro receiver langsung diumpankan ke konverter analog-ke-digital dengan dynamic range yang tinggi, dan semua pemrosesan dilakukan dalam bentuk digital. Penggunaan pemrosesan digital sepenuhnya memungkinkan Anda untuk menyingkirkan "efek analog" seperti kemungkinan distorsi sinyal, pergeseran fasa, kebisingan berlebih. Digital 404 menggunakan algoritma pemrosesan sinyal milik SHIELD, yang mencakup APSP, serta analisis parameter sinyal berikut: amplitudo, durasi, polaritas, energi, waktu naik, bentuk gelombang, waktu kemunculan, dan urutan sinyal. Setiap urutan sinyal dibandingkan dengan pola yang sesuai dengan gerakan dan interferensi, dan bahkan jenis gerakan dikenali, dan jika kriteria alarm tidak terpenuhi, maka data disimpan dalam memori untuk analisis urutan berikutnya atau seluruh urutan. tertindas. Penggunaan gabungan pelindung logam dan penindasan interferensi perangkat lunak memungkinkan peningkatan kekebalan Digital 404 terhadap interferensi elektromagnetik dan frekuensi radio hingga 30...60 V/m dalam rentang frekuensi dari 10 MHz hingga 1 GHz.

Diketahui bahwa, karena sifat acak dari sinyal yang berguna dan mengganggu, algoritma pemrosesan berdasarkan teori keputusan statistik adalah yang terbaik. Dilihat dari pernyataan pengembang, metode ini mulai digunakan dalam model IKSO terbaru dari C&K SYSTEMS.

Secara umum, cukup sulit untuk menilai secara objektif kualitas pemrosesan yang digunakan, hanya berdasarkan data pabrikan. Tanda-tanda tidak langsung dari SO yang memiliki karakteristik taktis dan teknis yang tinggi dapat berupa adanya konverter analog-ke-digital, mikroprosesor, dan sejumlah besar program pemrosesan yang digunakan.

Aktivitas toko online pengawasan video kami mencakup seluruh rangkaian peralatan keamanan dan perlindungan, yang meliputi:

dan banyak lagi

Melakukan pengiriman ke seluruh Rusia, perusahaan kami mengirimkan barang bahkan ke daerah paling terpencil di negara itu. Kami mencoba untuk memuaskan pelanggan yang paling menuntut.

Spesialis Active-SB memahami secara spesifik pekerjaan sistem keamanan dan pengawasan video tidak hanya di Moskow, tetapi juga di daerah terpencil dengan kondisi iklim yang sulit. Karyawan kami akan menawarkan kepada Anda opsi yang paling sesuai baik dari segi fungsionalitas dan biaya, memberi tahu Anda tentang kemampuan mereka dan membenarkan kebutuhan untuk menggunakan sistem teknis tertentu.
Trading House of Security Systems Aktiv-SB melakukan servis dan pemeliharaan garansi atas peralatan yang dijual, penerimaan dan pemeriksaan barang dengan kualitas yang tidak memadai, dan pertukaran peralatan yang rusak.

Klien kami adalah organisasi komersial dan pengguna akhir, perusahaan instalasi dan perusahaan pemerintah. Lebih dari 50.000 pengguna terdaftar dari situs web perusahaan memiliki akses ke database dokumentasi teknis yang terus diperbarui, sertifikat untuk sistem keamanan modern, serta berpartisipasi dalam program afiliasi dan promosi khusus yang diadakan oleh perusahaan.

Untuk kenyamanan hubungan kami dengan pelanggan, kami bekerja sama dengan organisasi instalasi yang siap memasang sistem pengawasan video dengan kompleksitas apa pun dan akan selalu membantu Anda. Karena itu, jika perlu, Anda tidak hanya dapat membeli peralatan dari kami, tetapi juga, misalnya, memesan pemasangan sistem pengawasan video atau melakukan pemeliharaan sistem keamanan lainnya.

Pekerjaan sistem keamanan hypermarket kami didasarkan pada prinsip kejujuran, keterbukaan, dan kesopanan. Kami melihat ke masa depan dengan percaya diri, berusaha untuk berkembang dan meningkat setiap hari.

1.3.1. Sensor gerak optoelektronik inframerah (IR) pasif

Untuk membuat sistem, saya memutuskan untuk memilih modul yang cocok untuk membuat sistem dan memantau perimeter.

Saya memilih komponen berikut:

• sensor gerak inframerah pasif;
• modul GSM;
• sirene.

Mari kita pertimbangkan mereka secara lebih rinci.

Di abad ke-21, semua orang akrab dengan sensor inframerah– mereka membuka pintu di bandara dan toko ketika Anda datang ke pintu. Mereka juga mendeteksi gerakan dan memberikan alarm di alarm pencuri.

Saat ini, detektor inframerah optik-elektronik pasif (IR) menempati posisi terdepan dalam pilihan perlindungan tempat dari gangguan yang tidak sah di fasilitas keamanan. Penampilan estetis, kemudahan instalasi, konfigurasi dan pemeliharaan sering memberikan prioritas di atas alat deteksi lainnya.

Detektor optik-elektronik inframerah (IR) pasif(mereka sering disebut sensor gerak atau sensor PIR) mendeteksi fakta penetrasi manusia ke bagian ruang yang dilindungi (dikendalikan), membentuk sinyal alarm dan, dengan membuka kontak relai eksekutif (relai stasiun pemantau), mengirimkan sinyal " kecemasan» pada peringatan.

Sebagai sarana peringatan, perangkat terminal (UO) sistem transmisi notifikasi (SPI) atau perangkat pengendali alarm kebakaran dan keamanan (PPKOP) dapat digunakan. Pada gilirannya, perangkat yang disebutkan di atas (UO atau PPKOP) menyiarkan pemberitahuan alarm yang diterima melalui berbagai saluran transmisi data ke stasiun pemantauan pusat (CMS) atau konsol keamanan lokal.

Prinsip pengoperasian detektor IR optik-elektronik pasif didasarkan pada persepsi perubahan tingkat radiasi inframerah dari latar belakang suhu, yang sumbernya adalah tubuh seseorang atau hewan kecil, serta semua jenis objek di bidang penglihatannya.

Sensor, yang sensitif terhadap radiasi infra merah dalam kisaran 5-15 m, mendeteksi radiasi termal dari tubuh manusia. Dalam kisaran inilah radiasi maksimum dari benda-benda pada suhu 20-40 derajat Celcius turun.

Semakin panas suatu benda, semakin banyak ia memancar.
lampu sorot inframerah untuk kamera video lampu latar, detektor sinar (dua posisi) persimpangan balok” dan remote control TV beroperasi dalam rentang panjang gelombang yang lebih pendek dari 1 mikron, wilayah spektrum yang terlihat oleh manusia berada di wilayah 0,45–0,65 mikron.

Sensor pasif jenis ini disebut karena mereka sendiri tidak memancarkan apa pun, mereka hanya merasakan radiasi termal dari tubuh manusia.

Masalahnya adalah bahwa objek apa pun pada suhu bahkan 0º C memancarkan cukup banyak dalam rentang inframerah. Lebih buruk lagi, detektor itu sendiri memancarkan - tubuhnya dan bahkan bahan elemen sensitif.

Oleh karena itu, detektor semacam itu pertama bekerja, jika hanya detektor itu sendiri yang didinginkan, katakanlah, menjadi nitrogen cair (-196º C). Detektor seperti itu tidak terlalu praktis dalam kehidupan sehari-hari.

Artinya, penting bahwa radiasi dari seseorang hanya terfokus pada salah satu situs, dan, terlebih lagi, itu berubah.

Detektor bekerja paling andal jika gambar seseorang pertama kali mengenai satu area, sinyal darinya menjadi lebih besar daripada dari yang kedua, dan kemudian orang itu bergerak, sehingga gambarnya sekarang akan jatuh di area kedua dan sinyal untuk yang kedua akan meningkat, dan yang pertama akan jatuh.

Perubahan perbedaan sinyal yang cukup cepat seperti itu dapat dideteksi bahkan dengan latar belakang sinyal yang besar dan tidak stabil yang disebabkan oleh semua objek di sekitarnya (dan terutama sinar matahari).

Beras. satu.

PADA detektor IR optik-elektronik pasif radiasi termal inframerah memasuki lensa Fresnel, setelah itu difokuskan pada elemen piroelektrik sensitif yang terletak pada sumbu optik lensa.

Detektor IR pasif menerima aliran energi inframerah dari objek dan diubah oleh penerima piro menjadi sinyal listrik yang masuk melalui amplifier dan rangkaian pemrosesan sinyal ke input generator alarm ( Nasi. satu).

Agar penyusup dapat dideteksi oleh sensor pasif IR, kondisi berikut harus dipenuhi:

• penyusup harus melintasi berkas zona sensitivitas sensor dalam arah melintang;
• pergerakan penyusup harus terjadi dalam kisaran kecepatan tertentu;
• sensitivitas sensor harus cukup untuk mencatat perbedaan suhu antara permukaan tubuh penyusup (dengan mempertimbangkan pengaruh pakaiannya) dan latar belakang (dinding, lantai).

• sistem optik yang membentuk pola radiasi sensor dan menentukan bentuk dan jenis zona sensitivitas spasial;
• penerima piro yang mencatat radiasi termal seseorang;
• unit pemrosesan sinyal penerima piro yang membedakan sinyal yang disebabkan oleh orang yang bergerak dengan latar belakang gangguan yang berasal dari alam dan buatan.

Beras. 2.

Tergantung pada kinerja lensa fresnel detektor IR optik-elektronik pasif memiliki dimensi geometris yang berbeda dari ruang terkontrol dan dapat berupa zona deteksi volumetrik, dan dengan permukaan atau linier.

Kisaran detektor tersebut terletak pada kisaran 5 hingga 20 m. Penampilan detektor ini ditunjukkan pada: Nasi. 2.

– mereka membuka pintu di bandara dan toko ketika Anda datang ke pintu. Mereka juga mendeteksi gerakan dan memberikan alarm di alarm pencuri. Cara kerjanya: Sebuah sensor yang sensitif terhadap radiasi infra merah dalam kisaran 5-15 mikron mendeteksi radiasi termal dari tubuh manusia. Jika ada yang lupa fisika, izinkan saya mengingatkan Anda: dalam kisaran inilah radiasi maksimum dari benda-benda pada suhu 20–40 derajat Celcius turun. Semakin panas suatu benda, semakin banyak ia memancar. Sebagai perbandingan: lampu sorot inframerah untuk lampu latar kamera video, detektor “beam crossing” beam (dua posisi) dan remote control TV beroperasi dalam rentang panjang gelombang yang lebih pendek dari 1 mikron, wilayah spektrum yang terlihat oleh manusia berada di wilayah 0,45– 0,65 mikron.
Sensor pasif jenis ini disebut karena mereka sendiri tidak memancarkan apa pun, mereka hanya merasakan radiasi termal dari tubuh manusia. Masalahnya adalah bahwa objek apa pun pada suhu bahkan 0º C memancarkan cukup banyak dalam rentang inframerah. Lebih buruk lagi, detektor itu sendiri memancarkan - tubuhnya dan bahkan bahan elemen sensitif. Oleh karena itu, detektor semacam itu pertama bekerja, jika hanya detektor itu sendiri yang didinginkan, katakanlah, menjadi nitrogen cair (-196º C). Detektor seperti itu tidak terlalu praktis dalam kehidupan sehari-hari. Detektor massa modern semuanya bekerja sesuai dengan prinsip diferensial - mereka tidak dapat secara akurat mengukur nilai sebenarnya dari fluks radiasi inframerah dari orang yang bergerak (dengan latar belakang fluks parasit dari objek yang lebih dekat), tetapi (juga, pada kenyataannya, di ambang sensitivitas) mampu mendeteksi PERUBAHAN dalam PERBEDAAN insiden fluks IR di dua lokasi yang berdekatan. Artinya, penting bahwa radiasi dari seseorang hanya terfokus pada salah satu situs, dan, terlebih lagi, itu berubah. Detektor bekerja paling andal jika gambar seseorang pertama kali mengenai satu area, sinyal darinya menjadi lebih besar daripada dari yang kedua, dan kemudian orang itu bergerak, sehingga gambarnya sekarang akan jatuh di area kedua dan sinyal untuk yang kedua akan meningkat, dan yang pertama akan jatuh. Perubahan perbedaan sinyal yang cukup cepat seperti itu dapat dideteksi bahkan dengan latar belakang sinyal yang besar dan tidak stabil yang disebabkan oleh semua objek di sekitarnya (dan terutama sinar matahari).

Cara menipu detektor IR
Kelemahan awal dari metode deteksi gerak pasif IR: suhu seseorang harus jelas berbeda dari benda-benda di sekitarnya. Pada suhu kamar 36,6º, tidak ada detektor yang dapat membedakan seseorang dari dinding dan furnitur. Parahnya, semakin dekat suhu di dalam ruangan ke 36,6º, semakin buruk sensitivitas detektornya. Sebagian besar perangkat modern mengimbangi sebagian efek ini dengan meningkatkan penguatan pada suhu dari 30º menjadi 45º (ya, detektor bekerja dengan sukses bahkan dengan penurunan terbalik - jika ruangan +60º, detektor akan dengan mudah mendeteksi seseorang, berkat sistem termoregulasi , tubuh manusia akan menjaga suhu sekitar 37º). Jadi, pada suhu di luar sekitar 36º (yang sering ditemukan di negara-negara selatan), detektor membuka pintu dengan sangat buruk, atau, sebaliknya, karena sensitivitas yang sangat tinggi, mereka bereaksi terhadap hembusan angin sekecil apa pun.
Selain itu, mudah untuk memblokir detektor IR dengan benda apa pun pada suhu kamar (selembar karton) atau mengenakan mantel dan topi tebal sehingga tangan dan wajah Anda tidak menonjol, dan jika Anda berjalan cukup lambat, IR detektor tidak akan melihat gangguan kecil dan lambat seperti itu.
Ada juga rekomendasi yang lebih eksotis di Internet, seperti lampu IR yang kuat, yang, jika dinyalakan perlahan (dengan peredup konvensional), akan membuat detektor IR turun skala, setelah itu Anda dapat berjalan di depannya bahkan tanpa mantel bulu. Namun, di sini perlu dicatat bahwa detektor IR yang baik dalam hal ini akan memberikan sinyal kerusakan.
Akhirnya, masalah yang paling terkenal dengan detektor IR adalah masking. Ketika sistem dilucuti, pada siang hari selama jam kerja, Anda, sebagai pengunjung, datang ke tempat yang tepat (ke toko, misalnya) dan, menangkap momen saat tidak ada yang melihat, memblokir detektor IR dengan sepotong kertas, tutup dengan film berperekat buram atau isi dengan cat semprot. Ini sangat nyaman bagi orang yang bekerja di sana sendiri. Penjaga toko dengan hati-hati memblokir detektor di siang hari, memanjat melalui jendela di malam hari, mengeluarkan semuanya, dan kemudian mengeluarkan semuanya dan memanggil polisi - ngeri, mereka merampok, tetapi alarm tidak berfungsi.
Untuk melindungi dari penyembunyian semacam itu, tersedia teknik-teknik berikut.
1. Pada sensor gabungan (IR + gelombang mikro), dimungkinkan untuk mengeluarkan sinyal kerusakan jika sensor gelombang mikro mendeteksi sinyal radio pantul yang besar (seseorang datang sangat dekat atau mengulurkan tangan langsung ke detektor), dan sensor IR berhenti memancarkan sinyal. Dalam kebanyakan kasus, dalam kehidupan nyata, ini sama sekali tidak berarti niat jahat penjahat, tetapi kelalaian personel - misalnya, tumpukan kotak yang tinggi menghalangi detektor. Namun, terlepas dari niat jahat, jika detektor diblokir, ini berantakan, dan sinyal "kerusakan" semacam itu sangat tepat.
2. Beberapa perangkat panel kontrol memiliki algoritma kontrol ketika, setelah detektor dilucuti, mendeteksi gerakan. Artinya, tidak adanya sinyal dianggap sebagai malfungsi sampai seseorang lewat di depan sensor dan memberikan sinyal "ada gerakan" yang normal. Fungsi ini sangat tidak nyaman, karena semua tempat sering dilucuti, bahkan yang tidak akan dimasuki siapa pun hari ini, tetapi ternyata di malam hari, untuk mengembalikan tempat itu, Anda harus masuk ke semua ruangan di mana tidak ada seorang pun di sana pada siang hari, dan lambaikan tangan Anda di depan sensor - panel kontrol akan memastikan bahwa sensor beroperasi dan akan memungkinkan Anda untuk mempersenjatai sistem.
3. Terakhir, ada fungsi yang disebut "zona dekat", yang pernah dimasukkan dalam persyaratan GOST nasional dan yang sering keliru disebut "anti-masking". Inti dari ide: detektor harus memiliki sensor tambahan yang melihat lurus ke bawah, di bawah detektor, atau cermin terpisah, atau lensa rumit khusus, secara umum, sehingga tidak ada zona mati di bawah. (Kebanyakan detektor memiliki bidang pandang terbatas dan sebagian besar melihat ke depan dan 60 derajat ke bawah, jadi ada zona mati kecil tepat di bawah detektor, di lantai sekitar satu meter dari dinding.) Diyakini bahwa musuh yang licik entah bagaimana akan bisa masuk ke zona mati ini dan dari sana memblokir (menyamarkan) lensa sensor IR, dan kemudian dengan berani berjalan di sekitar ruangan. Pada kenyataannya, detektor biasanya dipasang sedemikian rupa sehingga tidak ada cara untuk masuk ke zona mati ini, melewati area sensitivitas sensor. Yah, mungkin melalui dinding, tetapi terhadap penjahat yang menembus dinding, lensa tambahan tidak akan membantu.

Interferensi radio dan interferensi lainnya
Seperti yang saya katakan sebelumnya, sensor IR bekerja mendekati batas sensitivitas, terutama ketika suhu ruangan mendekati 35º C. Tentu saja, juga sangat rentan terhadap gangguan. Sebagian besar detektor IR dapat memberikan alarm palsu jika Anda meletakkan ponsel di sebelahnya dan meneleponnya. Pada tahap membangun koneksi, telepon menghasilkan sinyal periodik yang kuat dengan periode mendekati 1 Hz (ini adalah kisaran di mana sinyal khas dari seseorang yang berjalan di depan sensor IR terletak). Beberapa watt emisi radio cukup sebanding dengan mikrowatt radiasi termal manusia.
Selain emisi radio, mungkin ada gangguan optik, meskipun lensa sensor IR biasanya buram dalam rentang yang terlihat, tetapi lampu yang kuat atau lampu depan mobil 100 W dalam rentang spektral yang berdekatan, sekali lagi, mungkin memberikan sinyal yang sebanding dengan microwatts dari seseorang dalam kisaran yang diinginkan. Harapan utama pada saat yang sama adalah bahwa interferensi optik asing, sebagai suatu peraturan, kurang terfokus dan oleh karena itu sama-sama mempengaruhi kedua elemen sensitif dari sensor IR, sehingga detektor dapat mendeteksi interferensi dan tidak memberikan alarm palsu.

Cara meningkatkan sensor IR
Selama sepuluh tahun sudah, hampir semua detektor IR keamanan mengandung mikroprosesor yang cukup kuat dan oleh karena itu menjadi kurang rentan terhadap gangguan acak. Detektor dapat menganalisis pengulangan dan parameter karakteristik sinyal, stabilitas jangka panjang dari tingkat sinyal latar belakang, yang memungkinkan untuk secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap gangguan.
Sensor inframerah, pada prinsipnya, tidak berdaya melawan penjahat di balik layar buram, tetapi mereka dipengaruhi oleh aliran panas dari peralatan iklim dan cahaya asing (melalui jendela). Sensor gerak gelombang mikro (radio), sebaliknya, mampu menghasilkan sinyal palsu, mendeteksi gerakan di balik dinding transparan radio, di luar tempat yang dilindungi. Mereka juga lebih rentan terhadap interferensi radio. Detektor gelombang mikro IR + gabungan dapat digunakan baik sesuai dengan skema "DAN", yang secara signifikan mengurangi kemungkinan alarm palsu, dan sesuai dengan skema "ATAU" untuk bangunan yang sangat kritis, yang secara praktis menghilangkan kemungkinan untuk mengatasinya.
Sensor IR tidak dapat membedakan antara orang kecil dan anjing besar. Ada sejumlah sensor di mana sensitivitas terhadap pergerakan benda kecil berkurang secara signifikan karena penggunaan sensor 4 area dan lensa khusus. Sinyal dari orang yang tinggi dan dari anjing yang rendah dalam hal ini dapat dibedakan dengan beberapa kemungkinan. Harus dipahami dengan baik bahwa pada prinsipnya tidak mungkin untuk sepenuhnya membedakan remaja yang berjongkok dari Rottweiler yang berdiri dengan kaki belakangnya. Namun demikian, kemungkinan alarm palsu dapat dikurangi secara signifikan.
Beberapa tahun yang lalu, bahkan sensor yang lebih kompleks muncul - dengan 64 area sensitif. Sebenarnya, ini adalah imager termal sederhana dengan matriks elemen 8 x 8. Dilengkapi dengan prosesor yang kuat, sensor IR semacam itu (Anda tidak dapat menyebutnya "detektor" sama sekali) dapat menentukan ukuran dan jarak ke target hangat yang bergerak, kecepatan dan arah gerakannya - 10 tahun yang lalu, seperti sensor dianggap sebagai puncak teknologi untuk rudal pelacak, dan sekarang digunakan untuk perlindungan dari pencuri dangkal. Rupanya, sebentar lagi kita akan terbiasa memanggil robot kecil sensor IR yang akan membangunkan Anda di malam hari dengan kata-kata: “Maaf pak, tapi maling pak, mereka mau teh. Haruskah saya menyajikan teh untuk mereka sekarang atau meminta mereka menunggu sementara Anda mandi dan mengambil pistol Anda?