Kaip prijungtas infraraudonųjų spindulių judesio jutiklis? Infraraudonųjų spindulių judesio jutiklio veikimo principas ir paskirtis Infraraudonųjų spindulių apsaugos detektoriai

– jie atidaro duris oro uostuose ir parduotuvėse, kai ateini prie durų. Jie taip pat aptinka judėjimą ir signalizuoja įsilaužimo signalizacijoje. Kaip jie veikia: 5–15 mikronų infraraudoniesiems spinduliams jautrus jutiklis aptinka žmogaus kūno šiluminę spinduliuotę. Jei kas pamiršo fiziką, priminsiu: būtent šiame diapazone krenta maksimali 20–40 laipsnių Celsijaus temperatūros kūnų spinduliuotė. Kuo objektas karštesnis, tuo labiau jis spinduliuoja. Palyginimui: infraraudonųjų spindulių prožektoriai, skirti vaizdo kameroms apšviesti, spindulių (dviejų padėčių) „spindulio kirtimo“ detektoriai ir televizoriaus nuotolinio valdymo pultai veikia trumpesnio nei 1 mikrono bangų diapazone, žmogaus matoma spektro sritis yra 0,45– 0,65 mikrono.
Tokio tipo pasyvūs jutikliai vadinami todėl, kad patys nieko neskleidžia, tik suvokia šiluminę žmogaus kūno spinduliuotę. Problema ta, kad bet koks objektas, kurio temperatūra net 0º C, infraraudonųjų spindulių diapazone skleidžia gana daug. Dar blogiau, kad skleidžia pats detektorius – jo korpusas ir net jautraus elemento medžiaga. Todėl pirmieji tokie detektoriai suveikė, jei tik pats detektorius buvo atšaldytas, tarkime, iki skysto azoto (-196ºC). Tokie detektoriai nėra labai praktiški kasdieniame gyvenime. Šiuolaikiniai masės detektoriai visi veikia diferencialiniu principu – jie negali tiksliai išmatuoti tikrosios judančio žmogaus infraraudonųjų spindulių srauto vertės (parazitinių srautų iš daug arčiau esančių objektų fone), tačiau (taip pat iš tikrųjų ant jautrumo ribos) gali aptikti dviejose gretimose vietose patenkančių IR srautų SKIRTUMO POKYČIUS. Tai yra, svarbu, kad žmogaus spinduliuotė būtų nukreipta tik į vieną iš vietų, be to, ji pasikeistų. Detektorius veikia patikimiausiai, jei žmogaus vaizdas pirmą kartą patenka į vieną sritį, signalas iš jos tampa didesnis nei iš antrosios, o tada žmogus juda taip, kad jo vaizdas dabar kris į antrą sritį, o signalas į antrą. padidės, o pirmasis kris. Tokius gana sparčius signalų skirtumo pokyčius galima aptikti net didžiulio ir nestabilaus signalo, kurį sukelia visi kiti aplinkiniai objektai (o ypač saulės spinduliai), fone.

Kaip apgauti IR detektorių
Pradinis IR pasyvaus judesio aptikimo metodo trūkumas: žmogaus temperatūra turi aiškiai skirtis nuo aplinkinių objektų. Esant 36,6º kambario temperatūrai, joks detektorius negali atskirti žmogaus nuo sienų ir baldų. Dar blogiau, kuo temperatūra patalpoje arčiau 36,6º, tuo prastesnis detektoriaus jautrumas. Dauguma šiuolaikinių prietaisų iš dalies kompensuoja šį efektą padidindami stiprinimą esant temperatūrai nuo 30º iki 45º (taip, detektoriai sėkmingai veikia net ir esant atvirkštiniam kritimui – jei patalpoje +60º, detektorius nesunkiai aptiks žmogų, dėka termoreguliacijos sistemos. , žmogaus kūnas išlaikys apie 37º temperatūrą). Taigi, esant ne aukštesnei nei 36º temperatūrai (tai dažnai pasitaiko pietų šalyse), detektoriai labai prastai atidaro duris arba, atvirkščiai, dėl itin didelio jautrumo reaguoja į menkiausią vėjo dvelksmą.
Be to, IR detektorių lengva užblokuoti bet kokiu kambario temperatūros daiktu (kartono lakštu) arba užsidėti storą paltą ir kepurę, kad rankos ir veidas neiškištų, o jei einate pakankamai lėtai, IR detektorius nepastebės tokių mažų ir lėtų trikdžių.
Internete yra ir egzotiškesnių rekomendacijų, pavyzdžiui, galinga IR lempa, kurią lėtai įjungus (su įprastiniu reguliatoriumi), IR detektorių išmuš iš skalės, o po to galėsite vaikščioti priešais jį net be kailiniai. Tačiau čia reikia pažymėti, kad geri IR detektoriai tokiu atveju duos gedimo signalą.
Galiausiai, labiausiai žinoma IR detektorių problema yra maskavimas. Kai sistema išjungta, dienos metu darbo valandomis Jūs, kaip lankytojas, atvykstate į reikiamą vietą (pvz., į parduotuvę) ir, pagavę momentą, kol niekas nemato, užblokuojate IR detektorių gabalėliu. popieriaus, užklijuokite jį nepermatoma lipnia plėvele arba užpildykite purškiamais dažais. Tai ypač patogu žmogui, kuris pats ten dirba. Sandėliuotoja dieną atsargiai užblokavo detektorių, naktį lipo pro langą, viską išnešė, o paskui viską išėmė ir iškvietė policiją – siaubas, apiplėšė, bet signalizacija neveikė.
Norint apsisaugoti nuo tokio maskavimo, galimi šie būdai.
1. Kombinuotuose (IR + mikrobangų) jutikliuose galima duoti gedimo signalą, jei mikrobangų jutiklis aptinka didelį atsispindėjusį radijo signalą (kas nors priėjo labai arti arba ištiesė ranką tiesiai prie detektoriaus), o IR jutiklis nustojo skleisti signalus. Daugeliu atvejų realiame gyvenime tai reiškia visai ne piktus nusikaltėlio ketinimus, o personalo aplaidumą – pavyzdžiui, aukšta krūva dėžių užblokavo detektorių. Tačiau, nepaisant piktų ketinimų, jei detektorius užblokuotas, tai yra netvarka, ir toks „gedimo“ signalas yra labai tinkamas.
2. Kai kurie valdymo pulto įrenginiai turi valdymo algoritmą, kai, išjungus detektorių, jis aptinka judėjimą. Tai reiškia, kad signalo nebuvimas laikomas gedimu, kol kas nors nepraeina priešais jutiklį ir duoda įprastą signalą „yra judėjimas“. Ši funkcija nėra labai patogi, nes dažnai nuginkluojamos visos patalpos, net ir tos, į kurias šiandien niekas nesiruošia įeiti, tačiau išeina, kad vakare norint vėl sutvarkyti patalpas teks įeiti į visus kambarius, kuriuose dienos metu niekas nebuvo, ir mojuokite rankomis prieš jutiklius – valdymo pultas įsitikins, kad jutikliai veikia ir maloningai leis įjungti sistemą.
3. Galiausiai yra funkcija, vadinama "nearti zona", kuri kažkada buvo įtraukta į nacionalinio GOST reikalavimus ir kuri dažnai klaidingai vadinama "anti-masking". Idėjos esmė: detektoriumi turėtų būti papildomas jutiklis, žiūrintis tiesiai žemyn, po detektoriumi arba atskiras veidrodis, arba apskritai specialus gudrus objektyvas, kad apačioje nebūtų negyvos zonos. (Dauguma detektorių turi ribotą matymo lauką ir dažniausiai žiūri į priekį ir 60 laipsnių žemyn, todėl tiesiai po detektoriaus, grindų lygyje, maždaug metras nuo sienos, yra nedidelė negyvoji zona.) Manoma, kad gudrus priešas kažkaip susitvarkys. sugebėti patekti į šią negyvąją zoną ir iš ten užblokuoti (užmaskuoti) IR jutiklio objektyvą, o tada įžūliai vaikščioti po kambarį. Realiai detektorius dažniausiai įrengiamas taip, kad į šią negyvąją zoną, apeinant jutiklio jautrumo zonas, nepatektų. Na, gal ir per sieną, bet prieš pro sieną prasiskverbiančius nusikaltėlius papildomi lęšiai nepadės.

Radijo trukdžiai ir kiti trukdžiai
Kaip minėjau anksčiau, IR jutiklis veikia beveik jautrumo ribos, ypač kai kambario temperatūra artėja prie 35ºC. Žinoma, jis taip pat yra labai jautrus trikdžiams. Dauguma infraraudonųjų spindulių detektorių gali duoti klaidingą aliarmą, jei šalia jų pastatysite mobilųjį telefoną ir paskambinsite. Ryšio užmezgimo etape telefonas skleidžia galingus periodinius signalus, kurių periodas artimas 1 Hz (tai diapazonas, kuriame yra tipiški signalai iš žmogaus, einančio priešais IR jutiklį). Keletas vatų radijo spinduliuotės yra gana panašios į žmogaus šiluminės spinduliuotės mikrovatus.
Be radijo spinduliuotės, gali būti ir optinių trukdžių, nors IR jutiklio lęšis dažniausiai yra nepermatomas matomajame diapazone, tačiau galingos lempos arba 100 W automobilio priekiniai žibintai gretimame spektriniame diapazone vėlgi gali duoti signalą, panašų į mikrovatų iš žmogaus norimame diapazone. Pagrindinė viltis tuo pačiu yra ta, kad pašaliniai optiniai trukdžiai, kaip taisyklė, yra prastai sufokusuoti ir todėl vienodai veikia abu jautrius IR jutiklio elementus, todėl detektorius gali aptikti trikdžius ir nesukelti klaidingo pavojaus signalo.

IR jutiklių tobulinimo būdai
Jau dešimt metų beveik visi apsauginiai IR detektoriai turi pakankamai galingą mikroprocesorių, todėl tapo mažiau jautrūs atsitiktiniams trukdžiams. Detektoriai gali analizuoti signalo pakartojamumą ir būdingus parametrus, ilgalaikį foninio signalo lygio stabilumą, kas leido žymiai padidinti atsparumą trukdžiams.
Infraraudonųjų spindulių jutikliai iš esmės yra neapsaugoti nuo nusikaltėlių už nepermatomų ekranų, tačiau juos veikia klimato įrangos šilumos srautai ir pašalinė šviesa (pro langą). Mikrobangų (radijo) judesio jutikliai, priešingai, gali generuoti klaidingus signalus, aptikti judėjimą už radijo bangomis permatomų sienų, už saugomų patalpų ribų. Jie taip pat yra jautresni radijo trukdžiams. Kombinuoti IR + mikrobangų detektoriai gali būti naudojami tiek pagal "IR" schemą, kuri žymiai sumažina klaidingų aliarmų tikimybę, tiek pagal "OR" schemą ypač kritinėms patalpoms, kuri praktiškai pašalina galimybę juos įveikti.
IR jutikliai negali atskirti mažo žmogaus ir didelio šuns. Yra nemažai daviklių, kuriuose jautrumas smulkių objektų judesiams gerokai sumažėja dėl 4 sričių jutiklių ir specialių lęšių naudojimo. Signalas iš aukšto žmogaus ir iš žemo šuns šiuo atveju gali būti atskirtas su tam tikra tikimybe. Reikia gerai suprasti, kad iš principo neįmanoma visiškai atskirti tupinčio paauglio nuo rotveilerio, stovinčio ant užpakalinių kojų. Nepaisant to, klaidingų pavojaus signalų tikimybė gali būti žymiai sumažinta.
Prieš keletą metų atsirado dar sudėtingesni jutikliai – su 64 jautriomis sritimis. Tiesą sakant, tai yra paprastas termovizorius su 8 x 8 elementų matrica. Su galingu procesoriumi aprūpinti tokie infraraudonųjų spindulių davikliai (jų visai nepavadinsi „detektoriumi“) gali nustatyti dydį ir atstumą iki judančio šilto taikinio, jo judėjimo greitį ir kryptį – prieš 10 metų, pvz. jutikliai buvo laikomi raketų nukreipimo technologijos viršūne, o dabar jie naudojami apsaugai nuo banalių vagių. Matyt, greitai įprasime IR jutiklį vadinti mažais robotukais, kurie naktį pažadins žodžiais: „Atsiprašau, pone, bet vagys, pone, nori arbatos. Ar turėčiau dabar patiekti juos arbata ar paprašyti palaukti, kol nusiprausite ir paimsite revolverį?

Tarp daugybės apsaugos detektorių infraraudonųjų spindulių judesio jutiklis yra labiausiai paplitęs įrenginys. Prieinama kaina ir efektyvumas – tai savybės, kurios užtikrino jų populiarumą. Ir viskas dėl to, kad infraraudonoji spinduliuotė buvo atrasta XIX amžiaus pradžioje.

Jis yra už matomos raudonos šviesos diapazono 0,74–2000 mikronų diapazone. Optinės medžiagų savybės labai skiriasi ir priklauso nuo švitinimo tipo. Nedidelis vandens sluoksnis yra nepermatomas IR spinduliuotei. Saulės infraraudonoji spinduliuotė sudaro 50 procentų visos spinduliuojamos energijos.

Taikymo sritis

Infraraudonųjų spindulių judesio jutikliai saugumui buvo naudojami ilgą laiką. Jie fiksavo šiltų daiktų judėjimą patalpose, perdavė pavojaus signalą į valdymo pultą. Jie buvo pradėti derinti su vaizdo kameromis ir kameromis. Pažeidimo atveju buvo užfiksuotas incidentas. Tada taikymo sritis išsiplėtė. Zoologai pradėjo naudoti kamerų gaudykles, kad kontroliuotų tiriamus gyvūnus.

Labiausiai IR jutikliai naudojami išmaniųjų namų sistemoje, kur jie atlieka buvimo jutiklio vaidmenį. Kai į prietaiso zoną patenka šiltakraujis daiktas, jis įjungia apšvietimą kambaryje arba gatvėje. Taupykite elektros energiją ir palengvinkite žmonių gyvenimą.

Praėjimo kontrolės sistemose judesio detektoriai valdo viešųjų pastatų durų atidarymą ir uždarymą. Ekspertų teigimu, ateinančius 3–5 metus IR jutiklių rinka kasmet augs 20 proc.

IR judesio jutiklio veikimo principas

IR detektoriaus darbas yra valdyti tam tikros srities infraraudonąją spinduliuotę, palyginti ją su fono lygiu ir, remiantis analizės rezultatais, pateikti pranešimą.

IR judesio jutikliai saugumui naudoja aktyvius ir pasyvius jutiklių tipus. Pirmieji valdymui naudoja savo siųstuvą, apšvitindami viską įrenginio aprėpties zonoje. Imtuvas priima atsispindėjusią IR spinduliuotės dalį ir pagal savo charakteristikas nustato, ar buvo pažeista apsaugos zona, ar ne. Aktyvūs jutikliai yra kombinuoto tipo, kai atskiriami priėmimo ir perdavimo blokai, tai yra detektoriai, valdantys objekto perimetrą. Jie turi didesnį atstumą nei pasyvieji įrenginiai.

Pasyvus infraraudonųjų spindulių judesio jutiklis neturi emiterio, jis reaguoja į aplinkinės infraraudonosios spinduliuotės pokyčius. Paprastai detektorius turi du jautrius elementus, galinčius aptikti infraraudonąją spinduliuotę. Prieš jutiklius sumontuotas Frenelio objektyvas, padalinantis erdvę į kelias dešimtis zonų.

Mažas objektyvas surenka spinduliuotę iš tam tikros erdvės srities ir siunčia ją į jautrų elementą. Gretimas objektyvas, valdantis gretimą sritį, siunčia spinduliuotės spindulį į antrąjį jutiklį. Gretimų sekcijų spinduliuotė yra maždaug vienoda. Sutrikus pusiausvyrai, viršijus kokią nors slenkstinę reikšmę, prietaisas praneša valdymo pultui apie apsaugos zonos pažeidimą.

IR jutiklio grandinė

Kiekvienas gamintojas turi unikalią IR detektoriaus schemą, tačiau funkciškai jos yra maždaug vienodos.

IR jutiklis turi optinę sistemą, pirojautrumą elementą ir signalo apdorojimo bloką.

Optinė sistema

Šiuolaikinių judesio jutiklių darbo sritis yra labai įvairi dėl įvairių optinės sistemos formų. Sijos skiriasi nuo prietaiso radialine kryptimi skirtingose ​​plokštumose.

Kadangi detektorius turi dvigubą jutiklį, visi spinduliai yra dvišakiai.

Optinė sistema yra orientuota taip, kad ji valdytų tik vieną plokštumą arba kelias plokštumas skirtinguose lygiuose. Gali valdyti erdvę apskritime arba palei spindulį.

Konstruojant IR jutiklių optiką, dažnai naudojami Frenelio lęšiai, vaizduojantys daugybę prizminių briaunų ant išgaubto plastikinio puodelio. Kiekvienas objektyvas surenka IR srautą iš savo erdvės srities ir siunčia elementą į PIR.

Optinės sistemos konstrukcija yra tokia, kad visų lęšių selektyvumas būtų vienodas. Norint apsisaugoti nuo pačių elementų karščio, vabzdžių, įrenginyje įtaisyta sandari kamera. Retai naudota veidrodinė optika. Tai žymiai padidina įrenginio asortimentą ir įrenginio kainą.

Pirosezinis elementas

Jutiklio vaidmenį IR jutiklyje atlieka piroelektrinis keitiklis, pagrįstas jautriais puslaidininkiniais elementais. Jį sudaro du jutikliai. Kiekvienas iš jų gauna spinduliuotės srautą iš dviejų gretimų spindulių. Esant vienodam fonui, jutiklis yra tylus. Jei atsiranda disbalansas, vienoje zonoje atsiranda papildomas šilumos šaltinis, o kitoje ne, suveikia jutiklis.

Siekiant pagerinti patikimumą ir sumažinti klaidingų teigiamų rezultatų skaičių, neseniai pradėti naudoti keturkampiai PIR elementai. Tai padidino įrenginio jautrumą ir atsparumą triukšmui. Tačiau tai sumažino patikimo įsibrovėlio atpažinimo atstumą. Norėdami tai išspręsti, turite naudoti tikslią optiką.

Signalo apdorojimo blokas

Pagrindinė padalinio užduotis yra patikimai atpažinti asmenį trukdžių fone.

Jie yra labai įvairūs:

1. saulės radiacija;
2. dirbtiniai IR šaltiniai;
3. oro kondicionieriai ir šaldytuvai;
4. gyvūnai;
5. oro konvekcija;
6. elektromagnetiniai trukdžiai;
7. vibracija.

Apdorojimo blokas analizei naudoja piroelektrinio keitiklio išėjimo signalo amplitudę, formą ir trukmę. Įsibrovėlio smūgis sukelia simetrišką bipolinį signalą. Trikdžiai apdorojimo moduliui suteikia nesubalansuotas vertes. Paprasčiausioje versijoje signalo amplitudė lyginama su slenkstine verte.

Viršijus slenkstį, detektorius apie tai praneša siųsdamas tam tikrą signalą į valdymo pultą. Sudėtingesniuose jutikliuose matuojama slenksčio viršijimo trukmė, šių viršijimų skaičius. Norint padidinti įrenginio atsparumą triukšmui, naudojama automatinė šiluminė kompensacija. Jis užtikrina pastovų jautrumą visame temperatūros diapazone.

Signalų apdorojimas atliekamas analoginiais ir skaitmeniniais įrenginiais. Naujausiuose įrenginiuose pradėti naudoti skaitmeniniai signalų apdorojimo algoritmai, kurie leido pagerinti įrenginio selektyvumą.

IR detektoriaus panaudojimo įsilaužimo signalizacijoje efektyvumas

Jo efektyvumas labai priklauso nuo teisingo jutiklio tipo pasirinkimo, vietos apsaugos objekte. Pasyvūs IR judesio jutikliai, skirti naudoti lauke ir viduje, reaguoja į objektų, kurie yra šilti, palyginti su fonu, judėjimą tam tikru judėjimo greičiu. Esant mažam judėjimo greičiui, infraraudonosios spinduliuotės srautų pokyčiai gretimuose sektoriuose yra tokie nereikšmingi, kad suvokiami kaip foninis dreifas ir nereaguoja į apsaugos zonos pažeidimą.

Jei įsibrovėlis apsivilks apsauginį kostiumą su puikia šilumos izoliacija, IR judesio jutiklis nereaguos, nebus spinduliuotės disbalanso kaimyninėse srityse. Asmuo susilies su fonine spinduliuote.

Įsibrovėlis judesio jutiklio spinduliais juda mažu greičiu, tokiu atveju jis dažnai tyli.

Srauto pakeitimų nepakanka, kad įrenginys suveiktų. Ypač būdingas detektoriams su gyvūnų apsaugos funkcija. Jie sumažina jautrumą, kad išvengtų reakcijos į naminių gyvūnėlių išvaizdą.

Svarbu teisingai sumontuoti infraraudonųjų spindulių jutiklį. Atsižvelgiant į pastato konfigūraciją, būtina naudoti „užuolaidos“ tipo įrenginį, ir tai turėtų būti padaryta. Gamintojas rekomenduoja įrenginį montuoti tam tikrame aukštyje, to taip pat reikia laikytis.

Siekiant pagerinti infraraudonųjų spindulių jutiklių efektyvumą, jie naudojami kartu su kitais principais veikiančiais jutikliais.

Paprastai papildomai tvirtinamas didelio jautrumo radijo bangų detektorius, kuris sumažina klaidingų pavojaus signalų procentą ir padidina įsilaužimo signalizacijos patikimumą. Saugant langus nuo prasiskverbimo papildomai sumontuotas ultragarsinis detektorius, kuris reaguoja į dūžtančius stiklus.

Išvada

Palaipsniui IR jutikliai tampa sudėtingesni, didėja jų jautrumas, gerėja selektyvumas. Jutikliai plačiai naudojami išmaniųjų namų sistemose, vaizdo stebėjimui, įeigos kontrolei. Dalijimasis su įvairiais įrenginiais padidino jutiklių vartotojų savybes. Jiems skirtas ilgas gyvenimas.

Vaizdo įrašas: judesio jutiklis, veikimo principas

Kas yra elektroninis judesio jutiklis? Atsakymas akivaizdus – jautrus įrenginys, kaip taisyklė, iš apsaugos sistemų įrenginių klasės. Tiesa, yra ir konstrukcijų, skirtų, pavyzdžiui, apšvietimo šaltiniams ir kitiems įrenginiams valdyti. Judesio jutiklio veikimas pagrįstas signalo generavimo principu aptikus bet kokį judėjimą kontroliuojamos zonos ribose. Įrenginiai gaminami įvairių technologijų pagrindu. Tokių jautrių jutiklių naudojimas tampa vis populiaresnis ne tik ekonomikos ir pramonės, bet ir buityje. Apsvarstykite, kokie įrenginiai yra gaminami, taip pat naudojimo pavyzdžius.

Svarstoma priklausomai nuo objekto judėjimo nustatymo metodo. Yra dvi įrenginių klasifikacijos:

1. Aktyvus.
2. Pasyvus.

Aktyvių veiksmų detektoriai

Aktyvių veiksmų detektoriai yra įrenginiai, veikiantys radaro grandinės principu. Šio tipo prietaisai skleidžia radijo bangas (mikrobangas) kontroliuojamoje zonoje. Mikrobangos atsimuša į esamus objektus ir jas priima judesio jutiklis.

Supaprastinta aktyvaus jutiklio konstrukcijos schema: 1 - mikrobangų spinduliuotės šaltinis (siųstuvas); 2 – atsispindėjusio mikrobangų signalo imtuvas; 3 - nuskaitytas objektas

Jei perdavimo momentu mikrospinduliavimo jutiklis aptinka judėjimą valdymo zonoje, sukuriamas efektas - bangos Doplerio (dažnio) poslinkis, kuris suvokiamas kartu su atspindėtu signalu.

Šis šlyties koeficientas rodo, kad banga atsimušė į judantį objektą. Būdamas elektroninis prietaisas, judesio nuskaitymo jutiklis gali apskaičiuoti tokius pokyčius ir siųsti elektrinį signalą:

• prie signalizacijos
• ant šviesos jungiklio
• į kitus įrenginius

schematiškai prijungtas prie judesio aptikimo jutiklio.

Aktyvūs mikrobangų judesio skenavimo jutikliai dažniausiai naudojami, pavyzdžiui, ant automatiškai veikiančių prekybos centrų durų. Tačiau kartu tokio tipo įrenginiai puikiai tinka namų apsaugos sistemoms ar patalpų apšvietimo perjungimui.

Tokia elektronika netinka lauko apšvietimo perjungimui ar panašioms reikmėms. Taip yra dėl aktyvių objektų masyvumo gatvėje, kurie nuolat juda.

Pavyzdžiui, medžių šakų judėjimą nuo vėjo, smulkių gyvūnų, paukščių ir net didelių vabzdžių judėjimą fiksuoja aktyvus jutiklis, dėl kurio atsiranda trigerio klaida.

Pasyvaus veikimo detektoriai (PIR – pasyvūs infraraudonieji spinduliai)

Pasyvūs judesio jutikliai yra visiškai priešingi aktyviems jutikliams. Pasyvios sistemos nieko nesiunčia. infraraudonųjų spindulių energija.

Pasyvaus tipo jutiklio konstrukcija: 1 - Multi objektyvas; 2 – Optinis filtras; 3 - keturgubas infraraudonųjų spindulių elementas; 4 - metalinis korpusas; 5 - infraraudonoji spinduliuotė; 6 - stabilizuotas maitinimo šaltinis; 7 - stiprintuvas; 8 - lyginamoji priemonė

Infraraudonosios (šilumos) energijos lygiai yra suvokiami pasyviais detektoriais, kurie nuolat skenuoja valdymo sritį ar objektą.

Atsižvelgiant į tai, kad infraraudonoji šiluma sklinda ne tik iš gyvų organizmų, bet ir iš bet kurio objekto, kurio temperatūra aukštesnė už absoliutų nulį, galima daryti išvadas apie pritaikymo tinkamumą.

Šie judesio aptikimo jutikliai nebūtų veiksmingi, jei juos galėtų įjungti mažas gyvūnas ar vabzdys, judantys aptikimo diapazone.

Tačiau daugumą esamų pasyviųjų jutiklių galima sureguliuoti taip, kad pajustų judesį taip, kad būtų galima stebėti objektus su tam tikru skleidžiamos šilumos lygiu. Pavyzdžiui, prietaisą galima derinti tik pagal žmonių suvokimą.

Hibridinio (kombinuoto) dizaino jutikliai

Kombinuotos (hibridinės) judesio skenavimo technologijos jutiklis yra aktyvių ir pasyvių grandinių kombinuota sistema. suaktyvina veiksmą tik tuo atveju, jei judesį aptinka abi grandinės.

Kombinuotos sistemos yra naudingos naudoti signalizacijos moduliuose, nes sumažina klaidingų pavojaus signalų tikimybę.

Tačiau ši technologija turi savo trūkumų. Kombinuotas prietaisas negali užtikrinti tokio saugumo lygio kaip PIR ir mikrobangų jutikliai, paimti atskirai.

Tai akivaizdu, nes pavojaus signalas suveikia tik tada, kai aktyvus ir pasyvus jutikliai tuo pačiu metu aptinka judesį.

Pavyzdžiui, jei įsibrovėliui kokiu nors būdu pavyksta neleisti aptikti vieno iš kombinuoto prietaiso jutiklių, judesys bus nepastebėtas.

Atitinkamai, pavojaus signalas nebus siunčiamas į centrinės signalizacijos sistemos mikroprocesorių. Šiandien populiariausiu kombinuotų jutiklių tipu laikoma konstrukcija, kai sujungiamos PIR ir mikrobangų jutiklių grandinės.

Judesio jutiklių vykdymas

Šiuo metu sukurti ir gaminami judesio skenavimo jutikliai yra įvairių formų ir gabaritų. Žemiau yra keletas įrenginių dizaino pavyzdžių.

Pasyvus infraraudonųjų spindulių dizainas (PIR) – pavyzdys

Vienas iš plačiai naudojamų dizainų, kurie naudojami kaip namų apsaugos grandinių dalis.

Pasyvieji infraraudonųjų spindulių detektoriai yra skirti stebėti infraraudonųjų spindulių energijos lygio pokytį, kurį sukelia objektų (žmogaus, naminių gyvūnėlių ir kt.) judėjimas.

Įprasta pasyvaus jutiklio konstrukcija, kuri išsiskiria paprasčiausia elektronine grandine ir nesukelia sunkumų jungiantis. Naudojami tik trys elektros kontaktai

Skaitytuvai yra pasyvūs dėl šilumos ir saulės šviesos šaltinių kintamumo, todėl PIR labiau tinka judesio aptikimui patalpose ar kitoje uždaroje aplinkoje.

Aktyvūs infraraudonųjų spindulių jutikliai – pavyzdys

Aktyvieji infraraudonųjų spindulių detektoriai naudoja dviejų krypčių perdavimo struktūrą. Viena pusė yra siųstuvas, naudojamas infraraudoniesiems spinduliams skleisti.

Kita pusė yra imtuvas, naudojamas infraraudonųjų spindulių signalui priimti. Pavojaus veiksmas įvyksta, kai aptinkamas du taškus jungiančio pluošto pertraukimas.

Vieno spindulio aktyvaus judesio aptikimo detektoriaus pavyzdys. Tuo tarpu yra sudėtingesnės konfigūracijos konstrukcijų, kurių dėka galima išspręsti įvairias problemas.

Aktyvūs judesio nuskaitymo davikliai, tokie kaip „Infra Red Beam“, dažniausiai montuojami lauke (lauke).

Aptikimas vyksta naudojant siųstuvo ir imtuvo teoriją. Svarbu, kad infraraudonųjų spindulių spindulys praeitų per nuskaitymo sritį ir pasiektų imtuvą.

Ultragarsinis detektorius – pavyzdys

Galimi ultragarsą naudojantys judesio nuskaitymo jutikliai, galintys veikti tiek aktyviu, tiek pasyviu režimu. Teoriškai ultragarsinis detektorius veikia perdavimo-priėmimo principu.

Vienas dizaino, pagrįsto ultragarsu, pavyzdys. Universalios sistemos, palaikančios funkcionalumą tiek aktyviu, tiek pasyviu režimu

Siunčiamos aukšto dažnio garso bangos, kurios atsispindi nuo objektų ir yra suvokiamos įrenginio skenuojančiu priėmimo įrenginiu. Jei garso bangų seka nutrūksta, aktyvus ultragarsinis jutiklis duoda aliarmą.

Judesio aptikimo jutiklių taikymas

Kai kurios pagrindinės detektorių programos, kai reikia sekti judesį, yra šios:

• įsibrovimo signalizacijos
• automatinis vartų valdymas
• apšvietimo perjungimas prie įėjimo,
• avarinis apsaugos apšvietimas,
• tualetiniai rankų džiovintuvai,
• automatinis durų atidarymas ir kt.

Ultragarsiniai jutikliai naudojami gyvenamojo namo apsaugos kamerai valdyti arba, pavyzdžiui, laukinei gamtai fiksuoti.

Infraraudonųjų spindulių jutikliai naudojami produktų buvimui ant konvejerio juostų patvirtinti

Žemiau pateikiamas praktinis aktyvaus ir pasyvaus judesio aptikimo jutiklių naudojimo pavyzdys.

Skysčio lygio valdiklis ant ultragarsinių jutiklių

Toliau pateiktoje diagramoje parodyta, kaip valdiklis () valdo skysčio lygį naudodamas ultragarsinį jutiklį.

Sistema veikia pateikdama tikslius skysčio lygius bake, valdydama variklį, nustatydama nurodytas skysčio ribas.

Praktinis užduoties, pagrįstos ultragarsiniu prietaisu ir populiariu Arduino rinkiniu, įgyvendinimo pavyzdys, aiškiai parodantis, kas yra ultragarsinis judesio jutiklis ir kaip jis veikia

Kai skystis bake pasiekia apatinę ir viršutinę ribas, ultragarsinis jutiklis aptinka šias ribas ir siunčia signalus į mikrovaldiklį.

Mikrovaldiklis suprogramuotas taip, kad valdytų relę, kuri savo ruožtu valdo siurblio variklį. Ultragarsinio judesio jutiklio nustatytų ribinių sąlygų signalai laikomi pagrindu.

Automatinis durų atidarymas ant PIR

Kaip ir aukščiau pateiktoje sistemoje, automatinė durų atidarymo sistema naudojant PIR judesio jutiklį. Tokiu atveju aptinkamas žmonių buvimas ir atliekama durų operacija (atidarymas arba uždarymas).

Kita schema, kur jau įtrauktas pasyvus įrenginys. Čia taip pat naudojamas populiarus Arduino konstruktorius – įrankis, patogus eksperimentams ir tikrų elektroninių sistemų kūrimui.

Žmonių buvimą aptinka PIR detektorius, po kurio į mikrovaldiklį siunčiamas judesio aptikimo signalas.

Priklausomai nuo PIR jutiklio signalų, mikrovaldiklis valdo durų variklį į priekį ir atgal, naudodamas IC tvarkyklę.

Infraraudonųjų spindulių detektoriai yra vienas iš labiausiai paplitusių apsaugos nuo įsilaužimo sistemų. Tai paaiškinama labai plačiu jų pritaikymo spektru.

Jie naudojami:

• kontroliuoti patalpų vidinį tūrį;
• perimetro apsaugos organizavimas;
• „pakeliui“ blokuojant įvairias statybines konstrukcijas.

Be klimatinės versijos (įrengimas lauke ir viduje), jie taip pat skirstomi pagal veikimo principą. Yra dvi didelės grupės: aktyvioji ir pasyvioji. Be to, infraraudonųjų spindulių detektoriai skirstomi pagal aptikimo zonos tipą, būtent:

• tūrinis;
• linijinis;
• paviršutiniškas.

Pažiūrėkime eilės tvarka, kokiais tikslais naudojamos vienos ar kitos jų rūšys.

Pasyvūs infraraudonųjų spindulių detektoriai.

Šiuose jutikliuose yra objektyvas, kuris „supjausto“ kontroliuojamą sritį į atskirus sektorius (1 pav.). Detektorius įsijungia, kai aptinkami temperatūrų skirtumai tarp šių zonų. Taigi nuomonė, kad toks apsaugos jutiklis reaguoja tik į šilumą, yra klaidingas.

Jei žmogus aptikimo zonoje stovi nejudėdamas, detektorius neveiks. Be to, objekto temperatūra, kuri yra artima foninei temperatūrai, taip pat turi įtakos jo jautrumui žemyn.

Tas pats pasakytina ir apie atvejus, kai objekto judėjimo greitis yra mažesnis arba didesnis už normalizuotą vertę. Paprastai ši vertė svyruoja nuo 0,3 iki 3 metrų per sekundę. To pakanka, kad būtų galima patikimai aptikti įsibrovėlį.

Aktyvūs infraraudonųjų spindulių detektoriai.

Šio tipo įrenginiai susideda iš emiterio ir imtuvo. Jie gali būti pagaminti atskirais blokais arba sujungti į vieną korpusą. Pastaruoju atveju, montuojant tokį apsaugos įrenginį, papildomai naudojamas elementas, atspindintis IR spindulius.

Aktyvus veikimo principas būdingas linijiniams jutikliams, kurie suveikia, kai kerta infraraudonųjų spindulių pluoštas. Žemiau pateikiami pagrindinių IR detektorių tipų veikimo principai ir naudojimo ypatybės.

TŪRIMO INFRAUDONŲJŲ RANKOJŲ DETEKTORIAI

Šie įrenginiai yra pasyvūs (kas tai yra žr. aukščiau) ir daugiausia naudojami patalpų vidiniam tūriui valdyti. Tūrinio jutiklio spinduliavimo schemai būdinga:

• atidarymo kampas vertikalioje ir horizontalioje plokštumose;
• detektoriaus diapazonas.

Atkreipkite dėmesį - diapazoną rodo centrinė diagramos skiltis, šoninėms jis bus mažesnis.

Bet kuriam infraraudonųjų spindulių jutikliui, įskaitant ir tūrinį, būdinga tai, kad bet kokia kliūtis jam yra nepermatoma, todėl susidaro negyvos zonos. Viena vertus, tai yra trūkumas, kita vertus, privalumas, nes nereaguojama į judančius objektus už saugomų patalpų ribų.

Be to, trūkumai apima klaidingų teigiamų rezultatų galimybę dėl tokių veiksnių kaip:

• konvekciniai šilumos srautai, pavyzdžiui, iš įvairių veikimo principų šildymo sistemų;
• pliūpsnis nuo judančių šviesos šaltinių – dažniausiai automobilio žibintai pro langą.

Taigi, įrengiant tūrinį detektorių, šių taškų negalima ignoruoti. Pagal montavimo būdą yra dvi „apimčių didintojų“ versijos.

Sieniniai IR detektoriai.

Idealiai tinka biurams, butams, privatiems namams. Tokiose patalpose baldai ir kiti interjero daiktai dažniausiai išsidėstę palei sienas, todėl nėra aklųjų dėmių. Jei atsižvelgsime į tai, kad tokių jutiklių horizontalus žiūrėjimo kampas yra apie 90 laipsnių, tai įrengus jį kambario kampe, vienas įrenginys gali beveik visiškai užblokuoti nedidelę patalpą.

Lubų tūrio detektoriai.

Tokiems objektams kaip parduotuvės ar sandėliai būdingas lentynų ar vitrinų įrengimas visoje patalpų plote. Lubų jutiklio montavimas tokiais atvejais yra efektyvesnis, žinoma, jei šie elementai yra žemiau lubų.

Priešingu atveju turėsite užblokuoti kiekvieną suformuotą skyrių. Teisybės dėlei reikia pažymėti, kad toks poreikis ne visada iškyla, tačiau tai yra kiekvieno konkretaus objekto signalizacijos projektavimo subtilybės, atsižvelgiant į visas jo individualias ypatybes.

LINJINIAI IR INFRAUDONŲJŲ RANKOJŲ DETEKTORIAI

Pagal savo veikimo principą jie yra aktyvūs ir sudaro vieną ar daugiau spindulių, sekdami jų sankirtą galimo įsibrovėlio. Skirtingai nuo tūrinių jutiklių, linijiniai jutikliai yra atsparūs įvairioms oro srovėms, o tiesioginis apšvietimas daugeliu atvejų jiems nepakenks.

Linijinio vieno pluošto infraraudonųjų spindulių skleidėjo veikimo principas pavaizduotas 2 pav.

Aktyvių linijinių prietaisų diapazonas yra nuo dešimčių iki šimtų metrų. Tipiškiausios jų naudojimo galimybės:

• koridoriaus blokavimas;
• atvirų ir aptvertų teritorijos perimetrų apsauga.

Perimetrui apsaugoti naudojami detektoriai su daugiau nei vienu spinduliu (geriau, jei jų būtų bent trys). Tai gana akivaizdu, nes sumažina prasiskverbimo galimybę žemiau arba virš valdymo zonos.

Montuojant ir konfigūruojant infraraudonųjų spindulių linijinius detektorius, reikia tiksliai suderinti imtuvą ir siųstuvą dviejų vienetų įrenginiams arba reflektoriui ir kombinuotam blokui (vienam įrenginiui). Faktas yra tas, kad infraraudonųjų spindulių pluošto skerspjūvis (skersmuo) yra palyginti mažas, todėl net nedidelis siųstuvo ar imtuvo kampinis poslinkis lemia reikšmingą tiesinį nuokrypį priėmimo taške.

Iš to, kas pasakyta, taip pat išplaukia, kad visi tokių detektorių elementai turi būti montuojami ant standžių linijinių konstrukcijų, kurios visiškai pašalina galimas vibracijas.

Turiu pasakyti, kad geras „linijinis“ yra gana brangus malonumas. Jei vieno spindulio prietaisų su trumpu nuotoliu kaina vis dar svyruoja per kelis tūkstančius rublių, tai padidėjus kontroliuojamam diapazonui ir IR spindulių skaičiui, kaina padidėja iki dešimčių tūkstančių.

Tai paaiškinama tuo, kad tokio tipo apsaugos detektoriai yra gana sudėtingi elektromechaniniai įrenginiai, kuriuose, be elektronikos, yra ir didelio tikslumo optiniai įrenginiai.

Beje, pasyvūs linijiniai detektoriai taip pat egzistuoja, tačiau didžiausiu diapazonu jie yra pastebimai prastesni už linijinius analogus.

LAUKO INFRAUDONŲJŲ RANKŲ DETEKTORIAI

Visiškai akivaizdu, kad lauko apsaugos nuo įsilaužimo detektorius turi turėti tinkamą klimato konstrukciją. Tai visų pirma taikoma:

• Darbo temperatūros diapazonas;
• apsaugos nuo dulkių ir drėgmės laipsnis.

Pagal visuotinai priimtą esamą klasifikaciją, gatvės detektoriaus apsaugos klasė turi būti ne žemesnė kaip IP66. Apskritai daugumai vartotojų tai nėra svarbu – techninių įrenginio parametrų aprašyme pakanka nurodyti „gatvę“. Verta atkreipti dėmesį į temperatūros diapazoną.

Didesnį susidomėjimą kelia tokių prietaisų naudojimo ypatumai ir veiksniai, turintys įtakos apsaugos patikimumui.

Pagal aptikimo zonos pobūdį infraraudonųjų spindulių apsaugos detektoriai, skirti montuoti lauke, gali būti bet kokio tipo (populiarumo mažėjimo tvarka):

• linijinis;
• tūrinis;
• paviršutiniškas.

Kaip jau minėta, gatvių linijiniai detektoriai naudojami atvirų teritorijų perimetro apsaugai. Paviršiaus jutikliai taip pat gali būti naudojami tiems patiems tikslams.

Tūriniai prietaisai naudojami įvairioms sritims valdyti. Iš karto reikia pažymėti, kad diapazono požiūriu jie yra prastesni už linijinius jutiklius. Visiškai natūralu, kad lauko detektorių kainos yra daug didesnės nei įrenginių, skirtų montuoti patalpose.

Dabar, atsižvelgiant į praktinę infraraudonųjų spindulių lauko detektorių apsaugos nuo įsilaužimo sistemų veikimo pusę. Pagrindiniai veiksniai, išprovokuojantys klaidingą gatvėje įrengtų apsaugos jutiklių pavojaus signalą:

• įvairios augmenijos buvimas saugomoje teritorijoje;
• gyvūnų ir paukščių judėjimas;
• gamtos reiškiniai lietaus, sniego, rūko ir kt.

Pirmasis punktas gali atrodyti neprincipingas, nes iš pirmo žvilgsnio jis yra statiškas ir į jį galima atsižvelgti projektavimo etape. Tačiau nepamirškite, kad medžiai, žolė ir krūmai auga ir laikui bėgant gali trukdyti normaliam apsaugos įrangos darbui.

Gamintojai bando kompensuoti antrąjį veiksnį naudodami atitinkamus signalų apdorojimo algoritmus, ir tai turi įtakos. Tiesa, kad ir ką sakytume, jei objektas, net ir turintis mažus linijinius matmenis, judės prie pat detektoriaus, jis greičiausiai bus identifikuotas kaip įsibrovęs.

Kalbant apie paskutinį punktą. Čia viskas priklauso nuo terpės optinio tankio pasikeitimo. Paprastais žodžiais tariant, stiprus lietus, stiprus sniegas ar tirštas rūkas gali padaryti infraraudonųjų spindulių detektorių visiškai neveikiantį.

Taigi, priimdami sprendimą dėl gatvių apsaugos detektorių naudojimo signalizacijos sistemoje, atsižvelkite į visa tai, kas buvo pasakyta. Taigi, eksploatuodami lauko apsaugos sistemą galite apsisaugoti nuo daugybės nemalonių netikėtumų.

* * *

© 2014–2019 m Visos teisės saugomos.

Svetainės medžiaga skirta tik informaciniams tikslams ir negali būti naudojama kaip gairės ar oficialūs dokumentai.

Pasyvaus IKSO veikimo principas. Pasyviųjų ICSO veikimo principas pagrįstas signalų, generuojamų aptikimo objekto skleidžiamo šilumos srauto, registravimu. Naudingas signalas inercinio vienos vietos spinduliuotės imtuvo išėjime nustatomas pagal išraišką:

kur S u – spinduliuotės imtuvo įtampos jautrumas – šilumos srauto, patenkančio į optinės sistemos įvesties langą ir sukeltas objekto judėjimo aptikimo zonoje, dydžio pokytis.

Didžiausia reikšmė atitinka atvejį, kai objektas yra visiškai ICS matymo lauke. Pažymime šią reikšmę kaip

Darant prielaidą, kad nuostoliai optinėje sistemoje yra tokie maži, kad jų galima nepaisyti, galime juos išreikšti objekto ir fono parametrais. Leiskite į foną, kurio paviršiaus absoliuti temperatūra T f ir spinduliuotė E f, pasirodo objektas, kurio absoliuti temperatūra Tobas, ir spinduliuotė Eov. Objekto projekcijos plotas į plokštumą, statmeną stebėjimo krypčiai, žymimas kaip taip, ir fono projekcijos sritis matymo lauke - B f. Tada šilumos srauto, patenkančio į optinės sistemos įvesties langą, prieš atsirandant objektui, vertė nustatoma pagal išraišką:

kur yra atstumas nuo įvesties lango iki fono paviršiaus; 1. f - fono ryškumas; S BX - optinės sistemos įvesties lango sritis.

Objekto sukuriamo šilumos srauto vertė nustatoma panašiai:

kur t - atstumas nuo IKSO iki objekto; - objekto ryškumas.

Esant objektui, šilumos srautą, patenkantį į įvesties langą, sukuria objektas ir ta fono paviršiaus dalis, kuri nėra apsaugota objekto, iš kurios bendras šilumos srautas.

Tada šilumos srauto AF pokytis rašomas taip:

Darant prielaidą, kad Lamberto dėsnis galioja objektui ir fonui, išreiškiame ryškumą Lo6 ir b f dėl spinduliavimo koeficiento ir absoliučios temperatūros:

kur yra Stefano-Boltzmanno konstanta.

Pakeitę ir į, gauname AF išraišką pagal objekto ir fono absoliučią temperatūrą ir spinduliuotę:

Esant tam tikriems optinės sistemos ir spinduliuotės imtuvo parametrams, signalo vertę pagal 2007 m. DE.

Žmogaus odos spinduliuotė yra labai didelė, vidutiniškai ji yra 0,99 juodo kūno atžvilgiu, kai bangos ilgis didesnis nei 4 mikronai. IR spektro srityje odos dangos optinės savybės yra artimos juodojo kūno savybėms. Odos temperatūra priklauso nuo šilumos mainų tarp odos ir aplinkos. Termovizoriumi Aga-750 atlikti matavimai parodė, kad esant +25°С oro temperatūrai, temperatūra žmogaus delno paviršiuje svyruoja +32 ... + 34°С ribose, o esant oro temperatūra +19°С - per +28...+30°С. Drabužių buvimas sumažina objekto ryškumą, nes drabužių temperatūra yra žemesnė nei plikos odos temperatūra. Esant +25°C aplinkos temperatūrai, išmatuota kostiumu apsirengusio asmens vidutinė kūno paviršiaus temperatūra buvo +26°C. Drabužių spinduliuotė taip pat gali skirtis nuo plikos odos.

Kiti parametrai, įtraukti į išraišką, gali turėti skirtingas reikšmes, priklausomai nuo konkrečios situacijos ir (arba) veiklos užduoties.

Leiskite mums išsamiau apsvarstyti signalo formavimo procesą ir pagrindinius trukdžių tipus, turinčius įtakos klaidingam pasyviųjų ICSO veikimui.

Signalo formavimas. Norint geriau suprasti ICSO atsparumo triukšmui gerinimo būdus ir algoritmus, būtina turėti supratimą apie pagrindinius signalo parametrus – formą, amplitudę, trukmę, priklausomybę nuo žmogaus judėjimo greičio ir fono temperatūros.

Apsvarstykite vieną 10 m ilgio spindulio aptikimo zoną, kurios spindulio skersmuo kūgio apačioje yra 0,3 m. Daroma prielaida, kad žmogus kerta jai įprastą zoną didžiausiu ir mažiausiu greičiu 10, 5 ir 1 m atstumu nuo imtuvas., esantis 10 m atstumu, turi trikampio formą, kurios maksimumas, kai zona yra visiškai uždengta. Ant pav. 4.8.6 rodomas šio signalo spektras. Kertant spindulį mažesniu atstumu, signalas įgauna trapecijos formą su stačiais frontais, o šio signalo spektras įgauna formą, parodytą Fig. 4.9.6.

Akivaizdu, kad signalo trukmė yra atvirkščiai proporcinga judėjimo greičiui ir atstumui iki imtuvo.

Tikrasis signalas skiriasi nuo idealaus vaizdo dėl iškraipymų, kuriuos sukelia stiprinimo kelias, ir chaotiško triukšmo, kurį sukelia fono temperatūros svyravimai. Tikrų signalų, gautų naudojant buitinį piro imtuvą PM2D, įrašai parodyti fig. 4.10. Čia taip pat pateikiamos jo spektrinės charakteristikos, gautos faktiškai įrašytus signalus perleidus per įmonės spektro analizatorių

Įrašų analizė leidžia nustatyti spektrinį „langą“, reikalingą signalų, generuojamų kertant zoną, perdavimui bet kurioje vietoje visame greičio diapazone nuo 0,1 iki 15 Hz. Tuo pačiu metu diapazono kraštuose galimas signalo susilpnėjimas, nes piroelektrinis imtuvas turi amplitudės-dažnio charakteristiką, kurios sumažėjimas yra 5 ... 10 Hz. Norėdami tai kompensuoti, į signalo apdorojimo kelią reikia įvesti specialų korekcinį stiprintuvą, kuris padidina dažnio atsaką 5 ... 20 Hz srityje.

temperatūros kontrastas. Signalo amplitudę, kaip jau minėta, lemia temperatūros kontrastas tarp žmogaus kūno ir fono, į kurį nukreipiamas spindulys. Kadangi pasikeitus kambario temperatūrai keičiasi foninė temperatūra, kinta ir jų skirtumui proporcingas signalas.

Toje vietoje, kur žmogaus ir fono temperatūra sutampa, išėjimo signalo reikšmė lygi nuliui. Esant aukštesnei temperatūrai, signalas keičia ženklą.

Fono temperatūra patalpoje atspindi oro būklę už patalpos ribų su tam tikru vėlavimu dėl pastato konstrukcinių medžiagų šiluminės inercijos.

Temperatūros kontrastas priklauso ir nuo žmogaus išorinio paviršiaus temperatūros, t.y. daugiausia iš savo drabužių. Ir čia tokia aplinkybė pasirodo esanti reikšminga. Jei į patalpą, kurioje įrengtas IKSO, žmogus patenka iš lauko, pavyzdžiui, iš gatvės, kur temperatūra gali labai skirtis nuo patalpos temperatūros, tai pirmuoju momentu šiluminis kontrastas gali būti reikšmingas. Tada, drabužių temperatūrai „prisitaikant“ prie kambario temperatūros, signalas mažėja. Tačiau net ir ilgai būnant kambaryje signalo stiprumas priklauso nuo drabužių tipo. Ant pav. 4.11 parodytos eksperimentinės žmogaus temperatūros kontrasto priklausomybės nuo aplinkos temperatūros. Brūkšninė linija rodo eksperimentinių duomenų ekstrapoliaciją esant aukštesnei nei 40 °C temperatūrai.

1 šešėlinė sritis – tai kontrastų diapazonas, priklausantis nuo aprangos formos, fono tipo, žmogaus dydžio ir jo judėjimo greičio.

Svarbu pažymėti, kad temperatūros kontrasto reikšmės perėjimas per nulį įvyko tik tuo atveju, jei 30...39,5°C temperatūros intervale matavimai buvo atlikti žmogui prisitaikius šildomoje patalpoje 15 min. . Įsiveržus į CO jautrumo zoną asmeniui, kuris anksčiau buvo patalpoje, kurios temperatūra žemesnė nei 30 °C, arba lauke, kai temperatūra buvo 44 °C, signalo lygiai yra 30 laipsnių diapazone. ..39,5°C yra 2 zonoje ir nesiekia nulio.

Temperatūros pasiskirstymas žmogaus paviršiuje nėra vienodas. Arčiausiai 36°C ji yra ant atvirų kūno dalių – veido ir rankų, o drabužių paviršiaus temperatūra yra arčiau kambario fono. Todėl signalas piro-imtuvo įėjime priklauso nuo to, kuri kūno dalis sutampa su spindulio jautrumo zona.

Atsižvelgdami į signalo formavimo procesą, galime padaryti tokias išvadas:

Signalo amplitudę lemia žmogaus paviršiaus ir fono temperatūros kontrastas, kuris gali svyruoti nuo laipsnio dalių iki dešimčių laipsnių;

Signalo forma yra trikampio arba trapecijos formos, signalo trukmę lemia pluošto zonos susikirtimas ir, judant išilgai normalios į spindulį, gali būti nuo 0,05 iki 10 s. Judant kampu į normalų, signalo trukmė pailgėja. Didžiausias signalo spektrinis tankis yra nuo 0,15 iki 5 Hz;

Kai žmogus juda išilgai spindulio, signalas yra minimalus ir nustatomas tik pagal temperatūrų skirtumą tarp atskirų žmogaus paviršiaus atkarpų ir siekia laipsnio dalis;

Kai žmogus juda tarp spindulių, signalo praktiškai nėra;

Esant kambario temperatūrai, artimai žmogaus kūno paviršiaus temperatūrai, signalas yra minimalus; temperatūros skirtumas yra laipsnio dalys;

Signalo amplitudės skirtinguose aptikimo zonos pluoštuose gali labai skirtis viena nuo kitos, nes jas lemia žmogaus kūno temperatūros kontrastas ir fono sritis, į kurią nukreiptas šis spindulys. Skirtumas gali siekti iki dešimties laipsnių.

Pasyvaus IKSO trikdžiai. Pereikime prie trukdžių, sukeliančių klaidingą pasyviųjų ICSO veikimą, analizės. Trikdžiais suprantame bet kokią išorinės aplinkos ar priimančiojo įrenginio vidinio triukšmo įtaką, nesusijusią su žmogaus judėjimu SO jautrumo zonoje.

Yra tokia trukdžių klasifikacija:

Šiluminis, atsirandantis dėl foninio šildymo veikiant saulės spinduliuotei, konvekcinio oro srautai veikiant radiatoriams, kondicionieriams, skersvėjai;

Elektrinis, kurį sukelia elektros ir radijo spinduliuotės šaltinių paėmimas ant atskirų elektroninės CO dalies elementų;

Savas, dėl piro imtuvo triukšmo ir signalo stiprinimo kelio;

Pašaliniai asmenys, susiję su mažų gyvūnų ar vabzdžių judėjimu CO jautrumo zonoje CO įvesties optinio lango paviršiuje.

Reikšmingiausi ir „pavojingiausi“ trukdžiai yra šiluminiai, kuriuos sukelia fono sričių, į kurias nukreiptos spindulio jautrumo zonos, temperatūros pokytis. Saulės spinduliuotės poveikis vietiškai padidina atskirų kambario sienos ar grindų dalių temperatūrą. Tuo pačiu metu per prietaiso filtravimo grandines nepraeina laipsniškas temperatūros pokytis, tačiau gana staigūs ir „netikėti“ svyravimai, susiję, pavyzdžiui, su saulės šešėliavimu dėl prasiskverbiančių debesų arba pro filtravimo grandines. transporto priemonės, sukelia trikdžius, panašius į signalą, duodamą pravažiuojant žmogui. Triukšmo amplitudė priklauso nuo fono, į kurį nukreipiamas spindulys, inercijos. Pavyzdžiui, pliko betono sienos temperatūros keitimo laikas yra daug ilgesnis nei medinės ar tapetuotos sienos.

Ant pav. pateikiamas tipinių saulės trukdžių, esančių piro imtuvo išėjime, praeinant debesiui, įrašas, taip pat jo spektras.

Šiuo atveju temperatūros pokytis saulės trukdžių metu siekia 1,0 ... 1,5 ° C, ypač tais atvejais, kai spindulys nukreipiamas į mažos inercijos foną, pavyzdžiui, medinę sieną ar užuolaidą iš audinio. Tokių trukdžių trukmė priklauso nuo šešėliavimo greičio ir gali patekti į žmogaus judėjimui būdingų greičių diapazoną. Būtina atkreipti dėmesį į vieną reikšmingą aplinkybę, leidžiančią susidoroti su tokiais trukdžiais. Jei du spinduliai nukreipiami į gretimas fono sritis, tai trukdžių signalo iš saulės spindulių tipas ir amplitudė yra beveik vienodi kiekviename pluošte, t.y. yra stipri trukdžių koreliacija. Tai leidžia tinkamam grandinės dizainui juos slopinti atimant signalus,

Konvekcinius trukdžius sukelia judančių oro srautų įtaka, pvz., skersvėjis atidarius langą, lango įtrūkimai, taip pat buitinė šildymo technika – radiatoriai ir kondicionieriai. Oro srautai sukelia chaotiškus foninės temperatūros svyravimus, kurių amplitudė ir dažnių diapazonas priklauso nuo oro srauto greičio ir fono paviršiaus charakteristikų.

Skirtingai nuo saulės spinduliuotės, konvekciniai trukdžiai iš įvairių fono atkarpų, veikiantys net 0,2 ... 0,3 m atstumu, yra silpnai koreliuojami vienas su kitu ir jų atėmimas neturi jokios įtakos.

Elektros trikdžiai atsiranda įjungus bet kokius elektros ir radijo spinduliuotės šaltinius, matavimo ir buitinę techniką, apšvietimą, elektros variklius, radijo siųstuvus, taip pat srovės svyravimus kabelių tinkle ir elektros linijose. Žaibo iškrovos taip pat sukuria didelį trukdžių lygį.

Piroelektrinio imtuvo jautrumas yra labai didelis – temperatūrai pasikeitus 1 °C, išėjimo signalas tiesiai iš kristalo yra mikrovolto dalis, todėl kelių voltų vienam metrui trukdžių šaltinių trikdžiai gali sukelti tūkstančius trukdžių impulsą. kartų didesnis už naudingąjį signalą. Tačiau dauguma elektrinių trukdžių yra trumpalaikiai arba stačiai, todėl juos galima atskirti nuo naudingo signalo.

Piro imtuvui būdingi triukšmai nustato aukščiausią ICSO jautrumo ribą ir turi baltojo triukšmo formą. Šiuo atžvilgiu filtravimo metodai čia negali būti naudojami. Triukšmo intensyvumas didėja, kai kristalo temperatūra pakyla maždaug du kartus kas dešimt laipsnių. Šiuolaikiniai piroelektriniai imtuvai turi būdingo triukšmo lygį, atitinkantį temperatūros pokytį 0,05...0,15°C.

Išvados:

1. Trikdžių spektrinis diapazonas sutampa su signalų diapazonu ir yra srityje nuo trupmenų iki dešimčių hercų.

2. Pavojingiausia trukdžių rūšis yra saulės foninis apšvietimas, kurio poveikis fono temperatūrą padidina 3...5°C.

3. Saulės spinduliuotės trukdžiai artimoms fono sritims yra stipriai koreliuojami tarpusavyje ir gali būti susilpninti naudojant dviejų spindulių schemą CO konstravimui.

4. Konvekciniai trukdžiai iš šiluminių buitinių prietaisų yra svyruojančių atsitiktinių temperatūros svyravimų forma, pasiekiant 2 ... 3 ° C dažnių diapazone nuo 1 iki 20 Hz su silpna koreliacija tarp spindulių.

5. Elektriniai trukdžiai yra trumpų impulsų arba žingsnių su stačiu kraštu forma, indukuojama įtampa gali būti šimtus kartų didesnė už signalą.

6. Piroelektrinio imtuvo vidiniai triukšmai, atitinkantys signalą, kai temperatūra pasikeičia 0,05...0,15°C, yra dažnių diapazone, kuris sutampa su signalo diapazonu, ir didėja proporcingai temperatūrai maždaug du kartus kas 10°. C.

Pasyviųjų ICSO atsparumo triukšmui gerinimo metodai.Diferencinis priėmimo būdas Zh-spinduliavimas tapo gana plačiai paplitęs. Šio metodo esmė tokia: dviejų vietų imtuvo pagalba suformuojamos dvi erdviškai atskirtos jautrumo zonos. Abiejuose kanaluose generuojami signalai yra tarpusavyje atimami:

Akivaizdu, kad judantis objektas vienu metu negali kirsti dviejų erdviškai atskirtų jautrumo zonų. Tokiu atveju signalai kanaluose pasirodo pakaitomis, todėl jų amplitudė nemažėja. Iš formulės matyti, kad diferencialinio imtuvo išėjimo triukšmas yra lygus nuliui, jei kartu įvykdomos šios sąlygos:

1. Trikdžių formos kanaluose yra vienodos.

2. Trukdžių amplitudės vienodos.

3. Trukdžiai turi tą pačią laiko padėtį.

Saulės trukdžių atveju tenkinamos 1 ir 3 sąlygos. 2 sąlyga tenkinama tik tuo atveju, jei ta pati medžiaga yra fonas abiejuose kanaluose arba saulės energijos kritimo kampai fone yra vienodi abiejuose kanaluose arba abiejuose kanalų, saulės spinduliuotės srautas patenka į visą fono plotą, kuris riboja jautrumo zoną. Ant pav. parodyta diferencialinės pakopos išėjimo triukšmo amplitudės priklausomybė nuo triukšmo amplitudės jos įėjime.

Parametras yra trukdžių efektų amplitudės kanaluose santykis. Šiuo atveju turime omenyje, kad 1 ir 3 sąlygos yra įvykdytos.

Iš pav. matyti, kad pakankamai gerai sutapus trukdžių efektų amplitudėms kanaluose, pasiekiamas 5 ... 10 kartų šių trukdžių slopinimas. U B xi/U B x2> 1.2, trukdžių slopinimas mažėja ir charakteristika oui = / linksta į panašią vieno imtuvo charakteristiką.

Konvekcinių trukdžių įtakoje diferencialinio imtuvo slopinimo laipsnį lemia jo koreliacijos laipsnis erdviniu atstumu nutoltuose fono paviršiaus taškuose. Konvekcinių trukdžių erdvinės koreliacijos laipsnio įvertinimas gali būti atliktas išmatuojant jo intensyvumą diferencialiniais ir įprastiniais priėmimo metodais. Kai kurių matavimų rezultatai parodyti fig. 4.14.

Optimalus dažnio filtravimas. Veiksmingas trukdžių slopinimas šiuo metodu galimas esant dideliam signalų dažnių spektro ir trukdžių skirtumui. Iš aukščiau pateiktų duomenų matyti, kad mūsų atveju tokio skirtumo nėra. Todėl šio metodo naudojimas visiškam trukdžių slopinimui yra neįmanomas.

Pagrindinis triukšmo tipas, lemiantis ICSO jautrumą, yra vidinis imtuvo triukšmas. Todėl stiprintuvo pralaidumo optimizavimas priklausomai nuo signalo spektro ir imtuvo triukšmo pobūdžio leidžia realizuoti ribojančias priėmimo sistemos galimybes.

Optinis spektrinis filtravimas. Optinio spektrinio filtravimo metodo esmė tokia pati kaip ir optimalaus dažnio filtravimo atveju. Naudojant spektrinį filtravimą, triukšmas slopinamas dėl signalų ir triukšmo optinių spektrų skirtumų. Šių skirtumų praktiškai nėra konvekciniams trukdžiams ir saulės trukdžių komponentui, atsirandančiam dėl saulės spinduliuotės fono temperatūros pokyčio, tačiau nuo fono atsispindinčios saulės trukdžių komponentės spektras labai skiriasi nuo signalo spektro. Juodojo kūno energijos šviesumo spektrinis tankis nustatomas pagal Planko formulę:

kur yra bangos ilgis; k – Boltzmanno konstanta; T - kūno temperatūra; h yra Planko konstanta; c yra šviesos greitis.

Grafinis funkcijos, normalizuotos pagal objekto kontrastinį spinduliavimą ir saulės spinduliuotę, vaizdas parodytas Fig. 4.15.

Pagal klasikinę linijinio optimalaus filtravimo teoriją, siekiant užtikrinti maksimalų signalo ir triukšmo santykį, optinio filtro spektrinė pralaidumo juosta turi būti suderinta su objekto kontrastinės spinduliuotės spektru ir turėti tokią formą, kaip parodyta Fig. 4.15.

Iš masinės gamybos medžiagų šią sąlygą labiausiai atitinka deguonies neturintis stiklas IKS-33.

Šių filtrų saulės trukdžių slopinimo laipsnis įvairiems fonams parodytas lentelėje. 4.1. Lentelėje parodyta, kad didžiausias saulės trukdžių slopinimas pasiekiamas naudojant IKS-33 filtrą. Juoda polietileno plėvelė yra šiek tiek prastesnė nei IKS-33.

Taigi, net naudojant IKS-33 filtrą, saulės trukdžiai yra slopinami tik 3,3 karto, o tai negali radikaliai pagerinti pasyviojo optinio aptikimo įrankio atsparumo triukšmui.

Optimalus erdvinio dažnio filtravimas. Yra žinoma, kad aptikimo charakteristikos optimalaus tiesinio filtravimo sąlygomis yra vienareikšmiškai susijusios su signalo ir triukšmo santykio dydžiu. Norint juos įvertinti ir palyginti, patogu naudoti kiekį

kur U – signalo amplitudė, – signalo galios spektrinis tankis, – trukdžių galios spektrinis tankis.

1 lentelė. Saulės trukdžių slopinimo laipsnis įvairiais filtrais įvairiems fonams

Fiziškai ši vertė yra signalo energijos ir trukdžių galios spektrinio tankio santykis. Akivaizdu, kad keičiantis elementaraus jautrumo zonos erdviniam kampui, keičiasi fono skleidžiamų ir į priėmimo kanalą patenkančių trukdžių intensyvumas. Tuo pačiu signalo amplitudė priklauso nuo elementaraus jautrumo zonos geometrinės formos. Išsiaiškinkime, kurioje elementaraus jautrumo zonos konfigūracijoje q reikšmė pasiekia maksimalią reikšmę, kuriai laikome paprasčiausią aptikimo modelį. Tegul ICSO jautrumo zona yra fiksuota fono atžvilgiu, o objektas, kurį reikia aptikti, juda kampiniu greičiu Vo6 palyginti su stebėjimo tašku. Jautrumo zona ir objektas, esantis plokštumoje, statmenoje optinei ašiai, yra stačiakampiai, o objekto kampiniai matmenys ir matymo laukas yra tokie maži, kad galima pakankamai tiksliai įvertinti

kur yra erdvinis kampas, kuriuo matomas objektas; yra jautrumo zonos erdvinis kampas; yra objekto kampinis dydis

atsakingas horizontalioje ir vertikalioje plokštumose; jautrumo zonos kampinis dydis atitinkamai horizontalioje ir vertikalioje plokštumose;

Objekto B energetinis ryškumas yra vienodas visame jo paviršiuje, o foninio triukšmo energijos ryškumo spektrinis tankis yra vienodas visame fono paviršiuje. Signalas ir foninis triukšmas yra papildomi. Objekto judėjimas vyksta tolygiai kampo a plokštumoje. Energijos imtuvas yra be inercijos, kvadratinis. Signalas iš imtuvo tiekiamas į derinamą optimalų filtrą. Tada imtuvo išvestyje esančių foninių trukdžių spektrinis galios tankis bus nustatytas pagal išraišką:

kur kopt- optinės sistemos perdavimo koeficientas; Į t- signalo sklidimo kelio perdavimo koeficientas; Į P- imtuvo jautrumas.

Objektui kertant matymo lauką, imtuvo išvestyje generuojamas signalo impulsas, kurio forma ir spektras tuo atveju, kai u, nustatomi pagal išraiškas:

čia U0 yra vienetinės amplitudės signalo impulsas; - vienetinės amplitudės signalo impulso spektras.

Triukšmą skleidžiančiam fonui, kurio galios spektrinis tankis turi tokią formą, inercinio imtuvo išėjimo vertė pagal išraišką nustatoma kaip

Kiekio o priklausomybės pobūdis ir turi formą, parodytą Fig. 4.16. Iš to, kas išdėstyta pirmiau, išplaukia, kad siekiant užtikrinti maksimalų signalo ir fono triukšmo santykį, jautrumo zonos forma turėtų būti susieta su objekto forma.

Svyruojančio foninio triukšmo atveju didžiausia signalo/foninio triukšmo santykio reikšmė pasiekiama tada, kai elementarios jautrumo zonos geometrinė forma sutampa su objekto forma. Ši išvada taip pat taikoma impulsinių saulės spindulių trukdžių atveju. Tai patvirtina akivaizdus faktas, kad jautrumo zonos erdviniam kampui padidėjus nuo vertės, lygios erdviniam kampui, pagal kurį matomas objektas, signalo amplitudė nekinta, o saulės trukdžių amplitudė didėja proporcingai jautrumo zonos kietasis kampas. Tai yra, optimalaus erdvinio dažnio filtravimo metodas leidžia padidinti pasyviosios optinės aptikimo priemonės atsparumą triukšmui tiek konvekciniams, tiek saulės trukdžiams.

Dviejų juostų metodas infraraudoniesiems spinduliams priimti.Šio metodo esmė yra antrojo kanalo įvedimas į ICSO, kuris užtikrina IR spinduliuotės priėmimą matomuose arba artimuose IR diapazonuose, siekiant gauti papildomos informacijos, skiriančios signalą nuo trukdžių. Tokio kanalo naudojimas kartu su pagrindiniu kanalu vienos patalpos sąlygomis yra neefektyvus, nes tiek signalas, tiek trukdžiai, esant apšvietimui, susidaro abiejuose spektro diapazonuose. Daug efektyvesnis yra matomo nuotolio kanalo naudojimas, kai jis įrengiamas už saugomų patalpų ribų, neprieinamose vietose, kad šis kanalas būtų užblokuotas dirbtiniais šviesos šaltiniais. Tokiu atveju, pasikeitus saulės apšvietimui, kanalas generuoja signalą, kuris draudžia galimą ICSO veikimą veikiant saulės trukdžiams. Esant tokiai organizacijai, dviejų juostų metodas leidžia visiškai pašalinti klaidingus ICSO teigiamus rezultatus, kurie galimi dėl saulės trukdžių. Galimybė blokuoti šiluminį kanalą trukdžių trukmei yra akivaizdi.

Parametriniai metodai, skirti pagerinti IKSO atsparumą triukšmui. Parametrinių metodų, skirtų ICSO atsparumui triukšmui gerinti, pagrindas yra naudingų signalų identifikavimas pagal vieną ar jų derinį, būdingą objektams, sukeliantiems šių signalų atsiradimą. Kaip tokius parametrus galima naudoti objekto greitį, jo matmenis, atstumą iki objekto. Praktikoje, kaip taisyklė, konkrečios parametrų reikšmės iš anksto nežinomos. Tačiau yra tam tikra jų apibrėžimo sritis. Taigi, žmogaus, judančio pėsčiomis, greitis yra mažesnis nei 7 m/s. Tokių apribojimų derinys gali žymiai susiaurinti naudingo signalo apibrėžimo sritį ir dėl to sumažinti klaidingo aliarmo tikimybę.

Panagrinėkime keletą būdų, kaip nustatyti objekto parametrus jo pasyvaus optinio aptikimo metu. Norint nustatyti objekto greitį, jo linijinį dydį judėjimo kryptimi ir atstumą iki jo, reikia organizuoti dvi lygiagrečias jautrumo zonas, objekto judėjimo plokštumoje nutolusias viena nuo kitos tam tikru baziniu atstumu L. Tada nesunku nustatyti, kad objekto greitis yra normalus jautrumo zonoms

kur yra delsos laikas tarp signalų priėmimo kanaluose.

Objekto linijinis matmuo Bobas plokštumoje, kuri yra normali jautrumo zonoms, apibrėžiama kaip

kur tio .5 - signalo impulso trukmė U=0,5U max .

Jei atstumas iki objekto nustatomas pagal išraišką

kur elementinio jautrumo zonos kampinis dydis radianais; signalo impulso priekio trukmė.

Gautos parametrų reikšmės vob, b^, D o6 lyginami su jų apibrėžimo sritimis, po kurių priimamas sprendimas aptikti objektą. Tuo atveju, kai neįmanoma organizuoti dviejų lygiagrečių jautrumo zonų, signalo impulso parametrai gali būti identifikuojantys parametrai: kilimo laikas, impulso trukmė ir kt. Pagrindinė šio metodo įgyvendinimo sąlyga – platus priėmimo kelio pralaidumas, būtinas norint priimti signalą neiškraipant jo formos, t.y. šiuo atveju optimalaus filtravimo metodo taikymas neleidžiamas. Parametras, kuris nėra iškraipomas optimalaus filtravimo procese, yra vėlavimo tarp signalų trukmė, atsirandanti erdvėje diversifikuotuose kanaluose. Todėl identifikavimas pagal šį parametrą gali būti atliktas neplečiant priėmimo kelio pralaidumo. Norint identifikuoti naudingą signalą ICSO su kelių spindulių jautrumo zona pagal parametrą m 3, būtina, kad jis būtų suformuotas objekto judėjimo plokštumoje naudojant nepriklausomus imtuvus.

Pavyzdžiui, apsvarstykite signalo impulso parametrų apibrėžimo sritis ir m 3 reikšmę vienos padėties ICSO su kelių pluoštų jautrumo zona tikrosiomis elementaraus jautrumo zonos kampinio skirtumo vertėmis a n = 0,015 rad, įėjimo vyzdžio dydis d = 0,05 m ir kampas tarp jautrumo zonų a p = 0,3 rad.

Impulso trukmė nuliniame lygyje nustatoma pagal išraišką

Impulso trukmės sritis greičio diapazonui V O 6 \u003d 0,1,7,0 m / s, yra t io \u003d 0,036 ... 4,0 s. Dinaminis diapazonas

Impulso trukmės nustatymo sritis 0,5U max lygyje jau yra 0,036 ... 2,0 s, o dinaminis diapazonas

Signalo impulso priekio trukmė nustatoma pagal išraišką

Kur yra apibrėžimo ir dinamiškumo sritis

diapazonas

Vėlavimo tarp impulsų, atsirandančių gretimuose kanaluose, trukmę galima nustatyti pagal formulę:

Delsos reikšmės apibrėžimo diapazonas0...30 s. Priimtajai vertei d=0,05 m ir diapazonui D o6 = 1...10 m apibrėžimo sritis yra 4,5...14,0, o dinaminis diapazonas yra 3,1.

Kai d=0 dinaminis diapazonas visoms diapazono reikšmėms Darykite 6=0...10 m.

Taigi stabiliausias identifikavimo parametras yra t 3 /tf reikšmė.

Dėl saulės trukdžių atsiradimo erdvėje atskirtuose kanaluose sinchronizavimo, pažymėta sek. 4.3, yra galimybė visiškai atsijungti nuo jo naudojant parametrą

Nepriklausomų kanalų naudojimas leidžia padidinti įrenginio atsparumą konvekciniams trukdžiams, nes galutinis sprendimas dėl aptikimo priimamas tik tuo atveju, jei signalai aptinkami bent dviejuose kanaluose per tam tikrą laiko intervalą, kurį lemia didžiausias galimas uždelsimas. signalo impulsas tarp kanalų. Šiuo atveju klaidingo aliarmo tikimybė nustatoma pagal išraišką

kur RLS1. Рlsg – klaidingo aliarmo tikimybės atskiruose kanaluose.

IKSO atsparumo triukšmui gerinimo metodų lyginamoji analizė. Pirmiau minėti ICSO atsparumo triukšmui gerinimo metodai yra gana įvairūs tiek savo fizine esme, tiek įgyvendinimo sudėtingumu. Kiekvienas iš jų atskirai turi ir tam tikrų privalumų, ir trūkumų. Kad būtų patogiau palyginti šiuos metodus pagal teigiamų ir neigiamų savybių derinį, sudarysime morfologinę lentelę. 4.2.

Iš lentelės matyti, kad nė vienas metodas negali visiškai nuslopinti visų trukdžių. Tačiau vienu metu naudojant kelis metodus galima žymiai padidinti ICSO atsparumą triukšmui, šiek tiek apsunkinant viso įrenginio veikimą. Pagal teigiamų ir neigiamų savybių visumą tinkamiausias derinys yra: spektrinis filtravimas + erdvinis-dažnis filtravimas + parametrinis metodas.

Panagrinėkime pagrindinius šiuolaikiniame ICSO praktikoje įdiegtus metodus ir priemones, kurios leidžia užtikrinti pakankamai didelę aptikimo tikimybę esant minimaliam klaidingų aliarmų dažniui.

Norint apsaugoti priėmimo įrenginį nuo spinduliuotės, esančios už signalo spektrinio diapazono, poveikio, imamasi šių priemonių:

Piromodulio įėjimo langas uždaromas germanio plokšte, kuri nepraleidžia spinduliuotės, kurios bangos ilgis mažesnis nei 2 μm;

Viso CO įėjimo langas pagamintas iš didelio tankio polietileno, kuris užtikrina pakankamą standumą išlaikyti geometrinius matmenis ir tuo pačiu nepraleidžia spinduliuotės bangos ilgio diapazone nuo 1 iki 3 mikronų;

2 lentelė. IKSO atsparumo triukšmui gerinimo metodai

	Teigiamos savybės	Neigiamos savybės
Diferencialinis		Mažas triukšmo atsparumas nekoreliuojančiam triukšmui
Dažnio filtravimas	Dalinis saulės ir konvekcinių trukdžių slopinimas	Daugiakanalių sistemų diegimo sudėtingumas
Spektrinis filtravimas	Įgyvendinimo paprastumas. Dalinis saulės trukdžių slopinimas.	Konvekciniai trukdžiai nėra slopinami
dviguba juosta	Visiškas saulės trukdžių slopinimas, paprastas apdorojimo kelias	Galimybė blokuoti išorinius šviesos šaltinius. Konvekciniai trukdžiai nėra slopinami. Papildomo optinio kanalo poreikis
Optimalus erdvinio dažnio filtravimas	Dalinis fono ir saulės trukdžių slopinimas. Įgyvendinimo paprastumas	Poreikis naudoti imtuvus su specialia jautrios zonos forma
Parametriniai metodai	Dalinis foninio triukšmo slopinimas. Didelis saulės trukdžių slopinimas	Apdorojimo kelio sudėtingumas

Frenelio lęšiai yra pagaminti iš polietileno įėjimo lango paviršiuje įspaustų koncentrinių apskritimų pavidalu, kurių židinio nuotolis atitinka maksimalų žmogaus kūno temperatūrai būdingą radiacijos lygį. Kitų bangų ilgių spinduliuotė bus „ištepta“, praeinanti pro šį objektyvą ir taip susilpninta.

Šios priemonės leidžia tūkstančius kartų sumažinti trukdžių iš šaltinių, esančių už spektro diapazono ribų, poveikį ir užtikrina galimybę ICSO veikti esant stipriai saulės šviesai, naudojant apšvietimo lempas ir kt.

Galinga apsaugos nuo šiluminių trukdžių priemonė yra dviejų platformų piro imtuvo naudojimas su dviejų spindulių jautrumo zonos formavimu. Signalas praeinant žmogui atsiranda nuosekliai kiekviename iš dviejų spindulių, o šiluminis triukšmas yra labai koreliuojamas ir gali būti slopinamas naudojant paprasčiausią atimties schemą. Visuose šiuolaikiniuose pasyviuose ICSO naudojami dviejų platformų piroelementai, o naujausiuose modeliuose – ir keturkampiai piroelementai.

Signalų apdorojimo algoritmų svarstymo pradžioje reikėtų pateikti tokią pastabą. Skirtingi gamintojai algoritmui apibūdinti gali naudoti skirtingą terminologiją, nes gamintojas dažnai suteikia unikalų pavadinimą tam tikram apdorojimo algoritmui ir naudoja jį su savo prekės ženklu, nors iš tikrųjų jis gali naudoti tradicinį signalų analizės metodą, kurį naudoja kitos įmonės .

Algoritmas optimalus filtravimas apima ne tik signalo amplitudės, bet ir visos jo energijos panaudojimą, t.y. amplitudės ir trukmės sandaugą. Papildomas informacinis signalo ženklas yra dviejų frontų buvimas - prie įėjimo į „spindulį“ ir jo išvestyje, o tai leidžia sureguliuoti daugybę trukdžių, kurie atrodo kaip „žingsniai“. Pavyzdžiui, IKSO Vision-510 apdorojimo blokas analizuoja diferencialinio piro imtuvo išvesties bangos formos bipoliškumą ir simetriją. Apdorojimo esmė – lyginti signalą su dviem slenksčiais, o kai kuriais atvejais – lyginti skirtingo poliškumo signalų amplitudę ir trukmę. Taip pat šį metodą galima derinti su atskiru teigiamų ir neigiamų slenksčių viršijimo skaičiavimais. PARADOX šį algoritmą pavadino įėjimo/išėjimo analize.

Dėl to, kad elektrinis triukšmas yra trumpalaikis arba staigus priekis, siekiant pagerinti atsparumą triukšmui, efektyviausia naudoti derinimo algoritmą – paryškinti statų priekį ir blokuoti išvesties įrenginį visą jų veikimo laiką. Taigi, stabilus CO veikimas pasiekiamas net esant intensyviems elektros ir radijo trukdžiams nuo šimtų kilohercų iki vieno gigahercų, kai lauko stiprumas yra iki SE/m. Šiuolaikinio IKSO pasai rodo atsparumą elektromagnetiniams ir radijo dažnių trukdžiams, kurių lauko stiprumas yra iki 20 ... 30 V / m.

Kitas veiksmingas būdas pagerinti atsparumą triukšmui yra naudoti grandinę "pulsų skaičiavimai". Labiausiai paplitusių „tūrinių“ CO jautrumo diagrama turi daugiatakę struktūrą. Tai reiškia, kad judėdamas žmogus paeiliui kerta kelis spindulius. Tuo pačiu metu jų skaičius yra tiesiogiai proporcingas spindulių, sudarančių CO aptikimo zoną, skaičiui ir žmogaus nuvažiuotam atstumui. Šio algoritmo įgyvendinimas skiriasi priklausomai nuo CO modifikacijos. Dažniausiai naudojamas rankinis jungiklio nustatymas tam tikro impulsų skaičiaus sąskaita. Akivaizdu, kad dėl to padidėjus impulsų skaičiui, padidėja ICSO atsparumas triukšmui. Kad įjungtų įrenginį, žmogus turi kirsti kelis spindulius, tačiau tai gali sumažinti prietaiso aptikimą dėl „negyvų zonų“ buvimo. PARADOX ICSO naudoja patentuotą APSP piro imtuvo signalų apdorojimo algoritmą, kuris automatiškai perjungia impulsų skaičių, priklausomai nuo signalo lygio. Aukšto lygio signalams detektorius iš karto generuoja aliarmą, dirbdamas kaip slenkstis, o žemo lygio signalams automatiškai persijungia į impulsų skaičiavimo režimą. Tai sumažina klaidingų pavojaus signalų tikimybę, išlaikant tą patį aptikimą.

IKSO Enforcer-QX naudojami šie impulsų skaičiavimo algoritmai:

SPP - impulsai skaičiuojami tik signalams su kintamaisiais ženklais;

SGP3 – skaičiuojamos tik priešingo poliškumo impulsų grupės. Čia aliarmo būsena įvyksta, kai per nustatytą laiką atsiranda trys tokios grupės.

Naujausiose IKSO modifikacijose naudojama schema, skirta padidinti atsparumą triukšmui. „pritaikytas priėmimas“.Čia slenkstis automatiškai stebi triukšmo lygį, o jam kylant jis taip pat didėja. Tačiau šis metodas nėra be trūkumų. Esant kelių krypčių jautrumo modeliui, labai tikėtina, kad vienas ar keli spinduliai bus nukreipti į intensyvių trukdžių vietą. Tai nustato minimalų viso įrenginio jautrumą, įskaitant tuos spindulius, kuriuose triukšmo intensyvumas yra nereikšmingas. Tai sumažina bendrą viso įrenginio aptikimo tikimybę. Siekiant pašalinti šį trūkumą, prieš įjungiant įrenginį siūloma „atskleisti“ spindulius su maksimaliu triukšmo lygiu ir užtemdyti juos naudojant specialius nepermatomus ekranus. Kai kuriose įrenginių modifikacijose jie yra įtraukti į pristatymą.

Signalo trukmės analizė gali būti atliekama tiek tiesioginiu būdu išmatuojant laiką, per kurį signalas viršija tam tikrą slenkstį, tiek dažnių srityje, filtruojant signalą iš pirodektoriaus išvesties, įskaitant "plaukiojantis" slenkstis, nuo diapazono priklausoma dažnio analizė. Slenkstis nustatomas žemame lygyje pageidaujamo signalo dažnių diapazone ir aukštesniame už šio dažnių diapazono ribų. Šis metodas yra įtrauktas į IKSO Enforcer-QX ir buvo patentuotas pavadinimu IFT.

Kitas apdorojimo būdas, skirtas pagerinti IKSO charakteristikas, yra automatinis temperatūros kompensavimas. Aplinkos temperatūros diapazone nuo 25...35°C piro imtuvo jautrumas mažėja dėl šilumos kontrasto tarp žmogaus kūno ir fono mažėjimo, o toliau kylant temperatūrai vėl didėja, bet „su priešingu ženklu“. Vadinamosiose „įprastinėse“ šiluminės kompensacijos grandinėse matuojama temperatūra ir jai kylant automatiškai didinamas stiprinimas. At "tikras" arba "dvipusis" kompensacija, į terminio kontrasto padidėjimą atsižvelgiama esant aukštesnei nei 25...35°C temperatūrai. Naudojant automatinį šiluminį kompensavimą užtikrinamas beveik pastovus ICSO jautrumas plačiame temperatūrų diapazone. Tokią šiluminę kompensaciją IKSO naudoja PARADOX ir С&К SYSTEMS.

Išvardytos apdorojimo rūšys gali būti atliekamos analoginėmis, skaitmeninėmis arba kombinuotomis priemonėmis. Šiuolaikiniuose ICSO vis dažniau naudojami skaitmeniniai apdorojimo metodai, naudojant specializuotus mikrovaldiklius su ADC ir signalų procesoriais, kurie leidžia atlikti išsamų „dailios“ signalo struktūros apdorojimą, kad būtų galima geriau atskirti jį nuo triukšmo. Pastaruoju metu buvo gauta pranešimų apie visiškai skaitmeninių ICSO kūrimą, kurie visiškai nenaudoja analoginių elementų. Šiame ICSO signalas iš piro imtuvo išvesties tiesiogiai tiekiamas į didelio dinaminio diapazono analoginį-skaitmeninį keitiklį, o visas apdorojimas atliekamas skaitmenine forma. Visiškai skaitmeninio apdorojimo naudojimas leidžia atsikratyti tokių „analoginių efektų“, kaip galimi signalo iškraipymai, fazių poslinkiai, perteklinis triukšmas. Digital 404 naudoja patentuotą SHIELD signalų apdorojimo algoritmą, kuris apima APSP, taip pat šių signalo parametrų analizę: amplitudę, trukmę, poliškumą, energiją, kilimo laiką, bangos formą, atsiradimo laiką ir signalo tvarką. Kiekviena signalų seka lyginama su modeliais, atitinkančiais judėjimą ir trukdžius, netgi atpažįstamas judėjimo tipas, o jei aliarmo kriterijai netenkinami, duomenys išsaugomi atmintyje, kad būtų galima analizuoti sekančią seką arba visa seka. nuslopintas. Kombinuotas metalinio ekranavimo ir programinės įrangos trikdžių slopinimo naudojimas leido padidinti Digital 404 atsparumą elektromagnetiniams ir radijo dažnių trukdžiams iki 30...60 V/m dažnių diapazone nuo 10 MHz iki 1 GHz.

Yra žinoma, kad dėl atsitiktinio naudingų ir trukdančių signalų pobūdžio statistinių sprendimų teorija pagrįsti apdorojimo algoritmai yra geriausi. Sprendžiant iš kūrėjų teiginių, šie metodai pradedami naudoti naujausiuose C&K SYSTEMS IKSO modeliuose.

Paprastai kalbant, gana sunku objektyviai spręsti apie naudojamo apdorojimo kokybę, remiantis vien gamintojo duomenimis. Netiesioginiai aukštų taktinių ir techninių charakteristikų SO požymiai gali būti analoginio-skaitmeninio keitiklio, mikroprocesoriaus ir didelio naudojamų apdorojimo programų kiekio buvimas.