Principiul de funcționare și caracteristicile funcționării detectorilor de securitate pasivă în infraroșu. Detectoare de mișcare PIR Detector de mișcare PIR

Detectoarele de mișcare stau la baza unui sistem de securitate, tipul și caracteristicile tehnice ale acestora determină nivelul eficacității acestuia și complexitatea intrării neautorizate.

Cele mai frecvente detectoare utilizate în sistemele de alarmă sunt senzorii de mișcare cu infraroșu pasiv.

Funcția lor principală este controlul volumetric al spațiului protejat al întregului spațiu.

Principiul și condițiile de funcționare

Dispozitivul înregistrează dinamica modificărilor radiației termice a obiectului și a fondului general. Monitorizarea se efectuează pentru o anumită perioadă de timp.

Pentru funcționare, este necesară o combinație de anumite condiții. În primul rând, schimbarea poziției obiectului în spațiul controlat de detector.

În al doilea rând, traiectoria trebuie să fie perpendiculară pe direcția radiației IR generate de dispozitiv.

În al treilea rând, distanța de la sursa de radiație trebuie să fie suficientă pentru nivelul său de percepție, adică trebuie să determine diferența de temperatură dintre obiect (inclusiv îmbrăcăminte) și fundalul înconjurător.

Sensibilitate

Elementul principal de scanare al dispozitivului, pirodetectorul, are o structură dublă și, prin urmare, divizarea perechilor a fiecărui fascicul are loc în planul de radiație.

Pe baza caracteristicilor structurale ale diferitelor modele de senzori de mișcare cu infraroșu, zonele de sensibilitate ale diferitelor modele pot avea configurații diferite. Acestea pot fi fascicule punctuale direcționate către un segment unghiular mic, formând un punct de detectare la distanță.

Mai multe astfel de grinzi situate într-un plan orizontal sau vertical formează o „barieră verticală” sau „suprafață de scanare”, aceasta poate fi orizontală sau poate avea o înclinare.

Un singur fascicul larg emis într-un plan orizontal sau vertical formează o „cortina de scanare”.

În plus, intensitatea radiației generate afectează lungimea zonei de declanșare scanate. Sectorul de sondaj poate fi de la 30 0 la 180 0 pentru detectoarele de perete și circular - 360 0 pentru modelele de tavan. De asemenea, este posibil să se regleze numărul de raze și unghiul lor de înclinare, până la 90 0 .

Această diversitate se datorează cerințelor de funcționare în diferite condiții și unui nivel ridicat de eficiență, care ar trebui să asigure o sensibilitate uniformă a detectorului pe tot volumul de răspuns protejat.

Elemente optice

Sensibilitatea detectorului depinde de procentul de suprapunere a zonei fasciculului. În consecință, la o distanță de 15-20 m, pentru a detecta un obiect de dimensiunea unei persoane, este necesar un fascicul cu o lățime de cel mult 100.

Dar la apropierea dispozitivului, nivelul de sensibilitate va crește, iar de la o distanță de 5 m, un mouse obișnuit poate trage o alarmă.

Pentru a distribui uniformitatea zonelor sensibile, elementele optice formează mai multe sectoare de radiație cu lățimi și direcții diferite în unghiuri diferite. Dispozitivul în sine, de regulă, este montat puțin mai sus decât înălțimea omului.

În consecință, întregul volum al zonei de detectare este împărțit în mai multe sectoare, cu grade variabile de sensibilitate a fasciculelor, selectate în așa fel încât sensibilitatea globală a dispozitivului să nu se modifice de la îndepărtarea sau apropierea acestuia.

Problema uniformității sensibilității senzorilor de mișcare IR pasivi este rezolvată cu ajutorul difuzoarelor optice.

Un astfel de sistem poate fi reglat mai precis, ceea ce face posibilă creșterea sensibilității sale la distanțe mari de până la 60%. În plus, structura segmentului facilitează configurarea protecției pentru zona de „sabotaj” apropiată.

Utilizarea tehnologiei triplex în oglinzi permite utilizarea senzorilor de mișcare cu infraroșu în încăperile în care există animale de companie.

Modelele moderne de înaltă performanță folosesc o combinație a ambelor sisteme, în care lentila Fresnel controlează zona de mijloc, iar dispozitivele optice în oglindă apropie abordările îndepărtate și zona de sabotaj.

Receptor Pyro și interferențe

Un traductor piroelectric este un dispozitiv semiconductor care este capabil să detecteze diferențele de temperatură și să le transforme într-un impuls electric.

Acești senzori folosesc perechi, iar în unele modele, două perechi de elemente piroelectrice. Acest lucru reduce numărul de alarme false cauzate de o simplă creștere a temperaturii camerei.

În piroreceptoarele pereche, declanșarea are loc numai atunci când unul dintre fascicule se intersectează, procesarea are loc conform unui algoritm diferențial, scăzând semnalul unui element piro din semnalul celuilalt.

Principalele tipuri de interferențe care pot provoca declanșarea falsă a senzorilor de mișcare IR încorporați:

• insecte care au intrat în interiorul sau pe corpul senzorului;
• Animale de companie;
• vibrații și șocuri;
• interferențe radio și electromagnetice;
• surse de lumină direcționale și strălucitoare;
• aparate de aer condiționat, baterii, perdele termice și alte echipamente climatice;
• reflectarea parțială a razelor IR de pe suprafața interioară a dispozitivului;
• încălzirea părților interne ale detectorului.

Bloc de procesare

Un dispozitiv analog, digital sau combinat care asigură procesarea semnalelor provenite de la receptorul natural pentru a izola impulsul provocat de intrus de fluxul general de interferență.

Algoritmul de procesare se bazează pe analiza formei, duratei și mărimii semnalului. Semnalul de la figura umană este simetric și bipolar, în contrast cu semnalele zgomotoase dezechilibrate.

Valoarea semnalului este parametrul principal prin care este analizat impulsul de intrare.

În modelele BO low-cost, se analizează doar acesta, comparat cu un indicator de prag și numărând numărul de operațiuni. După depășirea unui anumit număr pe unitatea de timp, se activează o alarmă.

Această metodă este imperfectă și duce la un număr mare de alarme false de la vibrații sau interferențe electromagnetice.

Dacă setați o sensibilitate scăzută, atunci în senzorii cu o zonă de control de tip „perdele unică”, este posibil să nu existe nicio operațiune dacă este încrucișat un singur fascicul.

La senzorii mai scumpi, polaritatea și simetria semnalului de intrare sunt analizate suplimentar.

Metode pentru protejarea detectorilor de mișcare de interferențe

Plasticul special de filtrare a luminii al lentilelor exterioare ajută la protejarea elementului piroelectric de lumina albă; pentru a proteja împotriva insectelor, o cameră etanșă este montată între elementul de piro-recepție și lentilă.

De asemenea, aproape toate modelele moderne sunt echipate cu un releu de manipulare, care semnalează că dispozitivul a fost spart.

Model tipic casnic cu funcționalitate medie

PARADOX NV500

Optică - o lentilă hibridă cilindro-sferică cu segmente de lentile Fresnel cu un unghi de vizualizare de 1020.

Modelul de directivitate este conceput pentru a oferi o sensibilitate uniformă pe întreg volumul controlat. Super Creep Zone este o funcție de control a zonei de sabotaj. Blocarea digitală a detectării animalelor de până la 16 kg.

Numărarea pe două niveluri a impulsurilor conform algoritmului APSP. Compensare automată a temperaturii. Reglare automată a sensibilității digitale 5 nivele. Protecție la deschidere - releu în stare solidă.

Senzorii de acest tip pot fi utilizați nu numai în, ci și într-un dispozitiv de iluminat automat și sisteme de avertizare timpurie etc.

Principiul de funcționare al IKSO pasiv. Principiul de funcționare al ICSO-urilor pasive se bazează pe înregistrarea semnalelor generate de fluxul de căldură emis de obiectul de detectare. Semnalul util la ieșirea receptorului de radiație cu un singur loc fără inerție este determinat de expresia:

unde S u este sensibilitatea la tensiune a receptorului de radiație, este modificarea mărimii fluxului de căldură incident pe fereastra de intrare a sistemului optic și cauzată de mișcarea obiectului în zona de detectare.

Valoarea maximă corespunde cazului în care obiectul se află complet în câmpul vizual al ICS. Să notăm această valoare ca

Presupunând că pierderile din sistemul optic sunt atât de mici încât pot fi neglijate, le putem exprima în termeni de obiect și parametri de fundal. Fie în fond, a cărui suprafață are o temperatură absolută T f și emisivitate E f, apare un obiect a cărui temperatură absolută Tob,și emisivitate Eov. Aria proiecției obiectului pe planul perpendicular pe direcția de observație se notează ca asa, iar zona de proiecție de fundal în câmpul vizual - B f. Apoi valoarea fluxului de căldură incident pe fereastra de intrare a sistemului optic înainte de apariția obiectului este determinată de expresia:

unde este distanța de la fereastra de intrare la suprafața de fundal; 1. f - luminozitatea fundalului; S BX - zona ferestrei de intrare a sistemului optic.

Valoarea fluxului de căldură creat de obiect este determinată într-un mod similar:

Unde t - distanta de la IKSO la obiect; - luminozitatea obiectului.

În prezența unui obiect, fluxul de căldură incident pe fereastra de intrare este creat de obiect și de acea parte a suprafeței de fundal care nu este protejată de obiect, de la care fluxul total de căldură.

Apoi modificarea fluxului de căldură AF se scrie astfel:

Presupunând că legea Lambert este valabilă pentru obiect și fundal, exprimăm luminozitatea Lo6și b f prin emisivitate și temperaturi absolute:

unde este constanta Stefan-Boltzmann.

Înlocuind și în, obținem o expresie pentru AF în termeni de temperaturi absolute și emisivități ale obiectului și fundalului:

Pentru parametrii dați ai sistemului optic și ai receptorului de radiații, valoarea semnalului în conformitate cu este complet determinată de modificarea iradierii. DE.

Emisivitatea pielii umane este foarte mare, în medie este de 0,99 în raport cu un corp negru la lungimi de undă mai mari de 4 microni. În regiunea IR a spectrului, proprietățile optice ale acoperirii pielii sunt apropiate de cele ale unui corp negru. Temperatura pielii depinde de schimbul de căldură dintre piele și mediu. Măsurătorile efectuate cu ajutorul camerei termice Aga-750 au arătat că la o temperatură a aerului de +25°С, temperatura de pe suprafața palmei unei persoane variază în intervalul +32 ... + 34°С și la o temperatura aerului de +19°С - în interval de +28...+30°С. Prezența îmbrăcămintei reduce luminozitatea obiectului, deoarece temperatura îmbrăcămintei este mai mică decât temperatura pielii goale. La o temperatură ambientală de +25°C, temperatura medie măsurată a suprafeței corporale a unei persoane îmbrăcate în costum a fost de +26°C. Emisivitatea îmbrăcămintei poate fi, de asemenea, diferită de cea a pielii goale.

Alți parametri incluși în expresie pot lua valori diferite în funcție de situația specifică și/sau sarcina operațională.

Să luăm în considerare mai detaliat procesul de formare a semnalului și principalele tipuri de interferență care afectează funcționarea falsă a ICSO-urilor pasive.

Formarea semnalului. Pentru o mai bună înțelegere a metodelor și algoritmilor de îmbunătățire a imunității la zgomot a ICSO, este necesar să aveți o idee despre principalii parametri ai semnalului - forma, amplitudinea, durata, dependența de viteza mișcării umane și temperatura de fundal.

Luați în considerare o zonă de detectare a fasciculului de 10 m lungime cu un diametru al fasciculului la baza conului de 0,3 m. Se presupune că o persoană traversează zona normală cu aceasta cu viteze maxime și minime la o distanță de 10, 5 și 1 m de receptor.la distanta de 10 m are forma unui triunghi cu maxim cand zona este complet acoperita. Pe fig. 4.8.6 arată spectrul acestui semnal. La traversarea fasciculului la o distanță mai mică, semnalul ia forma unui trapez cu fronturi abrupte, iar spectrul acestui semnal ia forma prezentată în Fig. 4.9.6.

Evident, durata semnalului este invers proporțională cu viteza de mișcare și cu distanța până la receptor.

Semnalul real diferă de imaginea ideală datorită distorsiunilor introduse de calea de amplificare și impunerea unui zgomot haotic creat de fluctuațiile temperaturii de fundal. Înregistrările semnalelor reale obținute cu ajutorul piroreceptorului domestic PM2D sunt prezentate în fig. 4.10. Aici sunt prezentate și caracteristicile sale spectrale, obținute prin trecerea semnalelor efectiv înregistrate prin analizatorul de spectru al companiei.

Analiza înregistrărilor permite determinarea „fereastră” spectrală necesară transmiterii semnalelor generate la traversarea zonei în orice loc în întregul interval de viteză de la 0,1 la 15 Hz. În același timp, slăbirea semnalului este posibilă la marginile intervalului, deoarece receptorul piroelectric are o caracteristică amplitudine-frecvență cu o scădere în regiunea de 5 ... 10 Hz. Pentru a compensa, este necesar să se introducă un amplificator corectiv special în calea de procesare a semnalului, care asigură o creștere a răspunsului în frecvență în regiunea de 5 ... 20 Hz.

contrast de temperatură. Amplitudinea semnalului, așa cum sa menționat deja, este determinată de contrastul de temperatură dintre corpul uman și fundalul către care este îndreptat fasciculul. Deoarece temperatura de fundal se modifică în urma schimbării temperaturii camerei, se modifică și semnalul proporțional cu diferența lor.

În punctul în care temperatura persoanei și fundalul coincid, valoarea semnalului de ieșire este zero. La temperaturi mai ridicate, semnalul își schimbă semnul.

Temperatura de fundal din cameră reflectă starea aerului din afara încăperii cu o oarecare întârziere din cauza inerției termice a materialelor structurale ale clădirii.

Contrastul de temperatură depinde și de temperatura suprafeței exterioare a unei persoane, adică. mai ales din hainele lui. Și aici următoarea circumstanță se dovedește a fi semnificativă. Dacă o persoană intră în încăperea în care este instalat IKSO din exterior, de exemplu, de pe stradă, unde temperatura poate diferi semnificativ de temperatura din cameră, atunci în primul moment contrastul termic poate fi semnificativ. Apoi, pe măsură ce temperatura îmbrăcămintei „se adaptează” la temperatura camerei, semnalul scade. Dar chiar și după o ședere lungă în cameră, puterea semnalului depinde de tipul de îmbrăcăminte. Pe fig. 4.11 arată dependențele experimentale ale contrastului de temperatură al unei persoane de temperatura ambiantă. Linia întreruptă arată extrapolarea datelor experimentale pentru temperaturi peste 40°C.

Zona umbrită 1 este gama de contraste în funcție de forma îmbrăcămintei, tipul de fundal, dimensiunea persoanei și viteza de mișcare a acesteia.

Este important de menționat că trecerea valorii contrastului de temperatură prin zero a avut loc numai dacă, în intervalul de temperatură de 30...39,5°C, măsurătorile au fost efectuate după adaptarea unei persoane într-o cameră încălzită timp de 15 minute. . În cazul unei pătrunderi în zona de sensibilitate la CO a unei persoane care s-a aflat anterior într-o încăpere cu o temperatură sub 30°C sau în aer liber cu o temperatură de 44°C, nivelul semnalului este în intervalul de temperatură de 30. ..39,5°C se află în zona 2 și nu ajung la zero.

Distribuția temperaturii pe suprafața umană nu este uniformă. Este cel mai aproape de 36°C pe părțile deschise ale corpului - față și mâini, iar temperatura suprafeței hainelor este mai aproape de fundalul camerei. Prin urmare, semnalul la intrarea piro-receptorului depinde de ce parte a corpului se suprapune pe zona de sensibilitate a fasciculului.

Luarea în considerare a procesului de formare a semnalului ne permite să tragem următoarele concluzii:

Amplitudinea semnalului este determinată de contrastul de temperatură al suprafeței umane și al fundalului, care poate varia de la fracțiuni de grad la zeci de grade;

Forma semnalului are o formă triunghiulară sau trapezoidală, durata semnalului este determinată de intersecția zonei fasciculului și, atunci când se deplasează de-a lungul normalului la fascicul, poate fi de la 0,05 la 10 s. Când vă deplasați într-un unghi față de normal, durata semnalului crește. Densitatea spectrală maximă a semnalului se află în intervalul de la 0,15 la 5 Hz;

Când o persoană se deplasează de-a lungul fasciculului, semnalul este minim și este determinat doar de diferența de temperatură dintre secțiunile individuale ale suprafeței persoanei și se ridică la fracțiuni de grad;

Când o persoană se mișcă între grinzi, semnalul este practic absent;

La o temperatură a camerei apropiată de temperatura suprafeței corpului uman, semnalul este minim; diferența de temperatură este fracțiuni de grad;

Amplitudinile semnalului în diferite fascicule ale zonei de detectare pot diferi semnificativ unele de altele, deoarece sunt determinate de contrastul de temperatură al corpului uman și de zona fundalului către care este îndreptat acest fascicul. Diferența poate fi de până la zece grade.

Interferență în IKSO pasiv. Să trecem la analiza efectelor de interferență care provoacă funcționarea falsă a ICSO-urilor pasive. Prin interferență înțelegem orice influență a mediului extern sau a zgomotului intern al dispozitivului receptor care nu este asociată cu deplasarea unei persoane în zona de sensibilitate SO.

Există următoarea clasificare a interferenței:

Termice, cauzate de încălzirea de fond atunci când sunt expuse la radiații solare, curge de aer prin convecție din funcționarea caloriferelor, aparatelor de aer condiționat, curenților de aer;

Electrice, cauzate de captarea din surse de emisii electrice și radio pe elemente individuale ale părții electronice a CO;

Propriu, datorita zgomotului receptorului piro si caii de amplificare a semnalului;

Persoane din exterior asociate cu mișcarea în zona de sensibilitate la CO a animalelor mici sau a insectelor de pe suprafața ferestrei optice de intrare CO.

Cea mai semnificativă și „periculoasă” interferență este cea termică, cauzată de o modificare a temperaturii zonelor de fundal, către care sunt îndreptate zonele de sensibilitate a fasciculului. Expunerea la radiația solară duce la o creștere locală a temperaturii secțiunilor individuale ale peretelui sau podelei camerei. În același timp, o schimbare treptată a temperaturii nu trece prin circuitele de filtrare ale dispozitivului, cu toate acestea, fluctuațiile sale relativ ascuțite și „neașteptate”, asociate, de exemplu, cu umbrirea soarelui prin trecerea norilor sau trecerea vehicule, provoacă interferențe similare cu semnalul de la trecerea unei persoane. Amplitudinea zgomotului depinde de inerția fondului către care este îndreptat fasciculul. De exemplu, timpul de schimbare a temperaturii unui perete de beton gol este mult mai lung decât cel al unui perete din lemn sau tapetat.

Pe fig. se oferă o înregistrare a unei interferențe solare tipice la ieșirea unui receptor piro în timpul trecerii unui nor, precum și spectrul acestuia.

În acest caz, modificarea temperaturii în timpul interferenței solare ajunge la 1,0 ... 1,5 ° C, mai ales în cazurile în care fasciculul este îndreptat către un fundal cu inerție scăzută, de exemplu, un perete de lemn sau o perdea din material textil. Durata unei astfel de interferențe depinde de viteza de umbrire și poate intra în intervalul de viteze caracteristice mișcării umane. Este necesar să remarcăm o circumstanță semnificativă care face posibilă tratarea unei astfel de interferențe. Dacă două fascicule sunt direcționate către zonele învecinate ale fundalului, atunci tipul și amplitudinea semnalului de interferență de la expunerea la soare sunt aproape aceleași în fiecare fascicul, adică. există o corelație puternică de interferență. Acest lucru permite proiectarea adecvată a circuitului pentru a le suprima prin scăderea semnalelor,

Interferența convectivă este cauzată de influența fluxurilor de aer în mișcare, cum ar fi curenții cu fereastra deschisă, crăpăturile în fereastră, precum și aparatele de încălzire de uz casnic - calorifere și aparate de aer condiționat. Fluxurile de aer provoacă fluctuații haotice ale temperaturii de fond, a căror amplitudine și frecvență depind de viteza fluxului de aer și de caracteristicile suprafeței de fundal.

Spre deosebire de iradierea solară, interferența convectivă din diverse secțiuni ale fundalului, care afectează chiar și la o distanță de 0,2 ... 0,3 m, este slab corelată între ele și scăderea lor nu are efect.

Interferența electrică apare atunci când sunt pornite orice surse de emisii electrice și radio, echipamente de măsurare și de uz casnic, iluminatul, motoarele electrice, dispozitivele de transmisie radio, precum și fluctuațiile curente în rețeaua de cablu și liniile electrice. Descărcările de fulgere creează, de asemenea, un nivel semnificativ de interferență.

Sensibilitatea receptorului piroelectric este foarte mare - atunci când temperatura se schimbă cu 1 ° C, semnalul de ieșire direct de la cristal este o fracțiune de microvolt, astfel încât interferența de la surse de interferență de câțiva volți pe metru poate provoca un impuls de interferență de mii de ori mai mare decât semnalul util. Cu toate acestea, cea mai mare parte a interferențelor electrice are o durată scurtă sau o margine abruptă, ceea ce face posibilă distingerea acestora de semnalul util.

Zgomotele inerente ale receptorului piro determină cea mai mare limită de sensibilitate a ICSO și au forma de zgomot alb. În acest sens, metodele de filtrare nu pot fi folosite aici. Intensitatea zgomotului crește pe măsură ce temperatura cristalului crește cu aproximativ un factor de doi la fiecare zece grade. Receptoarele piroelectrice moderne au un nivel de zgomot intrinsec corespunzător unei schimbări de temperatură de 0,05...0,15°C.

Concluzii:

1. Gama spectrală de interferență se suprapune pe gama de semnale și se află în regiunea de la fracțiuni la zeci de herți.

2. Cel mai periculos tip de interferență este iluminarea solară de fundal, al cărei efect crește temperatura de fundal cu 3...5°C.

3. Interferența de la iradierea solară pentru zone apropiate ale fundalului este puternic corelată între ele și poate fi atenuată atunci când se utilizează o schemă cu două fascicule pentru construirea CO.

4. Interferența convectivă de la aparatele termice de uz casnic are forma unor fluctuații aleatoare ale temperaturii fluctuante, ajungând la 2 ... 3 ° C în intervalul de frecvență de la 1 la 20 Hz cu o corelație slabă între fascicule.

5. Interferența electrică este sub formă de impulsuri scurte sau acțiuni în trepte cu o margine abruptă, tensiunea indusă poate fi de sute de ori mai mare decât semnalul.

6. Zgomotele intrinseci ale receptorului piroelectric, corespunzătoare semnalului când temperatura se modifică cu 0,05...0,15°C, se află în domeniul de frecvență care se suprapune pe domeniul semnalului și cresc proporțional cu temperatura de aproximativ două ori la fiecare 10° C.

Metode pentru îmbunătățirea imunității la zgomot a ICSO-urilor pasive.Metoda de recepție diferențială Radiația Zh a devenit destul de răspândită. Esența acestei metode este următoarea: cu ajutorul unui receptor cu două locații, se formează două zone de sensibilitate separate spațial. Semnalele generate în ambele canale se scad reciproc:

Este clar că două zone de sensibilitate separate spațial nu pot fi traversate de un obiect în mișcare în același timp. În acest caz, semnalele din canale apar alternativ, prin urmare, amplitudinea lor nu scade. Din formula rezultă că zgomotul la ieșirea receptorului diferențial este zero dacă următoarele condiții sunt îndeplinite împreună:

1. Formele de interferență în canale sunt aceleași.

2. Amplitudinile de interferență sunt aceleași.

3. Interferențe au aceeași poziție temporală.

În cazul interferenței solare sunt îndeplinite condițiile 1 și 3. Condiția 2 este îndeplinită numai dacă același material servește ca fundal în ambele canale sau unghiurile de incidență a energiei solare pe fundal sunt aceleași în ambele canale sau în ambele canale, fluxul radiației solare cade pe întreaga zonă a fundalului care limitează zona de sensibilitate. Pe fig. este prezentată dependența amplitudinii zgomotului la ieșirea etapei diferențiale de amplitudinea zgomotului la intrarea acesteia.

Parametrul este raportul dintre amplitudinile efectelor de interferență din canale. În acest caz, înseamnă că condițiile 1 și 3 sunt îndeplinite.

Din fig. se poate observa că cu o coincidență suficient de bună a amplitudinilor efectelor de interferență în canale se realizează o suprimare de 5 ... 10 ori a acestor interferențe. Pentru U B xi/U B x2> 1.2, suprimarea interferențelor scade și caracteristica oui = / tinde spre o caracteristică similară a unui singur receptor.

Sub influența interferenței convective, gradul de suprimare a acestuia de către un receptor diferențial este determinat de gradul de corelare a acestuia în punctele distanțate spațial ale suprafeței de fundal. Estimarea gradului de corelare spațială a interferenței convective poate fi efectuată prin măsurarea intensității acesteia cu metode diferențiale și convenționale de recepție. Rezultatele unor măsurători sunt prezentate în fig. 4.14.

Filtrarea optimă a frecvenței. Suprimarea efectivă a interferențelor prin această metodă este posibilă cu o diferență semnificativă în spectrele de frecvență ale semnalelor și interferențe. Din datele de mai sus rezultă că nu există o astfel de diferență în cazul nostru. Prin urmare, utilizarea acestei metode pentru suprimarea completă a interferențelor nu este posibilă.

Principalul tip de zgomot care determină sensibilitatea ICSO este zgomotul intrinsec al receptorului. Prin urmare, optimizarea lățimii de bandă a amplificatorului în funcție de spectrul semnalului și de natura zgomotului receptorului face posibilă realizarea capacităților de limitare ale sistemului de recepție.

Filtrare spectrală optică. Esența metodei de filtrare spectrală optică este aceeași ca și în cazul filtrării optime în frecvență. Cu filtrarea spectrală, zgomotul este suprimat datorită diferențelor în spectrele optice ale semnalelor și zgomotului. Aceste diferențe sunt practic absente pentru interferența convectivă și pentru componenta de interferență solară apărută din cauza modificării temperaturii de fond sub acțiunea radiației solare, cu toate acestea, spectrul componentei de interferență solară reflectată de fundal diferă semnificativ de spectrul semnalului. Densitatea spectrală a luminozității energetice a unui corp negru este determinată de formula lui Planck:

unde este lungimea de undă; k - constanta lui Boltzmann; T - temperatura corpului; h este constanta lui Planck; c este viteza luminii.

O reprezentare grafică a funcției normalizate la radiația de contrast a obiectului și radiația solară este prezentată în Fig. 4.15.

Conform teoriei clasice a filtrării liniare optime, pentru a asigura raportul semnal-zgomot maxim, banda de trecere spectrală a filtrului optic trebuie să fie corelată cu spectrul de radiație de contrast al obiectului și să aibă forma prezentată în Fig. 4.15.

Dintre materialele produse în masă, sticla fără oxigen IKS-33 satisface această condiție cel mai complet.

Gradul de suprimare a interferenței solare de către aceste filtre pentru diferite fundaluri este prezentat în tabel. 4.1. Tabelul arată că cea mai mare suprimare a interferenței solare este obținută de filtrul IKS-33. Filmul de polietilenă neagră este oarecum inferioară IKS-33.

Astfel, chiar și atunci când se utilizează filtrul IKS-33, interferența solară este suprimată de numai 3,3 ori, ceea ce nu poate duce la o îmbunătățire radicală a imunității la zgomot a unui instrument de detectare optică pasivă.

Filtrare optimă a frecvenței spațiale. Se știe că caracteristicile de detecție în condiții de filtrare liniară optimă sunt legate în mod unic de valoarea raportului semnal-zgomot. Pentru a le evalua și compara, este convenabil să folosiți cantitatea

unde U - amplitudinea semnalului; - densitatea spectrală a puterii semnalului; - densitatea spectrală a puterii de interferență.

Tabelul 1. Gradul de suprimare a interferențelor solare de către diverse filtre pentru diferite medii

Din punct de vedere fizic, valoarea este raportul dintre energia semnalului și densitatea spectrală a puterii de interferență. Evident, atunci când unghiul solid al zonei de sensibilitate elementară se modifică, se modifică intensitatea interferenței emise de fundal și care intră în canalul de recepție. În același timp, amplitudinea semnalului depinde de forma geometrică a zonei de sensibilitate elementară. Să aflăm la ce configurație a zonei de sensibilitate elementară valoarea lui q atinge valoarea maximă, pentru care considerăm cel mai simplu model de detecție. Lăsați zona de sensibilitate a ICSO să fie fixată în raport cu fundal, iar obiectul care trebuie detectat se mișcă cu o viteză unghiulară Vo6 raportat la punctul de observatie. Zona de sensibilitate și obiectul în planul normal cu axa optică sunt dreptunghiulare, iar dimensiunile unghiulare ale obiectului și câmpul vizual sunt atât de mici încât poate fi considerată cu un grad suficient de acuratețe.

unde este unghiul solid la care este văzut obiectul; este unghiul solid al zonei de sensibilitate; este dimensiunea unghiulară a obiectului

responsabil în plan orizontal și vertical; dimensiunea unghiulară a zonei de sensibilitate, respectiv, în planul orizontal și respectiv vertical;

Luminozitatea energetică a obiectului B este aceeași pe toată suprafața sa, iar densitatea spectrală a luminozității energetice a zgomotului de fundal este aceeași pe toată suprafața de fundal. Semnalul și zgomotul de fond sunt aditivi. Mișcarea obiectului are loc uniform în planul unghiului a. Receptorul de energie este fără inerție, pătratic. Semnalul de la receptor este transmis la un filtru optim reglabil. Apoi, densitatea de putere spectrală a interferenței de fundal la ieșirea receptorului va fi determinată de expresia:

Unde Copt- coeficientul de transmisie al sistemului optic; La t- coeficientul de transmisie al căii de propagare a semnalului; La P- sensibilitatea receptorului.

Când un obiect traversează câmpul vizual, la ieșirea receptorului este generat un impuls de semnal, a cărui formă și spectru, în cazul în care u, sunt determinate de expresiile:

unde U0 este un impuls de semnal de amplitudine unitară; - spectrul unui impuls de semnal de amplitudine unitară.

Pentru un fond emițător de zgomot a cărui densitate spectrală de putere are forma, valoarea ieșirii receptorului fără inerție în conformitate cu expresia este determinată ca

Natura dependenței cantității o și are forma prezentată în Fig. 4.16. Din cele de mai sus, rezultă că, pentru a asigura raportul maxim semnal-zgomot de fundal, forma zonei de sensibilitate ar trebui să fie asociată cu forma obiectului.

În cazul zgomotului de fond fluctuant, valoarea maximă a raportului semnal/zgomot de fond se realizează atunci când forma geometrică a zonei de sensibilitate elementară coincide cu forma obiectului. Această concluzie este aplicabilă și în cazul interferenței solare de impuls. Acest lucru este confirmat de faptul evident că atunci când unghiul solid al zonei de sensibilitate crește de la o valoare egală cu unghiul solid sub care obiectul este vizibil, amplitudinea semnalului nu se modifică, iar amplitudinea interferenței solare crește proporțional cu unghi solid al zonei de sensibilitate. Adică, metoda de filtrare optimă a frecvenței spațiale face posibilă creșterea imunității la zgomot a unui mijloc de detectare optică pasivă la interferența convectivă și solară.

Metodă cu bandă duală pentru recepția radiației infraroșii. Esența acestei metode constă în introducerea unui al doilea canal în ICSO, care asigură recepția radiației IR în domeniul vizibil sau aproape IR, pentru a obține informații suplimentare care să distingă un semnal de interferență. Utilizarea unui astfel de canal împreună cu canalul principal în condițiile unei camere este ineficientă, deoarece atât semnalul, cât și interferența în prezența iluminării sunt formate în ambele game spectrale. Mult mai eficientă este utilizarea unui canal de rază vizibilă atunci când este instalat în afara spațiilor protejate, în locuri inaccesibile blocării acestui canal cu surse de lumină artificială. În acest caz, când se modifică iluminarea solară, canalul generează un semnal care interzice posibila funcționare a ICSO sub influența interferenței solare. Cu o astfel de organizare, metoda dub-band face posibilă eliminarea completă a falselor pozitive ale ICSO, care sunt posibile datorită apariției interferențelor solare. Posibilitatea blocării canalului termic pe durata interferenței este evidentă.

Metode parametrice pentru îmbunătățirea imunității la zgomot a IKSO. Baza metodelor parametrice pentru îmbunătățirea imunității la zgomot a ICSO este identificarea semnalelor utile prin unul sau o combinație de parametri caracteristici obiectelor care provoacă apariția acestor semnale. Ca atare parametri, pot fi utilizați viteza obiectului, dimensiunile acestuia, distanța până la obiect. În practică, de regulă, valorile anumitor parametri nu sunt cunoscute în avans. Cu toate acestea, există o anumită zonă a definiției lor. Deci, viteza unei persoane care se deplasează pe jos este mai mică de 7 m/s. Combinația unor astfel de restricții poate îngusta în mod semnificativ domeniul de definire a unui semnal util și, prin urmare, poate reduce probabilitatea unei alarme false.

Să luăm în considerare câteva modalități de determinare a parametrilor unui obiect în timpul detectării sale optice pasive. Pentru a determina viteza obiectului, dimensiunea liniară a acestuia în direcția de mișcare și distanța până la acesta, este necesar să se organizeze două zone paralele de sensibilitate, distanțate în planul mișcării obiectului de o anumită distanță de bază L. Apoi este ușor de determinat că viteza obiectului este normală zonelor de sensibilitate

unde este timpul de întârziere dintre semnalele din canalele de recepție.

Dimensiunea liniară a obiectului bobîn planul normal zonelor de sensibilitate este definită ca

unde tio .5 - durata impulsului semnalului la nivelul U=0,5U max .

Cu condiția ca distanța până la obiect este determinată de expresie

unde este dimensiunea unghiulară a zonei de sensibilitate elementară în radiani; este durata frontului impulsului semnalului.

Valorile parametrilor obținute wob, b^, D o6 sunt comparate cu zonele definiției lor, după care se ia decizia de a detecta obiectul. În cazul în care organizarea a două zone paralele de sensibilitate este imposibilă, parametrii pulsului de semnal pot servi ca parametri de identificare: timpul de creștere, durata impulsului etc. Condiția principală pentru implementarea acestei metode este o lățime de bandă largă a căii de recepție, care este necesară pentru recepția semnalului fără a distorsiona forma acestuia, adică. în acest caz, utilizarea metodei optime de filtrare este exclusă. Parametrul care nu este distorsionat în procesul de filtrare optimă este durata întârzierii dintre semnale care apare în canalele diversificate în spațiu. Prin urmare, identificarea prin acest parametru poate fi efectuată fără extinderea lățimii de bandă a căii de recepție. Pentru a identifica un semnal util într-un ICSO cu o zonă de sensibilitate cu mai multe fascicule în ceea ce privește parametrul m 3, este necesar ca acesta să fie format în planul de mișcare al obiectului folosind receptori independenți.

De exemplu, luați în considerare zonele de definire a parametrilor impulsului de semnal și valoarea m 3 pentru un ICSO cu o singură poziție cu o zonă de sensibilitate cu mai multe fascicule la valori reale ale divergenței unghiulare a zonei de sensibilitate elementară a n = 0,015 rad, dimensiunea pupilei de intrare d = 0,05 m și unghiul dintre zonele de sensibilitate a p = 0,3 rad.

Durata impulsului la nivelul zero este determinată de expresie

Domeniul duratei pulsului pentru intervalul de viteză V O 6 \u003d 0.1.7.0 m / s, este t io \u003d 0.036 ... 4.0 s. Interval dinamic

Domeniul pentru determinarea duratei pulsului la nivelul de 0,5U max este deja 0,036 ... 2,0 s, iar intervalul dinamic

Durata frontului impulsului semnal este determinată de expresie

Unde este domeniul definiției, și dinamic

gamă

Durata întârzierii dintre impulsuri care apar pe canalele adiacente poate fi determinată de formula:

Interval de definire a valorii întârzierii 0...30 s. Pentru valoarea acceptată d=0,05 m și domeniul D o6 = 1...10 m, aria de definire este 4,5...14,0, iar intervalul dinamic este 3,1.

Cu d=0 interval dinamic pentru toate valorile intervalului Do6=0...10 m.

Astfel, cel mai stabil parametru de identificare este valoarea lui t 3 /tf.

Datorită sincronismului apariției interferenței solare în canale separate spațial, notat în Sec. 4.3, există posibilitatea dezacordului complet de la acesta folosind parametrul

Utilizarea canalelor independente face posibilă creșterea rezistenței dispozitivului la interferența convectivă, deoarece decizia finală privind detectarea se ia numai dacă semnalele sunt detectate pe cel puțin două canale într-un anumit interval de timp determinat de întârzierea maximă posibilă a impuls de semnal între canale. În acest caz, probabilitatea unei alarme false este determinată de expresie

unde RLS1. Рlsg - probabilități de alarmă falsă în canale separate.

Analiza comparativă a metodelor de îmbunătățire a imunității la zgomot a IKSO. Metodele de mai sus pentru îmbunătățirea imunității la zgomot a ICSO sunt destul de diverse atât în ​​esența lor fizică, cât și în complexitatea implementării. Fiecare dintre ele individual are atât anumite avantaje, cât și dezavantaje. Pentru comoditatea comparării acestor metode în ceea ce privește combinația de calități pozitive și negative, vom compila un tabel morfologic. 4.2.

Din tabel se poate observa că nicio metodă nu poate suprima complet orice interferență. Cu toate acestea, utilizarea simultană a mai multor metode face posibilă creșterea semnificativă a imunității la zgomot a ICSO cu o ușoară complicație a dispozitivului în ansamblu. După totalitatea calităților pozitive și negative, combinația cea mai preferată este: filtrarea spectrală + filtrarea spațială-frecvență + metoda parametrică.

Să luăm în considerare principalele metode și mijloace implementate în practică în ICSO modern, care permit asigurarea unei probabilități suficient de mare de detectare cu o frecvență minimă a alarmelor false.

Pentru a proteja dispozitivul receptor de efectele radiațiilor din afara domeniului spectral al semnalului, se iau următoarele măsuri:

Fereastra de intrare a piromodulului este închisă cu o placă de germaniu care nu transmite radiații cu o lungime de undă mai mică de 2 μm;

Fereastra de intrare a întregului CO este realizată din polietilenă de înaltă densitate, care asigură o rigiditate suficientă pentru a menține dimensiunile geometrice și în același timp nu transmite radiații în intervalul de lungimi de undă de la 1 la 3 microni;

Tabelul 2. Metode de îmbunătățire a imunității la zgomot a IKSO

	Trăsături pozitive	Calități negative
Diferenţial		Imunitate redusă la zgomot la zgomotul necorelat
Filtrarea frecventei	Suprimarea parțială a interferențelor solare și convective	Complexitatea implementării pentru sisteme multicanal
Filtrarea spectrală	Ușurință de implementare. Suprimarea parțială a interferenței solare.	Interferența convectivă nu este suprimată
bandă dublă	Suprimarea completă a interferențelor solare, cale ușoară de procesare	Posibilitatea de blocare a mijloacelor prin surse de lumină exterioare. Interferența convectivă nu este suprimată. Necesitatea unui canal optic suplimentar
Filtrarea optimă a frecvenței spațiale	Suprimarea parțială a interferențelor de fundal și solare. Ușurință de implementare	Necesitatea folosirii unor receptoare cu o formă specială a zonei sensibile
Metode parametrice	Suprimarea parțială a zgomotului de fond. Suprimarea semnificativă a interferențelor solare	Complexitatea căii de procesare

Lentilele Fresnel sunt realizate sub formă de cercuri concentrice ștanțate pe suprafața ferestrei de la intrare din polietilenă cu o distanță focală corespunzătoare nivelului maxim de radiație caracteristic temperaturii corpului uman. Radiația de alte lungimi de undă va fi „pătată”, trecând prin această lentilă și, prin urmare, atenuată.

Aceste măsuri fac posibilă reducerea de mii de ori a impactului interferențelor din surse din afara domeniului spectral și asigură posibilitatea de funcționare a ICSO în condiții de lumină solară puternică, utilizarea lămpilor de iluminat etc.

Un mijloc puternic de protecție împotriva interferențelor termice este utilizarea unui receptor piro-platforme cu formarea unei zone de sensibilitate cu două fascicule. Semnalul în timpul trecerii unei persoane apare secvenţial în fiecare dintre cele două fascicule, iar zgomotul termic este foarte corelat şi poate fi atenuat folosind cea mai simplă schemă de scădere. În toate ICSO-urile pasive moderne, sunt utilizate piroelemente cu două platforme, iar în cele mai recente modele sunt utilizate și piroelemente cvadruple.

La începutul luării în considerare a algoritmilor de procesare a semnalului, trebuie făcută următoarea remarcă. O terminologie diferită poate fi folosită de diferiți producători pentru a desemna un algoritm, deoarece un producător dă adesea un nume unic unui algoritm de procesare și îl folosește sub propria marcă, deși, de fapt, poate folosi o metodă tradițională de analiză a semnalului utilizată de alte companii.

Algoritm filtrare optimă implică utilizarea nu numai a amplitudinii semnalului, ci și a întregii sale energii, adică produsul dintre amplitudine și durată. Un semn informativ suplimentar al semnalului este prezența a două fronturi - la intrarea în „fascicul” și la ieșirea acestuia, ceea ce vă permite să eliminați multe interferențe care arată ca „pași”. De exemplu, în IKSO Vision-510, unitatea de procesare analizează bipolaritatea și simetria formei de undă de la ieșirea unui receptor piro-diferențial. Esența procesării este de a compara semnalul cu două praguri și, în unele cazuri, de a compara amplitudinea și durata semnalelor de polaritate diferită. De asemenea, este posibilă combinarea acestei metode cu numărarea separată a exceselor de praguri pozitive și negative. PARADOX a numit acest algoritm Analiză intrare/ieșire.

Datorită faptului că zgomotul electric are fie o durată scurtă, fie un front abrupt, pentru a îmbunătăți imunitatea la zgomot, este cel mai eficient să folosiți algoritmul de detonare - evidențierea unui front abrupt și blocarea dispozitivului de ieșire pe durata acțiunii lor. Astfel, funcționarea stabilă a CO este realizată chiar și în condiții de interferență electrică și radio intensă în intervalul de la sute de kiloherți la un gigaherți la intensități de câmp de până la SE/m. Pașapoartele pentru IKSO modern indică rezistența la interferențe electromagnetice și de radiofrecvență cu intensități de câmp de până la 20 ... 30 V / m.

Următoarea metodă eficientă pentru îmbunătățirea imunității la zgomot este utilizarea circuitului „pulsul contează”. Diagrama de sensibilitate pentru cele mai comune CO-uri „volumice” are o structură cu mai multe căi. Aceasta înseamnă că, atunci când se mișcă, o persoană traversează succesiv mai multe raze. În același timp, numărul lor este direct proporțional cu numărul de raze care formează zona de detectare a CO și cu distanța parcursă de o persoană. Implementarea acestui algoritm este diferită în funcție de modificarea CO. Cel mai des folosit este setarea manuală a comutatorului în detrimentul unui anumit număr de impulsuri. Evident, în legătură cu aceasta, odată cu creșterea numărului de impulsuri, imunitatea la zgomot a ICSO crește. Pentru a declanșa dispozitivul, o persoană trebuie să traverseze mai multe fascicule, dar acest lucru poate reduce detectivitatea dispozitivului din cauza prezenței „zonelor moarte”. PARADOX ICSO folosește un algoritm brevetat de procesare a semnalului pentru receptorul piroscopic APSP care comută automat numărul de impulsuri în funcție de nivelul semnalului. Pentru semnalele de nivel înalt, detectorul generează imediat o alarmă, în timp ce funcționează ca un prag, iar pentru semnalele de nivel scăzut, trece automat în modul de numărare a impulsurilor. Acest lucru reduce șansa de alarme false, menținând în același timp aceeași detectabilitate.

Următorii algoritmi de numărare a impulsurilor sunt utilizați în IKSO Enforcer-QX:

SPP - impulsurile sunt numărate numai pentru semnalele cu semne alternante;

SGP3 - sunt numărate doar grupurile de impulsuri cu polaritate opusă. Aici, apare o condiție de alarmă când apar trei astfel de grupuri în timpul setat.

În cele mai recente modificări ale IKSO, se utilizează o schemă pentru a crește imunitatea la zgomot. „recepție adaptată”. Aici, pragul monitorizează automat nivelul de zgomot și, pe măsură ce crește, crește și el. Cu toate acestea, această metodă nu este lipsită de dezavantaje. Cu un model de sensibilitate cu mai multe căi, este foarte probabil ca unul sau mai multe fascicule să fie direcționate către un loc de interferență intensă. Aceasta stabilește sensibilitatea minimă a întregului dispozitiv, inclusiv a acelor fascicule în care intensitatea zgomotului este neglijabilă. Acest lucru reduce probabilitatea generală de detectare a întregului dispozitiv. Pentru a elimina acest neajuns, se propune „dezvăluirea” razelor cu nivelul maxim de zgomot înainte de a porni dispozitivul și umbrirea lor folosind ecrane opace speciale. În unele modificări ale dispozitivelor, acestea sunt incluse în livrare.

Analiza duratei semnalului poate fi efectuată atât printr-o metodă directă de măsurare a timpului în care semnalul depășește un anumit prag, cât și în domeniul frecvenței prin filtrarea semnalului de la ieșirea pirodetectorului, inclusiv prin utilizarea pragul „plutitor”, analiză de frecvență în funcție de interval. Pragul este setat la un nivel scăzut în intervalul de frecvență al semnalului dorit și la un nivel superior în afara acestui interval de frecvență. Această metodă este încorporată în IKSO Enforcer-QX și a fost brevetată sub numele IFT.

Un alt tip de procesare conceput pentru a îmbunătăți caracteristicile IKSO este compensare automată a temperaturii.În intervalul de temperatură ambientală de 25...35°C, sensibilitatea receptorului piro scade din cauza scăderii contrastului termic dintre corpul uman și fundal, iar odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, sensibilitatea crește din nou, ci „cu semnul opus”. În așa-numitele circuite de compensare termică „convențională” se măsoară temperatura și, pe măsură ce crește, câștigul crește automat. La "real" sau „cu două fețe” compensare, se ia in calcul o crestere a contrastului termic la temperaturi peste 25...35°C. Utilizarea compensării termice automate asigură o sensibilitate ICSO aproape constantă pe o gamă largă de temperaturi. O astfel de compensare termică este utilizată în IKSO de PARADOX și С&К SYSTEMS.

Tipurile de prelucrare enumerate pot fi efectuate prin mijloace analogice, digitale sau combinate. În ICSO-urile moderne, metodele de procesare digitală sunt din ce în ce mai utilizate folosind microcontrolere specializate cu ADC-uri și procesoare de semnal, ceea ce face posibilă efectuarea de procesare detaliată a structurii „fină” a semnalului pentru a-l distinge mai bine de zgomot. Recent, au existat rapoarte despre dezvoltarea ICSO-urilor complet digitale care nu folosesc deloc elemente analogice. În acest ICSO, semnalul de la ieșirea receptorului piro este alimentat direct la un convertor analog-digital cu o gamă dinamică ridicată, iar toată procesarea se face în formă digitală. Utilizarea procesării complet digitale vă permite să scăpați de astfel de „efecte analogice” precum posibila distorsiune a semnalului, schimbări de fază, zgomot în exces. Digital 404 folosește algoritmul proprietar de procesare a semnalului SHIELD, care include APSP, precum și analiza următorilor parametri ai semnalului: amplitudine, durată, polaritate, energie, timp de creștere, forma de undă, timpul de apariție și ordinea semnalului. Fiecare secvență de semnale este comparată cu modele corespunzătoare mișcării și interferențelor și chiar și tipul de mișcare este recunoscut, iar dacă criteriile de alarmă nu sunt îndeplinite, atunci datele sunt stocate în memorie pentru analiza următoarei secvențe sau întreaga secvență este suprimat. Utilizarea combinată a ecranului metalic și suprimarea interferențelor software a făcut posibilă creșterea imunității Digital 404 la interferențe electromagnetice și de radiofrecvență până la 30...60 V/m în intervalul de frecvență de la 10 MHz la 1 GHz.

Se știe că, datorită naturii aleatorii a semnalelor utile și interferente, algoritmii de procesare bazați pe teoria deciziilor statistice sunt cei mai buni. Judecând după declarațiile dezvoltatorilor, aceste metode încep să fie utilizate în cele mai recente modele de IKSO de la C&K SYSTEMS.

În general, este destul de dificil să judeci în mod obiectiv calitatea prelucrării utilizate, doar pe baza datelor producătorului. Semnele indirecte ale SO care au caracteristici tactice și tehnice ridicate pot fi prezența unui convertor analog-digital, a unui microprocesor și a unei cantități mari de program de procesare utilizat.

Activitatea magazinului nostru online de supraveghere video acoperă întreaga gamă de echipamente de securitate și protecție, care include:

și mult mai mult

Efectuând livrări în toată Rusia, compania noastră livrează mărfuri chiar și în cele mai îndepărtate regiuni ale țării. Încercăm să satisfacem cel mai pretențios client.

Specialiștii Active-SB înțeleg specificul muncii sistemelor de securitate și supraveghere video nu numai la Moscova, ci și în regiunile îndepărtate cu condiții climatice dificile. Angajații noștri vă vor oferi cele mai potrivite opțiuni atât din punct de vedere al funcționalității, cât și al costului, vă vor spune despre capacitățile lor și vă vor justifica necesitatea utilizării anumitor sisteme tehnice.
Casa Comercială de Sisteme de Securitate Aktiv-SB efectuează service și întreținere în garanție a echipamentelor vândute, acceptarea și inspecția mărfurilor de calitate necorespunzătoare și schimbul echipamentelor defecte.

Clienții noștri sunt organizații comerciale și utilizatori finali, companii de instalații și întreprinderi guvernamentale. Peste 50.000 de utilizatori înregistrați ai site-ului corporativ au acces la o bază de date actualizată constant de documentație tehnică, certificate pentru sisteme moderne de securitate, precum și participă la programul de afiliere și promoțiile speciale deținute de companie.

Pentru comoditatea relației noastre cu clienții, cooperăm cu organizații de instalații care sunt pregătite să instaleze sisteme de supraveghere video de orice complexitate și vă vor veni întotdeauna în ajutor. Prin urmare, dacă este necesar, nu puteți cumpăra doar echipamente de la noi, ci și, de exemplu, să comandați instalarea sistemelor de supraveghere video sau să efectuați întreținerea altor sisteme de securitate.

Activitatea hipermarketului nostru de sisteme de securitate se bazează pe principiile onestității, deschiderii și decenței. Privim spre viitor cu încredere, ne străduim să ne dezvoltăm și să ne îmbunătățim în fiecare zi.

1.3.1. Senzori de mișcare cu infraroșu (IR) optoelectronici pasivi

Pentru a crea un sistem, am decis să selectez module care să fie potrivite pentru crearea unui sistem și monitorizarea perimetrului.

Am ales urmatoarele componente:

• senzor de mișcare cu infraroșu pasiv;
• modul GSM;
• sirenă.

Să le luăm în considerare mai detaliat.

În secolul 21, toată lumea este familiarizată Senzori IR– deschid ușile în aeroporturi și magazine când vii la ușă. De asemenea, detectează mișcarea și dau o alarmă în alarma antiefracție.

În prezent, detectoarele pasive optic-electronice în infraroșu (IR) ocupă o poziție de lider în alegerea protecției spațiilor împotriva intruziunilor neautorizate în unitățile de securitate. Aspectul estetic, ușurința de instalare, configurare și întreținere le oferă adesea prioritate față de alte instrumente de detectare.

Detectoare pasive optic-electronice în infraroșu (IR).(se numesc adesea senzori de mișcare sau Senzori PIR) detectează faptul pătrunderii omului în porțiunea protejată (controlată) a spațiului, formează un semnal de alarmă și, prin deschiderea contactelor releului executiv (releul stației de monitorizare), transmit semnalul " anxietate» pe alerte.

Ca mijloc de avertizare, pot fi utilizate dispozitive terminale (UO) ale sistemelor de transmisie a notificărilor (SPI) sau un dispozitiv de control al alarmei de incendiu și securitate (PPKOP). La rândul lor, dispozitivele menționate mai sus (UO sau PPKOP) transmit notificarea de alarmă primită prin diverse canale de transmisie a datelor către stația centrală de monitorizare (CMS) sau consola locală de securitate.

Principiul de funcționare al detectoarelor IR optic-electronice pasive se bazează pe percepția unei modificări a nivelului radiației infraroșii a fondului de temperatură, ale cărei surse sunt corpul unei persoane sau animale mici, precum și tot felul de obiecte din câmpul lor vizual.

Senzor, care este sensibil la radiația infraroșie în intervalul 5-15 µm, detectează radiația termică din corpul uman. În acest interval scade radiația maximă de la corpuri la o temperatură de 20-40 de grade Celsius.

Cu cât un obiect este mai fierbinte, cu atât radiază mai mult.
spoturi cu infraroșu pentru iluminarea din spate a camerelor video, detectoare cu fascicul (cu două poziții). traversarea fasciculului” iar telecomenzile TV funcționează în intervalul de lungime de undă mai scurt de 1 micron, regiunea vizibilă pentru om a spectrului este în regiunea 0,45–0,65 microni.

Senzori pasivi de acest tip sunt numite pentru că ei înșiși nu emit nimic, ei percep doar radiații termice din corpul uman.

Problema este că orice obiect la o temperatură chiar și de 0º C emite destul de mult în domeniul infraroșu. Mai rău, detectorul în sine emite - corpul său și chiar materialul elementului sensibil.

Prin urmare, primii astfel de detectoare au funcționat, dacă doar detectorul în sine a fost răcit, să zicem, la azot lichid (-196 ° C). Astfel de detectoare nu sunt foarte practice în viața de zi cu zi.

Adică, este important ca radiația de la o persoană să se concentreze numai pe unul dintre site-uri și, în plus, se schimbă.

Detectorul funcționează cel mai fiabil dacă imaginea unei persoane lovește mai întâi o zonă, semnalul de la ea devine mai mare decât din a doua, iar apoi persoana se mișcă, astfel încât imaginea sa va cădea acum pe a doua zonă și semnalul pentru a doua. va crește, iar primul va cădea.

Astfel de modificări destul de rapide ale diferenței de semnal pot fi detectate chiar și pe fundalul unui semnal uriaș și instabil cauzat de toate celelalte obiecte din jur (și în special de lumina soarelui).

Orez. unu.

LA detectoare IR optic-electronice pasive radiația termică infraroșie pătrunde în lentila Fresnel, după care este focalizată pe un element piroelectric sensibil situat pe axa optică a lentilei.

Detectoarele IR pasive primesc fluxuri de energie în infraroșu de la obiecte și sunt convertite de un receptor piro într-un semnal electric care intră printr-un amplificator și un circuit de procesare a semnalului la intrarea unui generator de alarmă ( orez. unu).

Pentru ca intrusul să fie detectat de senzorul pasiv IR, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

• intrusul trebuie să traverseze fasciculul zonei de sensibilitate a senzorului în direcția transversală;
• mișcarea intrusului trebuie să aibă loc într-un anumit interval de viteze;
• sensibilitatea senzorului ar trebui să fie suficientă pentru a înregistra diferența de temperatură dintre suprafața corpului intrusului (ținând cont de influența hainelor sale) și fundal (pereți, podea).

• un sistem optic care formează modelul de radiație al senzorului și determină forma și tipul zonei de sensibilitate spațială;
• un piroreceptor care înregistrează radiația termică a unei persoane;
• o unitate de procesare a semnalului a unui piro-receptor care distinge semnalele cauzate de o persoană în mișcare pe fondul interferențelor de origine naturală și artificială.

Orez. 2.

În funcție de performanță lentila Fresnel Detectoarele IR optic-electronice pasive au dimensiuni geometrice diferite ale spațiului controlat și pot fi atât cu zonă de detecție volumetrică, cât și cu una de suprafață sau liniară.

Raza de acțiune a acestor detectoare se află în intervalul de la 5 la 20 m. Aspectul acestor detectoare este afișat pe orez. 2.

– deschid ușile în aeroporturi și magazine când vii la ușă. De asemenea, detectează mișcarea și dau o alarmă în alarma antiefracție. Cum funcționează: un senzor sensibil la radiația infraroșie în intervalul 5-15 microni detectează radiația termică din corpul uman. Dacă cineva a uitat de fizică, permiteți-mi să vă reamintesc: în acest interval scade radiația maximă de la corpuri la o temperatură de 20-40 de grade Celsius. Cu cât un obiect este mai fierbinte, cu atât radiază mai mult. Pentru comparație: spoturile cu infraroșu pentru iluminarea din spate a camerelor video, detectoarele de „încrucișare a fasciculului” (cu două poziții) și telecomenzile TV funcționează în intervalul de lungimi de undă mai scurt de 1 micron, regiunea vizibilă pentru om a spectrului este în regiunea de 0,45– 0,65 microni.
Senzorii pasivi de acest tip sunt numiți pentru că ei înșiși nu emit nimic, ei percep doar radiația termică din corpul uman. Problema este că orice obiect la o temperatură chiar și de 0º C emite destul de mult în domeniul infraroșu. Mai rău, detectorul în sine emite - corpul său și chiar materialul elementului sensibil. Prin urmare, primii astfel de detectoare au funcționat, dacă doar detectorul în sine a fost răcit, să zicem, la azot lichid (-196 ° C). Astfel de detectoare nu sunt foarte practice în viața de zi cu zi. Detectoarele moderne de masă funcționează conform principiului diferențial - nu sunt capabile să măsoare cu exactitate valoarea reală a fluxului de radiație infraroșie de la o persoană în mișcare (pe fundalul fluxurilor parazitare de la obiecte mult mai apropiate), dar (de asemenea, de fapt, în pragul sensibilității) sunt capabili să detecteze SCHIMBAREA DIFERENȚEI fluxurilor IR incidente pe două locații adiacente. Adică, este important ca radiația de la o persoană să se concentreze numai pe unul dintre site-uri și, în plus, se schimbă. Detectorul funcționează cel mai fiabil dacă imaginea unei persoane lovește mai întâi o zonă, semnalul de la ea devine mai mare decât din a doua, iar apoi persoana se mișcă, astfel încât imaginea sa va cădea acum pe a doua zonă și semnalul pentru a doua. va crește, iar primul va cădea. Astfel de modificări destul de rapide ale diferenței de semnal pot fi detectate chiar și pe fundalul unui semnal uriaș și instabil cauzat de toate celelalte obiecte din jur (și în special de lumina soarelui).

Cum să păcăliști detectorul IR
Dezavantajul inițial al metodei pasive IR de detectare a mișcării: o persoană trebuie să difere în mod clar ca temperatură față de obiectele din jur. La o temperatură a camerei de 36,6 ° C, niciun detector nu poate distinge o persoană de pereți și mobilier. Mai rău, cu cât temperatura din cameră este mai aproape de 36,6°C, cu atât sensibilitatea detectorului este mai slabă. Majoritatea dispozitivelor moderne compensează parțial acest efect prin creșterea câștigului la temperaturi de la 30° la 45° (da, detectoarele funcționează cu succes chiar și cu o cădere inversă - dacă camera este de +60°, detectorul va detecta cu ușurință o persoană, datorită sistemului de termoreglare , corpul uman va menține temperatura în jur de 37º). Deci, la o temperatură în afara de aproximativ 36 de grade (care se găsește adesea în țările din sud), detectoarele deschid ușile foarte slab sau, dimpotrivă, din cauza sensibilității extrem de ridicate, reacţionează la cea mai mică suflare de vânt.
Mai mult, este ușor să blocați detectorul IR cu orice obiect la temperatura camerei (o foaie de carton) sau să puneți o haină groasă și o pălărie, astfel încât mâinile și fața să nu iasă în afară, iar dacă mergeți suficient de încet, IR-ul detectorul nu va observa perturbări atât de mici și lente.
Există, de asemenea, recomandări mai exotice pe Internet, cum ar fi o lampă IR puternică, care, dacă este aprinsă lent (cu un dimmer convențional), va scoate detectorul IR de la scară, după care puteți merge în fața lui chiar și fără un haină de blană. Aici, totuși, trebuie remarcat faptul că detectoarele IR bune în acest caz vor da un semnal de defecțiune.
În cele din urmă, cea mai cunoscută problemă a detectorilor IR este mascarea. Când sistemul este dezarmat, în timpul zilei în timpul orelor de lucru, tu, în calitate de vizitator, vii la locul potrivit (la magazin, de exemplu) și, surprinzând momentul în timp ce nimeni nu se uită, blochezi detectorul IR cu o bucată. de hârtie, sigilați-l cu o folie autoadeziv opac sau umpleți-l cu vopsea spray. Acest lucru este deosebit de convenabil pentru persoana care lucrează acolo. Depozitarul a blocat cu grijă detectorul în timpul zilei, a urcat pe geam noaptea, a scos totul, apoi a scos totul și a sunat la poliție - groază, au jefuit, dar alarma nu a funcționat.
Pentru a proteja împotriva unei astfel de mascări, sunt disponibile următoarele tehnici.
1. La senzorii combinați (IR + microunde), este posibil să se emită un semnal de defecțiune dacă senzorul cu microunde detectează un semnal radio reflectat mare (cineva s-a apropiat foarte mult sau a întins mâna direct de detector), iar senzorul IR a încetat să emită semnale. În majoritatea cazurilor, în viața reală, asta nu înseamnă deloc intenția rău intenționată a criminalului, ci neglijența personalului - de exemplu, un teanc mare de cutii a blocat detectorul. Cu toate acestea, indiferent de intenția rău intenționată, dacă detectorul este blocat, aceasta este o mizerie și un astfel de semnal de „defecțiune” este foarte potrivit.
2. Unele dispozitive din panoul de control au un algoritm de control atunci când, după dezarmarea detectorului, detectează mișcare. Adică, absența unui semnal este considerată o defecțiune până când cineva trece prin fața senzorului și dă un semnal normal „există mișcare”. Această funcție nu este foarte convenabilă, deoarece toate localurile sunt adesea dezarmate, chiar și cele în care nimeni nu va intra astăzi, dar se dovedește că seara, pentru a pune din nou localul în pază, va trebui să intri în toate camerele în care nimeni nu a fost acolo în timpul zilei și fluturați cu mâinile în fața senzorilor - panoul de control se va asigura că senzorii sunt operaționali și vă va permite cu bunăvoință să armați sistemul.
3. În cele din urmă, există o funcție numită „zonă apropiată”, care a fost inclusă cândva în cerințele GOST naționale și care este adesea numită eronat „anti-mascare”. Esența ideii: detectorul ar trebui să aibă un senzor suplimentar care să privească drept în jos, sub detector, sau o oglindă separată, sau o lentilă specială dificilă, în general, astfel încât să nu existe o zonă moartă dedesubt. (Majoritatea detectorilor au un câmp vizual limitat și privesc în mare parte înainte și cu 60 de grade în jos, așa că există o mică zonă moartă direct sub detector, la nivelul podelei la aproximativ un metru de perete.) Se crede că un inamic viclean va cumva să poată intra în această zonă moartă și de acolo să blochezi (ascunde) lentila senzorului IR și apoi să te plimbi cu nebunie prin cameră. În realitate, detectorul este instalat de obicei în așa fel încât să nu existe nicio modalitate de a intra în această zonă moartă, ocolind zonele de sensibilitate ale senzorului. Ei bine, poate prin perete, dar împotriva criminalilor care pătrund prin perete, lentilele suplimentare nu vor ajuta.

Interferențe radio și alte interferențe
După cum am mai spus, senzorul IR funcționează aproape de limita de sensibilitate, mai ales când temperatura camerei se apropie de 35 ° C. Desigur, este, de asemenea, foarte susceptibil la interferențe. Majoritatea detectorilor IR pot da o alarmă falsă dacă așezi un telefon mobil lângă ei și îl suni. În etapa de stabilire a conexiunii, telefonul produce semnale periodice puternice cu o perioadă apropiată de 1 Hz (acesta este intervalul în care se află semnalele tipice de la o persoană care merge în fața senzorului IR). Câțiva wați de emisie radio sunt destul de comparabile cu microwați de radiație termică umană.
În plus față de emisia radio, pot exista interferențe optice, deși lentila senzorului IR este de obicei opac în domeniul vizibil, dar lămpile puternice sau farurile auto de 100 W în intervalul spectral învecinat, din nou, pot oferi un semnal comparabil cu microwați de la o persoană în intervalul dorit. Principala speranță, în același timp, este că interferența optică străină, de regulă, este slab focalizată și, prin urmare, afectează în mod egal ambele elemente sensibile ale senzorului IR, astfel încât detectorul să poată detecta interferența și să nu dea o alarmă falsă.

Modalități de îmbunătățire a senzorilor IR
De zece ani deja, aproape toți detectoarele IR de securitate conțin un microprocesor suficient de puternic și, prin urmare, au devenit mai puțin susceptibili la interferențe aleatorii. Detectoarele pot analiza repetabilitatea și parametrii caracteristici ai semnalului, stabilitatea pe termen lung a nivelului semnalului de fundal, ceea ce a făcut posibilă creșterea semnificativă a rezistenței la interferențe.
Senzorii cu infraroșu, în principiu, sunt lipsiți de apărare împotriva infractorilor din spatele ecranelor opace, dar sunt afectați de fluxurile de căldură de la echipamentele climatice și de lumina străină (prin fereastră). Senzorii de mișcare cu microunde (radio), dimpotrivă, sunt capabili să genereze semnale false, detectând mișcarea în spatele pereților radio-transparenti, în afara spațiilor protejate. Ele sunt, de asemenea, mai susceptibile la interferențe radio. Detectoarele combinate IR + microunde pot fi utilizate atât conform schemei „ȘI”, care reduce semnificativ probabilitatea apariției alarmelor false, cât și conform schemei „SAU” pentru spații deosebit de critice, care elimină practic posibilitatea depășirii acestora.
Senzorii IR nu pot face distincția între o persoană mică și un câine mare. Există o serie de senzori în care sensibilitatea la mișcările obiectelor mici este redusă semnificativ datorită utilizării senzorilor cu 4 zone și a lentilelor speciale. Semnalul de la o persoană înaltă și de la un câine jos în acest caz poate fi distins cu o oarecare probabilitate. Trebuie înțeles bine că, în principiu, este imposibil să distingem complet un adolescent ghemuit de un Rottweiler care stă pe picioarele din spate. Cu toate acestea, probabilitatea alarmelor false poate fi redusă semnificativ.
În urmă cu câțiva ani, au apărut senzori și mai complexi - cu 64 de zone sensibile. De fapt, aceasta este o cameră termică simplă cu o matrice de 8 x 8 elemente. Echipat cu un procesor puternic, astfel de senzori IR (nu îi puteți numi deloc „detector”) sunt capabili să determine dimensiunea și distanța până la o țintă caldă în mișcare, viteza și direcția mișcării sale - acum 10 ani, cum ar fi Senzorii au fost considerați înălțimea tehnologiei pentru rachetele orientate, iar acum sunt folosiți pentru protecția împotriva hoților banali. Aparent, în curând ne vom obișnui să numim senzorului IR roboți mici care vă vor trezi noaptea cu cuvintele: „Îmi pare rău, domnule, dar hoții, domnule, vor ceai. Ar trebui să le servesc ceai acum sau să le rog să aștepte în timp ce tu te speli și să-ți iei revolverul?