Funktionsprincipen och funktionerna för infraröda passiva säkerhetsdetektorer. PIR rörelsedetektorer PIR rörelsedetektor

Rörelsedetektorer är grunden för ett säkerhetssystem, deras typ och tekniska egenskaper bestämmer nivån på dess effektivitet och komplexiteten av obehörigt tillträde.

De vanligaste detektorerna som används i larmsystem är passiva infraröda rörelsesensorer.

Deras huvudfunktion är volymetrisk kontroll av det skyddade utrymmet i hela lokalen.

Princip och driftsvillkor

Enheten registrerar dynamiken i förändringar i den termiska strålningen av objektet och den allmänna bakgrunden. Övervakning utförs under en viss tid.

För drift är en kombination av vissa villkor nödvändig. Först förändringen i objektets position i det utrymme som styrs av detektorn.

För det andra måste banan löpa vinkelrätt mot riktningen för den IR-strålning som genereras av enheten.

För det tredje måste avståndet från strålkällan vara tillräckligt för dess uppfattningsnivå, det vill säga den måste bestämma temperaturskillnaden mellan föremålet (inklusive kläder) och den omgivande bakgrunden.

Känslighet

Anordningens huvudavsökningselement, pyrodetektorn, har en dubbel struktur, och därför sker pardelning av varje stråle i strålningsplanet.

Baserat på de strukturella egenskaperna hos olika modeller av infraröda rörelsesensorer kan känslighetszonerna för olika modeller ha olika konfigurationer. Dessa kan vara punktstrålar riktade mot ett litet vinkelsegment, som bildar en avlägsen detekteringspunkt.

Flera sådana strålar placerade i ett horisontellt eller vertikalt plan bildar en "vertikal barriär" eller "avsökningsyta", den kan vara horisontell eller ha en lutning.

En enda bred stråle som sänds ut i ett horisontellt eller vertikalt plan bildar en "scanningsgardin".

Dessutom påverkar intensiteten av den genererade strålningen längden på den skannade triggerzonen. Undersökningssektorn kan vara från 30 0 till 180 0 för väggdetektorer och cirkulär - 360 0 för takmodeller. Det är också möjligt att reglera antalet strålar, och deras lutningsvinkel, upp till 90 0 .

Denna mångfald beror på kraven på drift under olika förhållanden och en hög effektivitetsnivå, vilket bör säkerställa enhetlig detektorkänslighet genom hela den skyddade svarsvolymen.

Optiska element

Detektorns känslighet beror på procentuell överlappning av strålarea. Följaktligen, på ett avstånd av 15-20 m, för att upptäcka ett föremål i storleken på en person, krävs en stråle med en bredd på högst 100.

Men när du närmar dig enheten kommer känslighetsnivån att öka, och från ett avstånd av 5 m kan en vanlig mus larma.

För att fördela enhetligheten hos känsliga områden bildar optiska element flera strålningssektorer med olika bredder och riktningar i olika vinklar. Själva enheten är som regel monterad lite högre än mänsklig höjd.

Följaktligen är hela volymen av detekteringszonen uppdelad i flera sektorer, med varierande grad av känslighet för strålarna, valda på ett sådant sätt att enhetens totala känslighet inte ändras från att flyttas bort eller närma sig den.

Problemet med känslighetslikformighet hos passiva IR-rörelsesensorer löses med hjälp av optiska diffusorer.

Ett sådant system kan ställas in mer exakt, vilket gör det möjligt att öka dess känslighet på långa avstånd upp till 60%. Dessutom gör segmentstrukturen det lättare att sätta upp skydd för den nära "sabotage"-zonen.

Användningen av triplexteknik i speglar tillåter användning av infraröda rörelsesensorer i rum där det finns husdjur.

Moderna högpresterande modeller använder en kombination av båda systemen, där Fresnel-linsen styr mittzonen, och spegeloptiken styr fjärrinriktningarna och sabotagezonen.

Pyromottagare och störningar

En pyroelektrisk givare är en halvledarenhet som kan detektera temperaturskillnader och omvandla den till en elektrisk impuls.

Dessa sensorer använder par, och i vissa modeller, två par pyroelektriska element. Detta minskar antalet falska larm som orsakas av en enkel ökning av rumstemperaturen.

I parade pyromottagare sker triggning endast när en av strålarna skär varandra, bearbetning sker enligt en differentialalgoritm som subtraherar signalen från ett pyroelement från signalen från det andra.

De huvudsakliga typerna av störningar som kan orsaka falsk triggning av inbyggda IR-rörelsesensorer:

• insekter som kommit in i eller på sensorkroppen;
• Sällskapsdjur;
• vibrationer och stötar;
• radio och elektromagnetiska störningar;
• riktade och ljusa ljuskällor;
• luftkonditioneringsapparater, batterier, termiska gardiner och annan klimatutrustning;
• partiell reflektion av IR-strålar från enhetens inre yta;
• uppvärmning av detektorns inre delar.

Bearbetningsblock

En analog, digital eller kombinerad enhet som tillhandahåller bearbetning av signaler som kommer från den naturliga mottagaren för att isolera impulsen som orsakas av inkräktaren från den allmänna störningsströmmen.

Behandlingsalgoritmen är baserad på analysen av signalens form, varaktighet och storlek. Signalen från människofiguren är symmetrisk och bipolär, i motsats till de brusiga obalanserade signalerna.

Signalvärdet är huvudparametern med vilken den inkommande pulsen analyseras.

I lågkostnads ​​BO-modeller analyseras bara det, jämfört med en tröskelindikator och räknar antalet operationer. Efter att ha överskridit ett visst antal per tidsenhet aktiveras ett larm.

Denna metod är ofullkomlig och leder till ett stort antal falsklarm från vibrationer eller elektromagnetiska störningar.

Om du ställer in en låg känslighet, då i sensorer med en kontrollzon av typen "enkel gardin", kanske det inte finns någon funktion alls om bara en stråle korsas.

I dyrare sensorer analyseras dessutom polariteten och symmetrin hos den inkommande signalen.

Metoder för att skydda rörelsedetektorer från störningar

Den speciella ljusfiltrerande plasten på de yttre linserna hjälper till att skydda det pyroelektriska elementet från vitt ljus; för att skydda mot insekter är en förseglad kammare monterad mellan det pyromottagande elementet och linsen.

Dessutom är nästan alla moderna modeller utrustade med ett sabotagerelä, vilket signalerar att enheten har blivit hackad.

Typisk hushållsmodell med genomsnittlig funktionalitet

PARADOX NV500

Optik - en hybrid cylindrosfärisk lins med Fresnel-linssegment med en betraktningsvinkel på 1020.

Riktningsmönstret är utformat för att ge enhetlig känslighet genom hela den kontrollerade volymen. Super Creep Zone är en kontrollfunktion för sabotagezoner. Digital blockering av djurdetektering upp till 16 kg.

Tvånivåräkning av pulser enligt APSP-algoritmen. Automatisk temperaturkompensation. Automatisk digital känslighetsjustering 5 nivåer. Öppningsskydd - halvledarrelä.

Sensorer av denna typ kan användas inte bara i, utan också i en automatisk belysningsanordning, och system för tidig varning etc.

Funktionsprincipen för passiv IKSO. Funktionsprincipen för passiva ICSO:er är baserad på registrering av signaler som genereras av värmeflödet som avges av detekteringsobjektet. Den användbara signalen vid utgången av den tröghetsfria strålningsmottagaren på en plats bestäms av uttrycket:

där Su är strålningsmottagarens spänningskänslighet, är förändringen i storleken av värmeflödet som faller in på det optiska systemets ingångsfönster och orsakas av objektets rörelse i detektionszonen.

Det maximala värdet motsvarar fallet när objektet är helt inom synfältet för ICS. Låt oss beteckna detta värde som

Om vi ​​antar att förlusterna i det optiska systemet är så små att de kan försummas kan vi uttrycka dem i termer av objekt och bakgrundsparametrar. Låt inom bakgrunden, vars yta har en absolut temperatur T f och emissivitet E f, visas ett föremål vars absoluta temperatur Tob, och emissionsförmåga Eov. Området för objektprojektionen på planet vinkelrätt mot observationsriktningen betecknas som alltså, och bakgrundsprojektionsområdet i synfältet - B f. Sedan bestäms värdet av värmeflödet som inträffar på det optiska systemets ingångsfönster innan objektets utseende av uttrycket:

var är avståndet från inmatningsfönstret till bakgrundsytan; 1. f - bakgrundens ljusstyrka; S BX - område av ingångsfönstret för det optiska systemet.

Värdet på värmeflödet som skapas av objektet bestäms på liknande sätt:

var t - avstånd från IKSO till objektet; - objektets ljusstyrka.

I närvaro av ett objekt skapas värmeflödet som infaller på ingångsfönstret av objektet och den del av bakgrundsytan som inte är avskärmad av objektet, från vilken det totala värmeflödet

Då skrivs förändringen i värmeflödet AF som:

Om vi ​​antar att Lambertslagen är giltig för objektet och bakgrunden uttrycker vi ljusstyrkan Lo6 och b f genom emissivitet och absoluta temperaturer:

var är Stefan-Boltzmanns konstant.

Genom att ersätta och in i får vi ett uttryck för AF i termer av de absoluta temperaturerna och emissiviteterna för objektet och bakgrunden:

För givna parametrar för det optiska systemet och strålningsmottagaren bestäms signalvärdet i enlighet med helt av förändringen i irradians DE.

Emissiviteten för mänsklig hud är mycket hög, i genomsnitt är den 0,99 i förhållande till en svart kropp vid våglängder större än 4 mikron. I IR-området av spektrumet är hudskyddets optiska egenskaper nära de hos en svartkropp. Hudens temperatur beror på värmeväxlingen mellan huden och omgivningen. Mätningarna som utfördes med hjälp av värmekameran Aga-750 visade att vid en lufttemperatur på +25°С varierar temperaturen på ytan av en persons handflata inom +32 ... + 34°С, och vid en lufttemperatur på +19°C - inom +28...+30°С. Närvaron av kläder minskar objektets ljusstyrka, eftersom temperaturen på kläderna är lägre än temperaturen på bar hud. Vid en omgivningstemperatur på +25°C var den uppmätta medelkroppstemperaturen för en person klädd i kostym +26°C. Emissionsförmågan hos kläder kan också skilja sig från den för bar hud.

Andra parametrar som ingår i uttrycket kan få olika värden beroende på den specifika situationen och/eller operativa uppgiften.

Låt oss överväga mer i detalj processen för signalbildning och huvudtyperna av störningar som påverkar den falska driften av passiva ICSO:er.

Signalbildning. För en bättre förståelse av metoderna och algoritmerna för att förbättra brusimmuniteten hos ICSO är det nödvändigt att ha en uppfattning om signalens huvudparametrar - formen, amplituden, varaktigheten, beroendet av hastigheten på mänsklig rörelse och bakgrundstemperatur

Betrakta en stråldetekteringszon som är 10 m lång med en stråldiameter vid konens bas på 0,3 m. Det antas att en person korsar zonen som är normal till den med maximala och lägsta hastigheter på ett avstånd av 10, 5 och 1 m från mottagare på ett avstånd av 10 m har formen av en triangel med ett maximum när zonen är helt täckt. På fig. 4.8.6 visar spektrumet för denna signal. När man korsar strålen på ett kortare avstånd tar signalen formen av en trapets med branta fronter, och spektrumet för denna signal har den form som visas i fig. 4.9.6.

Uppenbarligen är varaktigheten av signalen omvänt proportionell mot rörelsehastigheten och avståndet till mottagaren.

Den verkliga signalen skiljer sig från den ideala bilden på grund av distorsionerna som introduceras av förstärkningsbanan och påläggandet av kaotiskt brus som skapas av. Inspelningar av verkliga signaler som erhållits med den inhemska pyromottagaren PM2D visas i fig. 4.10. Dess spektrala egenskaper presenteras också här, erhållna genom att skicka de faktiskt inspelade signalerna genom företagets spektrumanalysator

Analysen av posterna gör det möjligt att bestämma det spektrala "fönstret" som är nödvändigt för överföring av signaler som genereras när man korsar zonen på vilken plats som helst i hela hastighetsområdet från 0,1 till 15 Hz. Samtidigt är signalförsvagning möjlig vid kanterna av området, eftersom den pyroelektriska mottagaren har en amplitud-frekvenskarakteristik med en minskning i området 5 ... 10 Hz. För att kompensera för det är det nödvändigt att införa en speciell korrigerande förstärkare i signalbehandlingsvägen, vilket ger en ökning av frekvenssvaret i området 5 ... 20 Hz.

temperaturkontrast. Signalamplituden, som redan nämnts, bestäms av temperaturkontrasten mellan människokroppen och bakgrunden till vilken strålen riktas. Eftersom bakgrundstemperaturen ändras efter förändringen i rumstemperaturen, ändras också signalen proportionell mot deras skillnad.

Vid den punkt där temperaturen på personen och bakgrunden sammanfaller är värdet på utsignalen noll. Vid högre temperaturer ändrar signalen tecken.

Bakgrundstemperaturen i rummet reflekterar tillståndet för luften utanför rummet med viss fördröjning på grund av den termiska trögheten hos byggnadens strukturella material.

Temperaturkontrasten beror också på temperaturen på den yttre ytan på en person, d.v.s. mest från hans kläder. Och här visar sig följande omständighet vara betydande. Om en person kommer in i rummet där IKSO är installerat från utsidan, till exempel från gatan, där temperaturen kan skilja sig avsevärt från temperaturen i rummet, kan den termiska kontrasten i första ögonblicket vara betydande. Sedan, när klädtemperaturen "anpassar sig" till rumstemperaturen, minskar signalen. Men även efter en lång vistelse i rummet beror signalstyrkan på typ av klädsel. På fig. 4.11 visar de experimentella beroendena av temperaturkontrasten hos en person på omgivningstemperaturen. Den streckade linjen visar extrapoleringen av experimentella data för temperaturer över 40°C.

Skuggat område 1 är kontrastomfånget beroende på klädesformen, typen av bakgrund, personens storlek och hastigheten på hans rörelse.

Det är viktigt att notera att övergången av temperaturkontrastvärdet till noll inträffade endast om, i temperaturområdet 30...39,5°C, mätningarna utfördes efter anpassning av en person i ett uppvärmt rum i 15 minuter . Vid ett intrång i CO-känslighetszonen hos en person som tidigare befann sig i ett rum med en temperatur under 30°C eller utomhus med en temperatur på 44°C, hamnar signalen i temperaturområdet 30. ..39,5°C ligger i område 2 och når inte noll.

Temperaturfördelningen över den mänskliga ytan är inte enhetlig. Det är närmast 36°C på de öppna delarna av kroppen - ansiktet och händerna, och temperaturen på klädernas yta är närmare rummets bakgrund. Därför beror signalen vid pyro-mottagarens ingång på vilken del av kroppen som överlappar strålens känslighetszon.

Övervägande av signalbildningsprocessen gör att vi kan dra följande slutsatser:

Signalamplituden bestäms av temperaturkontrasten på den mänskliga ytan och bakgrunden, som kan variera från bråkdelar av en grad till tiotals grader;

Signalformen har en triangulär eller trapetsform, signalens varaktighet bestäms av skärningspunkten mellan strålzonen och kan, när den rör sig längs normalen till strålen, vara från 0,05 till 10 s. När man rör sig i en vinkel mot normalen ökar signalens varaktighet. Den maximala spektrala tätheten för signalen ligger i området från 0,15 till 5 Hz;

När en person rör sig längs strålen är signalen minimal och bestäms endast av temperaturskillnaden mellan enskilda sektioner av personens yta och uppgår till bråkdelar av en grad;

När en person rör sig mellan strålarna är signalen praktiskt taget frånvarande;

Vid en rumstemperatur nära den mänskliga kroppstemperaturen är signalen minimal; temperaturskillnaden är bråkdelar av en grad;

Signalamplituder i olika strålar i detektionszonen kan skilja sig avsevärt från varandra, eftersom de bestäms av temperaturkontrasten hos människokroppen och området på bakgrunden som denna stråle riktas mot. Skillnaden kan vara upp till tio grader.

Störningar i passiv IKSO. Låt oss gå vidare till analysen av störningseffekter som orsakar felaktig drift av passiva ICSO:er. Med interferens menar vi all påverkan av den yttre miljön eller internt brus från den mottagande enheten som inte är förknippad med rörelsen av en person i SO-känslighetszonen.

Det finns följande klassificering av störningar:

Termisk, orsakad av bakgrundsuppvärmning när den utsätts för solstrålning, strömmar konvektionsluft från driften av radiatorer, luftkonditioneringsapparater, drag;

Elektrisk, orsakad av pickups från källor för elektriska och radiostrålande emissioner på enskilda delar av den elektroniska delen av CO;

Egen, på grund av bruset från pyromottagaren och signalförstärkningsvägen;

Utomstående associerade med rörelsen i CO-känslighetszonen för små djur eller insekter på ytan av det optiska CO-inmatningsfönstret.

Den mest betydande och "farliga" interferensen är termisk, orsakad av en förändring i temperaturen i bakgrundsområdena, till vilka strålkänslighetszonerna är riktade. Exponering för solstrålning leder till en lokal ökning av temperaturen på enskilda delar av väggen eller golvet i rummet. Samtidigt passerar inte en gradvis förändring av temperaturen genom enhetens filtreringskretsar, men dess relativt skarpa och "oväntade" fluktuationer, associerade till exempel med solens skuggning genom passerande moln eller passage av fordon, orsaka störningar liknande signalen från en persons passage. Brusamplituden beror på trögheten hos bakgrunden som strålen riktas mot. Temperaturändringstiden för en kal betongvägg är till exempel mycket längre än för en trä- eller tapetserad vägg.

På fig. en registrering av en typisk solstörning vid utgången av en pyromottagare under passagen av ett moln, såväl som dess spektrum, ges.

I det här fallet når temperaturförändringen under solstörningar 1,0 ... 1,5 ° C, särskilt i fall där strålen riktas mot en bakgrund med låg tröghet, till exempel en trävägg eller en gardin gjord av tyg. Varaktigheten av sådana störningar beror på skuggningshastigheten och kan falla inom det hastighetsområde som är karakteristiskt för mänsklig rörelse. Det är nödvändigt att notera en betydande omständighet som gör det möjligt att hantera sådana störningar. Om två strålar riktas mot närliggande områden av bakgrunden, så är typen och amplituden för interferenssignalen från solexponeringen nästan densamma i varje stråle, d.v.s. det finns en stark interferens korrelation. Detta gör att den lämpliga designen av kretsen kan undertrycka dem genom att subtrahera signaler,

Konvektiv interferens orsakas av påverkan av rörliga luftströmmar, såsom drag med öppet fönster, sprickor i fönstret, såväl som hushållsvärmeapparater - radiatorer och luftkonditioneringsapparater. Luftflöden orsakar kaotiska fluktuationer i bakgrundstemperaturen, vars amplitud och frekvensområde beror på luftflödeshastigheten och bakgrundens ytegenskaper.

I motsats till solbestrålning är konvektiv interferens från olika delar av bakgrunden, som påverkar även på ett avstånd av 0,2 ... 0,3 m, svagt korrelerad med varandra och deras subtraktion har ingen effekt.

Elektriska störningar uppstår när alla källor till elektrisk och radiostrålning, mät- och hushållsutrustning, belysning, elmotorer, radiosändarenheter slås på, liksom strömfluktuationer i kabelnätet och kraftledningarna. Blixtarladdningar skapar också en betydande nivå av störningar.

Känsligheten hos den pyroelektriska mottagaren är mycket hög - när temperaturen ändras med 1 ° C är utsignalen direkt från kristallen en bråkdel av en mikrovolt, så störningar från interferenskällor på flera volt per meter kan orsaka en interferenspuls på tusentals gånger större än den användbara signalen. Det mesta av de elektriska störningarna har dock en kort varaktighet eller en brant kant, vilket gör det möjligt att skilja dem från den användbara signalen.

Pyromottagarens inneboende brus bestämmer den högsta känslighetsgränsen för ICSO:n och har formen av vitt brus. I detta avseende kan filtreringsmetoder inte användas här. Brusintensiteten ökar när kristalltemperaturen stiger med ungefär en faktor två för varje tionde grad. Moderna pyroelektriska mottagare har en nivå av inneboende brus som motsvarar en temperaturförändring på 0,05...0,15°C.

Slutsatser:

1. Det spektrala interferensområdet överlappar signalområdet och ligger i området från bråkdelar till tiotals hertz.

2. Den farligaste typen av störning är solbakgrundsbelysning, vars effekt ökar bakgrundstemperaturen med 3...5°C.

3. Interferens från solinstrålning för nära områden i bakgrunden är starkt korrelerade med varandra och kan dämpas när man använder ett tvåstrålsschema för att konstruera CO.

4. Konvektiv interferens från termiska hushållsapparater har formen av fluktuerande slumpmässiga temperaturfluktuationer, som når 2 ... 3 ° C i frekvensområdet från 1 till 20 Hz med en svag korrelation mellan strålarna.

5. Elektriska störningar är i form av korta pulser eller stegåtgärder med en brant kant, den inducerade spänningen kan vara hundratals gånger högre än signalen.

6. Inre brus från den pyroelektriska mottagaren, motsvarande signalen när temperaturen ändras med 0,05...0,15°C, ligger i frekvensområdet som överlappar signalområdet och ökar proportionellt mot temperaturen ungefär två gånger för varje 10° C.

Metoder för att förbättra brusimmuniteten hos passiva ICSO:er.Differentiell mottagningsmetod Zh-strålning har blivit ganska utbredd. Kärnan i denna metod är som följer: med hjälp av en tvåplatsmottagare bildas två rumsligt åtskilda känslighetszoner. Signalerna som genereras i båda kanalerna subtraheras ömsesidigt:

Det är tydligt att två rumsligt åtskilda känslighetszoner inte kan korsas av ett rörligt föremål samtidigt. I detta fall visas signalerna i kanalerna omväxlande, därför minskar deras amplitud inte. Det följer av formeln att bruset vid differentialmottagarens utgång är noll om följande villkor är uppfyllda tillsammans:

1. Formerna för störningar i kanalerna är desamma.

2. Amplituder för interferens är desamma.

3. Störningar har samma tidsposition.

Vid solstörningar är villkor 1 och 3 uppfyllda. Villkor 2 är uppfyllt endast om samma material fungerar som bakgrund i båda kanalerna eller om solenergins infallsvinklar på bakgrunden är desamma i båda kanalerna eller i båda kanalerna. kanaler, faller solstrålningsflödet på hela området av bakgrunden som begränsar känslighetszonen. På fig. beroendet av brusamplituden vid differentialstegets utgång på brusamplituden vid dess ingång visas.

Parametern är förhållandet mellan amplituderna för interferenseffekter i kanalerna. I detta fall menar vi att villkor 1 och 3 är uppfyllda.

Från fig. det kan ses att med en tillräckligt bra sammanfallning av amplituderna för interferenseffekter i kanalerna, uppnås en 5 ... 10-faldig undertryckning av dessa interferenser. För U B xi/U B x2> 1.2, minskar störningsundertryckningen och karakteristiken oui = / tenderar till en liknande karaktäristik för en enda mottagare.

Under påverkan av konvektiv interferens bestäms graden av dess undertryckning av en differentialmottagare av graden av dess korrelation vid rumsligt åtskilda punkter på bakgrundsytan. Uppskattning av graden av rumslig korrelation av konvektiv interferens kan utföras genom att mäta dess intensitet med differentiella och konventionella mottagningsmetoder. Resultaten av vissa mätningar visas i fig. 4.14.

Optimal frekvensfiltrering. Effektiv störningsdämpning med denna metod är möjlig med en signifikant skillnad i frekvensspektra för signaler och interferens. Av ovanstående uppgifter följer att det inte föreligger någon sådan skillnad i vårt fall. Därför är det inte möjligt att använda denna metod för att fullständigt undertrycka störningar.

Den huvudsakliga typen av brus som bestämmer känsligheten hos ICSO är mottagarens inneboende brus. Därför gör optimering av förstärkarens bandbredd beroende på signalspektrumet och typen av brus från mottagaren det möjligt att realisera det mottagande systemets begränsande kapacitet.

Optisk spektral filtrering. Kärnan i metoden för optisk spektralfiltrering är densamma som i fallet med optimal frekvensfiltrering. Med spektralfiltrering undertrycks brus på grund av skillnader i de optiska spektra av signaler och brus. Dessa skillnader är praktiskt taget frånvarande för konvektiv interferens och för solstörningskomponenten som uppstår på grund av förändringen i bakgrundstemperaturen under inverkan av solstrålning, dock skiljer sig spektrumet för solstörningskomponenten som reflekteras från bakgrunden avsevärt från signalspektrumet. Den spektrala tätheten för en svartkropps energiluminositet bestäms av Plancks formel:

var är våglängden; k - Boltzmanns konstant; T - kroppstemperatur; h är Plancks konstant; c är ljusets hastighet.

En grafisk representation av funktionen normaliserad till objektets kontraststrålning och solstrålning visas i fig. 4.15.

Enligt den klassiska teorin om linjär optimal filtrering, för att säkerställa det maximala signal-brusförhållandet, måste det optiska filtrets spektrala passband matchas med objektets kontraststrålningsspektrum och ha den form som visas i fig. 4.15.

Av de massproducerade materialen uppfyller syrefritt glas IKS-33 detta villkor till fullo.

Graden av undertryckande av solstörningar av dessa filter för olika bakgrunder visas i tabell. 4.1. Tabellen visar att den största dämpningen av solstörningar uppnås av IKS-33-filtret. Svart polyetenfilm är något sämre än IKS-33.

Således, även när IKS-33-filtret används, undertrycks solstörningar endast 3,3 gånger, vilket inte kan leda till en radikal förbättring av brusimmuniteten hos ett passivt optiskt detektionsverktyg.

Optimal spatial-frekvensfiltrering. Det är känt att egenskaperna för detektering under förhållanden med optimal linjär filtrering är unikt relaterade till värdet på signal-brusförhållandet. För att utvärdera och jämföra dem är det bekvämt att använda kvantiteten

där U - signalamplitud, - spektraltäthet för signaleffekt, - spektraltäthet för interferenseffekt.

Bord 1. Graden av solstörningsdämpning av olika filter för olika bakgrunder

Fysiskt är värdet förhållandet mellan signalenergin och interferenseffektens spektrala täthet. Uppenbarligen, när den rymda vinkeln för den elementära känslighetszonen ändras, ändras intensiteten av interferensen som emitteras av bakgrunden och kommer in i den mottagande kanalen. Samtidigt beror signalamplituden på den geometriska formen av den elementära känslighetszonen. Låt oss ta reda på vid vilken konfiguration av den elementära känslighetszonen värdet på q når sitt maximala värde, för vilket vi betraktar den enklaste detekteringsmodellen. Låt känslighetszonen för ICSO vara fixerad i förhållande till bakgrunden, och objektet som ska detekteras rör sig med en vinkelhastighet Vo6 i förhållande till observationspunkten. Känslighetszonen och objektet i planet vinkelrätt mot den optiska axeln är rektangulära, och vinkeldimensionerna på objektet och synfältet är så små att det kan betraktas med en tillräcklig grad av noggrannhet

var är den rymda vinkeln vid vilken objektet ses; är den rymda vinkeln för känslighetszonen; är objektets vinkelstorlek

ansvarig i horisontella och vertikala plan; känslighetszonens vinkelstorlek i horisontella respektive vertikala plan;

Energiljusstyrkan för objektet B omkring är densamma över hela dess yta, och spektraltätheten för energiljusstyrkan för bakgrundsbruset är densamma över hela bakgrundsytan. Signalen och bakgrundsbruset är additiv. Föremålets rörelse sker likformigt i vinkelplanet a. Energimottagaren är tröghetslös, kvadratisk. Signalen från mottagaren matas till ett avstämbart optimalt filter. Då kommer den spektrala effekttätheten för bakgrundsinterferensen vid mottagarens utgång att bestämmas av uttrycket:

var kopt- överföringskoefficient för det optiska systemet. Till t- överföringskoefficient för signalutbredningsvägen; Till P- Mottagarens känslighet.

När ett föremål korsar synfältet genereras en signalpuls vid mottagarens utgång, vars form och spektrum, i fallet där u, bestäms av uttrycken:

där U0 är en signalpuls med enhetsamplitud; - spektrum av en signalpuls av enhetsamplitud.

För en brusemitterande bakgrund vars effektspektrala täthet har formen, bestäms värdet på utsignalen från den tröghetsfria mottagaren i enlighet med uttrycket som

Arten av beroendet av kvantiteten o och har den form som visas i fig. 4.16. Av det föregående följer att för att säkerställa det maximala signal-till-bakgrundsbrusförhållandet bör formen på känslighetszonen associeras med formen på föremålet.

För fallet med fluktuerande bakgrundsbrus uppnås det maximala värdet av signal/bakgrundsbrusförhållandet när den geometriska formen av den elementära känslighetszonen sammanfaller med formen på föremålet. Denna slutsats är också tillämplig för fallet med impulssolar interferens. Detta bekräftas av det uppenbara faktumet att när känslighetszonens rymdvinkel ökar från ett värde lika med den rymdvinkel under vilken objektet är synligt, ändras inte signalamplituden och amplituden för solstörningar ökar i proportion till känslighetszonens rymdvinkel. Det vill säga metoden för optimal spatial-frekvensfiltrering gör det möjligt att öka brusimmuniteten hos ett passivt optiskt detektionsmedel mot både konvektiv och solstörning.

Dubbelbandsmetod för att ta emot infraröd strålning. Kärnan i denna metod ligger i införandet av en andra kanal i ICSO, som tillhandahåller mottagning av IR-strålning i det synliga eller nära IR-området, för att erhålla ytterligare information som skiljer en signal från interferens. Användningen av en sådan kanal i kombination med huvudkanalen under förhållandena i ett rum är ineffektiv, eftersom både signalen och störningen i närvaro av belysning bildas i båda spektralområdena. Mycket effektivare är användningen av en synlig räckviddskanal när den installeras utanför skyddade lokaler, på platser som är otillgängliga för att blockera denna kanal med artificiella ljuskällor. I det här fallet, när solbelysningen ändras, genererar kanalen en signal som förbjuder möjlig drift av ICSO under påverkan av solstörningar. Med en sådan organisation gör dubbelbandsmetoden det möjligt att helt eliminera falska positiva resultat av ICSO, som är möjliga på grund av förekomsten av solstörningar. Möjligheten att blockera den termiska kanalen under störningens varaktighet är uppenbar.

Parametriska metoder för att förbättra bullerimmuniteten hos IKSO. Grunden för parametriska metoder för att förbättra brusimmuniteten hos ICSO är identifieringen av användbara signaler med en eller en kombination av parametrar som är karakteristiska för objekten som orsakar uppkomsten av dessa signaler. Som sådana parametrar kan objektets hastighet, dess dimensioner, avståndet till objektet användas. I praktiken är specifika parametervärden som regel inte kända i förväg. Det finns dock en del av deras definition. Så hastigheten för en person som rör sig till fots är mindre än 7 m/s. Kombinationen av sådana begränsningar kan avsevärt begränsa definitionsområdet för en användbar signal och därför minska sannolikheten för ett falskt larm.

Låt oss överväga några sätt att bestämma parametrarna för ett objekt under dess passiva optiska detektering. För att bestämma objektets hastighet, dess linjära storlek i rörelseriktningen och avståndet till det är det nödvändigt att organisera två parallella känslighetszoner, åtskilda i planet för objektets rörelse med ett visst basavstånd L. Sedan det är lätt att fastställa att objektets hastighet är normal mot känslighetszonerna

var är fördröjningstiden mellan signaler i de mottagande kanalerna.

Linjär dimension av objektet guppa i planet vinkelrätt mot känslighetszonerna definieras som

var thio .5 - varaktigheten av signalpulsen vid nivån U=0,5U max.

Förutsatt att avståndet till objektet bestäms av uttrycket

där är vinkelstorleken för den elementära känslighetszonen i radianer; är varaktigheten av fronten av signalpulsen.

Erhållna parametervärden vinka, b^, D o6 jämförs med områdena för deras definition, varefter beslut fattas om att detektera föremålet. I fallet när organisationen av två parallella känslighetszoner är omöjlig, kan signalpulsens parametrar fungera som identifierande parametrar: stigtid, pulslängd, etc. Huvudvillkoret för implementeringen av denna metod är en bred bandbredd på mottagningsvägen, som är nödvändig för att ta emot signalen utan att förvränga dess form, dvs. i detta fall är användningen av den optimala filtreringsmetoden utesluten. Parametern som inte förvrängs i processen för optimal filtrering är varaktigheten av fördröjningen mellan signaler som uppstår i rymddiversifierade kanaler. Därför kan identifiering med denna parameter utföras utan att utöka bandbredden för mottagningsvägen. För att identifiera en användbar signal i en ICSO med en multi-beam känslighetszon i termer av parametern m 3, är det nödvändigt att den bildas i objektets rörelseplan med hjälp av oberoende mottagare.

Tänk till exempel på definitionsområdena för parametrarna för signalpulsen och värdet på m 3 för en enpositions-ICSO med en känslighetszon med flera strålar vid reella värden för vinkeldivergensen för den elementära känslighetszonen a n = 0,015 rad, storleken på ingångspupillen d = 0,05 m och vinkeln mellan känslighetszonerna a p = 0,3 rad.

Pulslängden på nollnivån bestäms av uttrycket

Pulslängdsdomän för hastighetsområde V O 6 \u003d 0.1.7.0 m/s, är t io \u003d 0.036 ... 4.0 s. Dynamiskt omfång

Domänen för att bestämma pulslängden på nivån 0,5U max är redan 0,036 ... 2,0 s, och det dynamiska området

Varaktigheten av signalpulsens front bestäms av uttrycket

Var är domänen för definition, och dynamisk

räckvidd

Varaktigheten av fördröjningen mellan pulser som uppstår i intilliggande kanaler kan bestämmas med formeln:

Fördröjningsvärdesdefinitionsområde 0...30 s. För det accepterade värdet d=0,05 m och området D o6 = 1...10 m är definitionsområdet 4,5...14,0 och det dynamiska området 3,1.

Med d=0 dynamiskt område för alla områdesvärden Gör 6=0...10 m.

Således är den mest stabila identifieringsparametern värdet på t3/tf.

På grund av synkroniseringen av uppkomsten av solstörningar i rumsligt åtskilda kanaler, noteras i avsnitt. 4.3, finns det möjlighet att fullständig avstämning från den med hjälp av parametern

Användningen av oberoende kanaler gör det möjligt att öka enhetens motstånd mot konvektiv störning, eftersom det slutliga beslutet om detektering endast tas om signaler detekteras i minst två kanaler under ett visst tidsintervall som bestäms av den maximala möjliga fördröjningen av signalpuls mellan kanalerna. I detta fall bestäms sannolikheten för ett falskt larm av uttrycket

där RLS1. Рlsg - sannolikheter för falskt larm i separata kanaler.

Jämförande analys av metoder för att förbättra bullerimmuniteten hos IKSO. Ovanstående metoder för att förbättra brusimmuniteten hos ICSO är ganska olika både i deras fysiska väsen och i komplexiteten i implementeringen. Var och en av dem individuellt har både vissa fördelar och nackdelar. För att göra det lättare att jämföra dessa metoder när det gäller kombinationen av positiva och negativa egenskaper kommer vi att sammanställa en morfologisk tabell. 4.2.

Det framgår av tabellen att ingen enskild metod helt kan undertrycka alla störningar. Den samtidiga användningen av flera metoder gör det dock möjligt att avsevärt öka brusimmuniteten hos ICSO med en liten komplikation av enheten som helhet. Enligt helheten av positiva och negativa egenskaper är den mest föredragna kombinationen: spektralfiltrering + spatial-frekvensfiltrering + parametrisk metod.

Låt oss överväga de viktigaste metoderna och medlen som implementeras i praktiken i modern ICSO, som gör det möjligt att tillhandahålla en tillräckligt hög sannolikhet för upptäckt med en lägsta frekvens av falska larm.

För att skydda den mottagande enheten från effekterna av strålning utanför signalens spektralområde, vidtas följande åtgärder:

Pyromodulens ingångsfönster stängs med en germaniumplatta som inte överför strålning med en våglängd på mindre än 2 μm;

Ingångsfönstret för hela CO är tillverkat av högdensitetspolyeten, vilket ger tillräcklig styvhet för att bibehålla de geometriska dimensionerna och samtidigt inte överför strålning i våglängdsområdet från 1 till 3 mikron;

Tabell 2. Metoder för att förbättra bullerimmuniteten för IKSO

	Positiva egenskaper	Negativa egenskaper
Differentiell		Låg brusimmunitet mot okorrelerat brus
Frekvensfiltrering	Partiell undertryckning av sol- och konvektiv interferens	Komplexiteten i implementeringen för flerkanalssystem
Spektralfiltrering	Enkel implementering. Partiell undertryckning av solstörningar.	Konvektiv interferens undertrycks inte
dubbla band	Komplett solstörningsdämpning, enkel bearbetningsväg	Möjlighet att blockera medel av externa ljuskällor. Konvektiv interferens undertrycks inte. Behovet av en extra optisk kanal
Optimal spatial frekvensfiltrering	Partiell undertryckning av bakgrunds- och solstörningar. Enkel implementering	Behovet av att använda mottagare med en speciell form av det känsliga området
Parametriska metoder	Partiell dämpning av bakgrundsljud. Betydande dämpning av solstörningar	Bearbetningsvägens komplexitet

Fresnel-linser är gjorda i form av koncentriska cirklar stämplade på ytan av ingångsfönstret av polyeten med en brännvidd som motsvarar den maximala strålningsnivån som är karakteristisk för den mänskliga kroppstemperaturen. Strålning av andra våglängder kommer att "smetas ut", passera genom denna lins och därigenom dämpas.

Dessa åtgärder gör det möjligt att minska påverkan av störningar från källor utanför spektralområdet tusentals gånger och säkerställa möjligheten att fungera för ICSO under förhållanden med starkt solljus, användning av belysningslampor, etc.

Ett kraftfullt sätt att skydda mot termisk störning är användningen av en tvåplattforms pyromottagare med bildandet av en tvåstrålskänslighetszon. Signalen under en persons passage inträffar sekventiellt i var och en av de två strålarna, och termiskt brus är starkt korrelerat och kan dämpas med det enklaste subtraktionsschemat. I alla moderna passiva ICSO:er används pyroelement med två plattformar, och i de senaste modellerna används även quad-pyroelement.

I början av övervägandet av signalbehandlingsalgoritmer bör följande anmärkning göras. Olika terminologier kan användas av olika tillverkare för att beteckna en algoritm, eftersom en tillverkare ofta ger ett unikt namn till någon bearbetningsalgoritm och använder den under sitt eget varumärke, även om den faktiskt kan använda någon traditionell signalanalysmetod som används av andra företag.

Algoritm optimal filtrering involverar användningen av inte bara signalens amplitud, utan all dess energi, d.v.s. produkten av amplituden och varaktigheten. Ett ytterligare informativt tecken på signalen är närvaron av två fronter - vid ingången till "strålen" och vid dess utgång, vilket gör att du kan ställa in många störningar som ser ut som "steg". Till exempel, i IKSO Vision-510 analyserar processorenheten bipolariteten och symmetrin hos vågformen från utgången från en differentiell pyromottagare. Kärnan i behandlingen är att jämföra signalen med två trösklar och, i vissa fall, att jämföra amplituden och varaktigheten för signaler med olika polaritet. Det är också möjligt att kombinera denna metod med separat räkning av överskott av positiva och negativa trösklar. PARADOX har döpt denna algoritm till Entry/Exit Analysis.

På grund av det faktum att elektriskt brus har antingen en kort varaktighet eller en brant front, för att förbättra brusimmuniteten, är det mest effektivt att använda avstämningsalgoritmen - att markera en brant front och blockera utmatningsenheten under hela deras verkan. Således uppnås stabil drift av CO även under förhållanden med intensiva elektriska och radiostörningar i intervallet från hundratals kilohertz till en gigahertz vid fältstyrkor upp till SE/m. Pass för modern IKSO indikerar motstånd mot elektromagnetisk och radiofrekvensstörning med fältstyrkor upp till 20 ... 30 V / m.

Nästa effektiva metod för att förbättra brusimmuniteten är att använda kretsen "puls räknas". Känslighetsdiagrammet för de vanligaste "volumetriska" CO har en flervägsstruktur. Detta innebär att en person vid rörelse korsar flera strålar i följd. Samtidigt är deras antal direkt proportionellt mot antalet strålar som bildar CO-detektionszonen och avståndet som en person tillryggalagt. Implementeringen av denna algoritm är annorlunda beroende på modifieringen av CO. Den vanligaste är den manuella inställningen av omkopplaren på bekostnad av ett visst antal pulser. Uppenbarligen, i samband med detta, med en ökning av antalet pulser, ökar brusimmuniteten hos ICSO. För att utlösa enheten måste en person korsa flera strålar, men detta kan minska enhetens detektivitet på grund av närvaron av "döda zoner". PARADOX ICSO använder en patenterad APSP pyromottagare signalbehandlingsalgoritm som automatiskt växlar pulsräkningen beroende på signalnivån. För högnivåsignaler genererar detektorn omedelbart ett larm, samtidigt som den fungerar som en tröskel, och för lågnivåsignaler växlar den automatiskt till pulsräkningsläget. Detta minskar risken för falsklarm samtidigt som samma detekterbarhet bibehålls.

Följande pulsräkningsalgoritmer används i IKSO Enforcer-QX:

SPP - pulser räknas endast för signaler med alternerande tecken;

SGP3 - endast grupper av pulser med motsatt polaritet räknas. Här uppstår ett larmtillstånd när tre sådana grupper dyker upp inom den inställda tiden.

I de senaste ändringarna av IKSO används ett schema för att öka brusimmuniteten. "anpassad mottagning". Här övervakar tröskeln automatiskt ljudnivån och när den stiger ökar den också. Denna metod är dock inte fri från nackdelar. Med ett flervägskänslighetsmönster är det mycket troligt att en eller flera strålar kommer att riktas till en plats med intensiv interferens. Detta ställer in den lägsta känsligheten för hela enheten, inklusive de strålar där brusintensiteten är försumbar. Detta minskar den övergripande detekteringssannolikheten för hela instrumentet. För att eliminera denna brist föreslås det att "avslöja" strålarna med maximal ljudnivå innan du slår på enheten och skugga dem med speciella ogenomskinliga skärmar. I vissa modifieringar av enheterna ingår de i leveransen.

Signalvaraktighetsanalys kan utföras både genom en direkt metod för att mäta den tid under vilken signalen överskrider ett visst tröskelvärde, och i frekvensdomänen genom att filtrera signalen från pyrodetektorns utgång, inklusive att använda "flytande" tröskel, intervallberoende frekvensanalys. Tröskeln sätts på en låg nivå inom frekvensområdet för den önskade signalen och på en högre nivå utanför detta frekvensområde. Denna metod är inbäddad i IKSO Enforcer-QX och har patenterats under namnet IFT.

En annan typ av bearbetning utformad för att förbättra egenskaperna hos IKSO är automatisk temperaturkompensation. I omgivningstemperaturområdet 25...35°C minskar pyromottagarens känslighet på grund av en minskning av den termiska kontrasten mellan människokroppen och bakgrunden, och med en ytterligare ökning av temperaturen ökar känsligheten igen, men "med motsatt tecken". I de så kallade "konventionella" termiska kompensationskretsarna mäts temperaturen och när den stiger ökas förstärkningen automatiskt. På "verklig" eller "tvåsidig" kompensation, en ökning av termisk kontrast beaktas vid temperaturer över 25...35°C. Användningen av automatisk termisk kompensation ger en nästan konstant ICSO-känslighet över ett brett temperaturområde. Sådan termisk kompensation används i IKSO av PARADOX och С&К SYSTEMS.

De listade typerna av bearbetning kan utföras på analogt, digitalt eller kombinerat sätt. I moderna ICSO:er används digitala bearbetningsmetoder alltmer med hjälp av specialiserade mikrokontroller med ADC:er och signalprocessorer, vilket gör det möjligt att utföra detaljerad bearbetning av signalens "fina" struktur för att bättre skilja den från brus. Nyligen har det kommit rapporter om utvecklingen av helt digitala ICSO:er som inte använder analoga element alls. I denna ICSO matas signalen från pyromottagarens utgång direkt till en analog-till-digital-omvandlare med ett högt dynamiskt omfång, och all bearbetning sker i digital form. Användningen av helt digital bearbetning gör att du kan bli av med sådana "analoga effekter" som eventuell signalförvrängning, fasförskjutningar, överskott av brus. Digital 404 använder SHIELDs egenutvecklade signalbehandlingsalgoritm, som inkluderar APSP, samt analys av följande signalparametrar: amplitud, varaktighet, polaritet, energi, stigtid, vågform, tidpunkt för uppträdande och signalordning. Varje sekvens av signaler jämförs med mönster som motsvarar rörelse och interferens, och till och med typen av rörelse känns igen, och om larmkriterierna inte uppfylls, lagras data i minnet för analys av nästa sekvens eller hela sekvensen. undertryckt. Den kombinerade användningen av metallskärmning och mjukvaruinterferensdämpning gjorde det möjligt att öka Digital 404:s immunitet mot elektromagnetiska och radiofrekventa störningar upp till 30...60 V/m i frekvensområdet från 10 MHz till 1 GHz.

Det är känt att, på grund av den slumpmässiga naturen hos användbara och störande signaler, är bearbetningsalgoritmer baserade på teorin om statistiska beslut de bästa. Att döma av utvecklarnas uttalanden börjar dessa metoder användas i de senaste modellerna av IKSO från C&K SYSTEMS.

Generellt sett är det ganska svårt att objektivt bedöma kvaliteten på den bearbetning som används, endast baserat på tillverkarens data. Indirekta tecken på att SO har höga taktiska och tekniska egenskaper kan vara närvaron av en analog-till-digital-omvandlare, en mikroprocessor och en stor del av bearbetningsprogrammet som används.

Aktiviteten i vår videoövervakning onlinebutik täcker hela utbudet av säkerhets- och skyddsutrustning, vilket inkluderar:

och mycket mer

Genom att utföra leveranser i hela Ryssland, levererar vårt företag varor även till de mest avlägsna regionerna i landet. Vi försöker tillfredsställa den mest krävande kunden.

Active-SB-specialister förstår detaljerna i arbetet med säkerhets- och videoövervakningssystem, inte bara i Moskva, utan också i avlägsna regioner med svåra klimatförhållanden. Våra anställda kommer att erbjuda dig de mest lämpliga alternativen både när det gäller funktionalitet och kostnad, berätta om deras kapacitet och motivera behovet av att använda vissa tekniska system.
Trading House of Security Systems Aktiv-SB utför service och garantiunderhåll av såld utrustning, mottagande och kontroll av varor av bristfällig kvalitet samt byte av felaktig utrustning.

Våra kunder är kommersiella organisationer och slutanvändare, installationsföretag och statliga företag. Mer än 50 000 registrerade användare av företagswebbplatsen har tillgång till en ständigt uppdaterad databas med teknisk dokumentation, certifikat för moderna säkerhetssystem, samt deltar i affiliateprogrammet och speciella kampanjer som hålls av företaget.

För att underlätta vår relation med kunder, samarbetar vi med installationsorganisationer som är redo att installera videoövervakningssystem av vilken komplexitet som helst och som alltid kommer till din hjälp. Därför kan du vid behov inte bara köpa utrustning av oss utan även till exempel beställa installation av videoövervakningssystem eller utföra underhåll av andra säkerhetssystem.

Arbetet i vår stormarknad av säkerhetssystem bygger på principerna om ärlighet, öppenhet och anständighet. Vi ser på framtiden med tillförsikt, strävar efter att utvecklas och förbättras varje dag.

1.3.1. Passiva optoelektroniska infraröda (IR) rörelsesensorer

För att skapa ett system bestämde jag mig för att välja moduler som skulle vara lämpliga för att skapa ett system och övervaka omkretsen.

Jag valde följande komponenter:

• passiv infraröd rörelsesensor;
• GSM-modul;
• siren.

Låt oss överväga dem mer i detalj.

På 2000-talet är alla bekanta med IR-sensorer– de öppnar dörrar på flygplatser och i butiker när du kommer till dörren. De upptäcker även rörelse och ger larm i inbrottslarmet.

För närvarande intar passiva optisk-elektroniska infraröda (IR) detektorer en ledande position i valet av skydd av lokaler från obehörigt intrång i säkerhetsanläggningar. Estetiskt utseende, enkel installation, konfiguration och underhåll ger dem ofta prioritet framför andra detekteringsverktyg.

Passiva optisk-elektroniska infraröda (IR) detektorer(de kallas ofta rörelsesensorer eller PIR-sensorer) detektera faktumet av mänsklig penetration in i den skyddade (kontrollerade) delen av utrymmet, bilda en larmsignal och, genom att öppna kontakterna på det verkställande reläet (övervakningsstationsreläet), sända signalen " ångest» på varningar.

Som ett varningsmedel kan terminalenheter (UO) i system för meddelandeöverföring (SPI) eller en brand- och säkerhetslarmkontrollanordning (PPKOP) användas. I sin tur sänder de ovan nämnda enheterna (UO eller PPKOP) det mottagna larmmeddelandet via olika dataöverföringskanaler till den centrala övervakningsstationen (CMS) eller den lokala säkerhetskonsolen.

Funktionsprincipen för passiva optisk-elektroniska IR-detektorerär baserad på uppfattningen om en förändring i nivån av infraröd strålning av temperaturbakgrunden, vars källor är kroppen hos en person eller små djur, såväl som alla typer av föremål i deras synfält.

Sensor, som är känslig för infraröd strålning i intervallet 5-15 µm, detekterar värmestrålning från människokroppen. Det är i detta område som den maximala strålningen från kroppar vid en temperatur på 20–40 grader Celsius faller.

Ju varmare ett föremål är, desto mer strålar det.
infraröda spotlights för bakgrundsbelysning av videokameror, stråldetektorer (tvålägen). strålkorsning” och TV-fjärrkontroller fungerar i våglängdsområdet kortare än 1 mikron, den mänskliga synliga delen av spektrumet är i området 0,45–0,65 mikron.

Passiva sensorer av denna typ kallas för att de själva inte avger något, de uppfattar bara termisk strålning från människokroppen.

Problemet är att alla föremål vid en temperatur på till och med 0º C avger ganska mycket i det infraröda området. Ännu värre, detektorn själv avger - dess kropp och till och med materialet i det känsliga elementet.

Därför fungerade de första sådana detektorerna, om bara själva detektorn kyldes, till exempel, till flytande kväve (-196ºC). Sådana detektorer är inte särskilt praktiska i vardagen.

Det vill säga, det är viktigt att strålningen från en person bara fokuseras på en av platserna, och dessutom förändras den.

Detektorn fungerar mest tillförlitligt om bilden av en person först träffar ett område, signalen från det blir större än från det andra, och sedan rör sig personen, så att hans bild nu faller på det andra området och signalen för det andra. kommer att öka, och den första kommer att falla.

Sådana ganska snabba förändringar i signalskillnad kan detekteras även mot bakgrund av en enorm och instabil signal som orsakas av alla andra omgivande objekt (och speciellt solljus).

Ris. ett.

PÅ passiva optisk-elektroniska IR-detektorer infraröd värmestrålning kommer in i Fresnel-linsen, varefter den fokuseras på ett känsligt pyroelektriskt element som ligger på linsens optiska axel.

Passiva IR-detektorer tar emot infraröda energiflöden från föremål och omvandlas av en pyromottagare till en elektrisk signal som går in genom en förstärkare och en signalbehandlingskrets till ingången på en larmgenerator ( ris. ett).

För att inkräktaren ska kunna upptäckas av den passiva IR-sensorn måste följande villkor vara uppfyllda:

• inkräktaren måste korsa strålen för sensorns känslighetszon i tvärriktningen;
• inkräktarens rörelse måste ske i ett visst hastighetsområde;
• sensorns känslighet bör vara tillräcklig för att registrera temperaturskillnaden mellan ytan på inkräktarens kropp (med hänsyn till påverkan av hans kläder) och bakgrunden (väggar, golv).

• ett optiskt system som bildar sensorns strålningsmönster och bestämmer formen och typen av den rumsliga känslighetszonen;
• en pyromottagare som registrerar den termiska strålningen från en person;
• en signalbehandlingsenhet för en pyro-mottagare som särskiljer signaler orsakade av en person i rörelse mot bakgrund av störningar av naturligt och artificiellt ursprung.

Ris. 2.

Beroende på prestanda fresnellins passiva optisk-elektroniska IR-detektorer har olika geometriska dimensioner av det kontrollerade utrymmet och kan vara både med en volymetrisk detekteringszon och med en yta eller linjär.

Räckvidden för sådana detektorer ligger i intervallet från 5 till 20 m. Utseendet på dessa detektorer visas på ris. 2.

– de öppnar dörrar på flygplatser och i butiker när du kommer till dörren. De upptäcker även rörelse och ger larm i inbrottslarmet. Hur de fungerar: En sensor som är känslig för infraröd strålning i intervallet 5-15 mikron upptäcker termisk strålning från människokroppen. Om någon har glömt fysiken, låt mig påminna dig: det är inom detta område som den maximala strålningen från kroppar vid en temperatur på 20-40 grader Celsius faller. Ju varmare ett föremål är, desto mer strålar det. Som jämförelse: infraröda strålkastare för bakgrundsbelysning av videokameror, strålkorsande detektorer (tvålägen) och TV-fjärrkontroller fungerar i våglängdsområdet kortare än 1 mikron, den mänskliga synliga delen av spektrumet är i området 0,45– 0,65 mikron.
Passiva sensorer av denna typ kallas för att de själva inte avger något, de uppfattar bara termisk strålning från människokroppen. Problemet är att alla föremål vid en temperatur på till och med 0º C avger ganska mycket i det infraröda området. Ännu värre, detektorn själv avger - dess kropp och till och med materialet i det känsliga elementet. Därför fungerade de första sådana detektorerna, om bara själva detektorn kyldes, till exempel, till flytande kväve (-196ºC). Sådana detektorer är inte särskilt praktiska i vardagen. Moderna massdetektorer fungerar alla enligt differentialprincipen - de kan inte noggrant mäta det faktiska värdet av det infraröda strålningsflödet från en rörlig person (mot bakgrund av parasitiska flöden från mycket närmare föremål), men (även, faktiskt, på gränsen till känslighet) är kapabla att detektera FÖRÄNDRING i SKILLNADEN av IR-flöden som inträffar på två intilliggande platser. Det vill säga, det är viktigt att strålningen från en person bara fokuseras på en av platserna, och dessutom förändras den. Detektorn fungerar mest tillförlitligt om bilden av en person först träffar ett område, signalen från det blir större än från det andra, och sedan rör sig personen, så att hans bild nu faller på det andra området och signalen för det andra. kommer att öka, och den första kommer att falla. Sådana ganska snabba förändringar i signalskillnad kan detekteras även mot bakgrund av en enorm och instabil signal som orsakas av alla andra omgivande objekt (och speciellt solljus).

Hur man lurar IR-detektorn
Den första nackdelen med den passiva IR-metoden för rörelsedetektering: en person måste tydligt skilja sig i temperatur från de omgivande föremålen. Vid en rumstemperatur på 36,6º kan ingen detektor skilja en person från väggar och möbler. Ännu värre, ju närmare temperaturen i rummet är 36,6º, desto sämre är detektorns känslighet. De flesta moderna enheter kompenserar delvis för denna effekt genom att öka förstärkningen vid temperaturer från 30º till 45º (ja, detektorer fungerar framgångsrikt även med ett omvänt fall - om rummet är +60º kommer detektorn lätt att upptäcka en person, tack vare termoregleringssystemet , kommer människokroppen att hålla temperaturen runt 37º). Så vid en temperatur utanför cirka 36º (vilket ofta finns i södra länder) öppnar detektorerna dörrar mycket dåligt, eller omvänt, på grund av den extremt höga känsligheten, reagerar de på minsta vindfläkt.
Dessutom är det lätt att blockera IR-detektorn med vilket föremål som helst i rumstemperatur (ett ark kartong) eller sätta på en tjock rock och hatt så att dina händer och ansikte inte sticker ut, och om du går långsamt nog, IR detektorn kommer inte att märka sådana små och långsamma störningar.
Det finns också mer exotiska rekommendationer på Internet, till exempel en kraftfull IR-lampa, som, om den tänds långsamt (med en konventionell dimmer), kommer att driva IR-detektorn från skalan, varefter du kan gå framför den även utan en pälskappa. Här bör det dock noteras att bra IR-detektorer i detta fall ger en felsignal.
Slutligen är det mest kända problemet med IR-detektorer maskering. När systemet är frånkopplat, dagtid under kontorstid, kommer du som besökare till rätt ställe (till t.ex. butiken) och fångar ögonblicket medan ingen tittar, blockerar IR-detektorn med en bit av papper, försegla den med en ogenomskinlig självhäftande film eller fyll den med sprayfärg. Detta är särskilt bekvämt för den som arbetar där själv. Lagerhållaren blockerade försiktigt detektorn under dagen, klättrade in genom fönstret på natten, tog ut allt och tog sedan bort allt och ringde polisen - skräck, de rånade, men larmet fungerade inte.
För att skydda mot sådan maskering finns följande tekniker tillgängliga.
1. I kombinerade (IR + mikrovågs) sensorer är det möjligt att avge en felsignal om mikrovågssensorn upptäcker en stor reflekterad radiosignal (någon kom väldigt nära eller sträckte ut en hand direkt till detektorn), och IR-sensorn slutade sända ut signaler. I de flesta fall, i det verkliga livet, betyder detta inte alls brottslingens illvilliga avsikt, utan personalens försumlighet - till exempel blockerade en hög bunt lådor detektorn. Men oavsett uppsåt, om detektorn är blockerad, är detta en enda röra, och en sådan "fel"-signal är mycket lämplig.
2. Vissa kontrollpanelenheter har en kontrollalgoritm när den, efter att detektorn har avaktiverats, detekterar rörelse. Det vill säga frånvaron av en signal anses vara ett fel tills någon passerar framför sensorn och det ger en normal "det finns rörelse"-signal. Denna funktion är inte särskilt bekväm, eftersom alla lokaler ofta är avväpnade, även de som ingen kommer att gå in i idag, men det visar sig att på kvällen, för att sätta lokalerna tillbaka på vakt, måste du gå in i alla rum där ingen var där under dagen, och vifta med händerna framför sensorerna - kontrollpanelen kommer att se till att sensorerna är i drift och låter dig nådigt arma systemet.
3. Slutligen finns det en funktion som kallas "nära zon", som en gång ingick i kraven i den nationella GOST och som ofta av misstag kallas "antimaskering". Kärnan i idén: detektorn bör ha en extra sensor som tittar rakt ner, under detektorn, eller en separat spegel, eller en speciell knepig lins, i allmänhet, så att det inte finns någon död zon nedanför. (De flesta detektorer har ett begränsat synfält och ser mestadels framåt och 60 grader ner, så det finns en liten död zon direkt under detektorn, på golvnivå ungefär en meter från väggen.) Man tror att en listig fiende kommer att på något sätt kunna ta sig in i denna döda zon och därifrån blockera (dölja) linsen på IR-sensorn, och sedan fräckt gå runt i rummet. I verkligheten är detektorn vanligtvis installerad på ett sådant sätt att det inte finns något sätt att komma in i denna döda zon, utan att kringgå sensorns känslighetsområden. Tja, kanske genom väggen, men mot brottslingar som tränger in genom väggen hjälper inte ytterligare linser.

Radiostörningar och andra störningar
Som jag sa tidigare arbetar IR-sensorn nära känslighetsgränsen, speciellt när rumstemperaturen närmar sig 35º C. Den är förstås också mycket känslig för störningar. De flesta IR-detektorer kan ge ett falsklarm om du placerar en mobiltelefon bredvid dem och ringer den. I stadiet för att upprätta en anslutning producerar telefonen kraftfulla periodiska signaler med en period nära 1 Hz (detta är intervallet inom vilket typiska signaler från en person som går framför IR-sensorn ligger). Några få watts radioemission är ganska jämförbara med mikrowatt av mänsklig värmestrålning.
Förutom radioemission kan det förekomma optiska störningar, även om linsen på IR-sensorn vanligtvis är ogenomskinlig i det synliga området, men kraftfulla lampor eller 100 W bilstrålkastare i det närliggande spektralområdet kan återigen mycket väl ge en signal jämförbar med mikrowatt från en person i önskat intervall. Huvudförhoppningen är samtidigt att främmande optisk störning som regel är dåligt fokuserad och därför påverkar båda känsliga delarna av IR-sensorn lika mycket, så att detektorn kan upptäcka störningar och inte ge ett falskt larm.

Sätt att förbättra IR-sensorer
Sedan tio år tillbaka har nästan alla IR-säkerhetsdetektorer en tillräckligt kraftfull mikroprocessor och har därför blivit mindre känsliga för slumpmässiga störningar. Detektorerna kan analysera repeterbarheten och karakteristiska parametrar för signalen, långsiktig stabilitet för bakgrundssignalnivån, vilket gjorde det möjligt att avsevärt öka motståndet mot störningar.
Infraröda sensorer är i princip försvarslösa mot kriminella bakom ogenomskinliga skärmar, men de påverkas av värmeflöden från klimatutrustning och främmande ljus (genom ett fönster). Mikrovågs (radio) rörelsesensorer, tvärtom, kan generera falska signaler, upptäcka rörelse bakom radiotransparenta väggar, utanför de skyddade lokalerna. De är också mer mottagliga för radiostörningar. Kombinerade IR + mikrovågsdetektorer kan användas både enligt "OCH"-schemat, vilket avsevärt minskar sannolikheten för falska larm, och enligt "ELLER"-schemat för särskilt kritiska lokaler, vilket praktiskt taget eliminerar möjligheten att övervinna dem.
IR-sensorer kan inte skilja mellan en liten person och en stor hund. Det finns ett antal sensorer där känsligheten för små föremåls rörelser reduceras avsevärt på grund av användningen av 4-områdessensorer och speciallinser. Signalen från en lång person och från en låg hund i detta fall kan med viss sannolikhet urskiljas. Man måste väl förstå att det i princip är omöjligt att helt skilja en hukande tonåring från en rottweiler som står på bakbenen. Trots detta kan sannolikheten för falsklarm minskas avsevärt.
För några år sedan dök ännu mer komplexa sensorer upp – med 64 känsliga områden. I själva verket är detta en enkel värmekamera med en matris på 8 x 8 element. Utrustade med en kraftfull processor kan sådana IR-sensorer (du kan inte kalla dem en "detektor" alls) bestämma storleken och avståndet till ett rörligt varmt mål, hastigheten och riktningen för dess rörelse - för 10 år sedan, t.ex. sensorer ansågs vara höjden av teknik för målsökningsmissiler, och nu används de för skydd mot banala tjuvar. Tydligen kommer vi snart att vänja oss vid att kalla IR-sensorn för små robotar som väcker dig på natten med orden: ”Förlåt, sir, men tjuvar, sir, de vill ha te. Ska jag servera te till dem nu eller be dem vänta medan du diskar och tar din revolver?