Passzív infravörös mozgásérzékelők. Passzív infravörös infravörös biztonsági érzékelők

14.06.2019

Ezek a biztonsági érzékelők a védett helyiségeken belüli mozgások érzékelésére, a felületek, átjárók, nyílt területek és külső kerületek további blokkolására szolgálnak. Különben is hívják Mozgásérzékelő. Kezdjük az osztályozással. Az itt tárgyalt detektorok a következők szerint vannak osztályozva:

érzékelési zóna típusa - térfogati, felületi, lineáris
működési elv - infravörös (IR), rádióhullám, ultrahang.
kivitelezés - falra, mennyezetre, külső, belső beépítésre

Bármely konkrét detektort egyidejűleg ezek a kategóriák mindegyikével jellemeznek.

INFRAVÖRÖS (IR) VOLUMETRIUS ÉRZÉKELŐ, PASSZÍV

Az érzékelési zóna térfogati, lásd az 1. ábrát. Megjegyzendő, hogy egy ilyen volumetrikus érzékelési zóna a falra szerelt detektorok velejárója. Felül oldalnézet (függőleges sík), lent felülnézet (vízszintes sík).

Riasztási jel keletkezik, amikor egy, a szobahőmérséklettől eltérő hőmérsékletű objektum áthalad az érzékelési zóna konfigurációját és méretét meghatározó szektorokon. Ezért a jellemzők térfogati, infravörös (azaz termikus) értékeket jelölnek. És az ilyen detektorokat passzívnak nevezik, mert csak „vételre” működnek, anélkül, hogy bármit is kibocsátanának. Ennek megfelelően a kialakítás egyblokkos. Általában minden infravörös volumetrikus detektor passzív.

INFRAVÖRÖS (IR) FELÜLETÉRZÉKELŐ, LINEÁRIS

Az infravörös biztonsági érzékelőknek a volumetrikuson kívül felületérzékelési zónával - "függönnyel" és lineáris - "sugárral" is lehet. A felületbiztonsági infravörös érzékelő érzékelési zónája a 2. ábrán látható (mind hasonló az 1. ábrához). A diagram lineáris zónájára nem adok sugarat, ez egy sugár, akár felülről, akár oldalról - körülbelül olyan, mint a 2. ábra alja.

A felületi, lineáris infravörös érzékelők működési elve hasonló az IR volumetrikus detektorokéhoz. Ezen kívül számos lineáris detektor aktív működési elvvel rendelkezik, pl. két biztonsági egységből áll - egy adóból és egy vevőből. A vevő riasztási jelet ad, amikor egy idegen tárgy keresztezi az emitter által generált infravörös sugarat.

Az infravörös biztonsági érzékelőkről elmondottak összegzéseképpen megjegyezzük a következő jellemzőiket, amelyek a hátrányok közé sorolhatók:

A biztonsági infravörös érzékelő kritikus a tartószerkezet merevsége szempontjából. Ha vibrációnak van kitéve, téves riasztásokat generálhat. Az állandó szerkezetekre biztonsági infravörös (IR) érzékelőket kell felszerelni.
Ha egy infravörös érzékelő érzékelési zónájában konvekciós (hő) áramok vagy változó intenzitású fényforrások vannak, akkor spontán kioldás is lehetséges. Az infravörös térfogatérzékelők telepítésekor figyelembe kell venni a fűtőtestek és az ablakok elhelyezkedését.
Az IR volumetrikus detektor érzékelési zónájában található objektumok mögöttük (a detektorral ellentétes oldalon) „árnyékzónát” képeznek, ahol a mozgó objektum észlelése lehetetlen. Ennek következtében például a bútorok átrendezése megváltoztatja az érzékelési zóna konfigurációját. A megoldás a mennyezeti kivitelű infravörös térfogatmérő detektorok alkalmazása (a beépítési módnak megfelelően).
Kövesse nyomon az állatokat az észlelési zónában. De vannak térfogati érzékelők, amelyek védettek ettől a tényezőtől
Reagálhatnak a bejutott kis rovarokra. A megoldás az érzékelő minden bemenetének lezárása, és a helyiségek megfelelő higiéniájának időszakos elvégzése.

Az infravörös biztonsági érzékelő típusának kiválasztásakor figyelembe kell venni az érzékelési zóna nyitási szögét (fokban mérve), az infravörös érzékelő hatótávolságát. Kérjük, vegye figyelembe, hogy az infravörös térfogatérzékelő hatótávolsága a főtengely mentén van feltüntetve, az oldaltengelyek mentén rövidebb. Akkor is, ha az infravörös érzékelőt be kívánja használni fűtetlen helyiség, válassza ki a megfelelő üzemi hőmérséklet-tartományt.

BIZTONSÁGI RÁDIÓHULLÁMÚ, ULTRAHANGOS DETEKTOROK

Az észlelési zóna háromdimenziós, egyfajta tömör háromdimenziós orsó. A volumetrikus rádióhullámok és a volumetrikus ultrahangos érzékelők működési elve megegyezik a Doppler-effektuson alapulva, nevezetesen egy hang vagy rádióhullám, amikor egy mozgó tárgyról visszaverődik, megváltoztatja frekvenciáját (vagy, ha úgy tetszik, hosszát). Így ezeket a volumetrikus biztonsági érzékelőket a védett helyiségeken belüli mozgás érzékelésére is tervezték. Szeretném megjegyezni, hogy az itt tárgyalt összes biztonsági érzékelő (infravörös, rádióhullámú, ultrahangos, volumetrikus, lineáris), megfelelő klimatikus kialakítással kültéren is felszerelhető.

Ahogy a neve is sugallja, a rádióhullám-biztonsági érzékelő rádióhullámokat bocsát ki és fogad, míg az ultrahangos volumetrikus detektor ultrahangot állít elő. Az infravörös biztonsági érzékelőkkel ellentétben ezek közömbösek a fényre, a hőre, a huzatra, azonban megvannak a hátrányai:

Először is, egy volumetrikus rádióhullám-detektor kellően magas frekvenciájú (körülbelül 1 GHz-es) rádióhullámokat bocsát ki, amelyek számára a falak, ablakok és ajtók átlátszóak. Ha a rádióhullám-hangerő-érzékelő érzékelési zónájának mérete helytelenül van kiválasztva, akkor az reagál a védett területen kívüli tevékenységre. (Ultrahang – nem).
másodszor (rádióhullámokkal kapcsolatban) más rádióelektronikai eszközökkel való lehetséges interferencia
harmadszor, ha több volumetrikus rádióhullám-detektor van a közelben, kölcsönös interferenciát okozhatnak. A megoldás a különböző frekvenciájú betűk használata. De nincs elég levél, nagy mennyiség A rádióhullám-detektorok nem helyezhetők el a közelben.
negyedszer, az ilyen típusú működő detektorokkal egy szobában lenni, bár nem végzetes, de nem túl hasznos. A megoldás az, hogy kikapcsolja az érzékelők áramellátását, ha folyamatosan emberek közelében tartózkodik.
ötödször, nem képződik felületérzékelési zóna.

© 2010-2019. Minden jog fenntartva.
Az oldalon bemutatott anyagok tájékoztató jellegűek, útmutató dokumentumként nem használhatók fel.

A passzív ICSO működési elve. A passzív ICS működési elve az észlelő objektum által kibocsátott hőáram által generált jelek rögzítésén alapul. Az inerciamentes egyhelyes sugárzási vevő kimenetén a hasznos jelet a következő kifejezés határozza meg:

ahol S u a sugárzási vevő volt érzékenysége, az optikai rendszer bemeneti ablakára beeső és a tárgy érzékelési zónában történő mozgása által okozott hőáram nagyságának változása.

A maximális érték annak az esetnek felel meg, amikor az objektum teljesen az ICS látómezején belül van. Ezt az értéket jelöljük így

Feltételezve, hogy az optikai rendszer veszteségei olyan kicsik, hogy elhanyagolhatóak, ezeket az objektum és a háttér paraméterein keresztül fejezzük ki. Legyen a háttérben, amelynek felülete abszolút hőmérsékletű Tf és emissziós tényező E f, megjelenik egy objektum, amelynek abszolút hőmérséklete Tob,és az emissziós képesség Eov. Egy tárgynak a megfigyelési irányra merőleges síkra vetítési területét a következővel jelöljük Soe,és a háttérvetítési terület a látómezőben B f. Ekkor az objektum megjelenése előtt az optikai rendszer bemeneti ablakára beeső hőáram nagyságát a következő kifejezés határozza meg:

hol van a távolság a bejárati ablaktól a háttérfelületig; 1. f - háttér fényereje; S BX az optikai rendszer bemeneti ablakának területe.

Az objektum által generált hőáram mennyiségét hasonló módon határozzuk meg:

Ahol t - távolság az ICSO-tól az objektumig; - az objektum fényereje.

Tárgy jelenlétében a bejárati ablakra beeső hőáramot az objektum és a háttérfelületnek az a része hozza létre, amelyet a tárgy nem árnyékol, ahonnan a teljes hőáram

Ekkor az AF hőáram változását a következőképpen írjuk le:

Feltételezve, hogy Lambert törvénye érvényes az objektumra és a háttérre, kifejezzük a fényerőt Lo6és b f emissziós tényezőkön és abszolút hőmérsékleteken keresztül:

hol van a Stefan-Boltzmann állandó.

Az és behelyettesítve az AF kifejezést kapjuk az objektum és a háttér abszolút hőmérséklete és emissziós tényezője alapján:

Nál nél adott paramétereket optikai rendszer és sugárzás vevő, a jel szerinti értéket teljes mértékben a besugárzás változása határozza meg DE.

Az emberi bőr emissziós tényezője nagyon magas, átlagosan 0,99 egy teljesen fekete testhez képest 4 mikronnál nagyobb hullámhosszon. A spektrum infravörös tartományában a bőr optikai tulajdonságai közel állnak a fekete test jellemzőihez. A bőr hőmérséklete a bőr és a környezet közötti hőcserétől függ. Az Aga-750 hőkamerával végzett mérések azt mutatták, hogy +25°C-os levegőhőmérséklet mellett az ember tenyerének felületén a hőmérséklet +32...+ 34°C, a + levegő hőmérsékleten pedig + 19°C - +28...+30°С-on belül. A ruházat jelenléte csökkenti a tárgy fényességét, mivel a ruházat hőmérséklete alacsonyabb, mint a csupasz bőr hőmérséklete. Egy hőmérsékleten környezet+25°C, egy öltönybe öltözött személy mért átlagos testfelületi hőmérséklete +26°C volt. A ruházat emissziós tényezője is eltérhet a csupasz bőrétől.

A kifejezésben szereplő egyéb paraméterek az adott helyzettől és/vagy működési feladattól függően eltérő értéket vehetnek fel.

Nézzük meg közelebbről a jelgenerálási folyamatot és a fő zavaró típusokat, amelyek befolyásolják a passzív ICS hamis triggerelését.

Jelzés. Az ICS zajtűrésének növelésére szolgáló módszerek és algoritmusok jobb megértéséhez meg kell érteni a jel alapvető paramétereit - alakja, amplitúdója, időtartama, az emberi mozgás sebességétől való függés és a háttér hőmérséklete.

Tekintsünk egy 10 m hosszú nyalábérzékelési zónát, amelynek sugárátmérője a kúp tövénél 0,3 m. Feltételezzük, hogy a rá merőleges zónát egy személy maximális és minimális sebességgel halad át a vevőtől 10 távolságra. 5 és 1 m. A jelzés alakja a sugáron 10 m távolságban keresztezve háromszögnek tűnik, maximum akkor, ha a zóna teljesen le van fedve. ábrán. A 4.8.6 ennek a jelnek a spektrumát mutatja. Amikor a nyaláb kisebb távolságban metszi egymást, a jel egy trapéz alakot ölt, meredek frontokkal, és ennek a jelnek a spektruma az 1. ábrán látható formát veszi fel. 4.9.6.

Nyilvánvaló, hogy a jel időtartama fordítottan arányos a mozgás sebességével és a vevő távolságával.

A valós jel eltér az ideális képtől az erősítési út okozta torzulások és a háttérhőmérséklet-ingadozások által keltett kaotikus zaj szuperpozíciója miatt. A hazai PM2D pirovevővel kapott valós jelek felvételeit az ábra mutatja. 4.10. Itt bemutatásra kerül a spektrális jellemzői is, amelyeket a ténylegesen rögzített jelek átengedésével kapnak a vállalat spektrumanalizátorán

A felvételek elemzése lehetővé teszi a zóna átlépésekor keletkező jelek átviteléhez szükséges spektrális „ablak” meghatározását a teljes 0,1-15 Hz sebességtartományban. Ugyanakkor a tartomány szélein a jel gyengülhet, mivel a piroelektromos detektor amplitúdó-frekvencia karakterisztikája 5...10 Hz tartományban csökken. Ennek kompenzálására speciális korrekciós erősítőt kell bevezetni a jelfeldolgozási útvonalba, amely 5...20 Hz tartományban növeli a frekvenciamenetet.

Hőmérséklet kontraszt. A jel amplitúdóját, mint már említettük, az emberi test és a fénysugár irányult háttér közötti hőmérsékleti kontraszt határozza meg. Mivel a háttérhőmérséklet a szobahőmérséklet változását követően változik, a különbségükkel arányos jel is változik.

Azon a ponton, ahol a személy és a háttér hőmérséklete egybeesik, a kimenő jel értéke nulla. Magasabb hőmérsékleten a jel előjelet vált.

A helyiség háttérhőmérséklete némi késéssel tükrözi a helyiségen kívüli levegő állapotát az épület szerkezeti anyagainak hőtehetetlensége miatt.

A hőmérsékleti kontraszt az ember külső felületének hőmérsékletétől is függ, pl. leginkább a ruháitól. Ráadásul itt a következő körülmény bizonyul jelentősnek. Ha valaki kívülről, például az utcáról lép be egy olyan helyiségbe, ahol ICSO van felszerelve, ahol a hőmérséklet jelentősen eltérhet a helyiség hőmérsékletétől, akkor az első pillanatban a hőkontraszt jelentős lehet. Ezután, ahogy a ruházat hőmérséklete „alkalmazkodik” a szobahőmérséklethez, a jel csökken. De még hosszú bent tartózkodás után is a jel nagysága függ a ruha típusától. ábrán. A 4.11. ábra szemlélteti egy személy hőmérsékleti kontrasztjának kísérleti függését a környezeti hőmérséklettől. A szaggatott vonal a 40 °C feletti hőmérsékletekre vonatkozó kísérleti adatok extrapolációját mutatja.

Az 1. árnyékolt terület a ruházat formájától, a háttér típusától, a személy méretétől és mozgásának sebességétől függő kontrasztok tartománya.

Fontos megjegyezni, hogy a hőmérsékleti kontraszt érték nullára való átmenete csak akkor következett be, ha a 30...39,5°C hőmérsékleti tartományban a méréseket azután végeztük, hogy egy személy 15 percig alkalmazkodott a fűtött helyiséghez. Olyan személy CO érzékenységi zónájába való behatolás esetén, aki korábban 30°C alatti hőmérsékletű helyiségben vagy 44°C hőmérsékletű szabad levegőn tartózkodott, a jelszintek a 30...39,5 hőmérséklet-tartományban A °C a 2. tartományban van, és nem éri el a nullát.

A hőmérséklet eloszlása az ember felületén nem egyenletes. A test nyitott részein - az arcon és a kezeken - van a legközelebb a 36°C-hoz, a ruhafelület hőmérséklete pedig közelebb van a szoba hátteréhez. Ezért a piroelektromos detektor bemenetén lévő jel attól függ, hogy a test melyik része fedi át a radiális érzékenységi zónát.

A jelképződés folyamatának figyelembevételével a következő következtetéseket vonhatjuk le:

A jel amplitúdóját az emberi felület és a háttér közötti hőmérsékleti kontraszt határozza meg, amely a fok töredékétől a tíz fokig terjedhet;

A jel alakja háromszög vagy trapéz alakú, a jel időtartamát a nyalábzóna metszéspontja határozza meg, és a nyalábra merőlegesen mozogva 0,05-10 s között mozoghat. Ha a normálhoz képest szögben mozog, a jel időtartama megnő. A jel maximális spektrális sűrűsége a 0,15 és 5 Hz közötti tartományban van;

Amikor egy személy a sugár mentén mozog, a jel minimális, és csak a személy felületének egyes területei közötti hőmérséklet-különbség határozza meg, és a fok töredéke;

Amikor egy személy mozog a gerendák között, gyakorlatilag nincs jel;

Amikor a szobahőmérséklet közel van az emberi test felületi hőmérsékletéhez, a jel minimális, pl. a hőmérséklet-különbség a fok töredéke;

Az érzékelési zóna különböző nyalábjaiban lévő jelek amplitúdói jelentősen eltérhetnek egymástól, mivel ezeket az emberi test hőmérsékleti kontrasztja és az a háttérterület határozza meg, amelyre ez a nyaláb irányul. A különbség elérheti a tíz fokot is.

Zavar a passzív ICSO-ban. Térjünk át a passzív ICSO hamis aktiválását okozó interferenciahatások elemzésére. Interferencia alatt bármilyen hatást értünk külső környezet vagy a vevőkészülék belső zaja, amely nem kapcsolódik emberi mozgáshoz a CO érzékenységi zónában.

Az interferencia következő osztályozása létezik:

Termikus, amelyet a háttér felmelegedése okoz, amikor napsugárzásnak van kitéve, konvekciós levegő áramlik a radiátorok, klímaberendezések működéséből, huzat;

Elektromos, amelyet az elektromos és rádiós sugárzás forrásaiból származó interferencia okoz a CO elektronikus részének egyes elemeiben;

Inherens, a piroelektromos vevő zaja és a jelerősítési út okozza;

A CO bemeneti optikai ablak felülete mentén a CO érzékenységi zónában kis állatok vagy rovarok mozgásával kapcsolatos kívülállók.

A legjelentősebb és „veszélyesebb” interferencia a termikus interferencia, amelyet azon háttérterületek hőmérsékletének változása okoz, amelyek felé a sugárzásérzékenységi zónák irányulnak. A napsugárzásnak való kitettség a helyiség falának vagy padlójának egyes szakaszaiban helyi hőmérséklet-emelkedéshez vezet. Ebben az esetben a hőmérséklet fokozatos változása nem megy át a készülék szűrőkörein, viszont viszonylag éles és „váratlan” hőmérséklet-ingadozások lépnek fel, amelyek például a nap árnyékolásával járnak az áthaladó felhők vagy a járművek áthaladásával. , olyan interferenciát okoz, amely hasonló egy személy áthaladása által kiváltott jelhez. Az interferencia amplitúdója annak a háttérnek a tehetetlenségétől függ, amelyre a sugár irányul. Például a hőmérséklet változásának időpontja beton fal sokkal több, mint fa vagy tapétázott.

ábrán. Megadjuk a tipikus szoláris interferencia felvételét a piroelektromos detektor kimenetén a felhő áthaladása során, valamint annak spektrumát.

Ebben az esetben a szoláris interferencia során a hőmérséklet-változás eléri az 1,0...1,5 ° C-ot, különösen olyan esetekben, amikor a sugár alacsony tehetetlenségi nyomatékú háttérre irányul, például fafalra vagy szövetfüggönyre. Az ilyen interferencia időtartama az árnyékolás sebességétől függ, és az emberi mozgásra jellemző sebességtartományba eshet. Meg kell jegyezni egy jelentős körülményt, amely lehetővé teszi az ilyen beavatkozások elleni küzdelmet. Ha két nyaláb a háttér szomszédos területeire irányul, akkor a napsugárzásból származó interferenciajel típusa és amplitúdója mindegyik nyalábban közel azonos, azaz. erős interferencia-korreláció van. Ez lehetővé teszi, hogy az áramkör megfelelő kialakítása elnyomja ezeket a jelek kivonásával,

A konvektív interferenciát a mozgó légáramok hatása okozza, például a nyitott ablakú huzat, az ablak repedései, valamint a háztartási fűtőberendezések - radiátorok és légkondicionálók. A légáramlások kaotikus ingadozási változást okoznak a háttérhőmérsékletben, melynek amplitúdója és frekvenciatartománya a légáramlás sebességétől és a háttérfelület jellemzőitől függ.

A szoláris megvilágítástól eltérően a háttér különböző részeiről érkező, 0,2...0,3 m távolságra is ható konvektív interferencia gyengén korrelál egymással, és kivonásuk nincs hatással.

Elektromos interferencia akkor lép fel, ha bármilyen elektromos és rádiós sugárforrás, mérő- és háztartási berendezések, világítás, villanymotorok, rádióadó készülékek be vannak kapcsolva, valamint a kábelhálózat és az elektromos vezetékek áramának ingadozása során. A villámkisülések szintén jelentős mértékű interferenciát okoznak.

A piroelektromos vevő érzékenysége nagyon magas - 1°C-os hőmérséklet-változás mellett a közvetlenül a kristályból érkező kimenő jel egy mikrovolt töredéke, így a méterenként több voltos interferenciaforrásból származó interferencia olyan interferencia-impulzust okozhat, ezerszer magasabb, mint a hasznos jel. A legtöbb elektromos zaj azonban rövid időtartamú vagy meredek szélű, ami lehetővé teszi a hasznos jeltől való megkülönböztetését.

A piroelektromos detektor belső zaja határozza meg az IRSO legmagasabb érzékenységi határát, és fehér zaj formájú. Emiatt a szűrési módszerek itt nem használhatók. Az interferencia intenzitása növekszik, ha a kristály hőmérséklete tíz fokonként körülbelül kétszeresére nő. A modern pirovevők 0,05...0,15°C hőmérsékletváltozásnak megfelelő zajszinttel rendelkeznek.

Következtetések:

1. Az interferencia spektrális tartománya lefedi a jelek tartományát, és a töredékektől a tíz hertzig terjedő tartományba esik.

2. Az interferencia legveszélyesebb típusa a szoláris háttérvilágítás, melynek hatása 3...5°C-kal növeli a háttérhőmérsékletet.

3. A szoláris megvilágításból származó interferencia a háttér közeli területein szigorúan korrelál egymással, és gyengülhet, ha kétsugaras sémát használunk a CO felépítéséhez.

4. Termikus konvektív interferencia Háztartási gépek ingadozás formájú, véletlenszerű hőmérséklet-ingadozás, amely eléri a 2...3°C-ot az 1-20 Hz frekvenciatartományban, gyenge korreláció mellett a nyalábok között.

5. Az elektromos interferencia rövid impulzusok vagy lépcsőzetes effektusok formájában jelentkezik meredek fronttal, az indukált feszültség több százszor nagyobb lehet, mint a jel.

6. A piroelektromos vevő belső zaja, amely a hőmérséklet 0,05...0,15°C-os változása esetén a jelnek felel meg, abban a frekvenciatartományban van, amely lefedi a jel tartományát, és a hőmérséklettel arányosan körülbelül kétszeresére nő. 10°C-onként.

Módszerek a passzív ICS zajtűrő képességének növelésére.Differenciált felvételi mód Az F-sugárzás meglehetősen elterjedt. Ennek a módszernek a lényege a következő: egy kéthelyes vevő segítségével két, egymástól térben elválasztott érzékenységi zónát alakítunk ki. A két csatornában generált jelek kölcsönösen kivonásra kerülnek:

Nyilvánvaló, hogy két, egymástól térben elválasztott érzékenységi zónát egy mozgó tárgy egyszerre nem tud átlépni. Ebben az esetben a csatornákban egymás után jelennek meg a jelek, ezért amplitúdójuk nem csökken. A képletből az következik, hogy a differenciális vevő kimenetén az interferencia nulla, ha a következő feltételek egyidejűleg teljesülnek:

1. Az interferencia formái a csatornákban megegyeznek.

2. Az interferencia amplitúdói azonosak.

3. Az interferencia időbeli helyzete azonos.

Napinterferencia esetén az 1. és 3. feltétel teljesül, a 2. feltétel csak abban az esetben teljesül, ha mindkét csatornában ugyanaz az anyag szolgál háttérként, vagy a napenergia háttérbeesési szöge mindkét csatornában azonos. vagy mindkét csatornában a napsugárzási fluxus az érzékenységi zónákat korlátozó háttér teljes területét eléri. ábrán. A differenciálfokozat kimenetén lévő zaj amplitúdójának a bemeneti zaj amplitúdójától való függése látható.

A paraméter a csatornákban jelentkező interferenciahatások amplitúdóinak aránya. Ebben az esetben azt jelenti, hogy az 1. és 3. feltétel teljesül.

ábrából Látható, hogy a csatornákban fellépő interferenciahatások amplitúdóinak kellően jó egybeesésével ennek az interferenciának 5...10-szeres elnyomása érhető el. U B xi/U értékeken B x2> 1.2 interferencia-elnyomás csökken, és a kimeneti karakterisztika =/ egyetlen vevő hasonló karakterisztikájára hajlamos.

Ha konvektív interferenciának van kitéve, annak a differenciális vevő általi elnyomásának mértékét a háttérfelület térben elválasztott pontjain lévő korreláció mértéke határozza meg. A konvektív interferencia térbeli korrelációjának mértéke annak intenzitásának mérésével határozható meg differenciális és hagyományos vételi módszerekkel. Egyes mérések eredményeit az ábra mutatja. 4.14.

Optimális frekvencia szűrés. Ezzel a módszerrel hatékony interferencia-elnyomás akkor lehetséges, ha a jelek és az interferencia frekvenciaspektrumai jelentős eltéréseket mutatnak. A fenti adatokból az következik, hogy esetünkben nincs ilyen különbség. Ezért ezzel a módszerrel az interferencia teljes elnyomására nincs lehetőség.

Az ICS érzékenységét meghatározó fő zajtípus a vevő saját zaja. Ezért az erősítő sávszélességének optimalizálása a jel spektrumától és a vevő zaj természetétől függően lehetővé teszi a vevőrendszer maximális képességeinek megvalósítását.

Optikai spektrális szűrés. Az optikai spektrális szűrési módszer lényege ugyanaz, mint az optimális frekvenciaszűrésnél. A spektrális szűrésnél a jelek optikai spektrumának különbségei és az interferencia miatt az interferencia megszűnik. Ezek a különbségek a konvektív interferencia és a napsugárzás hatására a háttérhőmérséklet változása miatt fellépő szoláris interferencia komponens esetében gyakorlatilag hiányoznak, de a háttérről visszaverődő szoláris interferencia komponens spektruma jelentősen eltér a jel spektrumától. Egy teljesen fekete test energiafényességének spektrális sűrűségét a Planck-képlet határozza meg:

hol a hullámhossz; k - Boltzmann-állandó; T - testhőmérséklet; h - Planck-állandó; c a fénysebesség.

Az objektum kontrasztsugárzására és a napsugárzásra normalizált függvény grafikus ábrázolása az ábrán látható. 4.15.

Alapján klasszikus elmélet Lineáris optimális szűrés a maximális jel-zaj arány biztosítása érdekében, az optikai szűrő spektrális áteresztősávjának illeszkednie kell a tárgy kontrasztsugárzásának spektrumához, és az ábrán látható formájúnak kell lennie. 4.15.

Ennek a feltételnek az IKS-33 oxigénmentes üveg felel meg leginkább a kereskedelemben előállított anyagok közül.

A szoláris interferencia elnyomásának mértéke a megadott szűrők által különböző hátterek esetén a táblázatban látható. 4.1. A táblázat azt mutatja, hogy a szoláris interferencia legnagyobb elnyomását az IKS-33 szűrő éri el. Fekete polietilén fólia valamivel rosszabb, mint az IKS-33.

Így még az IKS-33 szűrő használatakor is csak 3,3-szor szűnik meg a szoláris interferencia, ami nem vezethet radikális javuláshoz a passzív optikai érzékelők zajtűrésében.

Optimális térfrekvenciás szűrés. Ismeretes, hogy az optimális lineáris szűrés körülményei között az észlelési jellemzők egyértelműen a jel-zaj viszonyhoz kapcsolódnak. Ezek értékeléséhez és összehasonlításához célszerű a mennyiséget használni

ahol U a jel amplitúdója, a jelteljesítmény spektrális sűrűsége, az interferencia teljesítmény spektrális sűrűsége.

Asztal 1. A szoláris interferencia elnyomás mértéke különböző szűrőkkel különböző hátterekhez

Fizikai értelemben a mennyiség a jel energiájának az interferencia spektrális teljesítménysűrűségéhez viszonyított aránya. Nyilvánvaló, hogy az elemi érzékenységi zóna térszögének megváltozásakor a háttér által kibocsátott és a vevőcsatornába belépő interferencia intenzitása megváltozik. Ugyanakkor a jel amplitúdója attól függ geometriai alakzat elemi érzékenységi zóna. Nézzük meg, hogy az elemi érzékenységi zóna melyik konfigurációjánál éri el a μ érték a maximális értékét, amelyre a legegyszerűbb detektálási modellt tekintjük. Legyen az IRSO érzékenységi zóna álló helyzetben a háttérhez képest, és az észlelt tárgy szögsebességgel mozogjon Vo6 a megfigyelési ponthoz képest. Az érzékenységi zóna és az objektum az optikai tengelyre merőleges síkban téglalap alakú, a tárgy szögméretei és a látómező olyan kicsik, hogy kellő pontossággal figyelembe tudjuk venni

ahol az a térszög, amelynél a tárgy látható; az érzékenységi zóna térszöge; a tárgy szögmérete megfelel-e

vízszintes és függőleges síkban; az érzékenységi zóna szögmérete vízszintes és függőleges síkban;

A B objektum energiafényessége a teljes felületén azonos, a háttérzaj energiafényességének spektrális sűrűsége pedig a teljes felületén azonos. A jel és a háttérzaj összeadódik. A tárgy egyenletesen mozog az a„ szög síkjában. Az energia vevő tehetetlenségmentes, négyzetes. A vevő jele egy hangolható optimális szűrőbe kerül. Ekkor a háttérzaj spektrális teljesítménysűrűségét a vevő kimenetén a következő kifejezés határozza meg:

Ahol kopt- az optikai rendszer átviteli együtthatója; NAK NEK T- a jelterjedési út átviteli együtthatója; NAK NEK P- vevő érzékenysége.

Amikor egy tárgy áthalad a látómezőn, a vevő kimenetén jelimpulzus keletkezik, amelynek alakját és adott esetben spektrumát a következő kifejezések határozzák meg:

ahol U0 egységnyi amplitúdójú jelimpulzus; - egységnyi amplitúdójú jelimpulzus spektruma.

Olyan háttérkibocsátó interferencia esetén, amelynek teljesítményspektrális sűrűsége van, az inerciamentes vevő kimeneti értékét a kifejezésnek megfelelően a következőképpen határozzuk meg:

A mennyiség függésének természete az ábrán látható formában van. 4.16. A fentiekből következik, hogy a maximális jel/háttérzaj arány biztosítása érdekében az érzékenységi zóna alakját a tárgy alakjához kell igazítani.

Fluktuációs háttérzaj esetén a jel/háttérzaj arány maximális értékét akkor érjük el, ha az elemi érzékenységi zóna geometriai alakja egybeesik a tárgy alakjával. Ez a következtetés vonatkozik a pulzáló szoláris interferencia esetére is. Ezt megerősíti az a nyilvánvaló tény is, hogy ha az érzékenységi zóna térszöge egy olyan értékről növekszik, amely egyenlő azzal a térszöggel, amelynél a tárgy látható, a jel amplitúdója nem változik, és a szoláris interferencia amplitúdója a sugárzással arányosan nő. az érzékenységi zóna térszöge. Vagyis az optimális térfrekvenciás szűrés módszere lehetővé teszi egy passzív optikai érzékelő eszköz zajtűrésének növelését mind a konvektív, mind a szoláris interferenciával szemben.

Kétsávos módszer az infravörös sugárzás vételére. Ennek a módszernek a lényege egy második csatorna bevezetése az ICSO-ba, amely biztosítja az infravörös sugárzás vételét a látható vagy közel IR tartományban, hogy további információkat kapjunk, amelyek megkülönböztetik a jelet az interferenciától. Egy ilyen csatorna használata a főcsatornával együtt egy helyiségben nem hatékony, mivel mind a jel, mind a megvilágítás jelenlétében fellépő interferencia mindkét spektrális tartományban jön létre. Sokkal hatékonyabb a látható hatótávolságú csatorna használata védett helyiségen kívül, olyan helyen, ahol nem lehet mesterséges fényforrással elzárni ezt a csatornát. Ebben az esetben, amikor a szoláris megvilágítás megváltozik, a csatorna olyan jelet generál, amely megtiltja az ICSO esetleges aktiválását napsugárzás hatására. Ezzel a szervezettel a kétsávos módszer lehetővé teszi az ICS téves riasztásainak teljes kiküszöbölését, amelyek a szoláris interferencia előfordulása miatt lehetségesek. Nyilvánvaló a hőcsatorna blokkolásának lehetősége az interferencia idejére.

Paraméteres módszerek az ICS zajtűrésének növelésére. Az ICSI zajtűrésének növelésére szolgáló parametrikus módszerek alapja a hasznos jelek azonosítása a jelek megjelenését okozó objektumokra jellemző paraméterek egy vagy csoportja alapján. Ilyen paraméterként használható az objektum mozgási sebessége, méretei és az objektumtól való távolsága. A gyakorlatban általában a konkrét paraméterértékek nem ismertek előre. Meghatározásuknak azonban van bizonyos mozgástere. Így a gyalogló ember sebessége kevesebb, mint 7 m/s. Az ilyen korlátozások kombinációja jelentősen szűkítheti a hasznos jel meghatározásának körét, és ezáltal csökkentheti a téves riasztások valószínűségét.

Nézzünk meg néhány módot egy objektum paramétereinek meghatározására a passzív optikai észlelés során. Egy tárgy mozgási sebességének, mozgásiránybeli lineáris méretének és távolságának meghatározásához két párhuzamos érzékenységi zónát kell szervezni, amelyek a tárgy mozgási síkjában egy bizonyos L alaptávolságra helyezkednek el. Ekkor könnyen megállapítható, hogy az objektum mozgási sebessége normális az érzékenységi zónákhoz képest

ahol a vételi csatornák jelei közötti késleltetési idő.

Egy objektum lineáris mérete Bob az érzékenységi zónákra merőleges síkban a következőképpen van meghatározva

hol van thio .5 - a jelimpulzus időtartama U=0,5U szinten max.

A feltétel szerint az objektum távolságát a kifejezés határozza meg

ahol az elemi érzékenységi zóna szögmérete radiánban; a jelimpulzusfront időtartama.

Fogadott paraméterértékek Wob, b^, D o6-ot összehasonlítjuk a definíciójuk területeivel, ami után döntés születik az objektum észleléséről. Abban az esetben, ha két párhuzamos érzékenységi zóna kialakítása nem lehetséges, a jelimpulzus paraméterei szolgálhatnak azonosító paraméterként: felfutási idő, impulzus időtartama stb. Ennek a módszernek a megvalósításának fő feltétele a vételi út széles sávszélessége, amely szükséges a jel vételéhez anélkül, hogy annak alakját torzítaná, pl. ebben az esetben az optimális szűrési módszer alkalmazása kizárt. Az optimális szűrés során nem torzító paraméter a jelek közötti késleltetés időtartama, amely térben elválasztott csatornákban jelentkezik. Ezért az azonosítás ezzel a paraméterrel a vételi útvonal sávszélességének bővítése nélkül is végrehajtható. Ahhoz, hogy az m 3 paraméter szerint többsugaras érzékenységi zónával rendelkező ICS-ben hasznos jelet azonosítsunk, azt az objektum mozgásának síkjában kell kialakítani független vevők segítségével.

Példaként tekintsük a jelimpulzus paramétereinek és m 3 értékének meghatározására szolgáló területeket egy többnyalábú érzékenységi zónával rendelkező egyállású ICS-hez az elemi érzékenységi zóna szögdivergencia valós értékeivel. a p = 0,015 rad, a bejárati pupilla mérete d = 0,05 m és az érzékenységi zónák közötti szög a p = 0,3 rad.

Az impulzus időtartama nulla szint kifejezés határozza meg

Impulzusidő-definíciós tartomány az V sebességtartományhoz O 6 =0,1,7,0 m/s, t io =0,036... 4,0 s. Dinamikus hatókör

Az impulzus időtartamának meghatározásának tartománya 0,5U max szinten már 0,036... 2,0 s, a dinamikatartomány

A jelimpulzusfront időtartamát a kifejezés határozza meg

Honnan származik a meghatározás terjedelme, és a dinamika

hatótávolság

A szomszédos csatornákban előforduló impulzusok közötti késleltetés időtartama a következő képlettel határozható meg:

A késleltetési érték meghatározásának tartománya 0...30 s. Az elfogadott d=0,05 m értéknél és D o6 = 1...10 m tartománynál a detektálási tartomány 4,5...14,0, a dinamika tartomány 3,1.

d=0 dinamikus tartománynál minden tartományra Do 6=0...10 m.

Így a legstabilabb azonosító paraméter az m 3 /tf érték.

A szoláris interferencia megjelenésének szinkronitása miatt térben elválasztott csatornákban a Szekt. 4.3, a paraméter segítségével teljesen ki lehet hangolni belőle

A független csatornák használata lehetővé teszi a készülék konvektív interferenciával szembeni ellenállásának növelését, mivel a végső döntés az észlelésről csak akkor születik meg, ha legalább két csatornán a jeleket észleli egy bizonyos időintervallumban, amelyet a maximális lehetséges késleltetés határoz meg. jelimpulzus a csatornák között. Ebben az esetben a téves riasztás valószínűségét a kifejezés határozza meg

hol van a radar1. RLSG - a téves riasztás valószínűsége az egyes csatornákban.

Az ICS zajtűrő képességének növelésére szolgáló módszerek összehasonlító elemzése. Az ICSO zajtűrő képességének növelésére fentebb tárgyalt módszerek mind fizikai lényegüket, mind a megvalósítás összetettségét tekintve meglehetősen változatosak. Mindegyiknek külön-külön vannak bizonyos előnyei és hátrányai. Ezen módszerek összehasonlításának megkönnyítése érdekében a pozitív és a negatív tulajdonságok Készítsünk morfológiai táblázatot. 4.2.

A táblázat azt mutatja, hogy egyetlen módszer sem képes teljesen elnyomni minden interferenciát. Több módszer egyidejű alkalmazása azonban jelentősen növelheti az ICSO zajtűrő képességét, ami az eszköz egészének enyhe komplikációját okozza. A pozitív és negatív tulajdonságok kombinációja alapján a legelőnyösebb kombináció: spektrális szűrés + térfrekvenciás szűrés + parametrikus módszer.

Tekintsük a modern ICSS-ben a gyakorlatban alkalmazott főbb módszereket és eszközöket, amelyek lehetővé teszik az észlelés kellően magas valószínűségét a téves riasztások minimális gyakoriságával.

A vevőkészüléknek a jel spektrális tartományán kívüli sugárzás elleni védelme érdekében a következő intézkedéseket kell tenni:

A piromodul bemeneti ablakát germánium lemez borítja, amely nem ad át 2 mikronnál kisebb hullámhosszú sugárzást;

A teljes CO bejárati ablaka polietilénből készült nagy sűrűségű, amely elegendő merevséget biztosít a geometriai méretek fenntartásához, ugyanakkor nem sugároz át sugárzást az 1-3 mikron hullámhossz-tartományban;

2. táblázat. Módszerek az ICSO zajtűrő képességének növelésére

	Pozitív tulajdonságok	Negatív tulajdonságok
Differenciális		Alacsony zajállóság a nem korrelált interferenciával szemben
Frekvencia szűrés	A szoláris és konvektív interferencia részleges elnyomása	Többcsatornás rendszerek megvalósításának összetettsége
Spektrális szűrés	Könnyű megvalósítás. A szoláris interferencia részleges elnyomása.	A konvektív interferencia nincs elnyomva
Két sávos	A szoláris interferencia teljes elnyomása, Egyszerű feldolgozási út	A termék külső fényforrásokkal való blokkolásának lehetősége. A konvektív interferencia nincs elnyomva. További optikai csatorna szükségessége
Optimális térfrekvenciás szűrés	A háttér és a szoláris interferencia részleges elnyomása. Könnyű megvalósítás	Az érzékeny terület speciális alakjával rendelkező vevőkészülékek használatának szükségessége
Paraméteres módszerek	A háttérzaj részleges elnyomása. Jelentős szoláris interferencia elnyomás	A feldolgozási útvonal bonyolultsága

A Fresnel lencsék polietilénből készült bejárati ablak felületére bélyegzett koncentrikus körök formájában készülnek, amelyek fókusztávolsága megfelel az emberi test hőmérsékletére jellemző maximális sugárzási szintnek. Más hullámhosszú sugárzások „elmosódnak”, amikor áthaladnak ezen a lencsén, és ezáltal gyengülnek.

Ezek az intézkedések lehetővé teszik a spektrális tartományon kívüli forrásokból származó interferencia hatásának ezerszeres csökkentését, és biztosítják az ICSO működését erős szoláris megvilágítás, világító lámpák használata stb.

A termikus interferencia elleni védelem hatékony eszköze egy kéthelyes pirovevő használata kétsugaras érzékenységi zóna kialakításával. Az ember által áthaladó jel szekvenciálisan jelentkezik mind a két nyalábban, és a termikus zaj nagyrészt korrelál, és egy egyszerű kivonási áramkör segítségével csillapítható. Minden modern passzív ICSO kéthelyes és beépített ICSO-t használ legújabb modellek Négyszeres piroelemeket is használnak.

A jelfeldolgozó algoritmusok vizsgálatának elején a következő megjegyzést kell tenni. A különböző gyártók eltérő terminológiát használhatnak az algoritmus megjelölésére, mivel a gyártó gyakran egyedi nevet ad egy-egy feldolgozási algoritmusnak, és saját márkanév alatt használja, bár lényegében valamilyen hagyományos, más cégek által használt jelelemzési módszert alkalmazhat.

Algoritmus optimális szűrés nem csak a jel amplitúdóját, hanem annak teljes energiáját, azaz az amplitúdó és az időtartam szorzatát kell használni. A jel további informatív jellemzője a két front jelenléte - a „sugár” bejáratánál és a kimeneténél, amely lehetővé teszi számos „lépés” formájú interferencia hangolását. Például az IKSO Vision-510-ben a feldolgozó egység elemzi a jel alakjának bipolaritását és szimmetriáját egy differenciális piroelektromos vevő kimenetéből. A feldolgozás lényege egy két küszöbértékkel rendelkező jel összehasonlítása, illetve egyes esetekben a különböző polaritású jelek amplitúdójának és időtartamának összehasonlítása. Ennek a módszernek a kombinációja a pozitív és negatív küszöbérték túllépések külön-külön történő számlálásával is lehetséges. A PARADOX cég ennek az algoritmusnak az Entry/Exit Analysis nevet adta.

Tekintettel arra, hogy az elektromos interferencia vagy rövid időtartamú, vagy meredek élű, a zajtűrés növelésére a leghatékonyabb egy detuning algoritmus alkalmazása, amely azonosítja a meredek élt és blokkolja a kimeneti eszközt annak működési idejére. Ily módon a CO stabil működése még intenzív elektromos és rádiós interferencia mellett is elérhető, a több száz kilohertztől az egy gigahertzig terjedő tartományban SE/m térerősségig. A modern ICSO útlevelei az elektromágneses és rádiófrekvenciás interferenciával szembeni ellenállást jelzik 20...30 V/m térerősségig.

Következő hatékony módszer a zajtűrés növelése egy áramkör használata "impulzusszámlálás" A leggyakoribb „térfogatú” CO-k érzékenységi diagramja többsugaras szerkezetű. Ez azt jelenti, hogy mozgás közben egy személy több sugarat keresztez egymás után. Sőt, számuk egyenesen arányos a CO észlelési zónát alkotó sugarak számával és az ember által megtett távolsággal. Ennek az algoritmusnak a megvalósítása a SO módosításától függően változik. Leggyakrabban a kapcsoló kézi beállítását használják bizonyos számú impulzus számlálására. Nyilvánvaló, hogy ebben a tekintetben az impulzusok számának növekedésével az ICSO zajtűrő képessége nő. A készülék működéséhez egy személynek több sugarat kell átkelnie, de ez a „holt zónák” jelenléte miatt csökkentheti az eszköz észlelési képességét. A PARADOX ICSO szabadalmaztatott jelfeldolgozó algoritmust használ az APSP pyro vevőhöz, amely az impulzusszámlálás automatikus kapcsolását biztosítja a jelszinttől függően. Magas szintű jelek esetén az érzékelő azonnal riasztást generál, küszöbként működik, alacsony szintű jelek esetén pedig automatikusan impulzusszámláló üzemmódba kapcsol. Ez csökkenti a téves riasztások valószínűségét, miközben megőrzi ugyanazt az észlelési képességet.

Az ICSO Enforcer-QX a következő impulzusszámláló algoritmusokat használja:

SPP - az impulzusszámlálás csak váltakozó előjelű jelek esetén történik;

SGP3 - csak ellentétes polaritású impulzuscsoportokat számol a rendszer. Itt riasztási állapot lép fel, ha egy meghatározott időn belül három ilyen csoport jelenik meg.

Az ICSO legújabb módosításaiban egy áramkört használnak a zajvédelem növelésére „adaptált fogadtatás”. Itt a válaszküszöb automatikusan figyeli a zajszintet, és ha ez nő, akkor szintén nő. Ez a módszer azonban nem mentes a hátrányoktól. Többsugaras érzékenységi mintában nagyon valószínű, hogy egy vagy több nyaláb intenzív interferencia területre irányul. Ez beállítja a teljes eszköz minimális érzékenységét, beleértve azokat a nyalábokat is, ahol az interferencia intenzitása jelentéktelen. Ez csökkenti a teljes eszköz észlelésének általános valószínűségét. Ennek a hátránynak a kiküszöbölése érdekében javasoljuk, hogy a készülék bekapcsolása előtt „azonosítsa” a sugarakat a maximális zajszinttel, és árnyékolja őket speciális átlátszatlan képernyőkkel. A készülékek bizonyos módosításainál a szállítási csomag részét képezik.

A jelek időtartamának elemzése elvégezhető mind az idő mérésének közvetlen módszerével, ameddig a jel túllép egy bizonyos küszöbértéket, mind a frekvenciatartományban a jelnek a piroelektromos detektor kimenetéről való szűrésével, beleértve a felhasználást is. "lebegő" küszöb, a frekvenciaelemzés tartományától függően. A válaszküszöb a kívánt jel frekvenciatartományán belül alacsony, ezen a frekvenciatartományon kívül pedig magasabb szinten van beállítva. Ez a módszer beépült az Enforcer-QX ICSO-ba, és IFT néven szabadalmaztatott.

Az ICSO jellemzőinek javítására tervezett feldolgozás másik típusa az automatikus hőmérséklet kompenzáció. A 25...35°C-os környezeti hőmérséklet tartományban az emberi test és a háttér közötti hőkontraszt csökkenése miatt csökken a pirovevő érzékenysége, a hőmérséklet további emelkedésével pedig az érzékenység ismét nő, hanem „ellentétes előjellel”. Az úgynevezett „hagyományos” hőmérséklet-kiegyenlítő áramkörökben a hőmérsékletet mérik, és ha az emelkedik, automatikusan erősebben emelik. Nál nél "igazi" vagy "kétirányú" kompenzáció esetén a termikus kontraszt növekedését 25...35°C feletti hőmérséklet esetén figyelembe veszik. Az automatikus hőmérséklet-kompenzáció alkalmazása szinte állandó infravörös érzékenységet biztosít széles hőmérsékleti tartományban. Ilyen hőkompenzációt alkalmaznak a PARADOX és az S&K SYSTEMS ICSO-jában.

A felsorolt típusú feldolgozás történhet analóg, digitális vagy kombinált eszközökkel. A modern ICSO-ban egyre gyakrabban alkalmazzák a digitális feldolgozási módszereket speciális ADC-kkel és jelfeldolgozókkal ellátott mikrokontrollerekkel, amelyek lehetővé teszik a jel „finom” szerkezetének részletes feldolgozását, hogy jobban megkülönböztessük azt a háttérzajtól. BAN BEN Utóbbi időben Beszámoltak a teljesen digitális ICSO-k kifejlesztéséről, amelyek egyáltalán nem használnak analóg elemeket. Ebben az ICSO-ban a pirovevő kimenetének jele közvetlenül egy nagy dinamikatartománnyal rendelkező analóg-digitális átalakítóba kerül, és minden feldolgozás digitális formában történik. A teljesen digitális feldolgozás használata lehetővé teszi, hogy megszabaduljon az olyan „analóg hatásoktól”, mint a lehetséges jeltorzulások, fáziseltolódások és túlzott zajok. A Digital 404 a SHIELD szabadalmaztatott jelfeldolgozó algoritmusát használja, amely magában foglalja az APSP-t is, és elemzi a jelparamétereket, például amplitúdót, időtartamot, polaritást, energiát, emelkedési időt, hullámformát, kezdeti időt és sorrendet. Minden jelsorozatot összehasonlítanak a mozgásnak és az interferenciának megfelelő mintákkal, és még a mozgás típusát is felismerik, és ha a riasztási kritériumok nem teljesülnek, az adatokat a memóriában tárolják a következő sorozat elemzéséhez, vagy a teljes sorozatot elnyomják. A fémárnyékolás és a szoftveres zajelnyomás együttes alkalmazása lehetővé tette a Digital 404 elektromágneses és rádiófrekvenciás interferenciával szembeni ellenállását 30...60 V/m-re növelve a 10 MHz-től 1 GHz-ig terjedő frekvenciatartományban.

Ismeretes, hogy a hasznos és zavaró jelek véletlenszerűsége miatt a legjobb feldolgozó algoritmusok a statisztikai megoldások elméletén alapuló algoritmusok. A fejlesztők nyilatkozatai alapján ezeket a módszereket kezdik alkalmazni az S&K SYSTEMS legújabb IKSO modelljeiben.

Általánosságban elmondható, hogy csak a gyártó adatai alapján meglehetősen nehéz objektíven megítélni az alkalmazott feldolgozás minőségét. A magas taktikai és műszaki jellemzőkkel rendelkező CO közvetett jele lehet egy analóg-digitális átalakító, egy mikroprocesszor és nagy mennyiségű felhasznált feldolgozó program.

Hogyan lehet becsapni egy IR detektort
Az infravörös passzív mozgásérzékelési módszer kezdeti hátránya, hogy a személy hőmérséklete egyértelműen különbözik a környező tárgyaktól. 36,6°-os szobahőmérsékleten egyetlen detektor sem különbözteti meg az embert a falaktól és a bútoroktól. Még rosszabb: Minél közelebb van a szobahőmérséklet 36,6º-hoz, annál rosszabb az érzékelő érzékenysége. Többség modern eszközök részben kompenzálja ezt a hatást az erősítés növelésével 30º-ról 45º-ra (igen, az érzékelők sikeresen működnek ellentétes hőmérséklet-különbség esetén is - ha a helyiség +60º, akkor az érzékelő könnyen észleli az embert; a hőszabályozó rendszernek köszönhetően, az emberi test körülbelül 37 fokos hőmérsékletet tart fenn). Tehát, amikor a külső hőmérséklet körülbelül 36º (ami gyakran előfordul déli országokban) az érzékelők nagyon rosszul nyitják ki az ajtókat, vagy éppen ellenkezőleg, a rendkívül nagy érzékenység miatt reagálnak a legkisebb széllúdásra is.
Sőt, könnyen megvédheti magát az IR detektortól szobahőmérsékleten bármilyen tárggyal (egy kartonlappal), vagy viseljen vastag bundát és sapkát, hogy a keze és az arc ne lógjon ki, és ha elég lassan sétál, az IR detektor nem veszi észre az ilyen kis és lassú zavarokat.
Vannak még egzotikusabb ajánlások is az interneten, például egy erős IR lámpa, amit ha lassan (szokásos fényerőszabályzóval) kapcsolunk fel, akkor az infravörös detektort lehajtja a mérlegről, ami után akár anélkül is el lehet sétálni előtte. bunda. Itt azonban meg kell jegyezni, hogy a jó IR detektorok ebben az esetben hibajelzést adnak.
Végül az IR detektorokkal kapcsolatos legismertebb probléma a maszkolás. Ha a rendszer hatástalanított állapotban van, a nap folyamán munkaidőben Ön, mint látogató, eljön a kívánt helyiségbe (például egy üzletbe), és megragadva a pillanatot, miközben senki sem nézi, blokkolja az IR detektort egy darabbal. papírra, fedje le átlátszatlan öntapadó fóliával, vagy töltse fel festékszóróval. Ez különösen kényelmes annak, aki maga is ott dolgozik. A raktáros nappal óvatosan blokkolta az érzékelőt, éjszaka bemászott az ablakon, mindent kiszedett, majd mindent eltávolított és kihívta a rendőrséget - rém, kiraboltak, de a riasztó nem működött.
Az ilyen maszkolás elleni védelem érdekében a következő technikai technikák léteznek.
1. Kombinált (IR + mikrohullámú) szenzoroknál lehetőség van hibajelzés kibocsátására, ha a mikrohullámú érzékelő nagy visszavert rádiójelet észlel (valaki nagyon közel jött, vagy közvetlenül a detektorhoz nyúlt), és az IR érzékelő abbahagyta a jeladást . A való életben ez a legtöbb esetben nem a bűnöző rosszindulatú szándékát jelenti, hanem a személyzet hanyagságát – például egy magas rakás doboz blokkolta az érzékelőt. Azonban a rosszindulatú szándéktól függetlenül, ha az érzékelő blokkolva van, az zavar, és egy ilyen „hibás” jelzés nagyon megfelelő.
2. Néhány központ rendelkezik vezérlő algoritmussal, amikor az érzékelő hatástalanítása után mozgást észlel. Vagyis a jel hiánya hibás működésnek minősül mindaddig, amíg valaki el nem halad az érzékelő előtt, és az normál „mozgás van” jelzést ad ki. Ez a funkció nem túl kényelmes, mert gyakran minden helyiséget hatástalanítanak, még azokat is, amelyekbe ma senki nem fog bemenni, de kiderül, hogy este, hogy újra élesítse a helyiséget, be kell mennie az összes helyiségbe. olyan helyiségekben, ahol senki sem tartózkodott napközben, és intsen a kezével az érzékelők előtt – a vezérlőpult megbizonyosodik arról, hogy az érzékelők működőképesek, és kedvesen lehetővé teszi a rendszer élesítését.
3. Végül van egy „közeli zóna” nevű funkció, amely egykor az orosz GOST követelményei között szerepelt, és amelyet gyakran tévesen „maszkolás elleni védelemnek” neveznek. Az ötlet lényege: a detektornak legyen egy kiegészítő érzékelője, amely egyenesen lefelé néz, a detektor alá, vagy külön tükör, vagy általában egy speciális trükkös lencse, hogy ne legyen alatta holt zóna. (A legtöbb detektor korlátozott betekintési szöggel rendelkezik, és általában előre és 60 fokkal lefelé néz, ezért van egy kis holt zóna közvetlenül az érzékelő alatt, a padló szintjén, a faltól körülbelül egy méterre.) Úgy gondolják, hogy a ravasz ellenség valahogy képes bejutni ebbe a holt zónába és onnan blokkolni (maszkolni) az IR érzékelő lencséjét, majd pimaszul körbejárni az egész helyiséget. A valóságban az érzékelőt általában úgy szerelik fel, hogy ne lehessen bejutni ebbe a holt zónába az érzékelő érzékenységi területeinek megkerülése nélkül. Nos, talán a falon keresztül, de a kiegészítő lencsék nem segítenek a falon áthatoló bűnözők ellen.

Rádióinterferencia és egyéb interferencia
Mint mondtam, az infravörös szenzor az érzékenységi határa közelében működik, különösen a 35°C-ot megközelítő szobahőmérsékleten. Természetesen nagyon érzékeny az interferenciára is. A legtöbb infravörös érzékelő téves riasztást adhat, ha a közelükbe helyezik. mobiltelefonés hívd fel. A kapcsolat létrehozásának szakaszában a telefon erőteljes, 1 Hz-hez közeli periódusú periodikus jeleket bocsát ki (ebben a tartományban vannak az infravörös érzékelő előtt sétáló személy jellemző jelei). Néhány watt rádiósugárzás nagyon hasonlítható mikrowatt emberi hősugárzáshoz.
A rádiósugárzás mellett optikai interferencia is előfordulhat, bár az IR érzékelő lencséje általában átlátszatlan a látható tartományban, de erős lámpák vagy a 100 W-os autófényszórók a szomszédos spektrális tartományban ismét mikrowattos jelet produkálhatnak egy személytől a kívánt tartományban. A fő remény az, hogy az idegen optikai interferencia általában rosszul fókuszál, ezért az IR érzékelő mindkét érzékeny elemét egyformán érinti, így az érzékelő képes érzékelni az interferenciát, és nem ad téves riasztást.

Az infravörös érzékelők fejlesztésének módjai
Tíz éve szinte minden infravörös biztonsági érzékelő meglehetősen erős mikroprocesszort tartalmaz, ezért kevésbé érzékenyek a véletlenszerű interferenciára. A detektorok elemezhetik a jel ismételhetőségét és jellemző paramétereit, a háttérjelszint hosszú távú stabilitását, ami jelentősen megnövelte az interferencia-tűrőképességet.
Az infravörös érzékelők elvileg védtelenek az átlátszatlan képernyők mögötti bűnözők ellen, de érzékenyek a klímaberendezésből származó hőáramokra és a külső megvilágításra (ablakon keresztül). A mikrohullámú (rádiós) mozgásérzékelők ezzel szemben képesek hamis jelek előállítására, mozgás érzékelésére a rádió-átlátszó falak mögött, a védett helyiségen kívül. Ezenkívül érzékenyebbek a rádióinterferenciára is. A kombinált IR + mikrohullámú detektorok mind az „ÉS” séma szerint használhatók, amely jelentősen csökkenti a téves riasztások valószínűségét, mind az „OR” séma szerint a különösen kritikus helyiségekben, ami gyakorlatilag kizárja azok leküzdésének lehetőségét.
Az infravörös érzékelők nem tudnak különbséget tenni kis ember és nagy kutya között. Számos szenzor létezik, amelyeknél a kisméretű tárgyak mozgására való érzékenység jelentősen csökken a 4 területű érzékelők és speciális lencsék használatával. Ebben az esetben a magas ember és az alacsony kutya jele bizonyos valószínűséggel megkülönböztethető. Jól meg kell értenie, hogy elvileg lehetetlen teljesen megkülönböztetni egy görnyedt tinédzsert a hátsó lábain álló rottweilertől. Ennek ellenére a téves riasztás valószínűsége jelentősen csökkenthető.
Néhány évvel ezelőtt még bonyolultabb érzékelők jelentek meg - 64 érzékeny területtel. Valójában ez egy egyszerű hőkamera 8 x 8 elemes mátrixszal. Erőteljes processzorral szerelve az ilyen szenzorok (ezeket „detektornak” mondanunk is túl sok lenne) képesek meghatározni a mozgó meleg célpont méretét és távolságát, mozgásának sebességét és irányát – 10 évvel ezelőtt még ilyen szenzorok voltak. a rakéták célba juttatásának technológiájának csúcsának tartják, de ma már a közönséges tolvajok elleni védekezésre használják. Úgy tűnik, hamarosan megszokjuk, hogy az éjszaka felébresztő kis robotokat „IR-érzékelő” felirattal hívjuk a következő szavakkal: „Elnézést, uram, de a tolvajok, uram, teát akarnak. Adjak nekik teát most, vagy kérjem meg őket, hogy várjanak meg, amíg megmosakodtok, és elvigyétek a revolvert?

Jelenleg a passzív elektro-optikai infravörös (IR) detektorok vezető szerepet töltenek be, amikor a biztonsági létesítményekbe történő illetéktelen behatolás elleni védelmet választják. Az esztétikus megjelenés, a könnyű telepítés, konfigurálás és karbantartás gyakran előnyben részesítik őket más észlelési eszközökkel szemben.

A passzív optikai-elektronikus infravörös (IR) érzékelők (ezeket gyakran mozgásérzékelőknek nevezik) érzékelik az emberi behatolás tényét a tér védett (vezérelt) részébe, riasztást generálnak, és a végrehajtó relé érintkezőinek kinyitásával (monitoring) állomásrelé), küldjön „riasztás” jelet a figyelmeztető berendezésnek. Figyelmeztető eszközként az értesítési átviteli rendszerek (TPS) végberendezései (TD) vagy a tűzjelző központ (PPKOP) használhatók. A fent említett eszközök (CU vagy Control Panel) pedig a kapott riasztási értesítést különböző adatátviteli csatornákon továbbítják a központi felügyeleti állomásra (CMS) vagy a helyi biztonsági konzolra.

A passzív optikai-elektronikus IR detektorok működési elve a szintváltozások érzékelésén alapul infravörös sugárzás hőmérsékleti háttér, amelynek forrásai egy személy vagy kis állatok teste, valamint mindenféle tárgy a látóterében.

Az infravörös sugárzás olyan hő, amelyet minden felhevült test bocsát ki. A passzív optikai-elektronikus IR detektorokban az infravörös sugárzás Fresnel-lencsét ér, majd a lencse optikai tengelyén elhelyezkedő érzékeny piroelektromos elemre fókuszál (1. ábra).

A passzív infravörös detektorok infravörös energiát fogadnak a tárgyakból, és egy pirovevő átalakítja őket elektromos jel, amely egy erősítőn és egy jelfeldolgozó áramkörön keresztül érkezik a riasztógenerátor bemenetére (1. ábra)1.

Ahhoz, hogy a behatolót a passzív IR érzékelő észlelje, a következő feltételeknek kell teljesülniük:

A passzív infravörös érzékelők három fő elemből állnak:

A Fresnel-lencse kialakításától függően a passzív optikai-elektronikus IR detektorok a szabályozott tér különböző geometriai méreteivel rendelkeznek, és lehetnek térfogati érzékelési zónával, felületi vagy lineáris zónával. Az ilyen detektorok működési tartománya 5-20 m. Ezeknek a detektoroknak a megjelenése az 1. ábrán látható. 2.

Optikai rendszer

A modern infravörös érzékelőket a lehetséges sugárzási minták széles választéka jellemzi. Az IR érzékelők érzékenységi zónája az érzékelőtől egy vagy több síkban radiális irányban eltérő, különböző konfigurációjú sugarak halmaza. Tekintettel arra, hogy az infravörös detektorok kettős piroelektromos vevőt használnak, a vízszintes síkban minden sugár két részre oszlik:

Az érzékelő érzékenységi zónája így nézhet ki:

Az érzékenységi zóna formáinak változatossága és összetett konfigurációja elsősorban a következő tényezőknek köszönhető:

kis szobák

hosszú folyosók

Célszerű részletesebben kitérni az egységes érzékenység követelményére. A piroelektromos detektor kimenetén lévő jel, ha minden más tényező egyenlő, annál nagyobb, minél nagyobb az átfedés a behatoló által az érzékelő érzékenységi zónájában, és minél kisebb a nyaláb szélessége és távolsága az érzékelőtől. A behatoló nagy (10...20 m) távolságból történő észleléséhez kívánatos, hogy a sugár szélessége a függőleges síkban ne haladja meg az 5°...10°-ot, ebben az esetben a személy szinte teljesen blokkolja a sugarat , ami maximális érzékenységet biztosít. Kisebb távolságok esetén az érzékelő érzékenysége ebben a sugárban jelentősen megnő, ami téves riasztásokhoz vezethet, például kis állatoktól. Az egyenetlen érzékenység csökkentése érdekében optikai rendszereket alkalmaznak, amelyek több ferde sugarat alkotnak, míg az IR detektort embermagasság feletti magasságban szerelik fel. Az érzékenységi zóna teljes hossza így több zónára oszlik, és az érzékelőhöz „legközelebbi” nyalábokat általában szélesebbre szabják az érzékenység csökkentése érdekében. Ez szinte állandó távolságon belüli érzékenységet biztosít, ami egyrészt segít csökkenteni a téves riasztásokat, másrészt növeli az észlelési képességet az érzékelő közelében lévő holt zónák megszüntetésével.

Az IR érzékelők optikai rendszereinek felépítésénél a következők használhatók:

Általában a Fresnel-lencse minden szegmense a sugárzási mintázat saját nyalábját alkotja. A modern lencsegyártási technológiák alkalmazása lehetővé teszi az érzékelő szinte állandó érzékenységének biztosítását minden sugárra az egyes lencseszegmensek paramétereinek kiválasztása és optimalizálása miatt: szegmens területe, dőlésszöge és távolsága a pirovevőhöz, átlátszóság, fényvisszaverő képesség, defókuszálás mértéke. A közelmúltban elsajátították a bonyolult, precíz geometriájú Fresnel lencsék gyártásának technológiáját, amely 30% -kal növeli az összegyűjtött energiát a szabványos lencsékhez képest, és ennek megfelelően növeli a hasznos jel szintjét egy személytől nagy távolságra. Az anyag, amelyből a modern lencsék készülnek, védelmet nyújt a pyro vevő számára a fehér fény ellen. A következő hatások miatt az infravörös érzékelő nem működik megfelelően: hő áramlik, ami a szenzor elektromos alkatrészeinek felmelegedéséből ered, az érzékeny lángvevőkre hulló rovarok, az infravörös sugárzás esetleges visszaverődése belső részek detektor. Ezen hatások kiküszöbölésére az infravörös érzékelők legújabb generációja speciális zárt kamrát használ az objektív és a piro-vevő között (zárt optika), például a PYRONIX és a C&K új infravörös érzékelőiben. A szakértők szerint a modern csúcstechnológiás Fresnel lencsék optikai jellemzőikben gyakorlatilag nem rosszabbak a tüköroptikánál.

A tüköroptikát, mint az optikai rendszer egyetlen elemét, meglehetősen ritkán használják. A tüköroptikával ellátott infravörös érzékelőket például a SENTROL és az ARITECH gyártja. A tüköroptika előnyei a pontosabb fókuszálás és ennek következtében az érzékenység növelése, ami lehetővé teszi a behatolók nagy távolságból történő észlelését. Több speciálisan kialakított tükör, köztük a többszegmenses tükör használata is szinte állandó távolságérzékenységet tesz lehetővé, és ez az érzékenység nagy távolságokon megközelítőleg 60%-kal magasabb, mint az egyszerű Fresnel lencséknél. Tüköroptikával könnyebb megvédeni a közvetlenül az érzékelő telepítési helye alatt található közeli zónát (az ún. szabotázsellenes zónát). A cserélhető Fresnel lencsékkel analóg módon a tüköroptikával ellátott infravörös érzékelők cserélhető, levehető tükörmaszkokkal vannak felszerelve, amelyek használata lehetővé teszi az érzékenységi zóna kívánt alakjának kiválasztását, és lehetővé teszi az érzékelő adaptálását a védett helyiségek különféle konfigurációihoz. .

A modern, kiváló minőségű IR detektorok Fresnel lencsék és tüköroptika kombinációját használják. Ebben az esetben Fresnel lencsékkel közepes távolságra érzékenységi zónát alakítanak ki, tüköroptikával pedig szabotázs elleni zónát alakítanak ki az érzékelő alatt, és nagyon hosszú észlelési távolságot biztosítanak.

Pyro vevő:

Az optikai rendszer az infravörös sugárzást egy piroelektromos vevőre fókuszálja, amely az infravörös szenzorokban egy ultraérzékeny félvezető piroelektromos átalakítót használ, amely több tized fokos különbséget képes rögzíteni az ember testének hőmérséklete és a háttér között. A hőmérsékletváltozás elektromos jellé alakul, amely megfelelő feldolgozás után riasztást vált ki. Az infravörös érzékelők általában kettős (differenciális, DUAL) piroelemeket használnak. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy egyetlen piroelem ugyanolyan módon reagál bármilyen hőmérséklet-változásra, függetlenül attól, hogy azt mi okozza - az emberi test vagy például egy szoba fűtése, ami a hamisítások gyakoriságának növekedéséhez vezet. riasztók. A differenciáláramkörben az egyik piroelem jelét kivonják a másikból, ami lehetővé teszi a háttérhőmérséklet változásával járó interferencia jelentős elnyomását, valamint a fény és az elektromágneses interferencia hatásának jelentős csökkentését. A mozgó személy jele csak akkor jelenik meg a kettős piroelektromos elem kimenetén, amikor a személy átlépi az érzékenységi zóna nyalábját, és egy szinte szimmetrikus bipoláris jel, amely alakja közel áll a szinusz periódusához. Emiatt a dupla piroelektromos elem gerendája vízszintes síkban ketté van osztva. Az infravörös érzékelők legújabb modelljeiben a téves riasztások gyakoriságának további csökkentése érdekében négyszeres piroelemeket (QUAD vagy DOUBLE DUAL) használnak - ez két kettős piroelektromos érzékelő, amelyek egy érzékelőben találhatók (általában egymás fölé helyezve). Ezeknek a pirovevőknek a megfigyelési sugarai eltérőek, ezért a téves riasztások helyi hőforrása nem lesz megfigyelhető egyszerre mindkét pirovevőben. Ebben az esetben a piro vevők elhelyezésének geometriáját és csatlakozó áramkörét úgy választják meg, hogy az embertől érkező jelek ellentétes polaritásúak legyenek, és az elektromágneses interferencia két azonos polaritású csatornában hozzon létre jeleket, ami az elnyomáshoz vezet. az ilyen típusú interferencia. Négyszeres piroelemeknél minden nyaláb négy részre van osztva (lásd a 2. ábrát), és ezért a maximális érzékelési távolság ugyanazon optika használatakor hozzávetőleg a felére csökken, mivel a megbízható észleléshez egy személynek a magasságával mindkét sugarat el kell zárnia két piroelektromostól. detektorok. A négyszeres piroelemek érzékelési távolsága szűkebb sugárnyalábot képező precíziós optika használatával növelhető. A helyzet bizonyos mértékig korrigálásának másik módja az összetett, egymásba fonódó geometriájú piroelemek használata, amelyeket a PARADOX cég használ szenzoraiban.

Jelfeldolgozó blokk

A pirovevő jelfeldolgozó egységének biztosítania kell egy mozgó személy hasznos jelének megbízható felismerését interferencia háttérben. Az infravörös érzékelők esetében a téves riasztásokat okozó interferencia fő típusai és forrásai:

A hasznos jel feldolgozóegység általi azonosítása az interferencia hátterében a piroelektromos detektor kimenetén lévő jelparaméterek elemzésén alapul. Ezek a paraméterek a jel mérete, alakja és időtartama. Az infravörös szenzor érzékenységi zónájának nyalábján áthaladó személy jele egy majdnem szimmetrikus bipoláris jel, melynek időtartama függ a behatoló mozgási sebességétől, az érzékelő távolságától, a sugár szélességétől, és hozzávetőlegesen 0,02...10 s 0 ,1…7 m/s rögzített mozgási sebesség tartomány mellett. Az interferenciajelek többnyire aszimmetrikusak, vagy a hasznos jelektől eltérő időtartamúak (lásd 3. ábra). Az ábrán látható jelek nagyon közelítőek, a valóságban minden sokkal bonyolultabb.

Az összes érzékelő által elemzett fő paraméter a jel nagysága. A legegyszerűbb érzékelőkben ez a rögzített paraméter az egyetlen, és elemzése a jelnek egy bizonyos küszöbértékkel való összehasonlításával történik, amely meghatározza az érzékelő érzékenységét és befolyásolja a téves riasztások gyakoriságát. A téves riasztásokkal szembeni ellenállás növelése érdekében az egyszerű szenzorok impulzusszámláló módszert alkalmaznak, amely megszámolja, hogy a jel hányszor haladta meg a küszöbértéket (vagyis lényegében azt, hogy a behatoló hányszor lépte át a sugárnyalábot, vagy hány sugáron haladt át). Ebben az esetben nem adnak ki riasztást a küszöbérték első túllépésekor, hanem csak akkor, ha egy bizonyos időn belül a túllépések száma meghaladja a meghatározott értéket (általában 2...4). Az impulzusszámlálási módszer hátránya az érzékenység romlása, ami különösen az érzékenységi zónával, például egy függönnyel és hasonlókkal rendelkező érzékelőknél figyelhető meg, amikor a behatoló csak egy sugáron tud áthaladni. Másrészt az impulzusok számlálásakor téves riasztások lehetségesek az ismételt interferencia (például elektromágneses vagy rezgés) miatt.

Bonyolultabb érzékelőknél a feldolgozó egység elemzi a jel alakjának bipolaritását és szimmetriáját a differenciális piroelektromos vevő kimenetéről. Az ilyen feldolgozás konkrét megvalósítása és az erre utaló terminológia1 gyártónként változhat. A feldolgozás lényege, hogy két küszöbértékkel (pozitív és negatív) jelet hasonlítunk össze, és esetenként összehasonlítjuk a különböző polaritású jelek nagyságát és időtartamát. Ennek a módszernek a kombinációja a pozitív és negatív küszöbérték túllépések külön-külön történő számlálásával is lehetséges.

A jelek időtartamának elemzése elvégezhető közvetlen mérési módszerrel, amely során a jel túllép egy bizonyos küszöbértéket, vagy a frekvenciatartományban úgy, hogy a jelet kiszűrjük a pirovevő kimenetéről, beleértve a „lebegő” módszert is. ” küszöbérték, a frekvenciaelemzés tartományától függően.

Az infravörös érzékelők teljesítményének javítására szolgáló feldolgozás másik típusa az automatikus hőkompenzáció. A 25°C...35°C környezeti hőmérséklet tartományban az emberi test és a háttér közötti hőkontraszt csökkenése miatt csökken a pirovevő érzékenysége, további hőmérséklet-emelkedéssel az érzékenység ismét nő. , hanem „ellentétes előjellel”. Az úgynevezett „hagyományos” hőkompenzációs áramkörökben a hőmérsékletet mérik, és ha ez nő, az erősítést automatikusan növelik. Az „igaz” vagy „kétirányú” kompenzáció figyelembe veszi a termikus kontraszt növekedését 25°C...35°C feletti hőmérséklet esetén. Az automatikus hőmérséklet-kompenzáció alkalmazása biztosítja az infravörös érzékelő szinte állandó érzékenységét széles hőmérséklet-tartományban.

A felsorolt típusú feldolgozás történhet analóg, digitális vagy kombinált eszközökkel. A modern infravörös érzékelők egyre inkább digitális feldolgozási módszereket alkalmaznak speciális ADC-kkel és jelfeldolgozókkal ellátott mikrokontrollerekkel, amelyek lehetővé teszik a jel finom szerkezetének részletes feldolgozását, hogy jobban megkülönböztessük azt a háttérzajtól. A közelmúltban olyan teljesen digitális IR érzékelők kifejlesztéséről érkeztek hírek, amelyek egyáltalán nem használnak analóg elemeket.
Mint ismeretes, a hasznos és zavaró jelek véletlenszerűsége miatt a legjobb feldolgozó algoritmusok a statisztikai megoldások elméletén alapulnak.

Egyéb védőelemek IR detektorokhoz

Az infravörös érzékelőkben, amelyeket arra terveztek professzionális használat, úgynevezett maszkolás elleni sémákat alkalmaznak. A probléma lényege, hogy a hagyományos infravörös szenzorokat egy behatoló letilthatja úgy, hogy először (ha a rendszer nincs élesítve) ragasztja vagy festi az érzékelő bemeneti ablakát. Az infravörös érzékelők megkerülésének ezen módszere elleni küzdelem érdekében maszkolásgátló sémákat használnak. A módszer egy speciális IR sugárzási csatorna használatán alapul, amely akkor aktiválódik, ha egy maszk vagy fényvisszaverő akadály jelenik meg az érzékelőtől rövid távolságban (3-30 cm). A maszkolásgátló áramkör folyamatosan működik, amíg a rendszer hatástalanított. Amikor egy speciális érzékelő észleli a maszkolás tényét, az érzékelő erről jelzést küld a központnak, amely azonban nem ad ki riasztást, amíg el nem jön a rendszer élesítésének ideje. Ebben a pillanatban a kezelő tájékoztatást kap a maszkolásról. Ezen túlmenően, ha ez a maszkolás véletlen volt (nagy rovar, egy nagy tárgy megjelenése egy ideig az érzékelő közelében stb.), és a riasztás bekapcsolásáig az eltűnt, a riasztójelzés nem kerül kiadásra.

Egy másik biztonsági elem, amellyel szinte minden modern infravörös érzékelő fel van szerelve, az érintkező szabotázs érzékelő, amely jelzi az érzékelőház kinyitásának vagy betörésének kísérletét. A szabotázs és a maszkoló érzékelő relék külön biztonsági hurokhoz csatlakoznak.

Az infravörös szenzorok kisméretű állatokból történő kioldásának kiküszöbölésére vagy speciális lencséket használnak holt zónával (Pet Alley) a padlótól körülbelül 1 m magasságig, vagy speciális jelfeldolgozási módszereket alkalmaznak. Figyelembe kell venni, hogy a speciális jelfeldolgozás csak akkor teszi lehetővé az állatok figyelmen kívül hagyását, ha azok igen teljes súly nem haladja meg a 7...15 kg-ot, és nem közelíthetik meg az érzékelőt 2 m-nél közelebb.Tehát ha egy védett helyiségben van egy ugró macska, akkor az ilyen védelem nem segít.

Az elektromágneses és rádiós interferencia elleni védelem érdekében sűrű felületi rögzítést és fém árnyékolást alkalmaznak.

Érzékelők telepítése

A passzív optikai-elektronikus IR detektoroknak van egy figyelemreméltó előnyük a többi típusú érzékelőeszközzel szemben. Könnyen telepíthető, konfigurálható és Karbantartás. Az ilyen típusú érzékelők felszerelhetők egy teherhordó fal sík felületére vagy a szoba sarkába. Vannak érzékelők, amelyek a mennyezeten vannak elhelyezve.

Az ilyen detektorok hozzáértő kiválasztása és taktikailag helyes használata a kulcs megbízható működés eszközök, és a teljes biztonsági rendszer egésze!

Az adott objektum védelmét biztosító érzékelők típusának és számának kiválasztásakor figyelembe kell venni a behatoló behatolásának lehetséges útvonalait és módszereit, valamint az észlelési megbízhatóság szükséges szintjét; érzékelők beszerzésének, telepítésének és üzemeltetésének költségei; a tárgy jellemzői; érzékelők taktikai és műszaki jellemzői. Az infravörös passzív érzékelők sajátossága a sokoldalúság – használatukkal számos helyiség, építmény és objektum behatolása megakadályozható: ablakok, vitrinek, pultok, ajtók, falak, mennyezetek, válaszfalak, széfek és egyedi tárgyak. , folyosók, helyiségek térfogata. Ezenkívül bizonyos esetekben nincs szükség nagy számú érzékelőre az egyes szerkezetek védelméhez, elegendő lehet egy vagy több érzékelő használata a kívánt érzékenységi zóna konfigurációval. Vessünk egy pillantást az infravörös érzékelők használatának néhány funkciójára.

Általános elv infravörös érzékelők használatával - az érzékenységi zóna sugarainak merőlegesnek kell lenniük a behatoló tervezett mozgási irányára. Az érzékelő beépítési helyét úgy kell megválasztani, hogy a védett területen lévő nagy tárgyak (például bútorok, beltéri növények) által okozott holt zónák minimálisra csökkentsék a gerendákat. Ha a helyiségben lévő ajtók befelé nyílnak, fontolja meg annak lehetőségét, hogy nyitott ajtókkal takarja el a behatolót. Ha az elhalt foltokat nem lehet megszüntetni, több érzékelőt kell használni. Egyedi objektumok blokkolásakor az érzékelőt vagy érzékelőket úgy kell felszerelni, hogy az érzékenységi zóna sugarai minden lehetséges megközelítést blokkoljanak a védett objektumokhoz.

A dokumentációban megadott megengedett felfüggesztési magasságok tartományát (minimális és maximális magasság) be kell tartani. Ez különösen vonatkozik a ferde nyalábú sugárzási mintázatokra: ha a felfüggesztési magasság meghaladja a maximálisan megengedettet, ez a távoli zónából érkező jel csökkenéséhez és az érzékelő előtti holtzóna növekedéséhez vezet, de ha a felfüggesztési magasság kisebb, mint a minimálisan megengedett, ez a hatótávolság érzékelésének csökkenéséhez vezet, miközben csökkenti az érzékelő alatti holt zónát.

1. A térfogati érzékelési zónával rendelkező érzékelőket (3. ábra, a, b) általában a szoba sarkában helyezik el 2,2-2,5 m magasságban, ebben az esetben egyenletesen lefedik a védett helyiség.

2. 2,4-3,6 m magas belmagasságú helyiségekben célszerű az érzékelőket a mennyezetre helyezni, ezeknek az érzékelőknek sűrűbb az érzékelési zónája (3. ábra, c), működésüket kevésbé befolyásolják a meglévő bútorok.

3. Felületérzékelő zónával rendelkező érzékelők (4. ábra) a kerület, például a nem állandó falak, ajtó- vagy ablaknyílások védelmére szolgálnak, és az értéktárgyakhoz való hozzáférés korlátozására is használhatók. Az ilyen eszközök érzékelési zónáját opcionálisan egy nyílásokkal ellátott fal mentén kell irányítani. Néhány érzékelő közvetlenül a nyílás fölé szerelhető.

4. A hosszú és keskeny folyosók védelmére lineáris érzékelési zónával rendelkező detektorok (5. ábra) szolgálnak.

Interferencia és hamis pozitív eredmények

Passzív optikai-elektronikus IR detektorok használatakor szem előtt kell tartani a különböző típusú interferencia miatt fellépő téves riasztások lehetőségét.

A termikus, fény-, elektromágneses vagy vibrációs jellegű interferencia az infravörös érzékelők téves riasztásához vezethet. Annak ellenére, hogy a modern IR érzékelők magas fokú védelmet nyújtanak ezekkel a hatásokkal szemben, továbbra is tanácsos betartani a következő ajánlásokat:

teherhordó szerkezetek

Hőinterferencia - a hőmérsékleti háttér felmelegedése okozza, amikor napsugárzásnak van kitéve, a fűtési rendszerek radiátorainak működéséből származó konvektív levegő áramlik, valamint a huzat.
Elektromágneses interferencia - az elektromos és rádiós sugárzás forrásaiból származó interferencia az érzékelő elektronikus részének egyes elemeire.
Külső interferencia - kis állatok (kutyák, macskák, madarak) mozgásával kapcsolatos az érzékelő észlelési zónájában. Tekintsük részletesebben a passzív optikai-elektronikus IR detektorok normál működését befolyásoló összes tényezőt.

Termikus interferencia

Ez a legveszélyesebb tényező, amelyet a környezeti hőmérsékleti háttér változásai jellemeznek. A napsugárzásnak való kitettség a helyiség falainak egyes szakaszaiban helyi hőmérséklet-emelkedést okoz.

A konvektív interferenciát mozgó légáramok hatása okozza, például nyitott ablaknál a huzat, repedések ablaknyílások, valamint a háztartási fűtőberendezések - radiátorok és klímaberendezések - működése során.

Elektromágneses interferencia

Akkor fordulnak elő, ha bármilyen elektromos és rádiós sugárforrást bekapcsolnak, például mérő- és háztartási berendezéseket, világítást, villanymotorokat és rádióadó eszközöket. Erős interferenciát villámcsapás is okozhat.

Külső interferencia

Az olyan kis rovarok, mint a csótányok, legyek és darazsak, egyedülálló interferenciaforrást jelenthetnek a passzív optikai-elektronikus infravörös detektorokban. Ha közvetlenül a Fresnel-lencse mentén mozognak, az ilyen típusú detektorok téves riasztása léphet fel. Veszélyt jelentenek az úgynevezett házi hangyák is, amelyek a detektor belsejébe jutva közvetlenül a piroelektromos elemen mászhatnak.

Telepítési hibák

A passzív optikai-elektronikus IR detektorok helytelen vagy helytelen működésében különleges helyet foglalnak el a telepítési hibák az ilyen típusú eszközök telepítése során. Figyeljünk az IR detektorok helytelen elhelyezésére vonatkozó frappáns példákra, hogy ezt a gyakorlatban elkerüljük.

ábrán. 6a; A 7a és 8a az érzékelők helyes, helyes telepítését mutatják be. Csak így kell telepíteni, és nem másképp!

A 6b., c. ábrákon; 7b, c és 8b, c lehetőségeket mutat be helytelen telepítés passzív optikai-elektronikus IR detektorok. Ezzel a telepítéssel a védett helyiségekbe való valódi behatolás elmaradhat „riasztás” jelzés nélkül.

Ne szerelje fel a passzív optikai-elektronikus detektorokat úgy, hogy azok közvetlen vagy visszaverődő sugárzásnak legyenek kitéve napfény, valamint az elhaladó járművek fényszórói.
Ne irányítsa az érzékelő érzékelési zónáját fűtő- és légkondicionáló rendszerek fűtőelemeire, függönyökre és függönyökre, amelyek a huzat miatt kilenghetnek.
Ne helyezzen passzív optikai-elektronikus detektorokat elektromágneses sugárzási források közelébe.
Zárja le a passzív optikai-elektronikus infravörös detektor minden furatát a termékhez mellékelt tömítőanyaggal.
Pusztítsa el a védett területen található rovarokat.

Jelenleg nagyon sokféle érzékelési eszköz létezik, amelyek működési elve, hatóköre, kialakítása és teljesítményjellemzői különböznek egymástól.

A passzív optikai-elektronikus infravörös érzékelő helyes megválasztása és telepítési helye a biztonsági riasztórendszer megbízható működésének kulcsa.

A cikk írásakor többek között a „Security Systems” magazin 2013. évi 4. sz.

A mozgásérzékelő olyan eszköz, amely lehetővé teszi, hogy azonosítsa az Ön felelősségi körébe tartozó mozgásokat. A digitális elektronika logikai szintjét általában válaszjelként használják. Ennek eredményeként lehetővé válik a mozgás észlelése a riasztórendszereken, világításokon, automatikus vezérlés ajtók stb.

A mozgásérzékelők típusai és működési elvei

Passzív infravörös mozgásérzékelők

BAN BEN orosz irodalom Gyakrabban beszélünk passzív infravörös mozgásérzékelőkről (PIR). Ennek a termékkategóriának számos hátránya van. Jellemzően a passzív infravörös érzékelő a piroelektromos hatás alapján működik: távolról érzékeli a hőt. A fejlesztők általában alkalmazkodnak az emberi test hőmérsékletéhez, és 10 mikron körüli infravörös középső hullámokat fognak el. Ez sokkal alacsonyabb, mint látható sugárzás, Emlékszem egy filmre a nagy Arnie és a Ragadozó vadászatának közreműködésével. Az idegen szenzoros rendszere reagált a hőhullámokra.

Emiatt a passzív infravörös érzékelő megtéveszthető. Ezeket nem használják komoly riasztórendszerekben. A piroelektromos mozgásérzékelő egy kristályt tartalmaz, amely egy meghatározott hullámhosszt elektromos töltéssé alakít át. A bemeneti interferencia kiküszöbölésére egy szilikon lencse formájú szűrő található. Nagymértékben korlátozza a bejövő sugárzás spektrumát, például 7-15 mikronra, csökkentve a külső interferencia szintjét.

A rendszer általában két részből áll a külső háttér egyidejű regisztrálása érdekében. A sugárzást továbbító chipablak két egyenértékű részre van osztva, amelyek mindegyike a középponttól elfelé néz. Ennek eredményeként, ha az ablak látóterében egy mozgó meleg test található, a különbség azonnal nyilvánvalóvá válik. A fejlesztők biztosítják, hogy a Fresnel lencséknek köszönhetően körülbelül 1 μW teljesítmény elegendő a válaszadáshoz. A fentiek fényében a legtöbb passzív infravörös mozgásérzékelő időt és képzést igényel. Rövid ideig ne kerüljön mozgó tárgy a lencsék látómezejébe.

Az időtartam legfeljebb egy percig tart, ezután megengedett a mozgásérzékelő használata. A jelátvitel elve változó. Általában a gyártó egy érzékelőt és egy megfelelő többfunkciós vezérlőt állít elő mikroáramkörök sorozatán belül, a hozzá tartozó típusú berendezésekkel való munkavégzés feladataival. Ez lehetővé teszi komplex rendszerek létrehozását. A szint megfelel például egy CMOS logikai egységnek, vagy meghatározott frekvenciájú impulzussorozatot állít elő. Ismertek passzív infravörös érzékelők, amelyek képesek konfigurálni ezt a paramétert, ami rugalmasabbá teszi a chipeket.

Belül van egy erősítő a kívánt válasz generálására. Ehhez külső tápellátás szükséges. A csatlakozó diagram rendkívül egyszerű:

Erős láb.
Földelés (az áramkör nulla).
Információs jel kimenet.

A passzív infravörös mozgásérzékelők hátrányai

Bárki, aki jártas az elektronikában, tisztában van a fent leírt érzékelők hátrányaival: a sugárzás könnyen árnyékolható. Elegendő egy szilárd tárgyat az érzékelő látóterébe helyezni, hogy megzavarja a rendszer működését. A hősugárzás már nem éri el az érzékeny elemet. Egy öltözött személy például sokkal kisebb reakciót vált ki.

Ráadásul a kínálat korlátozott. Az elem érzékenysége és a tárgy hősugárzásának erőssége határozza meg. A legtöbb esetben csak néhány méter, ami korlátozást jelent a használatban.

A közeg hőmérsékletének nagy jelentősége van, ennek csökkenésével a hőmérsékleti mintázat csökkenni kezd a frekvenciaskálán, torzítva az érzékelő érzékenységét. Az a lehetőség, amikor az érzékelő első ablaka az utcára, a második pedig a szobába néz, ellentmondásosnak tekinthető. A használati feltételeket illetően támaszkodnia kell a gyártó ajánlásaira.

Lézeres megszakítók

A lézerszenzorok híresek a pénzbankokról szóló filmekben. Ez a technika az egyenes vonalon történő mozgás rögzítésére. A sugárforrás és a vevő egymással szemben helyezkedik el. Amikor egy tárgy közéjük kerül, riasztási jel keletkezik. A lézer néha láthatatlan, az infravörös vagy ultraibolya sugárzás hatására világító speciális gázpalackok használata nem a filmesek találmánya. A lumineszcencia jelenségét a láthatatlan utak elhelyezkedésének meghatározására használják.

A hullámhossz növekedésével a sugárzás iránytulajdonságai meredeken csökkennek, és a rádiósávokat már nem használják sugárként. Vonatkozó magas frekvenciák, amelyek képesek áthaladni az akadályokon, például a röntgensugárzáson, nyilvánvaló okokból nem alkalmasak a használatra.

Doppler-effektuson alapuló érzékelők

A csoport két különálló családot foglal magában: ultrahangos és mikrohullámú mozgásérzékelőket. A működési elv egyetlen hatáson alapul. Doppler 1842-ben fedezte fel a jelenséget, amikor kettős csillagokból és más égitestekből álló rendszereket figyelt meg. Három évvel később Beuys-Ballot bebizonyította, hogy a hangforrások spektrumának eltolódását is megfigyelték.

Minden fővárosi és más nagyváros lakói észrevették, hogy a közeledő vonat sípja magasabb, mint az induló vonaté. Így a zeneileg többé-kevésbé tehetséges ember meg tudja állapítani, hogy vonat közeledik-e a peronhoz, vagy elszalad. Ez a Doppler-effektus: a tárgy által kibocsátott bármely hullámot az álló megfigyelő a mozgás relatív sebességének megfelelően érzékeli. A spektrum eltolódásának nagysága a sebességtől függ.

A távolodó csillag kissé hűvösebbnek tűnik, mint amilyen valójában: a spektrum lefelé tolódik el a frekvenciaskálán. Éppen ellenkezőleg, a közeledő színe melegebbnek tűnik. Hasonló hatás figyelhető meg bármely tartományban: rádió, hang és mások. Az olvasók már sejtették, hogyan működnek a Doppler-effektus-érzékelők. Ultrahangos vagy rádiófrekvenciás vibrációt bocsátanak ki a levegőbe, és a válasz elkapja. Mozgó tárgyak jelenlétében a kép radikálisan megváltozik: homogén kibocsátott hullám helyett az eredetitől eltérő frekvenciák egész sora érkezik.

A módszer előnye: a sugárzás könnyen áthajlik az akadályokon, vagy áthalad. De a mozgást bármilyen objektumhoz viszonyítva rögzítik, beleértve az életteleneket is. A testhőmérséklet nem számít. A rendszer működési jellemzői a sugárzási frekvenciától függenek. Például a rádió hatótávolsága nagyrészt tilos. Kis ablakok maradtak, amelyeket egy speciális állami bizottság szerkeszt. Az ultrahangnak nincsenek korlátozásai, de káros az emberi hallásra (még akkor is, ha közvetlenül nem érezhető). Például a kutya- és csótányriasztók a megadott tartományon belül működnek.

Így az ultrahangos és RF mozgásérzékelőket sokkal nehezebb árnyékolni.

Tomografikus mozgásérzékelők

A szó orvosi berendezésekre emlékeztet, a fejlesztők szerint az aktív adók rácsának jelenlétét jelenti a rendszerben. A komplexum az engedélyezett 2,4 Hz-es sávban üzemel, ahol WiFi modemek, mikrohullámú sütők és számos eszköz üzemel. Ami azonnal korlátozásokat támaszt: a rendszer állítólag korlátozza a fent felsorolt termékek használatát.

A hatás a vízmolekulák által jól ismert 2,4 Hz-es sugárzás elnyelésén alapul. A bolygó legelterjedtebb folyadéka bőségesen jut be egy élőlény testébe, ami lehetővé teszi a kép felépítését bent. A 2,4 Hz-es hullámok viszonylag könnyen áthaladnak a falakon, és viszonylag nagy, összetett konfigurációjú területeket lehet lefedni. A WiFi hozzáférési pontokhoz hasonló adó-vevő hálózatot telepítettek a földre.

Egy összetett számítógépes rendszer elemzi a terepi eloszlást. Ez egy képzési szakaszt jelent, amikor egy adott helyiségben felmérik a hullámterjedés feltételeit. A jövőben speciális algoritmusok segítségével a rendszer képes jelezni bármely test helyét a térben. Lehetőség van mozdulatlan élő testek észlelésére is. Amikor egy biológiai életforma a hullámok hatókörébe kerül, ereje halványulni kezd bizonyos törvények. Az energia hővé alakul, ahogy az a bennük történik mikrohullámú sütő. Ennek eredményeként lehetségessé válik riasztási jel generálása.

A kibocsátók emberre nem veszélyesek, az üzemi teljesítmény a jogszabályoknak megfelelően szabályozott. A helyi adminisztrátor felkérést kap, hogy egy bizonyos mérettől kezdve regisztrálja a rendszert az előírt módon. Az érzékelők drágábbak, mint a felülvizsgálatban bemutatott többi érzékelő. A dopplerek is sokba kerülnek.

Videokamerák, mint érzékelők

Ma a legtöbb digitális videokamera rendelkezik mozgásrögzítési lehetőséggel. Lehetővé válik a jel rögzítése a felvevőn, és az előírt módon riasztást generál. Az érzékelő elégséges a szervezet igényeihez. A regisztráció folyamatát, az eseményrögzítés kezdetét és végét az egyes berendezések képességei határozzák meg.

A rendszer nagy előnye az automatikus működés képessége, valamint az illegális tevékenységek rögzítésének lehetősége, ha szükséges. Az egyetlen akadályt az állampolgárok magánéletére vonatkozó törvénynek tekintik. Javasoljuk, hogy világosan megkülönböztessék a jogellenes tevékenységeket a többiektől. És ne terjessze a kapott információkat törvénysértő módon.

A sötétben végzett munkához infravörös rögzítőket használnak, amelyek nélkülözhetetlenek a környező táj megvilágításához. Az interneten vannak olyan oktatóanyagok, amelyek azt javasolják, hogy készítsenek infravörös felvevőt a kamera keresőjéből éjszakai fotózáshoz. A háttérvilágítást hagyományos infravörös diódák alapján szerelik össze. A lőtáv ebben az esetben nagyban függ az infravörös sugarak erejétől. Erősítés céljából reflektorok használata javasolt.

Mozgásérzékelők használata

A mozgásérzékelők használata gyakran bizonyos korlátokba ütközik. A passzív infravörös szenzorok a legegyszerűbbek ebből a szempontból, használatuk semmilyen módon nem szabványos. Ahol az ultrahang és a rádióhullámok kezdődnek - javasolt a következmények gondos kiszámítása. A lézerek nem biztonságosak, figyelmeztető tábla be van kapcsolva lézeres nyomtató nem vicc. A koherens sugárzás nem rosszabbul ég át a retinán, mint a papír, és súlyos sérüléseket okoz.

A mozgásérzékelőkkel szorosan összefüggenek a helyiségben lévő füst jelenlétét észlelő rendszerek. Ebben az esetben a sugárzás áthaladásának feltételeit megváltoztató jelenségeket, valamint a Doppler-effektust használják. A tisztán kémiai módszerek meglehetősen ritkák.

A mozgásérzékelőket a következő rendszerekben használják:

riasztó és biztonság;
ajtóvezérlők;
szórakoztató komplexumok;
megvilágítás.

Az alkalmazások köre csak a szerzők fantáziáján múlik, ezért a külföldi gyártók olyan integrált rendszereket állítanak elő, amelyek képesek bonyolultabbakba integrálni. Tehát egy bizonyos terület lefedéséhez megengedhető egy érzékelőkészlet összeállítása, mint egy konstruktor. A tomográfiás rendszerek e tekintetben a legnagyobb rugalmassággal rendelkeznek, ugyanakkor drágábbak is. A legegyszerűbb infravörös érzékelők alkalmasabbak egyedi tárgyak, például ajtók vezérlésére.