СЕНСОРНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ Резниченко А А Взвод 21 А

СЕНСОРНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ Резниченко А. А. Взвод 21 «А»

Определение • Пассивные, видимые, устанавливаемые в соответствии с рельефом местности датчики, чувствительные элементы которых образуют ограждение

Предназначение • Обнаружение попыток перелезть через ограждение • Обнаружение попыток разрезать ограждение

Сенсорные ограждения из натянутой проволоки • Состоят из множества параллельных рядов горизонтально натянутой проволоки с высокой прочностью на растяжение, соединенных с предварительным натягом с передатчиками, установленными примерно посередине длины каждой проволоки • Регистрируют отклонение проволоки, вызванные попыткой нарушителей разрезать проволоку, перелезть через проволоку ограждения или разделить ряды проволоки так, чтобы можно было пролезть между ними • Для изготовления, как правило, используется колючая проволока • Передатчики представляют собой механические реле, либо пьезоэлектрические элементы • Сенсорные ограждения из натянутой проволоки могут быть укреплены на стойках уже имеющегося ограждения или возведены в качестве отдельного ограждения

Сенсорные ограждения другого типа • Изготавливаются из проволочной сетки, используемой в качестве передающего материала • В одних случаях сварная металлическая сетка играет роль распределенного тензодатчика, в других сетка из коаксиальных проводников используется в качестве контура проводимости и средства контроля прочности изоляции • Для СО характерна, как правило, меньшая частота возникновения ложных сигналов тревоги, чем для датчиков вибрации ограждения • СО образуют четко ограниченную плоскость обнаружения => их можно нейтрализовать теми же способами, что и датчики вибрации ограждения

Принцип действия вибрационных СО 1. Нарушитель при преодолении зоны обнаружения оказывает механическое воздействие на ограждение, грунт и т. п. Таким образом, он производит механическую работу, затратив некоторую часть энергии 2. Эта энергия, приложенная к элементам запретной зоны(ограждению, почве) вызывает их вибрацию 3. Чувствительный элемент преобразовывает механическую энергию при вибрации какой-либо материальной среды в электродвижущую силу 4. В зависимости от того, какой физический эффект при этом использован, чувствительные элементы подразделяются на: Ø Индукционные Ø Пьезоэлектрические Ø Трибоэлектрические

Трибоэлектрические средства обнаружения • Необходимость создания нового поколения протяженных датчиков, а также проблема снижения их стоимости привели к возрастанию интереса к т. н. трибоэлектрическим средствам обнаружения • В качестве чувствительного элемента таких средств обнаружения – трибоэлектрического кабеля можно использовать тот или иной серийный кабель связи • Чаще используется специализированный трибоэлектрический кабель, изготовленный по специальной технологии • Принцип действия основан на эффекте электризации контактов поверхностей «металл-изолятор» , которая возникает в результате соприкосновения нарушителя с кабелем • Следствием является появление электрического заряда. Величина его мала, но тем не менее, его можно усилить и использовать в качестве сигнала

Волоконно-оптические системы • Другое перспективное направление • Такая система включает передающее устройство с одним или двумя источниками света, в качестве которого могут использоваться лазерные светодиоды, волоконно-оптический кабель и • • детектор, преобразующий световой сигнал в электрический При колебаниях почвы вблизи такого кабеля в нем создаются микроизгибы, препятствующие прохождению света по кабелю, что эквивалентно уменьшению светового луча, идущего по нему. Это изменение светового луча преобразуется в электрический сигнал Элементы такой системы совмещаются с конструкцией защитного ограждения или находятся в стороне от него

Принцип действия волоконнооптических датчиков (ВОД) • По принципу действия все ВОД делятся на 4 класса в соответствии с тем, какой из параметров волны, распространяющейся по волокну, используется для получения информации об измеряемом физическом воздействии: Ø Ø Амплитуда электрического поля (Е) Фаза (ф) Частота (со) Состояние и направление поляризации электрического вектора

Типы ВОД • Датчики с модуляцией амплитуды, а точнее интенсивности (измеряемым параметром этих датчиков является выходная оптическая мощность) • Фазовые датчики (под воздействием измеряемого параметра в них меняется фаза) • Частотные датчики (основаны на изменении интерференциооной картины пропускаемого и отображаемого света • Поляризационные датчики

Особенности ВОД • Датчики интенсивности, как правило, имеют малые габаритные размеры и хорошо совместимы с простыми и доступными средствами передачи сигналов на основе оптических волокон. Для детектирования модулированного по интенсивности светового сигнала применяются типовые схемы фотодетектирования • Фазовые датчики используют эффект накапливания изменения фазы в протяженном отрезке волокна, поэтому их динамический диапазон и порог чувствительности существенно зависят от длины волоконного отрезка чувствительного элемента. Фазовые датчики наилучшим образом подходят для создания распределенных чувствительных элементов • В качестве чувствительных элементов систем охраны объектов наибольшее распространение нашли датчики интенсивности, они чувствительны к акустическим и сейсмическим полям, поэтому могут применяться на всех рубежах защиты, включая внешние

Типы ВОД интенсивности • Разрывные – для них характерным является разрыв оптического волокна в области датчика, а модуляция амплитуды световой волны осуществляется вне оптического волокна • Безразрывные – в них модуляция света происходит за счет изменяющихся под действием внешнего давления условий распространения света в волокне

Разрывные ВОД • В обычных типах датчиков колебания давления преобразуются в механические перемещения деталей датчика, которые в свою очередь приводят к изменению функции пропускания • Кроме оптического волокна в конструкцию ВОД входят элементы, преобразующие изменения внешнего давления в механические смещения • Основным недостатком разрывных датчиков является сравнительная сложность конструкции и необходимость тщательного тестирования при настройке датчиков

Безразрывные ВОД • Безразрывные ВОД свободны от этих недостатков • В качестве примера этого типа ВОД можно привести две конструкции • В основу конструкции первого датчика положена зависимость коэффициента обратного отражения света при изменении внешнего звукового давления за счет наличия оптикоупругого эффекта на торце среза оптического волокна • Достоинства датчика: Ø Простота конструкции Ø Малые размеры зоны • Недостатки датчика: Ø Точность подбора угла скоса торца (до долей угловых минут) Ø Влияние температуры на оптикоупругие свойства волокна и, как следствие этого, дрейф характеристики датчика

Безразрывные ВОД • • • Принцип работы другой конструкции безразрывного ВОД основан на существенном перераспределении энергии между сердцевиной оптического волокна и оболчкой при микросгибах участка волокна, носящих периодический характер Приемная аппаратура должна регистрировать либо излучение света, оставшееся в сердцевине оптического волокна, либо ту его часть, которая выходит в оболочку Отдельные разновидности ВОД обладают весьма высокой обнаружительной способностью к деформациям Для целей охраны объектов ВОД могут использоваться как детекторы акустических и сейсмических колебаний, однако по сравнению с традиционными пьезоэлектрическими датчиками они обладают целым рядом преимуществ Поскольку ВОД подключается к приемной аппаратуре с помощью оптических волокон, не требуется специальных устройств электрической развязки при размещении датчиков в области повышенного потенциала

Отличительные характеристики ВОД • • • ВОД изготавливаются из термически и коррозионно стойких материалов – кварцевых и полимерных оптических волокон В связи с отсутствием потенциалов на элементах ВОД и линиях свзяи, исключается влияние разрушающих электролитических эффектов во влажной атмосфере и грунте Важное достоинство ВОД – устойчивость к электромагнитным помехам и радиационному воздействию, ппричем как самого датчика, так и волоконнооптического такта передачи сигналов В зависимости от принципа работы, размеры ВОД могут меняться от долей миллиметра до нескольких метров Разделенные чувствительные элементы на базе ВОД в сочетании со специальной техникой обработки сигналов позволяют создать одно- и двухмерные антенные решетки, т. е. придать датчику направленные свойства Перечисленные отличительные характеристики ВОД в сочетании с высокими эксплуатационными свойствами современных ВО линий связи и биоэлектронными устройствами обработки информации делают этот класс приборов весьма перспективным для целей охраны объектов

Заключение • Индукционные элементы (сейсмоприемники) размещают в грунте и используют в противоподкопных СО • Трибоэлектрические элементы укрепляют на подвижных ограждениях, что позволяет обнаружить попытку их преодоления (суть трибоэлектрического эффекта заключается в возникновении электрический зарядов на поверхности металла и диэлектрика при их взаимном механическом перемещении) • Пьезоэлектрические элементы используются при блокировании решеток и стекол

Вопросы 1. 2. 3. 4. Предназначение сенсорных ограждений? Классы волоконно-оптических датчиков? Типы волоконно-оптических датчиков? Классификация чувствительных элементов в вибрационных сенсорных ограждениях?