Зонами виявлення

Тому для більш надійної реєстрації руху діаграму спрямованості в горизонтальній площині роблять сегментованою (рис. 3.17), тобто весь сектор розбивається на окремі пелюстки, кожний з який складається з двох сегментів. Відповідно для формування такої діаграми оптична система повинна складатися з декількох оптичних елементів. Тоді при русі порушника двополярні сигнали будуть формуватися багаторазово при перетинанні ним кожного сегмента. Отже, і умови обробки сигналу, тобто можливість виявлення руху, будуть значно кращі.

Рух на чи від сповіщувача (у радіальному напрямку)

Дотепер ми розглядали найбільш вигідний з погляду виявлення випадок руху людини поперек зони. Але сповіщувач повинен ефективно виявляти рух і в радіальному напрямку. При русі порушника в напрямку на чи від сповіщувача буде відбуватися лише плавна зміна сигналу, обумовлена зміною відстані від джерела (порушника) до піроприймача. При цьому можуть бути кілька випадків.

Рис. 3.17. Сегментована діаграма спрямованості

1. При русі цілі строго по радіусу діаграми спрямованості сигнал практично буде близький до нуля.

2. При русі вздовж одного сегменту діаграми спрямованості буде відбуватися формування асиметричного сигналу, в якого повільно змінюється амплітуда за рахунок зміни відстані і, відповідно, інтенсивності прийнятого ІЧ-випромінювання.

3. При русі строго по радіусу між променями сигнал також буде близький до нуля.

Таким чином, при використанні одного горизонтального ряду (сектора) променів діаграми спрямованості здатність виявляти рух у радіальному напрямку буде низька. Для того, щоб уникнути цього і домогтися однорідної здатності виявлення, діаграму розбивають у вертикальній площині на окремі сектори (рис. 3.18).

Рис. 3.18. Перетин діаграми спрямованості у вертикальній площині

Тоді порушник, рухаючись в радіальному напрямку (чи у середині сектора діаграми спрямованості, чи між секторами), буде попадати в промені іншого сектора. Сектори повинні бути зміщені відносно один одного (іншого сектора), мати різні розміри і повинні відрізнятися чутливістю. Це пояснюється наступними основними причинами. При русі в ближній частині зони виявлення рівень вихідного сигналу піроелектричного приймача зростає, і для того, щоб компенсувати різницю в порівнянні із сигналами, сформованими в дальній зоні, чутливість повинна бути нижче. Кутові розміри пелюсток діаграми спрямованості повинні бути змінені, щоб забезпечити необхідне співвідношення розмірів об'єктаіперетину діаграми спрямованості і, тим самим, забезпечити необхідний час накопичення рівня сигналу. Щоб уникнути перекриття одночасно двох і більш променів одного сектора і відповідної взаємної компенсації сигналів від різних сегментів діаграми спрямованості, промені повинні бути рознесені на більшу кутову відстань. Таким чином, кількість променів у кожному більш низькому (ближньому) секторі повинна зменшуватися в порівнянні з дальніми секторами.

Кількість цих секторів повинна також вибиратися з урахуванням особливостей формування сигналів. При великій кількості секторів порушник буде одночасно попадати в кілька променів з різних секторів і, отже, буде відбуватися накладення декількох сигналів. При занадто великій кількості секторів, так і при малій їхній кількості падає надійність виявлення руху насамперед у радіальному напрямку.

Особливості вибору параметрів діаграми спрямованості

Кутовий розмір діаграми спрямованості

Кут огляду зони виявлення – кут між двома умовними прямими, що виходять від сповіщувача і є границями зони виявлення.

Кутовий розмір зони виявлення більшості сучасних сповіщувачів складає 90°. Це пов'язано з декількома причинами. По-перше, у цьому випадку при встановленні сповіщувача в куті приміщення він буде контролювати весь об’єм. По-друге, деякі користувачі помилково вважають, що більший кут розкриву діаграми (120-180°) є перевагою сповіщувача. Реально це не так. При збільшенні кута розкриву зростає площа поверхні, в якій сповіщувач сприймає теплове випромінювання, у тому числі і природний шумовий фон. Це приводить до зростання рівня шумів. У той же час сигнал від реальної цілі залишається тим самим. Отже зменшується відношення сигнал/шум і, як наслідок, погіршуються характеристики виявлення (зменшується імовірність виявлення і зростає імовірність помилкової тривоги). Вищевказане підтверджується і тим, що ті самі сповіщувачі при використанні “коридорної” лінзи (з меншим кутом розкриву) мають, як правило, більшу дальність дії, ніж з лінзою типу “широкий кут”.

Вибір значення кута менше 90° (за винятком випадків спеціальних вузьких, так званих коридорних діаграм) погіршує можливості перекриття діаграмою спрямованості контрольованого приміщення.

Розмір променів діаграми спрямованості

Наступне питання - як вибрати кількість пелюстків діаграм спрямованості, їхній кутовий розмір і кутову відстань між пелюстками? Відомо, що питання вибору кількості променів діаграми і їхнього кутового розміру є взаємозалежними при заданому куті розкриву.

З погляду алгоритму обробки бажано, щоб сигнали від цілі в різних ділянках зони виявлення були близькі за формою і параметрами. Ґрунтуючись на приведених вище міркуваннях, можна зробити висновок, що близькі за формою сигнали при русі порушника в зоні виявлення будуть формуватися, якщо лінійні розміри перетину сегмента будуть порівняні з розмірами середнього порушника по всій зоні виявлення. Очевидно, що це може виконуватися лише для визначеної частини зони.

Кількість пелюстків діаграми і їхні розміри (кутові і лінійні) є дуже важливими параметрами. Розглянемо особливості вибору кутового розміру променів діаграми спрямованості. Спочатку повернемося до розгляду проходження порушника через окремий промінь діаграми спрямованості.

У залежності від співвідношення розмірів тіла і лінійних розмірів перетину променів форма сигналу буде змінюватися. При розмірах тіла, близьких до площі перетину сегмента променів, сигнал буде схожий на синусоїду. Крім того, з'являться плоскі ділянки і "провали" сигналу в центрі зони виявлення. Проходження великого за розміром порушника викликає збільшення тривалості сигналу, появу плоских ділянок (рис. 3.13, 3.19,). Для малого за розмірами порушника амплітуда сигналу зменшиться, тому що випромінююча поверхня буде менша (рис. 3.13, 3.20).

Рис. 3.19. Проходження зони порушниками різного розміру

Приведені міркування справедливі для фіксованої дальності від об'єкта до сповіщувача. На рис.3.20 показана зміна сигналу при проходженні зони виявлення порушником на різній відстані від сповіщувача. Форма сигналу буде змінюватися аналогічно, якщо брати до уваги співвідношення розмірів тіла і променів. Крім того треба врахувати збільшення інтенсивності випромінювання при зменшенні дальності.

Рис. 3.20. Змінювання сигналу при проходженні порушника на

різній відстані від сповіщувача

Аналогічні сигнали будуть формуватися при проходженні тим самим порушником променів різної ширини.

З цих міркувань видно, що при надмірному збільшенні кількості променів і відповідному зменшенні їхніх розмірів відбувається зменшення амплітуди й енергії прийнятого сигналу. Це у свою чергу приводить до погіршення характеристик виявлення.

В усіх розглянутих вище випадках ми припускали, що швидкість руху однакова.

Зрозуміло, що з погляду алгоритму обробки бажано мати сигнали однакові чи близькі за формою й амплітудою при русі порушника у всій зоні виявлення. Тоді ґрунтуючись на приведених вище міркуваннях можна припустити, що лінійний розмір перетину сегмента повинен бути співвимірний з розмірами середнього порушника (стандартної цілі). Щоб досягти це необхідно з одного боку враховувати співвідношення розмірів сегментів і тіла "середнього" порушника і з іншого боку забезпечити приблизно однаковий рівень сигналу з різних ділянок зони виявлення. Останнє може досягатися зменшенням чутливості ближніх пелюстків ДС чи кутового розміру пелюсток.

З вищевикладеного стає зрозуміло, що не можливо забезпечити формування однакового за формою сигналу у всій зоні. Це можливо тільки в частині зони виявлення.

Таким чином, у загальному випадку повинна вирішуватися задача оптимізації вибору розмірів, кількості і положення променів діаграми спрямованості в просторі відповідно до обраного критерію.

Основні типи діаграм спрямованості

Приклад типової реальної діаграми спрямованості приведений на рис. 3.21, 3.22, на рис 3.21 зображений вид зверху, а на рис. 3.22 – вид збоку. Діаграма спрямованості такого типу називається “широкий кут” чи “об’ємна”.

Рисунки расположить рядом

	а)

Рис. 3.21. Об'ємна діаграма спрямованості

Це одна з найбільш розповсюджених діаграм спрямованості, що дозволяє контролювати весь об’єм приміщення. Діаграми такого типу можуть відрізнятися декількома основними особливостями. По-перше, наявністю чи відсутністю зони контролю безпосередньо знизу під сповіщувачем (див. рис. 3.22). По-друге, співвідношенням чутливості при русі в центрі діаграми і по її краях (рис. 3.21).

Зауважимо, що рівномірна чутливість по всій діаграмі спрямованості дуже важливий фактор, яким володіють деякі пристрої. Тільки при рівномірній чутливості по всій зоні виявлення можна досягти високої імовірності виявлення при низькому рівні помилкових тривог. Нерівномірність чутливості приводить до того, що той самий порушник, рухаючись в різних ділянках зони, буде викликати появу сигналів, що значно відрізняються по амплітуді. При такому самому рівні шумів це означає різне співвідношення сигнал/шум для різних ділянок зони. Пов'язано це насамперед з тим, що коефіцієнт підсилення тракту обробки сигналу повинен вибиратися виходячи з вимоги забезпечення необхідної імовірності правильного виявлення в гірших умовах, у частині діаграми з найменшою чутливістю. Однак при цьому в ділянках з більшою чутливістю зростає не тільки імовірність правильного виявлення, але й імовірність помилкових тривог.

Вид зверху

Інший досить розповсюджений тип діаграм забезпечує контроль вузької смуги, наприклад, коридору. Така діаграма має на виді зверху два-три промені. Кількість променів на виді збоку (у вертикальній площині) може трохи відрізнятися. Справа в тому, що існують дві схожі діаграми – «коридорна» чи «лінійна» (рис. 3.22) і «вертикальна» чи «бар'єр вертикальна фіранка» (рис. 3.23).

	Вид збоку

Рис. 3.22. Коридорна діаграма спрямованості

Якщо перша орієнтована в більшій мірі на однакову надійність виявлення при русі як уздовж, так і поперек діаграми, то друга насамперед забезпечує реєстрацію руху поперек, мінімізуючи "вікна" у діаграмі. Помітимо одну важливу особливість. При використанні таких діаграм повинна установлюватися висока чутливість сповіщувача.

Третій тип діаграми спрямованості використовується в сповіщувачах, що контролюють приміщення з домашніми тваринами (наприклад, собаками). Такі діаграми, типу “горизонтальна штора”, мають один горизонтальний сектор променів.

Вид збоку

Вид зверху

Рис. 3.23. Діаграма спрямованості «вертикальна штора»

Спровіщувач встановлюється на висоті близько 1,2 м. Рух тварини під діаграмою не викликає спрацьовування, у той час як рух людини, що перетинає її, реєструється. Ясно, що в цьому випадку надійність виявлення сповіщувачем порушника буде в цілому гірше. Більш того, по висоті установки сповіщувача легко зрозуміти, яка діаграма спрямованості. Тому порушник може використовувати для проникнення незахищену нижню зону.

Ще одна особливість пов'язана з необхідністю виключити зону контролю під сповіщувачем. Пояснюється це тим, що ця зона й інша частина діаграми формуються звичайно різними оптичними системами.

Зауважимо, що вирішити задачу контролю приміщення з домашніми тваринами можна іншим, більш надійним способом.

Вид збоку

Вид зверху

Рис. 3. 24. Діаграма спрямованості «горизонтальна штора»

Нет ссылки на рис.3.24

Діло в тому, що сучасні сповіщувачі дозволяють ігнорувати дрібних тварин і при використанні звичайної об'ємної діаграми за рахунок досконалішого алгоритму обробки.

У деяких задачах може бути корисний сповіщувач з діаграмою спрямованості типу штора (рис. 3.25). Наприклад, для охорони предметів у приміщеннях, де можуть знаходитися люди.

Рис. 3.25. Діаграма спрямованості типу «штора»

Кругова діаграма спрямованості (рис.3.26) використовується в сповіщувачах, які встановлюються на стелі. Вона складається з ряду конусоподібних груп променів. Значною перевагою такого виду сповіщувачів є менша кількість і менший розмір "тіньових" зон, що не переглядаються, зумовлених наявністю меблів чи інших предметів. сповіщувачі з такими діаграмами доцільно використовувати в приміщеннях з перегородками, великою кількістю меблів чи на складах, де обстановка постійно змінюється.

Стандартні діаграми спрямованості можуть коректуватися шляхом заклеювання окремих сегментів чи дзеркал лінз Френеля. При цьому з діаграм виявлення виключаються окремі пелюстки.

Вид збоку

Вид зверху

Рис. 3.26. Кругова діаграма спрямованості

Принцип роботи пасивного інфрачервоного сповіщувача типу «Фотон»

Функціональна схема сповіщувача « Фотон » та епюри, що пояснюють її роботу, наведені на рис.3.27 та рис.3.28. В стаціонарному режимі датчик приймає деякий постійний рівень інфрачервоного випромінювання зовнішньої середи, що обумовлено температурою та випромінювальною здатністю поверхонь предметів, які знаходяться в полі його зору. На виході підсилювача 2 присутня тільки напруга шума, порогова схема 3 замкнена, контакти реле у формувачі сигналу тривоги 7 знаходяться в замкнутому стані.

Рух людини в зоні чутливості викликає зміну інтенсивності інфрачервоного випромінювання, що приймається (епюра 1), в результаті чого на виході приймача випромінювання 1 з’являється імпульс (епюра 2), він викликає появу перехідного процесу в підсилювальному тракті, в наслідок чого сигнал на виході підсилювача 2 набуває виду затухаючого коливання (епюра 3). Що найменше перші два різнополярні імпульса на виході підсилювача 2 послідовно відкривають порогову схему 3, на виході якої при цьому утворюється пара однополярних імпульсів (епюра 4). Заднім фронтом першого імпульсу запускається ждучий мультивібратор 4 на проміжок часу близько двох секунд (епюра 5). Другий імпульс утворений на виході порогової схеми 3 та імпульс, що утворений на виході ждучого мультивібратора 4 поступаютьь на виходи схеми співпадання 5. Оскільки ці імпульси перекриваються по часу, то на виході схеми співпадань 5 з’являється імпульс (епюра 6), що подається на інвертор 6. Імпульс з виходу інвертора (епюра 7) поступає на вхід формувача сигналу тривоги 7 та запускає його. При цьому контакти реле формувача сигналу тривоги 7 розмикається на час (5-10) с, а індикатор сигналу тривоги включається на той же час.

Рис. 3.27. Функціональна схема сповіщувача « Фотон »

1 - приймач випромінювань, 2- підсилювач, 3- порогова схема, 4 –мультивібратор, 5 - схема спів падань, 6 – інвертор, 7 - формувач сигналу тривоги, 8 - стабілізатор напруги

Рис.3.28. Епюри сигналів сповіщувача « Фотон »

Дата добавления: 2015-10-26