Технические средства физической защиты. Оптические средства обнаружения

1.

Технические средства физической защиты
Оптические средства обнаружения
А.А.Краснобородько
1

2.

Классификация оптических средств
Часто используемые названия:
инфракрасные (ИК) извещатели
ИК средства обнаружения,
ИК датчики движения
IR sensors
Делятся на типы:
• пассивные ИК датчики;
• активные ИК датчики.

3.

Инфракрасный диапазон
ИК излучение часто называют «тепловым».
Теоретически, любой объект с температурой выше
абсолютного ноля, является ИК-излучателем.
Длина волны: от 0,74 мкм до 1..2 мм.
Весь ИК диапазон делится на несколько
поддиапазонов, чаще всего выделяют 3.

4.

Типичная картинка из интернета

5.

Пироэлектрический эффект
Появление электрических зарядов на
поверхности некоторых кристаллов
(пироэлектриков) при изменении их
температуры
Принцип действия пироэлектрических фотоприемников
световая энергия, падает на поглощающую
(зачерненную) поверхность кристалла нагревая его.
В результате нагревания изменяется спонтанная
поляризованность кристалла и возникает импульс тока,
который регистрируется электроникой.

6.

Активные ИК извещатели
Как правило используют длину волн 0,8…0,9 мкм.
Зона обнаружения реальных активных ИК датчиков – узкий
конус, поэтому требуется хорошая юстировка.
Часто используется технология генерации
синхронизированных импульсов в целях снижения уровня
интерференции и возможности нейтрализации датчика с
помощью посторонних источников инфракрасного света. Это
также позволяет извещателю функционировать при высокой
фоновой засветке (например, при всходящем или заходящем
солнце, свете фар и т.п.).

7.

Активные ИК извещатели
Пример установки активного ИК датчика:

8.

Активные ИК извещатели
Вариант однолучевого активного ИК датчика:

9.

Особенности применения активных ИК
датчиков
1. Узкая зона обнаружения требует продуманного
выбора места для установки.
2. Часто устанавливаются в качестве дополнительной
защиты небольших пространств: ворота для
транспортных средств, дверные проемы, козырек
основного ограждения или здания, окна.
3. Могут использоваться на протяженных
заграждениях (зона 250…300 м). В этом случае
устанавливаются с перекрытием слепых зон.

10.

Особенности применения активных ИК
датчиков
1. Чувствительность к прозрачности воздуха. Туман,
сильный дождь, дым снижают уровень излучения на
приемнике – возможны ложные сигналы тревоги.
2. Птицы, животные летающие или падающие
предметы – источники ложных срабатываний:
Поэтому, часто используется схема, при которой сигнал
тревоги выдается только при пересечении всех лучей
одновременно. Это позволяет исключить ложные
срабатывания от падающих листьев, пролетающих птиц
и других мелких объектов.
(на следующий слайд)

11.

Особенности применения активных ИК
датчиков

12.

Пассивные ИК датчики
Принцип действия - регистрация изменения
теплового фона, вызванного движением нарушителя
в зоне обнаружения.
Тепловое излучение тела человека, имеет частоту,
соответствующую длине волны 8…14 мкм.
Полученный сигнал усиливается и обрабатывается
логическими схемами, которые срабатывают, как
правило, при том условии, что источник излучения
перемещается в зоне обнаружения датчика.

13.

Пассивные ИК датчики
В пассивных ИК датчиках применяются
Специальные оптические поверхности
(линзы / зеркала Френеля).
Классическая линза Френеля:

14.

Пассивные ИК датчики
Линзы/зеркала Френеля разбивают зону
обнаружения на отдельные секторные участки для:
устранения потенциальных возмущений
вызываемых движением воздуха, нагревом
отдельных предметов, которые могут вызывать
ложные срабатывания
фиксации перемещающихся источников
излучения
(на следующий слайд)

15.

Примеры зон обнаружения пассивных датчиков

16.

Особенности пассивных ИК датчиков
• Птица, пролетающая близко к датчику Может затенить фоновое тепловое излучение.
• Т.к. линзы Френеля имеют размеры в несколько
сантиметров Насекомое, ползущее по поверхности линзы, может заблокировать зону
обнаружения, последует ложный сигнал тревоги.
• Для уверенного обнаружения необходим
«тепловой контраст» (порядка 4 градусов);
• Зависимость обнаружительной способности от
направления движения нарушителя (на
следующем слайде)

17.

Steinel - IS 2160 WHT
• Длина ЗО: 12 м
• Угол ЗО 160 град.
• -40…+ 40 градусов
Зона обнаружения вид сверху
Красный – радиальное движение

18.

Особенности пассивных ИК датчиков.
Внешняя засветка
ИК излучение плохо проникает через большинство
строительных материалов, в том числе через стекло.
Источники теплового излучения, расположенные за
пределами зданий, как правило, не вызывают подачу
ложных сигналов тревоги. (за исключением Солнца).
Оконное стекло и плексиглас являются
эффективными фильтрами для ИК излучения с
«нашей» длиной волны (от 8 до 14 мкм), но
солнечный свет, других частей спектра
проникающий через окна, может нагревать
отдельные участки поверхностей.

19.

Особенности установки пассивных ИК
датчиков
На расстоянии от любых источников тепла,
способных вызывать изменения температурных
характеристик в зоне обнаружения.
На удалении от перемежающихся нагретых
участков или направлять в сторону от таких участков
(обогревательные приборы, радиаторы систем
отопления, горячих труб и т.д.).
Лампа накаливания, на расстоянии менее 3–5 м
от датчика, также может вызвать подачу ложного
сигнала тревоги, если она перегорит или погаснет в
случае неисправности в системе электропитания.

20.

Особенности установки пассивных ИК
датчиков
Дальность действия датчиков с многолучевой
формой зоны обнаружения:
примерно от 6 до 9 метров
угловая величина от 70° до 120°.
Дальность действия датчиков с однолучевой
удлиненной формой поля обнаружения:
до 50 метров
Один и тот же датчик может иметь как
протяженную, так и объемную зону обнаружения в
зависимости от установленной в него линзы
(зеркала).

21.

Пассивные ИК датчики
Для уменьшения количества ложных срабатываний:
В современных пассивных ИК СО используются сложные
алгоритмы фильтрации ложных сигналов тревоги вызванных
движением воздуха и локальным нагревом предметов в
контролируемой зоне.
Достоинства
Низкая цена;
Малое энергопотребление;
Большое разнообразие конфигураций зон
обнаружения;
Малые габариты;
Простота установки и настройки

22.

СПЭК-1115 двухлучевой
• Длина ЗО: 1 …. 75 м
• 4 частоты
• -40…+40 градусов
• Возможные помехи:
Качающиеся ветви
деревьев или иные
объекты перекрывающие
лучи.
Непрочная установка
опоры для крепления
извещателя

23.

СПЭК-5-125 однолучевой
• Длина ЗО: 1 …. 75 м
(модификации – до
125 м)
• Одна частота
• -40…+ 55 градусов

24.

SNS-M-07
• Потолочная установка
• ЗО до 20 м
• -20…+ 40 градусов
Скорость движения
объекта для
срабатывания датчика:
0,6 - 1,5 м/сек.