Филипп Уокер - Электронные системы охраны

Пьезодатчики для охраны стен и оград

Благодаря высокой способности чувствительных к ускорению пьезоэлектрических материалов различать высоко- и низкочастотные сигналы, они весьма подходят для охраны. Большинство естественных колебаний этих преград - низкочастотные, а вот вибрация при попытке проникновения имеет высокую частоту.

Поскольку вырабатываемое напряжение прямо пропорционально ускорению, то можно перевернуть формулу и полюбопытствовать, какое смещение необходимо для каждой частоты колебаний, чтобы получить определенное напряжение. Такой подсчет даст нам величину различающей способности прибора.

Для получения напряжения требуется, к примеру, смещение на десятую долю дюйма при частоте в 10 гц. Согласно правилу прямой пропорции, то же напряжение будет получено при частоте в 100 гц смещением на сотую долю дюйма, а при 1000 гц - на тысячную. Реакция пьезоэлектрических детекторов на редкие сигналы, например, от разрезания проволочного ограждения, впечатляет. Но на самом деле этими свойствами пьезоэлектриков воспользовалось крайне мало фирм-производителей сигнализационного оборудования. И это - несмотря на сочетание в них всех преимуществ инерционных датчиков с бесконтактным срабатыванием.

Датчики на основе электретного кабеля

Английское выражение " прижаться ухом к земле" значит "быть осведомленным". Службы промышленной безопасности нуждаются в этом прежде всего. Специально для их нужд и был создан электретный микрофон-кабель (Патент США No 3 673 482). Так же, как сейсмический детектор и пьезоэлектрический микрофон, электретный кабель должен быть соединен с источником информации - землей, оградой, дорожным полотном и т.д.

А вот отличается он от своих собратьев тем, что передает в точности все, что "слышит". Вы помните, что пьезоэлектрические датчики, чувствительные к ускорению, почти не воспринимают низкие частоты (подобно инерционным ЭУ), а сейсмические детекторы, наоборот, тяготеют к низким частотам.

Мы уже убедились в том, что полезно, конечно, когда датчик фильтрует сигналы, уменьшая число ложных срабатываний, но хуже, когда он отсекает хоть один раз то, что указывает на реальную опасность. Электретный кабель "слышит" все, оставляя труд по сортировке сигналов на долю создателей электронной системы его обслуживания.

Если вы уже знакомы с использованием электретного микрофона в громкоговорительных и радиовещательных устройствах, то могли бы предположить, что этому разделу место в главе 21 под подзаголовком "Устройства наведенного поля". Это верно, если бы эта книга была об электронной "начинке" систем сигнализации, но речь-то идет о прикладных применениях электроники. Ведь в тех случаях, когда прибор связан с нашей повседневной жизнью, для нас важнее сначала понять, что он делает, а уже потом - как он устроен.

Электрет - это диэлектрический материал конденсатора, предварительно заряженного на все время пользования путем подачи на диэлектрик высокого напряжения, близкого к пробивному для этого диэлектрика. Было открыто, что подобным свойством постоянно удерживать на себе электрический заряд обладают некоторые вещества из группы флюорэтиленов. Это открытие практически перечеркнуло использование старых микрофонов, требовавших подведения к ним высокого напряжения. Такое электрическое поле ведет себя подобно магнитному. Это отражено и в названии "Электрет", являющимся сочетанием английских слов "electric" (электрический) и "magnetic" (магнитный).

Малейшего давления на покрытие, произведенного, например, проволокой в ограде, которая прогнулась под ногой нарушителя, достаточно, чтобы появился сигнал, передаваемый на пульт управления. Конечно, совершенно очевидно, что ограда периметра, обнесенная столь чувствительным кабелем, будет генерировать огромное число сигналов от самых слабых воздействий.

Преодолеть эту какофонию можно тщательным конструированием и испытанием электронных систем обработки сигнала. Причем, испытывать систему следует до поставки ее заказчику. Для наладки оборудования, как правило, необходимо на основе расчетов, эксплуатационного опыта и полевых испытаний выделить набор типичных ситуаций возникновения ложной тревоги, смоделировать их, записать их электронное отображение и создать погашающую электронную модель-зеркало. Точно так же должен быть зафиксирован "почерк" сигналов о реальной опасности. Затем необходимо выделить характеристики, максимально различающие электронное отображение истинной и ложной тревоги.