Реферат: Оптические средства обнаружения
- низкая стоимость;
- возможность использования одного СО в различных приложениях при использовании сменных линз.
Обычно каждый сегмент линзы Френеля формирует свой луч диаграммы направленности. Использование современных технологий изготовления линз позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность СО по всем лучам за счет подбора и оптимизации параметров каждой линзы-сегмента: площади сегмента, угла наклона и расстояния до пироприемника, прозрачности, отражающей способности, степени дефокусировки. В последнее время освоена технология изготовления линз Френеля со сложной точной геометрией, что дает 30%-е увеличение собираемой энергии по сравнению со стандартными линзами и, соответственно, увеличение уровня полезного сигнала от человека на больших расстояниях. Материал, из которого изготавливаются современные линзы, обеспечивает защиту пироприемника от белого света. К неудовлетворительной работе ИКСО могут привести такие эффекты как тепловые потоки, являющиеся результатом нагревания электрических компонентов СО, попадания насекомых на чувствительные пироприемники, возможные переотражения инфракрасного излучения от внутренних частей СО. Для устранения этих эффектов в ИКСО последнего поколения применяется специальная герметичная камера между линзой и пироприемником, например, в новых СО фирм PYRONIX и С&К. По оценкам специалистов, современные высокотехнологичные линзы Френеля по своим оптическим характеристикам практически не уступают зеркальной оптике.
Зеркальная оптика как единственный элемент оптической системы применяется достаточно редко. ИКСО с зеркальной оптикой выпускаются, например, фирмами SENTROL и ARITECH. Преимуществами зеркальной оптики являются возможность более точной фокусировки и, как следствие, увеличение чувствительности, что позволяет обнаруживать нарушителя на больших расстояниях. Использование нескольких зеркал специальной формы, в том числе многосегментных, позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность по всей длине зоны обнаружения, причем эта чувствительность на удаленных участках зоны обнаружения приблизительно на 60% выше, чем при использовании простых линз Френеля. С помощью зеркальной оптики проще обеспечивается защита ближней зоны, расположенной непосредственно под местом установки ИКСО. По аналогии со сменными линзами Френеля ИКСО с зеркальной оптикой комплектуются сменными отстегивающимися зеркальными масками, применение которых позволяет выбирать требуемую форму зоны чувствительности и дает возможность адаптировать СО к различным конфигурациям защищаемого помещения.
В современных высококачественных ИКСО используется комбинация линз Френеля и зеркальной оптики. При этом линзы Френеля используются для формирования зоны чувствительности на средних расстояниях, а зеркальная оптика - для формирования ан-тисаботажной зоны под датчиком и для обеспечения очень большого расстояния обнаружения.
2. Активные оптические СО. Принцип действия, особенности применения
Разработка отечественных активных ИКСО ведется с начала 60-х гг. В первых разработках в качестве источников излучения использовались лампы накаливания. Модуляция излучения в этих изделиях осуществлялась с помощью механических модуляторов. Такие ИКСО имели низкую эффективность, большие габаритные размеры и значительные токи потребления.
Принцип действия активных ИКСО можно пояснить, воспользовавшись обобщенной структурной схемой.
Оптическая система источника излучения создает узконаправленный луч ИК-излучения. В качестве источника ИК-излучения используются полупроводниковые излучающие диоды с рабочей длиной волны 0,94 мкм, которые располагаются в фокусе оптической системы.
Для обеспечения необходимого значения тока через диод и снижения тока потребления ПРД питание диода осуществляется импульсным промодулированным напряжением, которое вырабатывается в устройстве электронной модуляции. Угол расхождения луча 2, как правило, составляет 1,5...2°, что позволяет получить необходимую мощность излучения ПРД для блокирования рубежа протяженностью 200...250 м с учетом воздействия метеорологических факторов.
Луч ПРД направлен на оптическую систему ПРМ, угол поля зрения 2<р которого составляет обычно 2...30 . Небольшой угол поля зрения ПРМ позволяет уменьшить влияние побочных фоновых засветок фотоприемника. Однако в ПРМ попадает поток ИК-излучения, охватываемый только световым диаметром DC bоптической системы. Поэтому чувствительная зона активного двухпозиционного ИКСО представляет собой луч диаметром постоянного сечения по всей длине блокируемого участка 1_Б л.
ИК-излучение фокусируется оптической системой ПРМ на чувствительную площадку фотоприемников. Получаемые с них импульсы фототока усиливаются и поступают на устройства обработки для формирования сигналов тревоги.
В зависимости от количества лучей и их расположения ИКСО могут выполнять различные тактические задачи. Горизонтальное расположение двух лучей позволяет за счет временной обработки сигналов определять направление движения нарушителя. Вертикальное расположение лучей в активных ИКСО повышает надежность блокирования рубежей и периметров по сравнению с однолучевыми СО.
Более подробно принцип действия активных ИКСО рассмотрим по структурным схемам ПРД и ПРМ двухканального ИКСО, позволяющего определять направление движения нарушителя. Эти схемы являются наиболее характерными для построения активных ИКСО.
ПРД имеет два идентичных канала. Каждый луч формируется импульсным излучением диодов VD1 и VD2. Схема излучения каждого канала запускается цепью синхронизации от переменного напряжения с частотой питающей сети, которое подается на входной трансформатор.
Выпрямленные полуволны напряжения, снимаемые со включенных противофазно вторичных обмоток входного трансформатора, формируются в прямоугольные импульсы и поступают в усилители мощности, нагрузкой которых являются выходные трансформаторы. Такое включение вторичных обмоток входного трансформатора обеспечивает подачу на входы формирователей прямоугольных импульсов напряжения от разных полупериодов, чем достигается поочередная работа каналов.
Со вторичных обмоток выходных трансформаторов снимаются импульсы тока, осуществляющие модуляцию излучения диодов VD1 и VD2.
Падающий на оптическую систему ПРМ поток излучения фокусируется на чувствительную площадку фотодиода и преобразуется им в фототок. Импульсы фототока образуют на входном сопротивлении усилителя импульсное напряжение, которое усиливается по мощности.
Так как ИКСО рассчитан на работу в различных метеоусловиях, то амплитуда импульсов может колебаться в широких пределах. Для поддержания амплитуды в определенных пределах предусмотрена АРУ.
Учитывая, что угол расхождения луча позволяет облучать одновременно обе оптические системы ПРМ, схема совпадения пропускает только импульсы "своего" канала от соответствующей полуволны напряжения синхронизации.
Порог усилителя АРУ выбран из расчета преобладания сигнала над уровнем шума в 5...6 раз при наихудших метеоусловиях и в 15...25 раз - при хороших метеоусловиях.
В зависимости от последовательности пересечения лучей на выходах схем согласования поочередно для каждого канала изменяются уровни напряжений, которые поступают на схему логической обработки. Соответствующие сигналы выдаются за счет срабатывания одного из реле ключевой схемы.
Генератор синхронизации синхронизирует работу датчика, выдавая на ПРД, а также на схемы совпадения и логической обработки ПРМ, синусоидальные напряжения соответствующих амплитуд и фаз при отсутствии сети 220 В.
В ИКСО с вертикальным расположением лучей цепь синхронизации работы каналов отсутствует. Различение "своего" канала обеспечивается взаимным расположением передающего и приемного устройств. В таких ИКСО схема обработки сигналов более простая, чем в активных ИКСО с горизонтальным расположением лучей.
