Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования.

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

ФАКУЛЬТЕТ «ПОДГОТОВКА АВИАЦИОННЫХСПЕЦИАЛИСТОВ»

КАФЕДРА «ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой ОАБ

профессор В.М. Ильин

« » 2011г.

Доцент Вербицкий Ю А

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине

Технические средства обеспечения авиационной безопасности и их эксплуатация

Тема 1. Система охранной сигнализации аэропорта.

Лекция 1.5. Комбинированные датчики охранной сигнализации.

Обсуждена на заседании кафедры ОАБ

Протокол № от « « 2011г.

Ульяновск 2011

Введение

Учебные вопросы

1 Микроволновый метод обнаружения.

2. Комбинированные датчики, технические характеристики и возможности.

3.Установка и использование комбинированных датчиков

Заключение

Литература.

Основная:

1.Авиационная безопасность: учеб. пособие: в 2 ч. Ч.1А.В. Дормидонтов, С.И. Краснов, Н.В. Павлов; под общей редакцией С.И. Краснова, - Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2009. _ 192с.

2.

Учебно-материальное обеспечение.

1. Наглядные пособия.

2. Технические средства обучения.

3. Приложения.

Введение.

Датчики являются одним из главных элементов системы сигнализации и во многом определяют ее эффективность.

Для повышения помехоустойчивости системы охраны находят широкое применение, так называемые, комбинированные средства обнаружения.

Прежде чем перейти к подробному анализу особенностей датчиков двойной технологии, целесообразно остановиться на изложении основных принципов микроволнового метода обнаружения, который, чаще всего, используется в сочетании с ИК-методом.

1. Микроволновый метод обнаружения.

Принцип действия микроволнового активного метода обнаружения основан на излучении в окружающее пространство электромагнитного поля СВЧ диапазона и регистрации его изменений, вызванных отражением от нарушителя, движущегося в зоне чувствительности датчика. Микроволновые активные датчики, реализующие этот метод, относятся к классу активных детекторов движения.

Микроволновые датчики состоят из следующих основных элементов:

• СВЧ генератора;

• антенной системы, создающей электромагнитное поле в окружающем пространстве, принимающей отраженные сигналы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму пространственной зоны чувствительности;

• СВЧ приемника, регистрирующего изменение характеристик принятого сигнала;

• блока обработки, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех.

Генератор микроволнового датчика предназначен для формирования СВЧ сигнала - обычно в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн (10...11 ГГц), в последнее время производителями датчиков начали осваиваться и более коротковолновые диапазоны (24...25 ГГц). Первоначально в микроволновых датчиках использовались генераторы на диодах Гана, в настоящее время производители перешли на транзисторные генераторы. Современные СВЧ генераторы позволяют формировать стабильный сигнал с требуемыми характеристиками при малых габаритах и низком потреблении.

В качестве антенной системы в микроволновых датчиках обычно используется единственная совмещенная приемо-передающая антенна. В большинстве современных датчиков применяются микрополосковые антенны, обладающие меньшими габаритами, весом и стоимостью по сравнению с широко использовавшимися ранее рупорными антеннами. Однако рупорные антенны продолжают применяться некоторыми производителями датчиков и в настоящее время, так как обеспечивают несколько более высокую точность формирования диаграммы направленности.

Микрополосковая (в зарубежной литература patch- печатная) антенна представляет собой металлический проводник той или иной формы, расположенный над заземленной подложкой. Она может быть удачно совмещена с печатной платой, на которой расположены СВЧ каскады. Имеются конструкции из параллельно расположенных многосторонних плат. В определенной точке к микрополосковой антенне подключается приемопередатчик. В этой точке осуществляется подвод мощности от передатчика и отвод принятого сигнала на вход приемника. 

Макет МПА

Рупорные антенны представляют собой конический или пирамидальный рупор, соединенный с круглым или прямоугольным волноводом. В частности, облучатель параболической антенны является маленькой рупорной антенной.

Рупорная антенна

Вообще говоря, формы зон чувствительности микроволновых детекторов не отличаются таким многообразием, как у ИК-пассивных датчиков. Конфигурация зоны чувствительности микроволновых датчиков представляет собой объемное тело, напоминающее по форме эллипсоид. В идеале от антенной системы требуется излучение (и, соответственно, прием) только в переднее полупространство без заметного заднего и бокового излучения (с целью минимизации ложных срабатываний).

Перемещение нарушителя в зоне чувствительности приводит к появлению изменяющегося во времени отраженного сигнала. Здесь различают два эффекта: изменение пространственной картины стоячих волн и частотный сдвиг отраженной от движущегося человека волны (эффект Доплера). Микроволновые датчики, основанные на регистрации первого эффекта, называются амплитудно-модуляционными, второго - доплеровскими. Вообще говоря, оба этих эффекта неразрывно связаны, имеют общую природу и одинаковое проявление, и поэтому практически неразделимы.

Эффект Доплера описывает сдвиг частоты сигнала в зависимости от относительного движения источника и приемника. Так волна, посланная источником, который удаляется от приемника, будет приниматься им на меньшей частоте по сравнению с волной от неподвижного источника или от источника, приближающегося к приемнику. Если же приемник приближается к неподвижному источнику, то частота принимаемой им волны будет больше по сравнению с неподвижным приемником или приемником, удаляющимся от источника. Это явление обнаружил Христиан Доплер в 1842 году.

. Наибольшее распространение получили доплеровские микроволновые датчики, имеющие более высокую чувствительность. Доплеровский сдвиг частоты df возникает при движении нарушителя вдоль луча, частота отраженного сигнала возрастает при движении к датчику и уменьшается при движении от датчика. Абсолютная величина df пропорциональна частоте зондирующего сигнала f и составляющей скорости движения вдоль луча.

Типичные значения регистрируемых датчиком величин доплеровского сдвига лежат в диапазоне частот сетевой помехи 50/60 Гц и ее гармоник. Для борьбы с этими помехами современные микроволновые датчики оснащаются режекторными фильтрами (в том числе адаптивными) гармоник электрической сети. Другими источниками помех, вызывающими ложные срабатывания доплеровских микроволновых датчиков, являются отражения от вибрирующих, колеблющихся и движущихся хорошо отражающих объектов. Такими источниками ложных срабатываний могут быть, например:

• установочная арматура включенных ламп дневного света;

• работающее электрооборудование, создающее вибрацию;

• потоки дождевой воды на стеклах;

• движение воды в пластиковых трубах;

• мелкие животные и птицы.

В прежние годы, до широкого распространения ИК-детекторов, микроволновые активные датчики пользовались большой популярностью. Сейчас и спрос, и предложения этих датчиков существенно снизились. Основные характеристики микроволновых датчиков российского производства, предназначенных для установки внутри помещений, приведены в табл1. Все эти датчики имеют сплошную объемную зону чувствительности, предусмотрена возможность регулировки в широких пределах максимальной дальности обнаружения. Рекомендуемая высота установки 2...2,5 м. Допускается эксплуатация нескольких датчиков в одном помещении - для исключения взаимного влияния сигналов, возможен выбор одной из четырех рабочих частот.

Таблица 1.
Характеристика	Аргус-2	Аргус-3	Волна-5	Тюльпан-3
Максимальная дальность действия, м	от 2...4 до 12...16	от 2...3 до 6...7,5	от 2...4 до 12...16	от 1,5...3,5 до 15...17
Ширина зоны при наибольшей дальности, м	6...8	3...4	6	12...13
Высота зоны чувствительности при наибольшей максимальной дальности, м	4...5	2...3	8	7...8
Угол обзора в горизонтальной плоскости; град. в вертикальной плоскости	100 75	80...110 45...75		100 60
Контролируемая площадь, м2	90	25	90	90
Контролируемый объект, м3	200	40		250
Диапазон обнаруживаемых скоростей перемещения, м/с	0,3...3	0,3...3	0,3...3	0,3...3
Напряжение питания, В	10,2...15	10,2...15	10...72	10,2...24
Потребляемый ток, мА	16	30	70
Диапазон рабочих температур, 0С	-30...+50	-10...+50	-30...+50	-30...+50
Габариты, мм	98х85х62	90х75х40	98х85х62	90х75х40
Масса, г	250	100	200	250

Датчики движения