устройство для охранной сигнализации

Формула изобретения

Устройство для охранной сигнализации, содержащее чувствительный элемент, выполненный в виде коаксиального кабеля, внутренний проводник которого подключен к входу усилителя, выход которого подключен к входу полосового фильтра, выход которого подключен к входу первого детектора, выход которого подключен к входу первого порогового элемента, выход которого подключен к первому входу генератора импульсов тревоги, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в него введены измерительный мост, дифференциальный усилитель, второй детектор, второй пороговый элемент, внутренний и внешний проводники коаксиального кабеля подключены к входам измерительного моста, выходы которого подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу второго детектора, выход которого подключен к входу второго порогового элемента, выход которого подключен к второму входу генератора импульсов тревоги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охранной сигнализации и может быть использовано для охраны протяженных рубежей.

Из известных устройств наиболее близка по технической сущности к предлагаемому изобретению система охраны ограждений, содержащая коаксиальный кабельный датчик в виде электретного кабеля, усилитель заряда, имеющий инвертирующий и неинвертирующий входы, полосовой фильтр в виде фильтров нижних и верхних частот, соединенных последовательно, детектор огибающей в виде последовательно соединенных выпрямителя и фильтра нижних частот, пороговый элемент, временной дискриминатор в виде последовательно соединенных дискриминаторов длительности сигналов и паузы между ними, решающий блок в виде интегратора и счетчика импульсов, входы которых соединены вместе, а выходы соединены соответственно с одним и другим входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом решающего блока, генератор импульсов тревоги, причем внутренний проводник кабельного датчика соединен с инвертирующим входом усилителя заряда, выход которого через полосовой фильтр и детектор огибающей соединен с входом порогового элемента.

Недостатком этой системы является низкая надежность. Этот недостаток определяется:

во первых, отсутствием контроля за величиной емкости кабеля, в связи с чем при нарушении внешней изоляции кабельного датчика и попадании в него при этом влаги быть как потеряна чувствительность, так и увеличиться частота ложных тревог из-за увеличения коэффициента передачи K_п усилителя заряда, определяемого как

K_п=C_д/C_o.o.c

где

C_д- емкость датчика; C_o.o.c емкость отрицательной обратной связи усилителя заряда.

Увеличение K_п усилителя заряда является в этом случае следствием резкого увеличения диэлектрической проницаемости объема между внутренним и внешним проводниками при попадании в кабельный датчик влаги (_воды 80_{воздуха});

во-вторых, отсутствием контроля за обрывом кабельного датчика, вследствие чего прекращается контроль за определенным участком охраняемого рубежа;

в-третьих, отсутствием контроля за недопустимым снижением сопротивления изоляции кабельного датчика, которое приводит к выходу из строя всей системы.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее кабельный датчик, внутренний проводник которого соединен с входом усилителя заряда, выход которого через последовательно соединенные полосовой фильтр, детектор огибающей и пороговый элемент подключен к сигнальному входу генератора импульсов тревоги, введены второй пороговый элемент, второй детектор огибающей, дифференциальный усилитель, измерительный мост переменного тока, причем внутренний и внешний проводники кабельного датчика соединены с одним и другим входами измерительного моста переменного тока, оба выхода которого подсоединяются к одному и другому входам дифференциального усилителя соответственно, выход которого через последовательно соединенные второй детектор огибающей и второй пороговый элемент подключен к управляющему входу импульсов тревоги.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, где 1 - кабельный датчик, выполненный, например, в виде электретного, контактно-электризуемого или пьезоэлектрического кабеля; 2 внутренний проводник кабельного датчика; 3 внешний проводник кабельного датчика; 4 - усилитель заряда; 5 полосовой фильтр, состоящий из последовательно соединенных фильтров нижних и верхних частот; 6 детектор огибающей, состоящий из последовательно соединенных выпрямителя и фильтра нижних частот; 7 пороговый элемент, выполненный, например, на базе операционного усилителя; 8 генератор импульсов тревоги, выполненный в виде генератора стандартных сигналов; 9 измерительный мост переменного тока, выполненный, например, в виде моста емкостей, в одну из диагоналей которого включен генератор синусоидального напряжения, а одним плечом моста является кабельный датчик; 12 пороговый элемент, выполненный, например, на базе операционного усилителя.

Предлагаемое устройство содержит кабельный датчик 1, созданный на основе кабелей, преобразующих собственные механические колебания в электрический заряд, например, на основе контактно-электризуемых, электретных или пьезоэлектрических кабелей, устанавливаемых на охраняемых протяженных рубежах так, чтобы механические воздействия нарушителя на окружающую датчик среду передавались на него. Внутренний проводник 2 кабельного датчика 1 подключен одновременно к входу усилителя заряда 4 и к одному из входов измерительного моста переменного тока 9, к другому входу которого подсоединен внешний проводник 3 кабельного датчика 1. Выход усилителя заряда 4 через последовательно соединенные полосовой фильтр 5, детектор огибающей 6, пороговый элемент 7 соединен с сигнальным входом генератора импульсов тревоги 8. Один и другой выходы измерительного моста переменного тока 9 соединены соответственно с одним и другим входами дифференциального усилителя 10, выход которого через последовательно соединенные детектор огибающей 11, пороговый элемент 12 подключен к управляющему входу генератора импульсов тревоги 8.

Устройство работает следующим образом. В отсутствие сигналов с кабельного датчика 1 и при его исправности контролируемая емкость кабеля такова, что измерительный мост переменного тока 9 находится в сбалансированном состоянии и напряжение между его выходными зажимами равно нулю. В этом случае на выходе порогового элемента 12 присутствует потенциал логической "1", который разрешает запуск генератора импульсов тревоги 8 при появлении на его сигнальном входе сигнала с выхода порогового элемента 7.

При воздействии нарушителя на кабельный датчик 1 его механические колебания преобразуются в электрический заряд, который поступает на вход усилителя заряда 4, в котором происходит его усиление с заданным коэффициентом передачи. Далее сигнал поступает на вход полосового фильтра 5, который выделяет из его спектра регистрируемую составляющую, параметры которой определяются экспериментально. Детектор огибающей 6 производит детектирование выделенной составляющей полезного сигнала и выделяет его огибающую, которая поступает на вход порогового элемента 7. Если амплитуда огибающей сигнала превышает порог срабатывания порогового элемента 7, на его выходе появляется сигнал, производящий запуск генератора импульсов тревоги 8, который выдает импульс тревоги, сигнализирующий о том, что произошло срабатывание устройства в целом.

В процессе эксплуатации кабельного датчика чувствительному элементу могут быть нанесены различные повреждения, в результате чего распределенный датчик может потерпеть работоспособность (как частичную, так и полную). Предлагаемое устройство позволяет контролировать следующие виды неисправностей кабельных датчиков:

обрыв кабельного датчика 1;

замыкание внешнего 3 и внутреннего 2 проводников кабельного датчика 1;

попадание влаги под внешнюю изоляцию кабельного датчика 1 при ее повреждении (между внутренним 2 и внешним 3 проводниками) без нарушения изоляции внутреннего проводника 2.

Обрыв и замыкание внешнего 3 и внутреннего 2 проводников кабельного датчика 1 приводит к тому, что резко уменьшается контролируемая емкость кабельного датчика (C_д C_l l, где C_д емкость кабельного датчика; C_l погонная емкость кабеля; l длина кабеля). Это приводит к тому что происходит разбалансировка измерительного моста переменного тока 9 и на его выходе появляется синусоидальное напряжение, пропорциональное рассогласование моста емкостей, которое подается на входы дифференциального усилителя 10 и усиливается им в заданное количество раз. Усил-енное синусоидальное напряжение с выхода дифференциального усилителя 10 поступает на вход детектора огибающей 11, где происходит выделение его огибающей. С выхода детектора огибающей 11 выпрямленное напряжение поступает на вход порогового элемента 12. Если амплитуда выпрямленного напряжения превышает порог срабатывания порогового элемента 12, происходит его срабатывание и на его выходе устанавливается потенциал логического "0", который запускает генератор импульсов тревоги 8, и он непрерывно выдает импульсы тревоги, сигнализируя о неисправности кабельного датчика 1.

Если будет повреждена только внешняя изоляция (оболочка) кабельного датчика 1, в месте повреждения под оболочку может попадать влага, что также приведет к потере работоспособности устройства. Попадание влаги между внешним 3 и внутренним 2 проводниками в имеющиеся полости кабельного датчика 1 приведет к увеличению его полной емкости, т.к. при заполнении пустот влагой в этих местах изменяется величина диэлектрической проницаемости (_воды 80_{воздуха}). Таким образом, это приведет к возрастанию контролируемой емкости кабельного датчика 1, что также приведет к разбалансировке измерительного моста переменного тока 9, в результате чего на его выходе появится синусоидальное напряжение, пропорциональное рассогласованию моста емкостей. Это синусоидальное напряжение подается на входы дифференциального усилителя 10, усиливается и поступает на вход детектора огибающей 11, где происходит выделение его огибающей. С выхода детектора огибающей 11 выпрямленное напряжение рассогласования поступает на вход порогового элемента 12. Если амплитуда этого напряжения превышает порог срабатывания порогового элемента 12, происходит его срабатывание и на его выходе устанавливается потенциал логического "0", который запускает генератор импульсов тревоги 8 и он также выдает непрерывные импульсы тревоги, сигнализируя тем самым о неисправности кабельного датчика 1. Выбор величины порога срабатывания порогового элемента 12 определяется требованиями к допустимому изменению емкости кабельного датчика 1 и производится в каждом устройстве экспериментально.

Существенным преимуществом предлагаемого устройства является наличие контроля за исправностью кабельного датчика 1 посредством применения измерительного моста переменного тока 9. В процессе эксплуатации кабельного датчика 1 могут иметь место все вышеперечисленные повреждения, причем наиболее вероятным является повреждение его внешней изоляции. Введение в устройство системы контроля за емкостью кабеля позволяет своевременно обнаруживать практически все повреждения чувствительного элемента в кабельном датчике 1, приводящие к выходу из строя устройства в целом, что и ведет к повышению надежности его при эксплуатации.

Другим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является то, что в нем отпадает необходимость применять высокостабилизированный источник постоянного тока ( который в прототипе используется для запитки делителя из резисторов), что, в свою очередь, ведет к повышению помехоустойчивости кабельного датчика и, как следствие, к повышению надежности работы всего устройства в целом.