Патент на изобретение №2273884

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области охранной сигнализации и может быть использовано в средствах обнаружения, выдающих информацию о вторжении нарушителя в охраняемую зону при воздействии на электромагнитное поле. Его использование позволяет получить технический результат в виде увеличения помехоустойчивости устройства. Технический результат достигается за счет того, что проводная линия передачи, размещенная вдоль охраняемого рубежа, выполняет две функции: чувствительного элемента средства обнаружения и линии временной синхронизации работы передатчика и приемника устройства. Устройство содержит передатчик и приемник, проводную линию передачи, размещенную вдоль охраняемого рубежа и подключенную одним концом к передатчику, а другим – к приемнику, причем в передатчике размещены формирователь синхросигнала, генератор импульсов и сумматор, а в приемнике – фильтр высоких частот, устройство выборки и хранения, фильтр низких частот, триггер Шмитта, схема выделения фронта, полосовой фильтр и пороговая исполнительная схема. 2 ил.

Изобретение относится к области охранной сигнализации и может быть использовано в средствах обнаружения, регистрирующих вторжение нарушителя в охраняемую зону или пересечение рубежа.

Известно устройство для охранной сигнализации, описанное в авторском свидетельстве SU, №1834552, МКИ G 08 B 13/24, 1997 г. «Устройство для охранной сигнализации» и предназначенное для регистрации пересечения рубежа. Данное устройство содержит передающий и приемный излучающие кабели, передатчик, развязывающий фильтр, задатчик синхроимпульсов, развязывающий фильтр, триггер, коммутирующую нагрузку, развязывающий фильтр, приемник, триггер, блоки селекции, блоки обработки сигналов, элемент ИЛИ, пороговый элемент, блок тревоги, усилитель постоянного тока и полосовой фильтр.

Передатчик устройства генерирует радиоимпульсы, которые распространяются по передающему излучающему кабелю и излучаются в блокируемое пространство.

Часть энергии радиоимпульсов, излученных в блокируемое пространство, улавливается приемным излучаемым кабелем и подается на вход приемника устройства.

В устройстве анализируются изменения амплитуды принятых зондирующих радиоимпульсов, вызванные пересечением нарушителем охраняемого рубежа. Эти изменения воспринимаются устройством как полезный сигнал, на основе которого формируется сигнал срабатывания.

Недостатком данного устройства является большая неравномерность чувствительности по длине рубежа охраны, т.е. наличие участков с высокой и низкой чувствительностью. Это приводит к существенному ограничению области применения устройства из-за низкой надежности обнаружения и повышенной вероятности ложных срабатываний.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, описанное в патенте №2122238, Россия, МКИ G 08 B 13/24, 1998 г. «Устройство для охранной сигнализации». Это устройство содержит проводную линию передачи, размещенную вдоль охраняемого рубежа, генератор импульсов, подключенный к одному концу проводной линии передачи, пиковый детектор, вход которого подключен к другому концу проводной линии передачи, полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу пикового детектора, и пороговую исполнительную схему, вход которой подключен к выходу полосового фильтра.

Сходными признаками настоящего изобретения с известным устройством являются: чувствительный элемент в виде проводной линии передачи, генератор импульсов, полосовой фильтр и пороговая исполнительная схема.

В указанном устройстве признаком вторжения нарушителя в охраняемую зону является изменение амплитуды зондирующего импульсного сигнала на входе приемника, возникающее при появлении объекта в зоне обнаружения (в области распространения электромагнитной волны). Огибающая принятых зондирующих импульсов выделяется с помощью пикового детектора и подается через полосовой фильтр на вход пороговой исполнительной схемы, которая формирует сигнал срабатывания.

Основным недостатком упомянутого устройства является низкая помехоустойчивость и, как следствие, большая вероятность выдачи ложных сигналов срабатывания данного устройства.

Общеизвестно, что пиковым детектором называется преобразователь электрического сигнала, выходное напряжение которого равно или, по крайней мере, пропорционально наибольшему пиковому напряжению входного сигнала. По определению понятно, что практически любой импульсный сигнал на входе пикового детектора, превышающий по амплитуде зондирующий импульс, может привести указанное устройство в такое состояние, когда сформируются условия либо для пропуска цели, либо для выдачи ложного сигнала срабатывания.

В подобных устройствах проводная линия передачи, размещенная вдоль охраняемого рубежа, имеет, как правило, значительную протяженность и является, помимо прочего, приемной антенной, в которой могут наводиться достаточно мощные импульсы помехи. Источником таких помех могут служить близкорасположенные работающие агрегаты и механизмы, радиостанции, линии электропередач, атмосферные разряды и т.п.

Целью настоящего изобретения является увеличение помехоустойчивости и, как следствие, уменьшение количества ложных сигналов срабатывания устройства. Для реализации этой цели в изобретении поставлена задача – ввести признак, обеспечивающий возможность синхронной работы передающего и приемного блоков.

Эта цель достигнута путем усовершенствования известного устройства, содержащего проводную линию передачи, размещенную вдоль охраняемого рубежа, передатчик, подключенный к одному концу проводной линии передачи, и приемник, подключенный ко второму концу проводной линии передачи, при этом в передатчик известного устройства, содержащий генератор импульсов, дополнительно введены новые элементы: формирователь синхросигнала и сумматор. В приемник известного устройства, содержащий полосовой фильтр и пороговую исполнительную схему, дополнительно введены новые элементы: фильтр высоких частот, устройство выборки и хранения, фильтр низких частот, триггер Шмитта и схема выделения фронта. Кроме того, в известное устройство введены новые функциональные связи между элементами, в том числе в передатчике: выход генератора импульсов подключен к первому входу сумматора, выход формирователя синхросигнала подключен к входу генератора импульсов и ко второму входу сумматора, выход сумматора подключен к одному концу проводной линии передачи. В том числе, в приемнике введены новые связи: второй конец проводной линии передачи через фильтр высокой частоты подключен к первому входу устройства выборки и хранения, а через фильтр низкой частоты подключен к входу триггера Шмитта, выход которого подключен к входу схемы выделения фронта, выход схемы выделения фронта подключен ко второму входу устройства выборки и хранения, выход которой подключен к входу полосового фильтра.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-2.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, где введены следующие обозначения: передатчик – 1; проводная линия передачи – 2; приемник – 3; формирователь синхросигнала – 4; генератор импульсов – 5; сумматор – 6; фильтр высокой частоты – 7; устройство выборки и хранения – 8; фильтр низкой частоты – 9; триггер Шмитта – 10; схема выделения фронта – 11; полосовой фильтр – 12; пороговое исполнительное устройство – 13.

На фиг.2 приведены временные диаграммы зондирующих, синхронизирующих и управляющих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Передатчик 1 и приемник 3, соединенные проводной линией передачи 2 (фиг.1), размещают на противоположных концах охраняемого рубежа. Формирователь синхросигнала 4 формирует на своем выходе низкочастотную последовательность синхросигналов 14 (фиг.2). Данная последовательность поступает на вход генератора импульсов 5, который по каждому фронту синхросигнала вырабатывает широкополосный импульс наносекундной длительности 15 (фиг.2), поступающий на один из входов сумматора 6. На второй вход сумматора поступает последовательность синхросигналов. Таким образом, на выходе сумматора 6 формируется сигнал сложной формы 16 (фиг.2), представляющий смесь широкополосного зондирующего сигнала и низкочастотного синхросигнала. В проводной линии передачи 2, подключенной к выходу сумматора 6, формируется электромагнитная волна, распространяющаяся в направлении от передатчика 1 к приемнику 3 и имеющая в своем составе высокочастотную и низкочастотную составляющие. По мере распространения электромагнитная волна теряет часть энергии. Эти потери обусловлены как отражением от неоднородностей в линии, так и погонным затуханием линии. Причем большему затуханию подвергаются высокочастотные составляющие спектра импульсного сигнала. Данное влияние проявляется в виде уменьшения амплитуды и затягивания фронтов зондирующих импульсов на входе приемника 3.

Принятый сигнал одновременно поступает на вход фильтра высокой частоты 7 и на вход фильтра низкой частоты 9. С помощью данных фильтров производится разделение входного сигнала на высокочастотную и низкочастотную составляющие. На выходе фильтра высокой частоты 7 выделяются высокочастотные зондирующие импульсы и импульсы помехи 17 (фиг.2). Высокочастотные зондирующие импульсы изображены сплошной линией, а импульсы помехи – пунктирной линией. На выходе фильтра низкой частоты 9 выделяется низкочастотный синхросигнал 18 (фиг.2).

Низкочастотный синхросигнал поступает на вход триггера Шмита 10, выполняющего функцию усилителя-ограничителя, где преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов 19 (фиг.2). Далее из этой последовательности с помощью схемы выделения фронта 11 формируются импульсы управления 20 (фиг.2), синхронизированные по времени с принятыми зондирующими импульсами. Данные импульсы управления поступают на управляющий вход устройства выборки и хранения 8. На информационный вход устройства выборки и хранения 8 поступают принятые зондирующие импульсы и импульсы помехи 17 (фиг.2). Таким образом, моменты выборки сигнала приходятся только на зондирующие импульсы, а все остальное время информационный вход устройства выборки и хранения закрыт. В результате на выходе устройства выборки и хранения 8 формируется напряжение огибающей 21 (фиг.2), величина которого зависит только от амплитуды принятых зондирующих импульсов. Наличие на входе устройства выборки и хранения 8 любых других импульсов помехи, не совпадающих по времени с зондирующими импульсами, не влияет на величину выходного напряжения устройства выборки и хранения 8. Полученное напряжение подается через полосовой фильтр 12 на вход пороговой исполнительной схемы 13, порог срабатывания которой выбирается таким, чтобы напряжение на ее входе не превышало этот порог в отсутствие нарушителя и превышало его при пересечении нарушителем охраняемого рубежа.

Полоса пропускания полосового фильтра 12 определяется диапазоном скоростей движения нарушителя через охраняемый рубеж.

В отсутствие нарушителя сигнал на выходе устройства выборки и хранения 8 имеет вид постоянного напряжения определенной величины. Соответственно напряжение на выходе полосового фильтра 12 равно нулю и не вызывает срабатывания пороговой исполнительной схемы 13.

При движении нарушителя в зоне обнаружения в электромагнитном поле, созданном устройством, возникают возмущения, проявляющиеся в виде дополнительного затухания высокочастотных составляющих спектра зондирующих импульсов и, в итоге, появлении на выходе устройства выборки и хранения 8 изменений огибающей напряжения 21 (фиг.2), которые, пройдя через полосовой фильтр 12, вызывают срабатывание пороговой исполнительной схемы 13.

Таким образом, введение блоков и связей, обеспечивающих синхронную работу передатчика и приемника (путем смешивания в проводной линии передачи зондирующих импульсов и импульсов синхронизации с последующим разделением их в приемнике) позволяет исключить влияние импульсной помехи на формирование сигналов срабатывания, что влечет за собой увеличение помехоустойчивости и уменьшение количества ложных сигналов срабатывания предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Устройство для охранной сигнализации, содержащее передатчик и приемник зондирующих импульсов, проводную линию передачи, размещенную вдоль охраняемого рубежа и подключенную одним концом к передатчику, а другим – к приемнику, в указанном передатчике размещен генератор импульсов, в указанном приемнике размещены последовательно подключенные полосовой фильтр и пороговая исполнительная схема, отличающееся тем, что в указанный передатчик дополнительно введены формирователь синхросигнала и сумматор, в указанный приемник дополнительно введены фильтр высоких частот, устройство выборки и хранения, фильтр низких частот, триггер Шмитта и схема выделения фронта, причем в передатчике выход формирователя синхросигнала подключен к входу генератора и к первому входу сумматора, выход генератора подключен ко второму входу сумматора, выход сумматора подключен к одному концу линии передачи, в указанном приемнике вход фильтра высоких частот и вход фильтра низких частот объединены и подключены ко второму концу линии передачи, выход фильтра высоких частот соединен с первым входом устройства выборки и хранения, выход фильтра низких частот через последовательно подключенные триггер Шмитта и схему выделения фронта – со вторым входом устройства выборки и хранения, выход устройства выборки и хранения подключен к входу полосового фильтра.

РИСУНКИ