2 ФИЗИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ОБНАРУЖЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ОСТЕКЛЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ В ИЗВЕЩАТЕЛЯХ

В основе функционирования звуковых и совмещенных с ними извещателей лежит принцип регистрации поля акустических волн, образующихся и распространяющихся в воздушной среде при разрушении охраняемой остекленной конструкции. При этом диапазон частот, используемых для анализа, как правило, располагается в области слышимой человеком. Для обнаружения разрушения охраняемой конструкции сами извещатели сигналов не создают и не излучают, вследствие чего их относят к классу пассивных средств обнаружения.

На первом этапе развития звуковых извещателей использовался одноканальный метод анализа сигналов. Алгоритм обнаружения был ориентирован на характерный, знакомый всем высокочастотный звук разбития стекла, эффективная часть спектра которого находится в диапазоне от единиц до десятков килогерц.

Однако, как выяснилось позднее, звуки, подобные этому, могут возникать не только при разрушении остекленной конструкции, но и при падении, например, связки ключей или стеклянных предметов, соударении металлических деталей, работе звонков или сирен и воздействии других импульсных звуковых сигналов. Поэтому помехоустойчивость таких извещателей была не очень высокой.

Очередным шагом в развитии звуковых извещателей стало использование двухканальной обработки сигналов. Это обусловлено тем, что привычный для нас высокочастотный звук разбития стекла является хотя и достаточно характерным, но все же вторичным. При разрушающем ударе по стеклу на первом этапе происходит небольшой прогиб стеклянного полотна и его вибрация, в результате которой возникают низкочастотные звуковые колебания в диапазоне от единиц до сотен герц (в зависимости от размеров стекла, способа его разрушения, особенностей размещения несущей конструкции). В момент удара в стекле возникают внутренние напряжения. Если величина таких напряжений превышает критический уровень, то происходит разлом материала (стекла), сопровождающийся образованием и распространением трещин. Возникающая при этом акустическая эмиссия порождает характерный высокочастотный звук разбития стекла, максимальные амплитудные значения которого (в зависимости от вида, размера, способа закрепления и разрушения стекла) лежат в диапазоне от 4 до 15 кГц.

Обобщенная функциональная схема охранного звукового извещателя разрушения стекла показана на рисунке 2.1.

В цикле функционирования охранный звуковой извещатель принимает акустические сигналы с помощью чувствительного элемента – микрофона (1) и преобразует их в электрические сигналы, поступающие в блок обработки (2). В этом блоке осуществляется усиление сигналов и их анализ по выделяемым признакам.

Условные обозначения:
1 – чувствительный элемент (микрофон);
2 – блок обработки сигнала;
3 – блок индикации;
4 – блок формирования извещений;
5 – блок питания;
5' – контроль напряжения питания

Рисунок 2.1 – Обобщенная функциональная схема охранного звукового извещателя разрушения стекла

При идентификации сигнала, как звука от разбиваемого стекла, на выходе блока обработки (2) вырабатывается управляющий сигнал, передаваемый в блок формирования извещений, который выдает сигнал тревоги в линию связи.

Кроме того, блок формирования извещений управляет работой встроенных световых индикаторов (3), отображающих текущее состояние извещателя.

Блок питания (4) обеспечивает электропитанием другие функциональные части извещателя. Основными узлами, определяющими совместимость извещателя с другими техническими средствами системы охранной сигнализации, являются блоки питания и формирования извещений. Параметры стыков: «извещатель – источник электропитания», «извещатель – ШС» определены в нормативных документах (ГОСТ Р 51186-98 [8], технических условиях на извещатели конкретных типов).

Электропитание извещателей может осуществляться от:

- вторичного источника электропитания извещателей с номинальным выходным напряжением 12 В, работающего, от сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В и частотой (50 ± 1) Гц;

- специальной электрической линии ППК, предназначенной для электропитания извещателей;

- ШС ППК;

- автономного источника электропитания (гальванического элемента).

К функциям вторичного источника электропитания также относится обеспечение резервирования, т.е. перехода на электропитание от резервного источника (аккумулятора) без провалов (выбросов) напряжения питания, приводящих к ложному срабатыванию извещателя.

Извещатели, питающиеся от вторичного или автономного источника электропитания, должны контролировать уровень выходного напряжения источника и формировать извещения о неисправности при снижении напряжения ниже критического уровня.

Параметры стыка «извещатель – ШС» определяют принципиальную возможность совместной работы извещателей с ППК, УОО СПИ, ПЦН, применяемых подразделениями вневедомственной охраны полиции.

Извещатели со стандартным универсальным (неадресным) интерфейсом для такой совместимости должны обеспечивать коммутацию цепей с напряжением до 72 В и током до 30 мА. Параметры адресных интерфейсов (проводного или радиоканального) определяются параметрами протокола двухстороннего обмена информацией между извещателями и объектовым оборудованием адресных или радиоканальных объектовых систем охранной сигнализации, в составе которых функционируют извещатели.

Длительность тревожного извещения, формируемого извещателями с универсальным (неадресным) интерфейсом с для передачи на пульт централизованного наблюдения, должна быть не менее 2 с. При питании от ШС извещатели формируют тревожное извещение замыканием шлейфа сигнализации, которое сохраняется до выключения электропитания ППК (отключения ШС). При срабатывании извещателя ток через его выходные цепи должен быть ограничен ППК на уровне, не превышающем 35 мА.

Основными характеристиками назначения звуковых и совмещенных (в части акустического канала) извещателей, приводимыми в технической документации, являются максимальная дальность действия и минимальная охраняемая площадь. Кроме этого указывают параметры помехозащищенности, надежности, конструктивное исполнение для работы в условиях окружающей среды, возможность работы во взрывоопасных зонах, параметры электропитания, массу, габаритные размеры и ряд других технических параметров.

Далее >>>