Датчики (извещатели). Виды, принцип действия

Датчик (извещатель) -устройство, воспринимающее изменение среды, в которой находится, и передающее образованный сигнал “тревоги” на другие приборы.

По функциональному назначению:

- для контроля состояния помещений, предназначенные для обнаружения проникновения в помещения или нарушения пожарной обстановки. Они, в свою очередь, подразделяются на активные, позволяющие регистрировать изменение энергетического поля, которое создается ими в помещении, и пассивные, восприни­мающие действия возмущающих факторов;

- для контролируемых зон - обнаружение нарушителей и попы­ток проникновения в пространство контролируемых зон вне охра­няемых помещений;

- для ограждений и заграждений - фиксация попыток несанкци­онированного доступа, проявляющихся в возникновении деформа­ций или разрушений инженерных сооружений;

- противоподкопные - обнаружение проникновении в помещения, контролируемые зоны, преодоление ограждений и заграждений с помощью подкопов.

Рассмотрим различные физические явления работы датчиков, лежащие в основе классификации, и принципы их работы.

Основные группы датчиков используемых для блокирования объектов.

По принципу действия датчики делятся: магнитно-контактные, ударно-контактные, электроконтактные, звуковые, вибрационные, ультразвуковые, радиоволновые, комбинированные и т.д.

Электроконтактные датчики. Их работа базируется на принципах потери целостности электрической цепи (разрыв) в случае несанкционированного проникновения перемещением конструктивных элементов, входящих в эту цепь. Фактически они являются электрическими выключателями нажимного типа с нормально разомкну­тыми контактами. Такие датчики могут выполняться на основе тон­ких проводников, разрыв которых нарушает целостность цепи, что расценивается как нарушение состояния охраны. Эти проводники (или ленты) располагают на поверхности или натягивают по пери­метру определенного пространства.

Магнитоуправляемые датчики. По сравнению с предыдущим ти­пом датчиков разрыв цепи у них наступает вследствие размыкания магнитоуправляемых контактов, которые находятся под действием постоянного магнита. Его смещение относительно контактов и вы­зывает размыкание цепи.

Вибрационные датчики. Функционирование датчиков этого типа ос­новано на многократном размыкании и замыкании инерционных контактов под действием вибраций, вызываемых ударами по защи­щаемой поверхности (стекло, стенные и потолочные конструкции и др.). В качестве ударного датчика может быть использован магнитоконтактный датчик, но отличающийся по конструктивному испол­нению. Постоянный магнит закрепляется на пружинящем основа­нии, и его колебания при ударе хаотически замыкают и размыкают соответствующие ему контакты. Такие датчики могут выполняться и с использованием бесконтактной фиксации информации об ударах с использованием волоконно-оптических преобразователей.

Пьезоэлектрические датчики. Их работа основана на пьезоэ­лектрическом эффекте, т.е. возникновении тока при механических колебаниях (ударах) кристаллов некоторых материалов. Напри­мер, на основе кремниевой пластинки с мембраной, на которую нане­сены резистивные элементы, меняющие свое сопротивление за счет пьезоэлектрического эффекта. Заметное проявление пьезоэлектри­ческого эффекта наблюдается в кристаллических веществах, имеющих аномально высокую диэлектрическую проницаемость. Чаще всего используют кварц, который сочетает пьезоэлектрические свой­ства с высокой механической прочностью, изоляционными свойства­ми и независимостью пьезоэлектрических показателей в широком температурном диапазоне. Еще лучшими характеристиками обла­дает пьезокерамика из титана бария.

Инфракрасные датчики. ИК-датчики разделяются на активные, излучающие и принимающие, и пассивные, только воспринимающие инфракрасное (тепловое) излучение. В первом случае фактом на­рушения охраны является пересечение барьера излучатель-прием­ник, во втором - происходит обнаружение и, возможно, определение направления и расстояния до нарушителя.

В принципе, источниками инфракрасного излучения являются все тела, обладающие температурой выше абсолютного нуля. Излу­чение носит тепловой характер и обладает широким спектром. Возможно использование собственного излучения объек­та и отраженного от него ИК-излучения других естественных или искусственных источников. Пассивные ИК-датчики получили ши­рокое распространение из-за способности обеспечить эффектив­ную защиту при невысокой стоимости.

Емкостные датчики. Работают из-за вариаций емкости антен­ной системы, в качестве которой можно использовать охраняемый объект (сейф, металлический шкаф и т.п.). Емкость изменяется при приближении или удалении нарушителя от объекта охраны. Такие датчики также эффективны для охраны складов, ангаров и прочих легких металлических конструкций. В этом случае антенной являются отрезки обычного монтажного провода.

Акустические датчики. Принцип их работы основан на регистрации звуковых колебаний, непременно возникающих при преднаме­ренных попытках проникновения в помещение или преодолении заграждений. Каждое нарушение по характеру проникновения (перелезание, сверление, перекусывание и др.) имеет свой специфичес­кий звуковой спектр, сплошной или импульсный, который может быть определен экспериментально, что позволяет повысить обнаружительную способность датчика на фоне помех.

Ультразвуковые датчики. На их основе могут создаваться дат­чики движения (человека, пламени, веществ). По типу действия это активные датчики с передающим и приемным преобразователями. Создаваемое ими стационарное поле нарушается при действии воз­мущающего фактора, что вызывает сигнал тревоги.

Микроволновые (радиоволновые) датчики. Принцип их дей­ствия основан на хорошо известных положениях радиолокации по передаче и приему радиосигналов при обнаружении объектов. На закрытых охраняемых объектах в помещении формируется электромагнитное поле и возбуждаются стоячие волны, картина которых меняется при появ­лении в этой зоне нарушителя.

Барометрические датчики - новый тип инфразвуковых датчиков, реагирующих на изменение давления воздуха в закрытом объеме.

Сейсмические датчики. Обеспечивают возможность обнаруже­ния проникновения нарушителя за счет колебания почвы или несу­щих конструкций. В основе его работы положены пьезоэлектричес­кий эффект, модуляция распространяющихся звуковых колебаний и светового потока излучения и др.

Комбинированные датчики. Принцип работы основан на комби­нации двух и более физических эффектов (ИК-, СВЧ-излучение и другие комбинации), позволяющей повысить обнаружительную спо­собность за счет снижения уровня помех и ложных срабатываний.