ИК-пассивные датчики охранной сигнализации — Как сделать самому?

Датчики являются одним из главныхэлементов системы сигнализации и во многомопределяют ее эффективность. Анализноменклатуры датчиков, предлагаемых крупнейшимипроизводителями систем охранной сигнализации, показывает, что в классе датчиков для охраныпомещений наиболее популярными являютсяинфракрасные (ИК) пассивные, комбинированные (восновном ИК+микроволновые), различныемодификации контактных (в первую очередьмагнитоконтактные) и акустические датчикиразбития стекла. Реже применяются микроволновые, ультразвуковые активные и инерционные ударныедатчики.
Ниже рассматриваются принципы действия, номенклатура и особенности применения наиболеепопулярных датчиков охранной сигнализации — ИК-пассивных. Эти датчики предназначены в первуюочередь для защиты объема охраняемого помещения.

ИК-пассивные датчики, называемые такжеоптико-электронными, относятся к классудетекторов движения и реагируют на тепловоеизлучение движущегося человека. Принципдействия этих датчиков основан на регистрацииизменения во времени разницы междуинтенсивностью ИК излучения от человека ифонового теплового излучения. В настоящее времяИК-пассивные датчики являются самымипопулярными, они составляют неотъемлемыйэлемент охранной системы практически каждогообъекта.
Для того чтобы нарушитель был обнаруженИК-пассивным датчиком, необходимо выполнениеследующих условий:

нарушитель должен пересечь в поперечном направлении луч зоны чувствительности датчика;
движение нарушителя должно происходить в определенном интервале скоростей;
чувствительность датчика должна быть достаточной для регистрации разницы температур поверхности тела нарушителя (с учетом влияния его одежды) и фона (стены, пол).
ИК-пассивные датчики состоят из трех основных элементов:
оптической системы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму и вид пространственной зоны чувствительности;
пироприемника, регистрирующего тепловое излучение человека;
блока обработки сигналов пироприемника, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех естественного и искусственного происхождения.

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Современные ИК-датчикихарактеризуются большим разнообразиемвозможных форм диаграмм направленности. Зоначувствительности ИК-датчиков представляет собойнабор лучей различной конфигурации, расходящихся от датчика по радиальнымнаправлениям в одной или нескольких плоскостях. В связи с тем, что в ИК-детекторах используютсясдвоенные пироприемники, каждый луч вгоризонтальной плоскости расщепляется на два(см. рис. 1).

Зона чувствительности детектора можетиметь вид:

одного или нескольких, сосредоточенных в малом угле, узких лучей;
нескольких узких лучей в вертикальной плоскости (лучевой барьер);
одного широкого в вертикальной плоскости луча (сплошной занавес) или в виде многовеерного занавеса;
нескольких узких лучей в горизонтальной или наклонной плоскости (поверхностная одноярусная зона);
нескольких узких лучей в нескольких наклонных плоскостях (объемная многоярусная зона).
При этом возможно изменение в широком диапазоне протяженности зоны чувствительности (от 1 м до 50 м), угла обзора (от 30° до 180°, для потолочных датчиков 360°), угла наклона каждого луча (от 0° до 90°), количества лучей (от 1 до нескольких десятков). Многообразие и сложная конфигурация форм зоны чувствительности обусловлены в первую очередь следующими факторами:
стремлением разработчиков обеспечить универсальность при оборудовании различных по конфигурации помещений — небольшие комнаты, длинные коридоры, формирование зоны чувствительности специальной формы, например с зоной нечувствительности (аллеей) для домашних животных вблизи пола и т. п.;
необходимостью обеспечения равномерной по охраняемому объему чувствительности ИК детектора.

На требовании равномернойчувствительности целесообразно остановитьсяподробнее. Сигнал на выходе пироприемника припрочих равных условиях тем больше, чем большестепень перекрытия нарушителем зонычувствительности детектора и чем меньше шириналуча и расстояние до детектора. Для обнаружениянарушителя на большом (10…20 м) расстояниижелательно, чтобы в вертикальной плоскостиширина луча не превышала 5°…10°, в этом случаечеловек практически полностью перекрывает луч, что обеспечивает максимальную чувствительность. На меньших расстояниях чувствительностьдетектора в этом луче существенно возрастает, что может привести к ложным срабатываниям, например, от мелких животных. Для уменьшениянеравномерной чувствительности используютсяоптические системы, формирующие нескольконаклонных лучей, ИК детектор при этомустанавливается на высоте выше человеческогороста. Общая длина зоны чувствительности темсамым разделяется на несколько зон, причем"ближние" к детектору лучи для снижениячувствительности делаются обычно болееширокими. За счет этого обеспечиваетсяпрактически постоянная чувствительность порасстоянию, что с одной стороны способствуетуменьшению ложных срабатываний, а с другойстороны повышает обнаружительную способность засчет устранения мертвых зон вблизи детектора.
При построении оптических систем ИК-датчиковмогут использоваться:

линзы Френеля — фасеточные (сегментированные) линзы, представляющие собой пластиковую пластину с отштампованными на ней несколькими призматическими линзами-сегментами;
зеркальная оптика — в датчике устанавливается несколько зеркал специальной формы, фокусирующих тепловое излучение на пироприемник;
комбинированная оптика, использующая и зеркала, и линзы Френеля.
В большинстве ИК-пассивных датчиков используются линзы Френеля. К достоинствам линз Френеля относятся:
простота конструкции детектора на их основе;
низкая цена;
возможность использования одного датчика в различных приложениях при использовании сменных линз.

Обычно каждый сегмент линзы Френеляформирует свой луч диаграммы направленности. Использование современных технологийизготовления линз позволяет обеспечитьпрактически постоянную чувствительностьдетектора по всем лучам за счет подбора иоптимизации параметров каждой линзы-сегмента:площади сегмента, угла наклона и расстояния допироприемника, прозрачности, отражающейспособности, степени дефокусировки. В последнеевремя освоена технология изготовления линзФренеля со сложной точной геометрией, что дает 30%увеличение собираемой энергии по сравнению состандартными линзами и соответственноувеличение уровня полезного сигнала от человекана больших расстояниях. Материал, из которогоизготавливаются современные линзы, обеспечиваетзащиту пироприемника от белого света. Кнеудовлетворительной работе ИК-датчика могутпривести такие эффекты, как тепловые потоки, являющиеся результатом нагреванияэлектрических компонентов датчика, попаданиенасекомых на чувствительные пироприемники, возможные переотражения инфракрасногоизлучения от внутренних частей детектора. Дляустранения этих эффектов в ИК-датчикахпоследнего поколения применяется специальнаягерметичная камера между линзой ипироприемником (герметичная оптика), например вновых ИК-датчиках фирм PYRONIX и C&K. По оценкамспециалистов, современные высокотехнологичныелинзы Френеля по своим оптическимхарактеристикам практически не уступаютзеркальной оптике.
Зеркальная оптика как единственный элементоптической системы применяется достаточноредко. ИК-датчики с зеркальной оптикойвыпускаются, например, фирмами SENTROL и ARITECH. Преимуществами зеркальной оптики являютсявозможность более точной фокусировки и, какследствие, увеличение чувствительности, чтопозволяет обнаруживать нарушителя на большихрасстояниях. Использование нескольких зеркалспециальной формы, в том числе многосегментных, позволяет обеспечить практически постояннуючувствительность по расстоянию, причем этачувствительность на дальних расстоянияхприблизительно на 60% выше, чем для простых линзФренеля. С помощью зеркальной оптики прощеобеспечивается защита ближней зоны, расположенной непосредственно под местомустановки датчика (так называемаяантисаботажная зона). По аналогии со сменнымилинзами Френеля, ИК-датчики с зеркальной оптикойкомплектуются сменными отстегивающимисязеркальными масками, применение которыхпозволяет выбирать требуемую форму зонычувствительности и дает возможностьадаптировать датчик к различным конфигурациямзащищаемого помещения.

В современных высококачественныхИК-детекторах используется комбинация линзФренеля и зеркальной оптики. При этом линзыФренеля используются для формирования зонычувствительности на средних расстояниях, азеркальная оптика — для формированияантисаботажной зоны под датчиком и дляобеспечения очень большого расстоянияобнаружения.

ПИРОПРИЕМНИК

Оптическая система фокусирует ИКизлучение на пироприемнике, в качестве которогов ИК-датчиках используется сверхчувствительныйполупроводниковый пироэлектрическийпреобразователь, способный зарегистрироватьразницу в несколько десятых градуса междутемпературой тела человека и фона. Изменениетемпературы преобразуется в электрическийсигнал, который после соответствующей обработкивызывает сигнал тревоги. В ИК-датчиках обычноиспользуются сдвоенные (дифференциальные, DUAL)пироэлементы. Это связано с тем, что одиночныйпироэлемент одинаковым образом реагирует налюбое изменение температуры независимо от того, чем оно вызвано — человеческим телом или, например, обогревом помещения, что приводит кповышению частоты ложных срабатываний. Вдифференциальной схеме производится вычитаниесигнала одного пироэлемента из другого, чтопозволяет существенно подавить помехи, связанные с изменением температуры фона, а такжезаметно снизить влияние световых иэлектромагнитных помех. Сигнал от движущегосячеловека возникает на выходе сдвоенногопироэлемента только при пересечении человекомлуча зоны чувствительности и представляет собойпочти симметричный двухполярный сигнал, близкийпо форме к периоду синусоиды. Сам луч длясдвоенного пироэлемента по этой причинерасщепляется в горизонтальной плоскости на два. В последних моделях ИК-датчиков с цельюдополнительного снижения частоты ложныхсрабатываний используются счетверенныепироэлементы (QUAD или DOUBLE DUAL) — это два сдвоенныхпироприемника, расположенные в одном датчике(обычно размещаются один над другим). Радиусынаблюдения этих пироприемников делаютсяразличными, и поэтому локальный тепловойисточник ложных срабатываний не будетнаблюдаться в обоих пироприемникаходновременно. При этом геометрия размещенияпироприемников и схема их включения выбираетсятаким образом, чтобы сигналы от человека былипротивоположной полярности, а электромагнитныепомехи вызывали сигналы в двух каналаходинаковой полярности, что приводит к подавлениюи этого типа помех. Для счетверенныхпироэлементов каждый луч расщепляется на четыре(см. рис.2), в связи с чем максимальное расстояниеобнаружения при использовании одинаковой оптикиуменьшается приблизительно вдвое, так как длянадежного обнаружения человек должен своимростом перекрывать оба луча от двухпироприемников. Повысить расстояние обнаружениядля счетверенных пироэлементов позволяетиспользование прецизионной оптики, формирующейболее узкий луч. Другой путь, позволяющий внекоторой степени исправить это положение — применение пироэлементов со сложнойпереплетенной геометрией (см. рис.2), чтоиспользует в своих датчиках фирма PARADOX.

БЛОК ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Блок обработки сигналов пироприемникадолжен обеспечивать надежное распознаваниеполезного сигнала от движущегося человека нафоне помех. Для ИК-датчиков основными видами иисточниками помех, могущими вызвать ложноесрабатывание, являются:

источники тепла, климатизационные и холодильные установки;
конвенционное движение воздуха;
солнечная радиация и искусственные источники света;
электромагнитные и радиопомехи (транспорт с электродвигателями, электросварка, линии электропередачи, мощные радиопередатчики, электростатические разряды);
сотрясения и вибрации;
термическое напряжение линз;
насекомые и мелкие животные.

Выделение блоком обработки полезногосигнала на фоне помех основано на анализепараметров сигнала на выходе пироприемника. Такими параметрами являются величина сигнала, его форма и длительность. Сигнал от человека, пересекающего луч зоны чувствительностиИК-датчика, представляет собой почтисимметричный двухполярный сигнал, длительностькоторого зависит от скорости перемещениянарушителя, расстояния до датчика, ширины луча, иможет составлять приблизительно 0,02…10 с прирегистрируемом диапазоне скоростей перемещения0,1…7 м/с. Помеховые сигналы в большинстве своемявляются несимметричными или имеющими отличнуюот полезных сигналов длительность (см. рис. 3).Изображенные на рисунке сигналы носят оченьприблизительный характер, в реальности всезначительно сложнее.
Основным параметром, анализируемым всемидатчиками, является величина сигнала. Впростейших датчиках этот регистрируемыйпараметр является единственным, и его анализпроизводится путем сравнения сигнала снекоторым порогом, который определяетчувствительность датчика и влияет на частотуложных тревог. С целью повышения устойчивости кложным тревогам в простых датчиках используетсяметод счета импульсов, когда подсчитывается, сколько раз сигнал превысил порог (то есть, посути, сколько раз нарушитель пересек луч илисколько лучей он пересек). При этом тревогавыдается не при первом превышении порога, атолько если в течение определенного времениколичество превышений становится большезаданной величины (обычно 2…4). Недостаткомметода счета импульсов является ухудшениечувствительности, особенное заметное длядатчиков с зоной чувствительности типаодиночного занавеса и ей подобной, когданарушитель может пересечь только один луч. Сдругой стороны, при счете импульсов возможныложные срабатывания от повторяющихся помех(например, электромагнитных или вибраций).
В более сложных датчиках блок обработкианализирует двухполярность и симметрию формысигналов с выхода дифференциальногопироприемника. Конкретная реализация такойобработки и используемая для ее обозначениятерминология1 у разных фирм-производителей можетбыть различной. Суть обработки состоит всравнении сигнала с двумя порогами(положительным и отрицательным) и, в ряде случаев, сравнении величины и длительности сигналовразной полярности. Возможна также комбинацияэтого метода с раздельным подсчетом превышенийположительного и отрицательного порогов.
Анализ длительности сигналов может проводитьсякак прямым методом измерения времени, в течениекоторого сигнал превышает некоторый порог, так ив частотной области путем фильтрации сигнала свыхода пироприемника, в том числе сиспользованием "плавающего" порога, зависящего от диапазона частотного анализа.
Еще одним видом обработки, предназначенным дляулучшения характеристик ИК-датчиков, являетсяавтоматическая термокомпенсация. В диапазонетемператур окружающей среды 25°С…35°Счувствительность пироприемника снижается засчет уменьшения теплового контраста между теломчеловека и фоном, при дальнейшем повышениитемпературы чувствительность снова повышается, но "с противоположным знаком". В такназываемых "обычных" схемахтермокомпенсации осуществляется измерениетемпературы, и при ее повышении производитсяавтоматическое увеличение усиления. При"настоящей" или "двухсторонней"компенсации учитывается повышение тепловогоконтраста для температур выше 25°С…35°С. Использование автоматической термокомпенсацииобеспечивает почти постоянную чувствительностьИК-датчика в широком диапазоне температур.
Перечисленные виды обработки могут проводитьсяаналоговыми, цифровыми или комбинированнымисредствами. В современных ИК-датчиках все ширеначинают использоваться методы цифровойобработки с использованием специализированныхмикроконтроллеров с АЦП и сигнальныхпроцессоров, что позволяет проводить детальнуюобработку тонкой структуры сигнала для лучшеговыделения его на фоне помех. В последнее времяпоявились сообщения о разработке полностьюцифровых ИК-датчиков, вообще не использующиханалоговых элементов.
Как известно, вследствие случайного характераполезных и помеховых сигналов наилучшимиявляются алгоритмы обработки, основанные натеории статистических решений. Судя позаявлениям разработчиков, эти методы начинаютиспользоваться в последних моделях датчиковфирмы C&K. Более простые (но, возможно, не намногоменее эффективные) методы обработки применяютсяв наиболее совершенных микропроцессорныхдатчиках других ведущих фирм. Вообще говоря, объективно судить о качестве используемойобработки, основываясь только на данныхфирмы-производителя, довольно трудно. Косвеннымипризнаками хорошего современного датчика могутбыть наличие АЦП, микропроцессора и, что стали впоследнее время сообщать производители, объемаиспользуемой программы обработки, который имеетвеличину несколько тысяч байт. Дело в том, чтоиногда рекламная информация о наличии в датчикецифровой обработки на поверку оказывается лишьвозможностью переключения обычного счетаимпульсов.

ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЩИТЫ ИК-ДАТЧИКОВ

В ИК-датчиках, предназначенных дляпрофессионального использования, применяютсятак называемые схемы антимаскинга. Суть проблемысостоит в том, что обычные ИК-датчик могут бытьвыведены нарушителем из строя путемпредварительного (когда система не поставлена наохрану) заклеивания или закрашивания входногоокна датчика. Для борьбы с этим способом обходаИК-датчиков и используются схемы антимаскинга. Метод основывается на использованииспециального канала ИК-излучения, срабатывающего при появлении маски илиотражающей преграды на небольшом расстоянии отдатчика (от 3 до 30 см). Схема антимаскинга работаетнепрерывно, пока система снята с охраны. Когдафакт маскирования обнаруживается специальнымдетектором, сигнал об этом подается с датчика наконтрольную панель, которая, однако, не выдаетсигнала тревоги до тех пор, пока не придет времяпостановки системы на охрану. Именно в этотмомент оператору и будет выдана информация омаскировании. Причем, если это маскирование былослучайным (крупное насекомое, появление крупногообъекта на некоторое время вблизи датчика и т. п.)и к моменту постановки на сигнализациюсамоустранилось, сигнал тревоги не выдается.
Еще одним защитным элементом, которымоборудованы практически все современныеИК-детекторы, является контактный датчиквскрытия, сигнализирующий о попытке открыванияили взлома корпуса датчика. Реле датчиковвскрытия и маскирования подключаются котдельному шлейфу охраны.
Для устранения срабатываний ИК-датчика от мелкихживотных используются либо специальные линзы сзоной нечувствительности (Pet Alley) от уровня поладо высоты порядка 1 м, либо специальные методыобработки сигналов (датчики серии IP фирмы SENTROL, датчик MC-550T фирмы C&K). Следует учитывать, чтоспециальная обработка сигналов позволяетигнорировать животных только в том случае, еслиих общий вес не превышает 7…15 кг, и они могутприблизиться к датчику не ближе 2 м. Так что если вохраняемом помещении прыгучая кошка, то такаязащита не поможет.
Для защиты от электромагнитных и радиопомехиспользуется плотный поверхностный монтаж иметаллическое экранирование.
Рассмотрим подробнее возможности ихарактеристики ИК-датчиков на примере продукцииизвестных фирм.
Начнем с ИК-датчиков Российского производства, которые представлены серией ФОТОН. В датчикахиспользуются линзы Френеля (в ФОТОН-4 — многосегментное зеркало) и сдвоенныепироприемники. Конфигурация зончувствительности имеет вид:

ФОТОН-4, ФОТОН-6, ФОТОН-8 — объемная трех ярусная зона длиной до 12 м, 90° в горизонтальной плоскости;
ФОТОН-5, ФОТОН-6Б, ФОТОН-8Б — сплошной занавес длиной 10 м, 5° в горизонтальной плоскости;
ФОТОН-6А, ФОТОН-8А — лучевой барьер длиной 20 м, 5° в горизонтальной плоскости;
ФОТОН-СК — объемная трех ярусная зона длиной до 10 м с двумя антисаботажными зонами или поверхностная одноярусная зона (защита от животных) длиной до 10 м.

Фото 1. Датчик ФОТОН-8 Диапазонобнаруживаемых скоростей 0,3…3 м/с. Датчикипредназначены для использования в закрытыхотапливаемых и неотапливаемых помещениях вдиапазоне температур от 0°С (ФОТОН-СК), -10°С(ФОТОН-8), -30°С (ФОТОН-4, ФОТОН-6), -40°С (ФОТОН-5) до +50°С.
Фирма CROW Electronic Engineering Ltd. (Израиль) выпускаетширокую номенклатуру относительно дешевых, нонадежных и хорошо зарекомендовавших себямоделей ИК-пассивных детекторов. Датчики фирмыCROW изготавливаются по ASIC-технологии — сисползованием импульсных микросхемспециального назначения. В датчикахиспользуются как традиционные, так и уникальныерешения.
В ИК-детекторах используются высококачественныепылезащищенные сменные линзы, формирующие зонызащиты типа вертикальный барьер длиной 22 м, многоярусная объемная зона 88° размером 18х22 м, коридорная зона 30х6 м, одноярусная зона 100°размером 15х18 м с проходом для животных. Применяются сдвоенные и счетверенныепироэлементы, обеспечивается высокая степеньзащиты от попадания прямого света, электромагнитного и радиочастотного излучения(до 30 В/м в диапазоне 10…1000 МГц). Предусмотренаавтоматическая термокомпенсация, обеспечивающая постоянную чувствительность врабочем диапазоне температур.
В ИК-датчике GENIUS используется двойная оптика, имитирующая трехмерное стереовидение, приобработке производится счет импульсов свозможностью переключения пределов подсчета до 2или 4. Этот датчик позволяет игнорировать сигналыот мелких животных. ИК-детектор D&D являетсяаналогом GENIUS в уличном исполнении — в немобеспечены влагозащита и адаптация к изменеиямтемпературы, ветра и фонового шума. Датчикипредназначены для сложных условий.
Для более простых условий предназначеныИК-датчики LYNX и LYNX-100. В детекторе LYNX-100 обеспеченавозможность регулировки чувствительности ипереключения режима обработки: счет до 2 илиавтоматический выбор пределы счета.
В новой серии SRP применяется комбинированнаяоптика на линзах Френеля и зеркалах для защитызоны непосредственно под датчиком. При обработкеиспользуется спектральный анализ и фильтрациясигналов с пироприемника, а также"настоящая" двухсторонняятермокомпенсация. Предусмотрена такжевозможность счета до 1, 2, 3. Датчики SRP-600 и SRP-700могут комплектоваться линзами черного цвета дляповышения защиты от засветки.
Фото 2. Датчик SRP-600/700 Основные характеристикиИК-датчиков фирмы CROW приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристика GENIUS, D&D, LYNX SRP-200/300 SRP-600 SRP-700 Пироприемник DUAL DUAL DUAL QUAD Регистрируемая скорость движения, м/с 0,15…1,8 0,3…1,5 0,3…1,5 0,5…1,5 Чувствительность, град.
при скорости движения, м/с 1,1
0,9 1,6
0,6< 1,6
0,6< 2,0
0,6 Время прогрева, с 3 30 20 20 Рабочая температура, град. -20…+70 -20…+60 -20…+60 -20…+60

Фирма PYRONIX Ltd. (Великобритания)производит ИК-пассивные датчики, в которыхиспользуется герметичная оптика, сдвоенные исчетверенные пироприемники, детекторыизготовлены по технологии поверхностногомонтажа. Сменные линза Френеля обеспечиваютразличные конфигурации зоны чувствительности:трех ярусная объемная зона 90° (34 или 54 луча по 15 м),одноярусная поверхностная зона 142° (24 луча по 30 м),вертикальный лучевой барьер 10° (24 луча по 30 м). Дляпотолочных датчиков (серия OCTOPUS) зоначувствительности представляет собой 172 луча вчетырех прлоскостях, угол охвата 360°.Регистрируемая датчиками скорость движениячеловека составляет 0,3…3 м/с. При обработкесигналов с пироприемников используютсяследующие запатентованные алгоритмы:

IFT (независимые плавающие пороги) — порог срабатывания устанавливается на низком уровне внутри частотного диапазона полезного сигнала (0,6…10 Гц) и на более высоком уровне вне этого частотного диапазона;
SPP (алгоритм чередующихся знаков) — подсчет импульсов ведется только для сигналов с чередующимися знаками (противоположной полярности);
SGP3 (счетчик групповых последовательностей) — подсчитываются только группы импульсов, имеющих противоположную полярность, и состояние тревоги возникает при появлении трех таких групп в течение установленного времени

В некоторых датчиках PYRONIXиспользуется регистрация фонового тепловогоизлучения окружающего пространства и индикацияего уровня свечением светодиода. Эта функцияпомогает при установке датчика на объектевыбрать его рациональное размещение иоптимальный для конкретных условий методобработки сигналов. Основные функции датчиковприведены в таблице 2.

Таблица 2.

Основные функции COLT MAGNUM ENFORCER OCTORUS XS ULTRA TQ SUPER QX EP SPP PLUS IFT + + + + + + + SPP + + + + SGP3 + + + Аналоговый подсчет импульсов + + + + Цифровой подсчет импульсов + + + Сдвоенный PIR + + + Счетверенный PIR + + + + + Регистрация фона + + Герметичная оптика + + + + + Фильтр белого света + + + + +

Фирма SENTROL (США), выпускающая широчайшуюноменклатуру ИК-датчиков как под своей торговоймаркой, так и под торговой маркой ARITECH Europe(последние имеют в своем названии префикс EV).Наиболее интересны следующие датчики.
Серия AP (у ARITECH — EV-200, EV-600) использует прецизионнуюзеркальную оптику со сменными зеркальнымимасками, формирующую зоны чувствительности типаодиночный или многовеерный занавес сравномерной чувствительностью по всейохраняемой зоне. Длина занавеса — до 25 м, рекордсменом является AP643 (у ARITECH — EV-635) с длинойлуча до 60 м. Используется микропроцессорная"4D-обработка", учитывающая двухполярность, симметрию и длительность сигналов, а такжеадаптивный порог, дополненный 2-х или 4-химульсным счетом. В датчиках AP950AM (EV-289)используется схема антимаскинга. Диапазонрабочих температур от -17°С до +50°С.
Серия датчиков Sharpshooter 6100 использует сменныелинзы Френеля, формирующие разнообразные зонычувствительности: одиночный длинный луч, лучевойбарьер, трех-четырехярусные объемные зоны сколичеством лучей до 25, углами раскрыва вгоризонтальной плоскости от 6° до 140°,максимальной длиной луча от 6 м до 27 м. Используются сдвоенные и счетверенныепироприемники, цифровая обработка сигналов. Чувствительность по температуре 1°С…1,25°С. Диапазон рабочих температур от -40°С до +50°С. Имеются модификации в пылевлагозащитномисполнении, в том числе в высокопрочномалюминиевом корпусе. Допускается внутренняя инаружная установка. Рекомендуютсяпроизводителем для любых применений — от школ довоенных объектов. В серии датчиков PI

игнорирование мелких животных на расстоянии более 1,9 м от датчика (масса животных не более 7 кг для MC-550T и не более 11 кг для MC-760T) за счет цифровой обработки;
использование прецизионной оптики (для MC-760T), обеспечивающей равномерную чувствительностью по всей диаграмме направленности;
"настоящая" двухсторонняя температурная компенсация;
широкий диапазон рабочих температур (0°С…+55°С для датчика MC-550T и -10°С…+55°С для MC-760T);
динамическая самодиагностика, которая автоматически проводится раз в сутки, при этом тестируются как цепи обработки информации (RAM, ROM, пороги, питание), так и сам канал обнаружения, включая пироэлемент; режим самодиагностики может быть также активирован с контрольной панели;
улучшенная помехозащищенность (по свету 6500 лк, по электромагнитным и радиопомехам 30 В/м для MC-550T и 40 В/м для MC-760T);
специальный режим поиска зон диаграммы направленности, позволяющий существенно упростить подключение и настройку датчика при установке;
наличие рэле вскрытия корпуса датчика.

Фото 3. Датчик МС-760Т Фирма PARADOX SECURITY SYSTEMS(Канада) выпускает две серии ИК-пассивныхдатчиков: аналоговую и микропроцессорную. Этисерии представлены как традиционнымитехническими решениями, так и новымиразработками фирмы. Линзы ИК-датчиков имеютсложную точную геометрию, что дает 30% увеличениесобираемой энергии по сравнению со стандартнымилинзами. Использование 12 сменных линз позволяетвыбрать требуемую конфигурацию зонычувствительности. Применяются сдвоенные илисчетверенные пироприемники с переплетеннойгеометрией. В ИК-датчиках используетсяавтоматическая температурная компенсация, чтообеспечивает постоянство характеристикдатчиков в диапазоне температур от -25°С до +50°С. Регистрируемая скорость движения составляет0,2…7 м/с.
В ИК-датчиках PARADOX используется запатентованныйалгоритм обработки сигналов пироприемника APSP, обеспечивающий автоматическое переключениесчета импульсов в зависимости от уровнясигналов: для сигналов высокого уровня детекторсразу вырабатывает тревогу, работая при этом какпороговый, а для сигналов низкого уровняавтоматически переключается в режим подсчетаимпульсов (от 2 до 25 в зависимости от уровня), чтозаметно снижает вероятность ложных тревог. Всвоих последних разработках фирма PARADOX началаприменять усовершенствованный алгоритмобработки, в который введен анализсимметричности сигнала с раздельным счетом поположительной и отрицательной полярности (Entry/ExitAnalysis). Эти методы обработки реализованы ваналоговом ИК-датчике AVANTAGE, использующемсчетверенный пироэлемент и до недавнего времениявлявшемся наиболее эффективным из всейаналоговой серии PARADOX. В новом аналоговом датчикеParadoxPro дополнительно используются специальнаялинза, обеспечивающая отсутствие мертвых зон иповышенную защиту от белого света, а такжеметаллическое экранирование и плотныйповерхностный монтаж, обеспечивающие подавлениеэлектромагнитных и радиочастотных помех.
Детектор VISION-510, относящийся к микропроцессорнойсерии, имеет те же основные характеристики ипрактически идентичный алгоритм обработки(счетверенный пироэлемент, APSP, Entry/Exit Anaysis), что иAVANTAGE, отличие состоит только в техническойреализации — в VISION-510 обработка производится спомощью RISC-процессора. Фото 4. Датчик VISION-510Последней разработкой фирмы PARADOX является сериядетекторов Digigard. Это полностью цифровыеИК-датчики, в которых отсутствуют аналоговыеэлементы. Сигнал с выхода пироприемника(сдвоенного у Digigard-50, счетверенного у Digigard-60)непосредственно поступает на АЦП с высокимдинамическим диапазоном, и вся обрабокапроизводится в цифровом виде. Использованиеполностью цифровой обработки позволяетизбавиться от таких "аналоговых эффектов",как возможные искажения сигналов, фазовыесдвиги, избыточные шумы. В датчиках Digigardиспользуется запатентованный алгоритмобработки сигналов SHIELD, включающий в себя APSP, атакже анализ всех параметров сигналов: уровня, длительности, полярности, энергии, временинарастания, формы, времени появления и порядкаследования сигналов. Каждая последовательностьсигналов сравнивается с образцами, соответствующими движению и помехам, причемопознается даже вид движения (от медленного добега), и если не удовлетворяются критериитревоги, то данные сохраняются в памяти дляанализа следующей последовательности или всяпоследовательность подавляется. Совместноеприменение металлического экранирования ипрограммного подавления помех позволилоповысить устойчивость датчика Digigard-60 кэлектромагнитным и радиочастотным помехам до30…60 В/м в диапазоне частот от 10 МГц до 1 ГГц (длясравнения без алгоритма SHIELD этот показатель всреднем составляет 20 В/м).

УСТАНОВКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИК-ДАТЧИКОВ

При выборе типов и количества датчиковдля обеспечения охраны конкретного объектаследует учитывать возможные пути и способыпроникновения нарушителя, требуемый уровеньнадежности обнаружения; расходы на приобретение, монтаж и эксплуатацию датчиков; особенностиобъекта; тактико-технические характеристикидатчиков. Особенностью ИК-пассивных датчиковявляется их универсальность — с ихиспользованием возможно блокирование от подходаи проникновения самых разнообразных помещений, конструкций и предметов: окон, витрин, прилавков, дверей, стен, перекрытий, перегородок, сейфов иотдельных предметов, коридоров, объемовпомещений. При этом в ряде случаев не потребуетсябольшого количества датчиков для защиты каждойконструкции — может оказаться достаточнымприменения одного или нескольких датчиков снужной конфигурацией зоны чувствительности. Остановимся на рассмотрении некоторыхособенностей применения ИК-датчиков.
Общий принцип использования ИК-датчиков — лучизоны чувствительности должны бытьперпендикулярны предполагаемому направлениюдвижения нарушителя. Место установки датчикаследует выбирать так, чтобы минимизироватьмертвые зоны, вызванные наличием в охраняемомпомещении крупных предметов, перекрывающих лучи(например, мебель, комнатные растения). Если впомещении двери открываются внутрь, следуетучитывать возможность маскировки нарушителяоткрытыми дверьми. При невозможности устранитьмертвые зоны следует использовать несколькодатчиков. При блокировке отдельных предметовдатчик или датчики нужно устанавливать так, чтобы лучи зоны чувствительности блокироваливсе возможные подходы к защищаемым предметам.
Должен соблюдаться задаваемый в документациидиапазон допустимых высот подвески (минимальнаяи максимальная высоты). В особенности этоотносится к диаграммам направленности снаклонными лучами: если высота подвески будетпревышать максимально допустимую, то этоприведет к уменьшению сигнала из дальней зоны иувеличению мертвой зоны перед датчиком, если жевысота подвески будет меньше минимальнодопустимой, то это приведет к уменьшениюдальности обнаружения с одновременнымуменьшением мертвой зоны под датчиком.
К ложным срабатываниям ИК-датчиков могутпривести помехи теплового, светового, электромагнитного, вибрационного характера. Несмотря на то, что современные ИК-датчики имеютвысокую степень защиты от указанных воздействий, все же целесообразно придерживаться следующихрекомендаций:

для защиты от потоков воздуха и пыли не рекомендуется размещать датчик в непосредственной близости от источников воздушных потоков (вентиляция, открытое окно);
следует избегать прямого попадания на датчик солнечных лучей и яркого света; при выборе места установки должна учитывается возможность засветки в течение непродолжительного времени рано утром или на закате, когда солнце низко над горизонтом, или засветки фарами проезжающего снаружи транспорта;
на время постановки на охрану целесообразно отключать возможные источники мощных электромагнитных помех, в частности источники света не на основе ламп накаливания: люминесцентные, неоновые, ртутные, натриевые лампы;
для снижения влияния вибраций целесообразно устанавливать датчик на капитальных или несущих конструкциях;
не рекомендуется направлять датчик на источники тепла (радиатор, печь) и колеблющиеся предметы (растения, шторы), в сторону нахождения домашних животных.