Блок обработки сигналов

электростатических детекторов серии «Гюрза»

1. 
   Терминологический и понятийный аппарат.
   

• 
  возможность дистанционного, визуально или с помощью технических средств, обнаружения детектора и определения принципа его действия (маскируемость детектора);
  
• 
  совершение, с использованием специальных методов и технических средств в течение заданного (или полученного опытным путем) регламентом времени, заранее заданных (или полученных) несанкционированных действий без сигнала «Тревога»;
  
• 
  блокировка с помощью технических средств и специальных методов факта регистрации несанкционированных действий или формирования сигнала «Тревога»;
  
• 
  возможность дистанционного создания искусственных электромагнитных, звуковых, радиационных, световых и тепловых полей, а также динамических и вибрационных воздействий выше заранее заданного (или полученного) уровня, приводящих к срабатыванию средства обнаружения, при фактическом отсутствии несанкционированных действий (ложные срабатывания);
  
• 
  Возможность дистанционного выведения (полностью или временно) средства обнаружения из строя.
  

Не электростатические детекторы характеризуются следующими основными признаками:

2.1. Упрощенная структурная схема приведена на Рис. 1.

Рис. 1

Ксигн./п.ср. – коэффициент, характеризующий технические характеристики детектора.

Uш – суммарный уровень шумов на выходе фильтра

Uп.ср. – порог срабатывания

Данная схема характеризуется следующим:

• 
  Сенсор воспринимает в сумме полезный сигнал и всевозможные помехи, которые поступают на вход усилителя. Это позволяет искусственной помехой ввести усилитель в насыщение таким образом, что он не сможет определить полезный сигнал;
  
• 
  Усиленный суммарный сигнал подается на фильтр.
  
• 
  Существует несколько десятков видов помех. Как правило, фильтр делается на три основные помехи (сделать фильтр на все помехи даже теоретически нельзя). Следовательно, на компаратор поступает полезный сигнал с остатком помех;
  
• 
  Нарушителя определяют по косвенным признакам (оченьслабый уровень полезного сигнала). Для идентификации полезного сигнала необходимо, чтобы уровень собственных шумов усилитель был в 10 раз меньше уровня порога срабатывания. В результате, с учетом остатка сигнала от помех коэффициент сигнал/шум не превышает 3-5;
  
• 
  Относительно высокий ток потребления – I_потр = 10 – 100 мА.
  
• 
  Как правило, отсутствует формализация и нормирование характеристики обнаружительной способности средства обнаружения (какие несанкционированные действия оно регистрирует);
  
• 
  Отсутствие характеристик реальной помехозащищенности (какие и по какой уровень электромагнитные, электростатические, тепловые, световые, звуковые поля, механические воздействия и вибрации приводят к ложным срабатываниям средства обнаружения);
  
• 
  Отсутствует описание реальной устойчивости от несанкционированных действий, подготовленных и оснащенных нарушителей, в том числе возможности подавления специальными средствами (Антисаботажные свойства).
  

2.3. Данные детекторы работают на одном физическом принципе (емкостной, ультразвуковой, микроволновый, трибоэлектрический, виброэлектрический, пьезоэлектрический, инфракрасный и т.д., что определяется типом сенсора и усилителем), и как правило имеют одно назначение (охрана периметров из определенных типов ограждений, охрана объемов помещений, охрана контуров помещений, охрана отдельных предметов и т.д.).

Кроме того:

• 
  В основном это активные детекторы, создающие для своей работы внешнее электромагнитное поле, которое можно дистанционно обнаружить с помощью специальных технических средств. К таким средствам обнаружения относятся приборы, работающие на емкостном, ультразвуковом, микроволновом, активном инфракрасном и других принципах.
  
• 
  Существует возможность дистанционного воздействия (на указанные выше детекторы) электромагнитными и другими полями, которые приведут к ложным срабатываниям;
  
• 
  Для монтажа и эксплуатации детекторов требуются специально обученные специалисты высокой квалификации;
  

3.1. Упрощенная структурная схема приведена на Рис. 2.

Рис 2.

• 
  Сигнал с сенсора поступает сначала на аналоговый микро компьютер (АМК);
  
• 
  Передаточная функция аналогового микро компьютера, рассчитанная на основе теории устойчивости от внешних помех (теория управления летательных аппаратов), состоит из системы 4-х дифференциальных второго порядка в частных производных. В нее занесены все основные требования по обнаружительной способности, помехозащищенности и устойчивости к саботажным действиям;
  
• 
  В качестве усилителя используется электрометрический усилитель (ЭМУ), регистрирующий изменения заряда (∆Q) на своем входе;
  

Примеры отличия «зарядовой» электроники от «токовой»

∆ U = ∆I* R = 10^-31*10²⁸ = 10^-3 В,

или 1 мВ, что вполне достаточно для управления микросхемой с полевым входом и более чем в 1000 раз превышает уровень собственных шумов микросхемы.

3.3. Поскольку электростатические детекторы регистрируют изменение заряда на своем входе, то любой из 14 физических принципов при котором происходит разделение зарядов, может быть использован в качестве сенсора (Электризация трением, трибо, вибро, тензо, фото, термо и т.д.). Следовательно на базе данного БОСа можно изготовить детекторы для охраны любых ограждений периметров, защиты контуров зданий, охраны объемов помещений и локальных зон, охраны отдельных предметов, в том числе и в присутствии людей и т.д. (множество назначений).

3.4.1. «Токовые» электрометрические усилители и характеризуются:

• 
  Высоким входным сопротивлением – Гиго или Теро Омы (10⁹ -10¹² Ом);
  
• 
  Минимальным уровнем регистрации изменения тока ∆I = 10^-14 А или заряда ∆Q = 10⁵ е (элементарных зарядов электрона);
  
• 
  Зависимостью характеристик от изменения внешних климатических параметров (температуры, давления, влажности);
  
• 
  Зависимостью характеристик от изменения внешних электрических, магнитных и электромагнитных полей;
  
• 
  Изменением характеристик во времени (старение элементной базы).
  

3.4.2. Электростатический детектор с «зарядовыми) АМК и ЭМУ и характеризуется:

• 
  Входном сопротивлением R_{вх детектора} = 1 Ком;
  
• 
  Минимальным уровнем регистрации изменения тока ∆I = 10^-18 А или заряд ∆Q = 10 е – десять элементарных зарядов электрона;
  
• 
  Его характеристики не зависят от изменения климатических параметров (температуры, давления, влажности);
  
• 
  Его характеристики не зависят от изменения внешних электрических, магнитных и электромагнитных полей;
  
• 
  Его характеристики не зависят от времени (за счет искусственного старения элементной базы).
  

3.4.3. Электрометрические детекторы обладают следующими техническими и эксплуатационными характеристиками:

• 
  Высокий уровень соотношения сигнал/шум - U_сраб/U_шум = 100 (для периметров) – 1000 (для помещений);
  
• 
  Низкий ток потребления – I_потр = 1,2 мА.
  
• 
  Имеется возможность формализации и нормирования характеристик обнаружительной способности для конкретных условий применения и каждого типа детектора;
  
• 
  Реальное определение характеристики помехозащищенности (типы и уровни внешних электромагнитных, электростатических, тепловых, световых, звуковых полей, механические воздействия и вибрации не приводящих к ложным сигналам «Тревога»);
  
• 
  Реальное описание устойчивости от несанкционированных действий, подготовленных и оснащенных нарушителей. (Антисаботажные свойства).
  
• 
  Возможность применения как внутри помещений, так и на улице;
  
• 
  Широкий спектр назначений (охрана периметров, охрана объемов помещений и локальных зон, охрана контуров помещений, охрана отдельных предметов, создание всевозможных ловушек и т.д.);
  
• 
  Пассивный принцип действия, отсутствие внешних электромагнитных излучений, широкая возможность скрытой установки.
  
• 
  Высокая защита от дистанционного воздействия электромагнитными и другими полями;
  
• 
  Низкие требования по уровню подготовки монтажного и обслуживающего персонала;
  
• 
  Низкие требования к строительной части и монтажу.