Устройство для охранной сигнализации

Устройство для охранной сигнализации

Реферат

 

Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано, в частности, для обнаружения объектов, движущихся в контролируемом пространстве. Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства. Устройство содержит передающую антенну 1, генератор 2, сумматоры 3, 4, 5, мультиплексор 6, частотный модулятор 7, приемную антенну 9, источник 8 постоянного напряжения, смеситель 10, усилитель 11, фильтр 12, инвертор 15, интегратор 16, источник 14 одиночных видеоимпульсов. При срабатывании блок 13 индикации вырабатывает сигнал "тревога". 3 ил.

Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано, в частности, для обнаружения объектов, движущихся в контролируемом пространстве. Целью изобретения является повышение функциональной надежности работы устройства. Сущность изобретения поясняется структурной схемой, представленной на фиг. 1; схемой развертывания в пределах охраняемого пространства, представленной на фиг. 2; эпюрами сигналов на выходах блоков устройства, представленными на фиг. 3. На фиг. 1 обозначено: 1 передающая антенна; 2 - генератор, выполненный, например, в виде последовательно соединенных транзисторного автогенератора и делителя мощности, один выход которого является одним выходом блока, другой выход делителя мощности является другим выходом блока, управляющий вход автогенератора является входом питания и управления частотой генерации автогенератора, одновременно он является входом блока, один выход генератора подключен к входу передающей антенны; 3, 4, 5 - сумматоры, выход сумматора 3 подключен к входу генератора 2; 6 - мультиплексор, выход которого подключен к входу сумматора 3, вход мультиплексора соединен с выходом сумматора; 4; 7 модулятор, выполненный, например, в виде последовательно соединенных импульсного генератора, синхронного счетчика, полосового фильтра и мультиплексора, другой вход которого подключен к выходу импульсного генератора, который является одним выходом блока, выход мультиплексора является другим выходом блока, который подключен к входу мультиплексора 6, один выход модулятора соединен с входом сумматора 3; 8 источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу сумматора 4; 9 приемная антенна; 10 смеситель, один из двух входов которого подключен к выходу приемной антенны 9, другой вход смесителя соединен с выходом генератора, выход смесителя связан с входом сумматора 5; 11 - усилитель, управляемый по цепи питания, сигнальный вход которого подключен к выходу сумматора 5, управляющий вход усилителя соединен с выходом модулятора и входом сумматора 3; 12 фильтр, выполненный, например, в виде интегрирующей цепи, вход фильтра подключен к выходу усилителя; 13 блок индикации (выходной блок), выполненный, например, в виде последовательно соединенных полосового фильтра, порогового узла и ждущего генератора импульсов, последовательно соединенных дифференцирующей резистивно-емкостной цепи, выпрямителя и мультиплексора, выход которого подключен к управляющему входу ждущего генератора импульсов, другой вход мультиплексора соединен с общим для входных и выходных цепей ждущего генератора импульсов электродом, ждущий генератор импульсов выполнен, например, в соответствии с структурной схемой, содержащей один выпрямитель, последовательно-соединенную одну емкость, другой выпрямитель, операционный усилитель, резистор и другую емкость, последовательно соединенные другой резистор, третий резистор и четвертый резистор, выход которого подключен к входу другого выпрямителя, выход которого соединен с входом третьего резистора, выход которого связан с общим для входных и выходных цепей ждущего генератора импульсов электродом, выходом другой емкости и выходом одного выпрямителя, вход которого подключен к входу другой емкости и другому входу операционного усилителя, выход которого является выходом ждущего генератора импульсов, вход одной емкости является сигнальным входом ждущего генератора импульсов, вход другой емкости является управляющим входом ждущего генератора импульсов, вход полосового фильтра является сигнальным входом блока, который подключен к выходу фильтра, вход дифференцирующей резистивно-емкостной цепи является управляющим входом блока, который соединен с входом сумматора 4; 14 источник одиночных видеоимпульсов, выполненный, например, в виде одновибратора, выход которого подключен к входу сумматора 4 и управляющему входу блока индикации; 15 инвертор, выход которого подключен к входу сумматора 5; 16 интегратор, выход которого подключен к входу инвертора, вход интегратора соединен с выходом фильтра и сигнальным входом блока индикации. Предложенное устройство разворачивается в охраняемом пространстве, например, так, как показано на фиг. 2, где пунктирной линией обозначена внешняя граница охраняемого пространства. Работает предлагаемое устройство следующим образом. Модулятор 7 формирует на выходе последовательность видеоимпульсов (см. фиг. 3а), которые, пройдя через сумматор 3, включают генератор 2, на выходах которого появятся радиоимпульсы (см. фиг. 3б). Амплитуда и несущая частота этих радиоимпульсов определяются амплитудой выходных импульсов модулятора. С выхода генератора радиоимпульсы поступают на вход передающей антенны 1 и излучаются ею в охраняемое пространство. В отсутствие нарушителя в охраняемом пространстве излученные передающей антенной зондирующие импульсы отражаются от мешающих местных предметов (см. фиг. 2) и поступают на вход приемной антенны 9 до момента окончания каждого излученного блоком 1 импульса. Принятый приемной антенной сигнал (см. фиг. 3а) поступает на сигнальный вход смесителя 10. На гетеродинный его вход поступают радиоимпульсы с другого выхода генератора. Их несущая частота совпадает с несущей частотой излученных передающей антенной сигналов. На выходе смесителя формируются видеоимпульсы (см. фиг. 3г), амплитуда и знак которых определяются соотношением амплитуд и фаз сигнала генератора и принятого сигнала. Выходной сигнал смесителя через сумматор 5 и усилитель 11 поступает на вход фильтра 12, на выходе которого формируется сигнал (см. фиг. 3д), мгновенные значения которого пропорциональны амплитуде входных импульсов. Переменная составляющая выходного сигнала фильтра выделяется в блоке индикации 13 и сравнивается в нем с пороговым уровнем. В рассматриваемом случае неподвижных местных предметов (см. фиг. 3г) переменная составляющая в выходном сигнале фильтра мала, т.к. обусловлена только внутренними шумами устройства (см. фиг. 3д). Поэтому в блоке индикации она не превышает порогового уровня и сигнал тревоги этим блоком не вырабатывается. Однако возможно обстоятельство, когда в охраняемом пространстве расположены столь крупные местные предметы, что под влиянием отраженных от них сигналов усилитель перегружается и ограничивает амплитуду выходных сигналов смесителя (см. фиг. 3е). Соответственно на выходе фильтра и в этом случае формируется сигнал без переменной оставляющей (см. фиг. 3ж), не вызывающий выработку сигнала тревоги блоком индикации. Возникает опасность ограничения и полезной переменной составляющей сигналов от ожидаемого нарушителя, т.е. опасность снижения функциональной надежности устройства. Для исключения отмеченной ситуации выходной сигнал фильтра интегрируется интегратором 16 и, проинвертировавшись инвертором 15, поступает на вход сумматора 5 в виде постоянного уровня, по знаку обратного постоянной составляющей амплитуды выходного сигнала смесителя (см. фиг. 3а). В результате на выходе сумматора 5 формируется сигнал в виде суммы постоянного по уровню и видеоимпульсного сигналов (см. фиг. 3и). Особенность этого сигнала в том, что в моменты времени, совпадающие с моментами излучения зондирующего сигнала, он определяется лишь значениями переменной составляющей выходного сигнала смесителя. Поэтому при неподвижных местных предметах и малых внутренних шумах устройства уровень сигнала на выходе блока 5 в моменты излучения зондирующего сигнала близок к нулю (см. фиг. 3к). В остальные моменты времени уровень сигнала на выходе сумматора 5 равен уровню выходного сигнала инвертора. При прохождении через усилитель такой сигнал не вызовет перегрузки блока 11 и, в свою очередь, не вызовет нежелательных переходных процессов, искажающих характер значений сигнала в другие моменты времени. Это происходит потому, что усилитель включается сигналом с выхода модулятора и не реагирует на указанные опасные сигналы. Для подтверждения работоспособности усилителя и всей приемной части устройства на входы сумматора 4 поступают сигналы проверки работоспособности устройства одного из двух видов: в виде постоянного напряжения или в виде одиночных видеоимпульсов (см. фиг. 1). При включении любого из этих сигналов выходным сигналом сумматора 4 открывается мультиплексор 6, через который импульсы с выхода модулятора поступают на вход сумматора 3. На этом выходе модулятора формируется разнополярная последовательность видеоимпульсов (см. фиг. 3л), смена полярности которых следует с частотой, численно равной ожидаемой величине частоты Допплера, обусловленной движением обнаруживаемого нарушителя в охраняемом пространстве. Под влиянием выходного сигнала мультиплексора 6 амплитуда сигнала на выходе сумматора 43 (см. фиг. 3м) колеблется около среднего значения, обусловленного амплитудой выходного сигнала модулятора, непосредственно поступающего на вход сумматора 3. Поэтому соответственно изменяется, например, частота сигнала, излучаемого передающей антенной (см. фиг. 3н). Из-за наличия задержки при распространении зондирующего сигнала до местных предметов и, после его отражения от них, до приемной антенны возникает изменение фазы выходного сигнала приемной антенны по отношению к фазе сигнала на гетеродинирующем выходе генератора 2. Эти изменения синхронны с изменением амплитуды сигнала на выходе мультиплексора 6. В соответствии с этими изменениями фазы принимаемого сигнала изменяется величина амплитуд видеоимпульсов на выходе смесителя (см. фиг. 3а). После прохождения нормально работающего усилителя и обработки его выходного сигнала (см. фиг. 3р) фильтром на выходе блока 12 появится переменный сигнал вида изображенного на фиг. 3с. Этот сигнал в блоке индикации дополнительно фильтруется и сравнивается с пороговым уровнем U_пор (см. фиг. 3с). При превышении сигналом пороговой величины блок индикации срабатывает и вырабатывает сигнал тревоги (см. фиг. 3т). Этим фиксируется факт работоспособности устройства в целом. Если сигнал на выходе сумматора 4, например, поступая от источника постоянного напряжения 8 (см. фиг. 1), продолжает действовать, то по окончании сигнала тревоги проверка работоспособности устройства повторяется. Если на вход сумматора 4 поступает сигнал (см. фиг. 3у) от источника одиночных видеоимпульсов 14 (см. фиг. 1), то длительность проверки работоспособности сокращается до отрезка времени, равного длительности данных одиночных импульсов. Длительность сигнала тревоги в этом случае (см. фиг. 3ф) ограничивается задним фронтом указанного видеоимпульса, воздействующего на управляющий вход блока индикации. При появлении движущегося обнаруживаемого нарушителя в охраняемом пространстве сигналы, излученные передающей антенной, отразившись от нарушителя, приобретут допплеровское изменение несущей частоты [см. книгу И.М. Когана Ближняя радиолокация (теоретические основы). М. Сов. радио, 1973,с. 24 28] В соответствии с этими изменениями несущей частоты изменятся и величины амплитуд на выходе смесителя (см. фиг. 3х) и усилителя (см. фиг. 3ц). Как следствие, появится переменный сигнал на выходе фильтра (см. фиг. 3ч), при превышении значениями которого порогового уровня U_пор в блоке индикации вырабатывается сигнал тревоги. Длительность его будет определяться параметрами блока индикации (см. фиг. 3ш). Таким образом, благодаря введению блоков и связей, осуществляющих преобразование выходного сигнала смесителя и обеспечивающих в определенные отрезки времени (путем принудительного изменения параметра излучаемого сигнала) перевод устройства в состояние, близкое к ситуации, когда появляется обнаруживаемый нарушитель в охраняемом пространстве, повышена функциональная надежность работы устройства при наличии крупных местных предметов в охраняемом пространстве или вне его и при малом энергопотреблении.

Формула изобретения

Устройство для охранной сигнализации, содержащее модулятор, генератор, первый выход которого соединен с входом передающей антенны, второй выход генератора соединен с первым входом смесителя, приемную антенну, выход которой подключен к второму входу смесителя, усилитель, выход которого подключен к входу фильтра, выход которого соединен с первым входом блока индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в него введены три сумматора, инвертор, интегратор, источник одиночных видеоимпульсов, источник постоянного напряжения и мультиплексор, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого подключен к входу генератора, первый выход модулятора соединен с первым входом мультиплексора, выход источника постоянного напряжения подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом мультиплексора, выход источника одиночных видеоимпульсов подключен к вторым входам второго сумматора и блока индикации, выход фильтра через интегратор соединен с входом инвертора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом усилителя, второй выход частотного модулятора соединен с вторыми входами первого сумматора и усилителя, выход смесителя соединен с вторым входом третьего сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3