Сейсмомагнитометрическое устройство для охранной сигнализации

Сейсмомагнитометрическое устройство для охранной сигнализации

Реферат

 

Изобретение относится к техническим средствам охраны, более конкретно к периметровым устройствам для охранной сигнализации, основанным на комбинировании сейсмического и магнитометрического принципа обнаружения нарушителей, пересекающих охраняемый рубеж объекта. Техническим результатом изобретения является повышение функциональной и тактической надежности устройства. Результат достигается тем, что устройство содержит чувствительный элемент в виде трех сегментов кабеля специальной конструкции, расположенных в грунте в одной плоскости на равном расстоянии друг от друга вдоль охраняемого рубежа, причем внешние и экранирующие проводники каждого сегмента образуют три распределенных сейсмических преобразователя, последовательно включенные К внутренних проводников (всего в кабеле N) первого и третьего сегмента, 2К проводников второго сегмента образуют U-образный индукционный магнитометрический преобразователь, последовательно включенные (N-К) внутренних проводников первого и третьего сегментов образуют U-образный магнитометрический преобразователь, сейсмические и магнитные сигналы с каждого преобразователя усиливаются, фильтруются, детектируются и обрабатываются в устройстве таким образом, чтобы в соответствии с отличительными признаками устранить помехи и выделить полезные сигналы, обусловленные нарушителем, в соответствии с которыми устройство выдает выходные сигналы "тревога от нас" или "тревога к нам", а мониторинг шума преобразователей позволяет контролировать работоспособность устройства. 5 з.п.ф-лы, 17 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к периметровым устройствам (средствам, датчикам) обнаружения вторжения нарушителей на охраняемую территорию, основанных на комбинировании двух физических пассивных способов обнаружения - сейсмического и магнитометрического, и может быть использовано для скрытного сигнализационного блокирования периметра объекта. Такие устройства формируют вдоль охраняемого рубежа объемную зону обнаружения и вырабатывают выходной сигнал тревоги при вторжении в нее нарушителя (человека, транспорта, военной техники). При этом устройство должно обладать высокой обнаружительной способностью (чувствительностью), чтобы минимизировать вероятность пропуска нарушителя, и высокой помехоустойчивостью, чтобы при воздействии различных помех природного и промышленного происхождения не вырабатывать сигналы ложной тревоги. Обнаружительная способность и помехоустойчивость определяют функциональную надежность устройства, а возможность определения направления перемещения нарушителей ("от нас", "к нам") и контроль работоспособности обеспечивают его тактическую надежность.

В сейсмомагнитометрических устройствах для охранной сигнализации нарушитель обнаруживается по вносимым им изменениям в существующее физическое поле колебаний грунта и магнитное поле Земли, которые контролируются в зоне обнаружения с помощью комбинированного чувствительного элемента кабельного типа, размещенного в грунте. Устройства являются пассивными по способу регистрации полезных сейсмических и магнитных сигналов от нарушителя, обусловленных соответственно воздействием веса нарушителя на поверхность грунта в процессе его передвижения и массой (магнитным моментом) ферромагнитного вещества, присущего нарушителю [1] . С одной стороны, деформация кабельного чувствительного элемента вследствие механического воздействия преобразуется (посредством трибоэффекта, контактной электризации и др.) в изменение заряда или напряжения между сигнальными проводниками, одним из которых может являться внешний экран, а другим - внутренний проводник [2, 3]. С другой стороны, чувствительный элемент может конфигурироваться так, что его проводники образуют пространственно распределенную индукционную петлю, чувствительную к изменению магнитного потока, вызванному нарушителем, которое по принципу электромагнитной индукции преобразуется в сигнал напряжения. Индукционной петлей может быть соленоид, намотанный вдоль и вокруг ферромагнитного сердечника [4] , или плоский (планарный) "U"-образный проводящий контур - петля, параллельная поверхности грунта [5]. Сигналы с чувствительного элемента подаются в сейсмический и магнитный каналы обработки устройства, где они дискриминируются и комбинируются в соответствии с заданным алгоритмом обработки информации.

Основным недостатком сейсмического способа обнаружения является ухудшение функциональной надежности при неблагоприятных природно-климатических факторах (сильный ветер, дождь, снег), в условиях изменения агрегатного состояния грунта, другим его недостатком является повышенная чувствительность к воздействию средних и больших животных. Основным недостатком магнитометрического способа обнаружения является нечувствительность к "магниточистым" нарушителям - людям, которые исключили из своей экипировки ферромагнитные предметы, а также чувствительность к мощным электромагнитным помехам природного (молнии при грозе, магнитные бури) и промышленного происхождения (железные дороги, линии электропередач) [6].

В сейсмомагнитометрических устройствах, объединяющих оба способа обнаружения, эти недостатки проявляются в зависимости от построения чувствительного элемента, структуры устройства, вскрытых и заложенных в алгоритм информационных отличительных признаков полезных сигналов и помех. Известные сейсмомагнитометрические устройства для охранной сигнализации имеют общие недостатки, снижающие их функциональную и тактическую надежность.

1. Комбинирование сейсмического и магнитного каналов обработки осуществляется на выходе устройства, как правило, по логической схеме И. При этом по сравнению с отдельным каналом (способом) обнаружения безусловное повышение помехоустойчивости вследствие относительно слабой корреляции сейсмических и магнитных помех сопровождается уменьшением обнаружительной способности к людям, имеющим при себе незначительную ферромагнитную массу, и потерей работоспособности для "магниточистых" нарушителей. Применяемое в редких случаях комбинирование по логической схеме ИЛИ, увеличивающее обнаружительную способность, сопровождается существенным снижением помехоустойчивости - устройство становится чувствительным и к сейсмическим, и к магнитным помехам.

2. Существенно меньшая сейсмическая чувствительность кабельного чувствительного элемента, чем у сейсмокосы из геофонов, обуславливает относительно узкую зону устойчивого обнаружения нарушителя (шириной не более 2 м в отличие от сейсмокосы, где она превышает 10 м), поэтому при неблагоприятных природно-климатических условиях требуется обеспечение максимальной чувствительности [7].

3. Помехоустойчивость известных устройств к мощным широкополосным электромагнитным помехам (например, от высоковольтных линий электропередач, молний) остается невысокой вследствие их одновременного, но различного воздействия на магнитный канал (непосредственная токовая индукционная наводка) и сейсмический канал (паразитный "пролаз" по цепям питания, электрическая наводка на внешний проводник кабеля) в зависимости от вида помехи. Ввиду технологического разброса амплитудно-частотных характеристик помеховые отклики в каналах могут иметь различную амплитуду, сопровождаться нелинейными и фазовыми искажениями, случайными задержками, поэтому известные корреляционные методы отстройки оказываются недостаточно эффективными. При этом более предпочтительной (помехоустойчивой) является дифференциальная структура чувствительного элемента.

4. Не разработаны устойчивые отличительные признаки электромагнитных помех и полезных сигналов, что приводит к ложным тревогам устройства. Направление перемещения нарушителя не определяется, отсутствует контроль целостности чувствительного элемента и, следовательно, работоспособности устройства.

Известно сейсмомагнитометрическое устройство, выдающее сигнал тревоги при появлении ферромагнитных предметов в зоне обнаружения и регистрации сейсмических колебаний грунта, вызванных нарушителем [8]. Устройство содержит комбинированный чувствительный элемент в виде двух идентичных "U"-образных сегментов коаксиального кабеля специальной конструкции, обладающего трибоэффектом, установленных в грунт в три параллельные траншеи вдоль охраняемого рубежа, подключенных к сейсмическому и магнитному каналам обработки сигналов, объединенных по логической схеме "И" с помощью комбинаторного узла, выдающего сигнал тревоги. Под действием веса нарушителя происходит деформация грунта, которая передается на чувствительный элемент, и на его внутренних проводниках, начало и конец которых соединены вместе, появляются трибоэлектрические сигналы, поступающие на входы дифференциального усилителя напряжения сейсмического канала. Под действием ферромагнитных предметов у нарушителя, пересекающего зону обнаружения, в каждом "U"-образном планарном контуре - петле, образованной экраном сегмента кабеля, индуцируются полезные сигналы напряжения, поступающие на входы двух идентичных согласующих трансформаторов магнитного канала. Алгоритм работы сейсмического и магнитного каналов обработки основан на исключении помех общего вида, одинаковым образом воздействующих на оба сегмента чувствительного элемента, в то время как полезные сигналы возникают последовательно во времени по мере пересечения нарушителем зоны обнаружения.

Недостатком аналога является низкая функциональная надежность, обусловленная 1) недостаточной величиной трибоэффекта в коаксиальных кабелях, размещенных в грунте, где сигнал (изменение заряда) образуется и снимается между внутренним проводником и экраном [9]; 2) низкой обнаружительной способностью одновитковой индукционной петли, образованной экраном кабельного чувствительного элемента; 3) неработоспособностью по отношению к "магниточистым" нарушителям; 4) низкой вероятностью обнаружения бегущего человека, который может однократно и примерно одинаковым образом воздействовать на оба сегмента чувствительного элемента (при наступании вблизи средней траншеи), что приводит к компенсации полезных сейсмических сигналов, а магнитные сигналы с обоих сегментов будут разделены относительно малым временем, сравнимым с временем реакции на электромагнитную помеху; 5) низкой помехоустойчивостью магнитного канала к мощным электромагнитным помехам вследствие недифференциальной структуры чувствительного элемента - такие помехи не могут быть эффективно скомпенсированы или дискриминированы в устройстве; 6) зависимостью величины полезных сигналов от длины (емкости) кабеля; 7) отсутствием гальванической развязки сейсмического и магнитного каналов, необходимой для большей помехоустойчивости экран-кабеля ("нулевой" проводник для сейсмического сигнала), с которого снимается магнитный сигнал, не имеет соединения с шиной нулевого потенциала, поэтому подвержен наводкам со стороны внешних электрических полей и плохо экранирует внутренний проводник, с которого снимается сейсмический сигнал.

Устройство не определяет направление перемещения нарушителей, хотя принципиально такая возможность существует по магнитному каналу, используя последовательность поступления полезных сигналов с двух пространственно разнесенных сегментов. Однако надежность такого способа мала, особенно при действии электромагнитных помех промышленного происхождения и большой скорости движения нарушителя. Не контролируется целостность чувствительного элемента, его повреждение может привести к потере работоспособности устройства.

Известно сейсмомагнитометрическое устройство для охранной сигнализации, выдающее сигнал тревоги при обнаружении сейсмических колебаний грунта и возмущений магнитного поля Земли, вызванных нарушителем с ферромагнитной массой, состоящее из комбинированного кабельного чувствительного элемента, подключенного к сейсмическому и магнитному каналам обработки, объединенным на выходе по логической схеме "И" [10]. Чувствительный элемент, устанавливаемый в грунт вдоль охраняемого рубежа в параллельные траншеи (на расстоянии 0,5-1,0 м друг от друга), содержит два идентичных "U"-образных сегмента кабеля специальной конструкции, содержащего N2 внутренних изолированных проводников, окруженных первым внешним коаксиальным проводником, который в свою очередь изолирован и окружен вторым внешним проводником - экраном, подключенным к шине нулевого потенциала. Между одним внутренним и первым внешним проводниками каждого сегмента при сейсмических колебаниях грунта (посредством контактной электризации или трибоэлектрического эффекта) образовываются заряды, поступающие на зарядовые усилители, с которых сигналы далее поступают на дифференциальный усилитель напряжения, полосовые фильтры и другие узлы сейсмического канала, где обработка осуществляется в низкочастотном (НЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах регистрируемых частот. Остальные внутренние проводники каждого сегмента последовательно соединяются между собой так, что образуют два (N-1)-витковых "U"-образных планарных индукционных контура - петли, подключенные ко входам соответствующих дифференциальных усилителей, сигналы с которых фильтруются и поступают далее на другие узлы магнитного канала обработки.

В устройстве преодолены некоторые недостатки предыдущего аналога, как то: осуществлена гальваническая развязка сейсмического и магнитометрического преобразователей в чувствительном элементе, внешний экран подключен к шине нулевого потенциала, устранена зависимость сейсмического сигнала от длины кабеля, повышена магнитная чувствительность за счет применения многовитковой петли, улучшена помехоустойчивость по отношению к воздействию животных.

Недостатком аналога остается низкая конструкционная сейсмическая чувствительность, причем большая емкость кабеля и съем сигнала между относительно неподвижными внутренним и первым внешним проводником ввиду отсутствия гибкости эффективного воздушного зазора между ними обуславливает уменьшение функциональной надежности устройства в "твердых" грунтах по НЧ-сигналам, в "мягких" грунтах по ВЧ-сигналам. Недостатком аналога является низкая обнаружительная способность устройства в неблагоприятных природно-геологических условиях, несмотря на регистрацию сигналов в двух диапазонах частот: при промерзании грунта до глубины залегания чувствительного элемента, наличии снежного покрова полезные сейсмические сигналы в НЧ, ВЧ-диапазонах уменьшаются в 10 и более раз, что приводит к потере работоспособности устройства, у которого амплитудная дискриминация сейсмических сигналов осуществляется на заданном (постоянном) уровне. При "спекании" верхнего слоя грунта, не доходящего до глубины залегания кабеля, происходящего, например, под действием солнца после дождя, происходит "шунтирование" ВЧ-сигналов от нарушителя, распространяющихся преимущественно в этом слое, и функциональная надежность устройства также ухудшается. В целом, как показывает практика, регистрация сейсмических сигналов в ВЧ-диапазоне (свыше 20 Гц) оказывается ненадежной из-за сильного влияния агрегатного состояния грунта [11].

Недостатком устройства является низкая помехоустойчивость к мощной электромагнитной помехе, магнитная составляющая которой практически без ослабления (на низких частотах экран малоэффективен, структура магниточувствительной петли недифференциальная) и примерно одинаковым образом наводится на две "открытые" магнитометрические петли, подключенные к магнитному каналу обработки, где их отстройка осуществляется по "одновременности" появления в пределах интервала задержки, связанного с геометрией чувствительного элемента и скоростью движения нарушителя. Такие помехи (например, от электрифицированной железной дороги) могут в 100 и более раз превышать полезные сигналы, их спектр существенно шире полосы пропускания полосовых фильтров, что приводит к нелинейным и фазовым искажениям, случайным задержкам помеховых откликов с обеих петель, превышающим интервал, увеличение которого снижает обнаружительную способность при быстром движении нарушителя. Электрическая составляющая помехи, несмотря на ослабление экранировкой и дифференциальным включением зарядовых усилителей, может проникать в сейсмический канал паразитным образом, а также вследствие разброса параметров зарядовых усилителей. Недостатком аналога является также низкая тактическая надежность, обусловленная отсутствием информации о направлении движения нарушителя и физической работоспособности устройства (целостности чувствительного элемента).

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к заявляемому изобретению является сейсмомагнитометрическое устройство для охранной сигнализации, выдающее сигнал тревоги при обнаружении нарушителя, имеющего при себе магнитные предметы и вызывающего колебания грунта [12]. Устройство содержит один "U"-образный сегмент кабеля, размещенный в грунте вдоль охраняемого рубежа, и содержащий несколько (N) изолированных внутренних проводников, поверх которых концентрично наложен наружный проводник, на который намотан полимерный спиралевидный шнур (кордель), на который концентрично нанесен слой специального изолятора (например, пленка из электрета, пьезокомпозита), обладающий способностью к образованию зарядов при механических деформациях, на который наложен экранирующий проводник, закрытый сверху герметичной оболочкой, подключенный к шине нулевого потенциала, к которой подключен один вход зарядового усилителя, другой его вход подключен к внешнему проводнику, а его выход подключен к первому полосовому фильтру, и далее - к первому пороговому элементу, образуя сейсмический канал обработки. Внутренние проводники на концах сегмента подключены последовательно друг с другом, образуя N-витковую планарную "U"-образную индукционную петлю, подключенную к последовательно соединенным дифференциальному усилителю напряжения и второму полосовому фильтру, который в свою очередь подключен ко второму пороговому элементу, образуя магнитный канал обработки сигналов. В первом пороговом элементе происходит амплитудная дискриминация сейсмических сигналов на заранее определенном уровне, а во втором пороговом элементе происходит амплитудная дискриминация магнитных сигналов. Выходы пороговых элементов подключены ко входу элемента совпадения, выполняющего логическую функцию "И".

Обнаружительная способность устройства по сейсмическому каналу по сравнению с предыдущим аналогом увеличена за счет уменьшения емкости кабеля, введения полимерного шнура, создающего гибкость и относительную подвижность рабочего зазора между внешним (сигнальным) проводником и экраном кабеля, и специального изолятора, усиливающего эффект электризации металла изолятором, а также съема сигналов между внешним и экранирующим проводником, что увеличивает рабочую площадь контакта изолятора и проводника. Магнитная обнаружительная способность увеличивается в соответствии с увеличением числа витков в планарной индукционной петле. Кроме того, уменьшена паразитная емкостная связь между сейсмочувствительной и магниточувствительной частью чувствительного элемента. Ввиду нецелесообразности раздельной регистрации сейсмических сигналов в двух диапазонах выбрана одна полоса регистрируемых частот.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: сейсмомагнитометрический (комбинированный) способ обнаружения нарушителя; устанавливаемый в грунт кабель, с помощью которого формируются сейсмический и магнитометрический (петлевой) преобразователи в едином чувствительном элементе; зарядовый усилитель, обеспечивающий независимость величины сейсмических сигналов от длины сегмента кабеля; дифференциальный малошумящий усилитель напряжения, индуцируемого в магнитометрической многовитковой петле; первый и второй полосовые фильтры, обеспечивающие выделение сейсмических и магнитных полезных сигналов на фоне широкополосных помех; первый и второй пороговые элементы (ПЭ) для амплитудной дискриминации сигналов; логический элемент И.

Прототип обладает недостатками, снижающими его функциональную и тактическую надежность, в том числе: 1) неработоспособность по отношению к "магниточистому" нарушителю; 2) в неблагоприятных природно-геологических условиях, например при промерзании грунта до глубины установки чувствительного элемента, сейсмические сигналы могут уменьшаться на 20 дБ и более, что при фиксированном пороге ПЭ приводит к уменьшению обнаружительной способности устройства; 3) низкая помехоустойчивость к электромагнитным помехам вследствие недифференциальной пространственной структуры магнитометрической петли и отсутствия устойчивых информационных признаков различия полезных сигналов и помех; 4) низкая помехоустойчивость к воздействию крупных животных, способных вызывать не только мощные сейсмические помехи, но и однократные помеховые сигналы в магнитном канале вследствие "продавливания" грунта в месте расположения кабеля, совершающего перемещение в магнитном поле Земли.

В прототипе отсутствуют технические признаки, позволяющие выделить информацию о направлении движения нарушителя через рубеж охраны и нарушении работоспособности устройства вследствие повреждения чувствительного элемента.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения функциональной и тактической надежности устройства.

Для достижения указанного технического результата в устройство, содержащее первый сегмент кабеля, содержащий количество N не менее двух внутренних изолированных проводников, поверх которых концентрично наложены наружный проводник с намотанным на него с определенным шагом полимерным шнуром, слой изолятора, образующий электрические заряды при механических воздействиях, экранирующий проводник, закрытый герметичной оболочкой, а также последовательно включенные первый зарядовый усилитель и первый полосовой фильтр, первый дифференциальный усилитель и второй полосовой фильтр, а также первый и второй пороговые элементы, элемент И, дополнительно введены второй и третий сегменты кабеля, образующие вместе с первым сегментом чувствительный элемент, первый и второй детекторы огибающей, последовательно включенные второй зарядовый усилитель, третий полосовой фильтр и третий детектор огибающей, последовательно включенные третий зарядовый усилитель, четвертый полосовой фильтр и четвертый детектор огибающей, последовательно включенные второй дифференциальный усилитель, пятый полосовой фильтр и пятый детектор огибающей, последовательно включенные первый аналого-цифровой преобразователь и сейсмический анализатор, второй аналого-цифровой преобразователь и магнитный анализатор, счетчик и мультиплексор, а также второй элемент И, три элемента ИЛИ, схема "два из трех", одновибратор, третий пороговый элемент, узел сравнения, узел проверки, комбинаторный блок, причем три сегмента чувствительного элемента расположены в одной плоскости на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль рубежа охраны, их экранирующие проводники подключены к шине нулевого потенциала, их внешние проводники подключены соответственно на входы первого, второго и третьего зарядовых усилителей, количество К внутренних проводников первого сегмента, количество 2К внутренних проводников второго сегмента и количество К внутренних проводников третьего сегмента, подключенных последовательно на своих концах друг к другу при условии, что количество 2К не превышает N, образуют К-витковую "8"-образную петлю, подключенную ко второму дифференциальному усилителю, количество (N-K) внутренних проводников первого и третьего сегмента, подключенных последовательно на своих концах друг к другу, образуют (N-K)-витковую "U"-образную петлю, подключенную к первому дифференциальному усилителю, выход первого полосового фильтра подключен к входу первого детектора огибающей и первым входам первого аналого-цифрового преобразователя и первого порогового элемента, выход второго полосового фильтра подключен ко входу второго детектора огибающей, выход третьего полосового фильтра подключен также ко второму входу первого аналого-цифрового преобразователя и первому входу второго порогового элемента, выход четвертого полосового фильтра подключен также к третьему входу первого аналого-цифрового преобразователя и первому входу третьего порогового элемента, выход пятого полосового фильтра подключен также ко входу второго аналого-цифрового преобразователя, выход первого детектора огибающей подключен ко второму входу первого порогового элемента и первому входу узла проверки, выход третьего детектора огибающей подключен ко вторым входам второго порогового элемента и узла проверки, выход четвертого детектора огибающей подключен ко второму входу третьего порогового элемента и третьему входу узла проверки, выход второго детектора огибающей подключен к четвертому входу узла проверки и первому входу узла сравнения, выход пятого детектора огибающей подключен ко второму входу узла сравнения и пятому входу узла проверки, первые, вторые и третьи входы первого элемента ИЛИ и схемы "два из трех" соединены и подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего пороговых элементов, выход первого элемента ИЛИ подключен ко входу счетчика и входу одновибратора, выход одновибратора подключен к точке соединения управляющих входов сейсмического анализатора, счетчика, магнитного анализатора, схемы "два из трех" и комбинаторного блока, выходы мультиплексора и магнитного анализатора подключены соответственно к первому и второму входам комбинаторного блока, выходы схемы "два из трех" и узла сравнения подключены соответственно к управляющим входам мультиплексора и одновибратора, выход узла проверки подключен ко вторым входам второго и третьего элементов ИЛИ, выход комбинаторного блока подключен ко вторым входам первого и второго элементов И, первый выход сейсмического анализатора подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом устройства, второй выход сейсмического анализатора подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, его выход является вторым выходом устройства.

В варианте исполнения устройства сейсмический анализатор содержит узел выборки-хранения, выход которого подключен к входам формирователя сигнала направления и коррелометра, выход которого подключен к управляющему входу формирователя сигнала направления, первый и второй выходы которого являются выходами сейсмического анализатора, его входом является вход узла выборки хранения, его управляющим входом является точка соединения управляющих входов узла выборки-хранения и коррелометра.

В варианте исполнения устройства узел сравнения содержит последовательно включенные четвертый пороговый элемент и второй одновибратор, выход которого является выходом узла сравнения, его первым входом является первый вход четвертого порогового элемента, его вторым входом является вход усилителя напряжения, выход которого подключен ко второму входу четвертого порогового элемента.

В варианте исполнения устройства узел проверки содержит последовательно включенные четвертый элемент ИЛИ и третий одновибратор, пятый элемент ИЛИ и четвертый одновибратор, а также пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый пороговые элементы, входы которых являются соответствующими входами узла проверки, его выходом является выход шестого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого одновибраторов, выходы пятого, шестого и седьмого пороговых элементов подключены соответственно к первому, второму и третьему входам четвертого элемента ИЛИ, выходы восьмого и девятого пороговых элементов подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента ИЛИ.

В варианте исполнения устройства магнитный анализатор содержит последовательно включенные второй мультиплексор с управляющим входом, дешифратор и дискриминатор межимпульсной паузы, выход которого является выходом магнитного анализатора, его входом является вход второго мультиплексора.

В варианте исполнения устройства комбинаторный блок содержит третий мультиплексор с управляющим входом, его выход является выходом комбинаторного блока, его информационный вход является первым входом комбинаторного блока, его адресный вход является вторым входом комбинаторного блока.

Отличительными признаками предлагаемого устройства являются - второй и третий сегменты кабеля специальной конструкции, которые в совокупности с первым сегментом образуют новую конструкцию кабельного чувствительного элемента, обеспечивающую повышение информативности полезных сигналов, их надежное различение от помех, большую помехоустойчивость магнитометрической петли; - второй, третий зарядовые усилители, второй дифференциальный усилитель, второй, третий, пятый полосовые фильтры, которые обеспечивают выделение дополнительных независимых сигналов, повышающих информативность процесса обнаружения; - первый, второй и третий пороговые элементы с адаптивной регулировкой порога, зависящего от уровня сейсмического шума, стабилизирующие сейсмическую обнаружительную способность при любом агрегатном состоянии и типе грунта; - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) совместно с трехканальным сейсмическим анализатором, который, с одной стороны, исключает коррелированные сигналы с близкими, похожими сигнатурами, обусловленными электромагнитными помехами, с другой стороны, по последовательности прихода пиков сейсмических сигналов с сегментов чувствительного элемента определяет информационный признак направления движения нарушителя - "от нас" или "к нам"; - второй АЦП совместно с магнитным анализатором, который выделяет сигналы только с характерными признаками нарушителя, устраняя импульсные помехи, дискриминирует сигналы по амплитуде, связанной с величиной предполагаемого магнитного момента у нарушителя; - узел сравнения, который обеспечивает надежную дискриминацию полезных сигналов и электромагнитных помех и в случае последних выдает сигнал запрета, блокирующий сигнал ложной тревоги; - пять детекторов огибающей и узел проверки, обеспечивающие выявление нарушения целостности чувствительного элемента и попыток искусственного "зашумления" устройства; - логическая схема "два из трех" и счетчик, обеспечивающие отстройку от животных и других источников сейсмических помех путем накопления сигналов; - комбинаторный блок, обеспечивающий гибкое комбинирование сейсмических и магнитных признаков обнаружения нарушителя, заключающееся в последовательном снижении требований к сейсмическим признакам в зависимости от возрастания зарегистрированной величины магнитного момента у предполагаемого нарушителя, что позволяет, с одной стороны, обнаруживать "магниточистых" нарушителей, с другой стороны, обеспечить наивысшую обнаружительную способность для вооруженных нарушителей и транспорта, представляющих наибольшую опасность, при любом типе и агрегатном состоянии грунта; - одновибратор, мультиплексор, элементы И, ИЛИ, обеспечивающие выполнение необходимых логических операций, в том числе задания интервала анализа сигналов.

Признаки, относящиеся к вариантам исполнения устройства, являются уточняющими и дополняющими, поэтому они отражены в формуле изобретения в дополнительных пунктах. Сущность изобретения, в том числе его дополняющих и уточняющих признаков, будет более понятна из нижеследующего описания.

Предлагаемое устройство иллюстрируется графическими материалами, представленными на фиг.1-17. На фиг.1 изображена схема чувствительного элемента (ЧЭ), на фиг.2 - структурная схема магнитометрического устройства для охранной сигнализации, на фиг.3 - структурная схема варианта сейсмического анализатора, на фиг. 4 - структурная схема варианта узла сравнения, на фиг.5 - структурная схема варианта узла проверки, на фиг.6 - структурная схема варианта магнитного анализатора, на фиг.7 - структурная схема варианта комбинаторного блока; на фиг.8-15 изображены сигнатуры (временные диаграммы) сигналов в устройстве при воздействии, соответственно: "магниточистого" нарушителя, двигающегося по направлению "от нас"; невооруженного нарушителя "к нам"; вооруженного нарушителя "от нас"; транспортного средства "к нам"; животного, пересекающего рубеж по направлению "от нас"; крупного животного, пасущегося вдоль рубежа; электромагнитной помехи с преобладанием магнитной составляющей; электромагнитной помехи с преобладанием электрической составляющей, на фиг.16 - сигнатуры сигналов при потере герметичности и попадании влаги в первый сегмент ЧЭ, на фиг.17 - сигнатуры сигналов при обрыве проводника "8"-образной магнитометрической петли.

На схеме (фиг.1) чувствительного элемента приведены следующие обозначения: 1-чувствительный элемент (ЧЭ); 10, 11, 12 - соответственно первый, второй и третий сегменты кабеля, каждый из которых содержит N2 изолированных внутренних проводников, один внешний и один экранирующий проводник; 11, 21, 31 - экранирующие проводники соответственно первого, второго и третьего сегментов; 12, 22, 32 - слои изолятора, обладающего полезными электрическими свойствами, соответственно первого, второго и третьего сегментов; 13, 23, 33 - полимерные шнуры соответственно первого, второго и третьего сегментов; 14, 24, 34 - внешние проводники соответственно первого, второго и третьего сегментов; 15, 16, 17, 18 - соответственно первый, К-й, (К+1)-й, N-й внутренние проводники первого сегмента кабеля; 25, 26, 27, 28 - соответственно первый, второй, (2К-1)-й, 2К-й проводники второго сегмента кабеля; 35, 36, 37, 38 - соответственно первый, К-й, (К+1)-й и N-й внутренние проводники третьего сегмента кабеля; 19, 29, 39 - герметичные оболочки соответственно первого, второго и третьего сегментов кабеля.

На фиг.2 цифровые обозначения 1, 11, 14, 21, 24, 31, 34, - те же, что на фиг. 1; 40, 41, 42 - соответственно первый, второй, третий зарядовые усилители; 43, 44 - соответственно первый и второй дифференциальные усилители; 45, 46, 47, 48, 49 - соответственно первый, второй, третий, четвертый, пятый полосовые фильтры; 50, 51, 52, 53, 54 - соответственно первый, второй, третий, четвертый, пятый детекторы огибающей; 55, 56, 57 - соответственно первый, второй, третий пороговые элементы (ПЭ); 58, 59, 60 - соответственно первый, второй, третий элементы ИЛИ; 61, 62 - соответственно первый и второй элементы И; 63 - схема "два из трех", 64 - одновибратор, 65 - счетчик, 66 - мультиплексор, 67 - первый АЦП (трехканальный), 68 - второй АЦП (одноканальный), 69 - узел проверки, 70 - узел сравнения, 71 - сейсмический анализатор, 72 - магнитный анализатор, 73 - комбинаторный блок, 74 - первый выход устройства, 75 - второй выход устройства.

На фиг.3 цифровые обозначения 61, 62, 64, 67, 71 - те же, что на фиг.2; 76 - узел выборки-хранения, 77 - коррелометр, 78 - формирователь сигнала направления.

На фиг.4 цифровые обозначения 51, 54, 64, 70 - те же, что на фиг.2; 79 - усилитель напряжения (с регулируемым коэффициентом усиления), 80 - четвертый ПЭ, 81 - второй одновибратор.

На фиг. 5 цифровые обозначения 50-54, 59, 60, 69 - те же, что на фиг.2; 82-86 - соответственно пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый ПЭ; 87, 88 - соответственно четвертый и пятый элементы ИЛИ; 89, 90 - соответственно третий и четвертый одновибраторы; 91 - шестой элемент ИЛИ.

На фиг.6 цифровые обозначения 64, 68, 72, 73 - те же, что на фиг.2; 92 - второй мультиплексор; 93 - дешифратор, 94 - дискриминатор межимпульсной паузы.

На фиг. 7 цифровые обозначения 64, 66, 72 - те же, что на фиг.2; 95 - мультиплексор с информационным входом (разряды C1-C5), адресным входом (разряды М1-М4) и управляющим входом.

На фиг. 8-17 цифрами по оси ординат показано состояние выходов соответствующих элементов, схем, узлов устройства (фиг.2), по оси абсцисс - время.

На схеме кабельного ЧЭ (фиг.1) не показаны