Магнитометрическое устройство для охранной сигнализации

Магнитометрическое устройство для охранной сигнализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области охранной сигнализации, более конкретно к магнитометрическим устройствам (средствам, извещателям) обнаружения нарушителя и направления его движения, основанным на пассивном способе регистрации изменений магнитного поля, вызванных его пересечением охраняемого рубежа, и может быть использовано для скрытного сигнализационного блокирования периметра или рубежа охраняемого объекта. Такие магнитометрические устройства формируют объемную зону обнаружения вдоль рубежа и вырабатывают выходной сигнал тревоги при вторжении в нее нарушителей, имеющих при себе или в своем составе ферромагнитные части или предметы, обладающие остаточной или наведенной намагниченностью (например, инструмент, оружие, листы железа).

В магнитометрических устройствах для охранной сигнализации нарушитель обнаруживается по вносимым им изменениям в существующее магнитное поле Земли, контролируемое в зоне обнаружения с помощью распределенного пассивного индукционного магнитометрического датчика (чувствительного элемента), обычно размещенного в грунте. Датчик конфигурируется так, чтобы его проводники образовывали пространственно-распределенный контур, чувствительный к изменению магнитного потока (вызываемого нарушителем), которое по принципу электромагнитной индукции преобразуется в сигнал напряжения. Контур, как правило, имеет дифференциальную структуру или балансировку, уменьшающую действие мощных «дальних» электромагнитных помех, практически не ослабляя полезные сигналы, вызываемые нарушителем в «ближней» зоне обнаружения. Датчиком может являться: 1) соленоид, намотанный вокруг и вдоль ферромагнитного сердечника, периодически изменяя на противоположное направление намотки, образующий вдоль рубежа охраны «однолинейную» структуру [1]; 2) плоский (планарный) «8»-образный контур с перекрестиями, образующий вдоль рубежа охраны двухлинейную структуру [2]; 3) два планарных «U»-образных контура, включенных дифференциально, образующих вдоль рубежа трехлинейную структуру [2].

Сигналы напряжения с датчика усиливаются, фильтруются и обрабатываются (дискриминируются) в соответствии с заданным алгоритмом обработки информации, заложенным в устройстве. Если сигналы идентифицируются как полезные, т.е. обусловленные нарушителем, то на выходе устройства формируется сигнал тревоги. Если сигналы идентифицируются как помеховые, сигнал тревоги не вырабатывается. Направление перемещения нарушителя («от нас», «к нам»; «справа - налево», «слева - направо») традиционно определяется путем пространственного разнесения двух преобразователей (зон обнаружения) на два рубежа, фиксируя последовательность появления полезных сигналов с них [3]. При этом магнитометрическое устройство для охранной сигнализации 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 ложных тревог.

Существует известный компромисс между обнаружительной способностью и помехоустойчивостью устройств: с повышением чувствительности при прочих равных условиях их помехоустойчивость уменьшается. Увеличение чувствительности необходимо для расширения области применения магнитометрических устройств для охранной сигнализации или увеличения классов обнаруживаемых объектов - нарушителей, полезные сигналы от которых, в первом приближении, пропорциональны величине дипольного магнитного момента, который интегрально характеризует полезные магнитные свойства нарушителей (массу, намагниченность) [2]. У людей присущий магнитный момент в среднем на 2...3 порядка меньше, чем у транспорта, поэтому их обнаружение требует увеличения чувствительности устройств обнаружения транспорта в 100 и более раз. Это неминуемо ведет к существенному возрастанию потока ложных тревог, особенно в зоне действия индустриальных электромагнитных помех.

Помехоустойчивость известных магнитометрических устройств к мощным или «близким» электромагнитным помехам (например, от высоковольтных линий электропередач, молний) остается невысокой вследствие их одновременного, но неодинакового воздействия как на различные части, так и в целом на оба разнесенных друг от друга распределенных датчика. Пространственный градиент таких помех высок, так что дифференциальная структура датчика хотя и ослабляет их, но недостаточно. Фильтрация также не приводит к их существенному ослаблению, поскольку такие помехи, как правило, являются широкополосными. Использование двух пространственно разнесенных датчиков (при определении направления движения) имеет недостаток в том, что ввиду технологического разброса конструкционных параметров, различий амплитудно-частотных характеристик усилителей и фильтров, помеховые отклики с двух датчиков могут иметь различную амплитуду, сопровождаться случайными фазовыми искажениями, задержками по фронту. Поэтому известные корреляционные методы отстройки (например, по одновременности появления) оказываются недостаточно эффективными.

Известно магнитометрическое устройство для охранной сигнализации, содержащее два индукционных сигнальных датчика, усилители, полосовые фильтры, пороговые элементы, логические элементы И, ИЛИ, блоки памяти, дифференциатор (по сути - одновибратор) [4]. Устройство предназначено для пассивного обнаружения намагниченных объектов (преимущественно транспорта), перемещающихся через охраняемый рубеж в заданном направлении. Сигнальные датчики в виде плоских двухлинейных «8»-образных проводных контуров заглублены в грунт и разнесены на некоторое расстояние А вдоль маршрута вероятного перемещения (дороги). Объект-нарушитель, двигающийся со скоростью не более V_макс, последовательно пересекает обе зоны обнаружения, вызывая появление полезных сигналов сначала на выходе одного, а затем на выходе другого датчика. Эти сигналы усиливаются, фильтруются, дискриминируются по амплитуде пороговыми элементами и далее поступают на соответствующие блоки памяти. Последние вырабатывают, по сути, единственные «длинные» импульсы с каждого датчика в ответ на однократное перемещение объекта. Временная последовательность или задержка появления этих импульсов (с выхода пороговых элементов) несет информацию о направлении движения намагниченного объекта. Дифференциатор вырабатывает «короткий» импульс длительностью менее чем τ=А/V_макс, обеспечивая регистрацию объектов, перемещающихся только в одном направлении. Отстройка от воздействия помех обеспечивается «8»-образной дифференциальной конфигурацией датчиков и выбором оптимального диапазона регистрируемых частот.

Недостатком этого устройства является его низкая помехоустойчивость к мощным электромагнитным помехам, неодинаковым образом воздействующим на оба датчика, которые могут быть вызваны, например, близкорасположенными линиями электропередач, электрифицированными железными дорогами, электромагнитными полями от близких гроз [5]. Помехи с большим пространственным градиентом в принципе не могут быть скомпенсированы в самом индукционном датчике, поскольку уменьшение его размеров, снижающее действие помехи, ведет к уменьшению чувствительности датчика и зоны обнаружения устройства.

Реально достижимая на местности степень балансировки планарного индукционного «8»-образного датчика составляет около 40 дБ [2]. Поэтому даже значительные изменения в магнитном поле Земли, вызываемые магнитными бурями, в 100 и более раз превышающим величину порога обнаружения, будут приводить к ложным тревогам устройства.

Неизбежные конструкционно-технологические различия, такие как чувствительность и степень балансировки датчиков, усиление усилителей, постоянные времени полосовых фильтров, величины порогов элементов, ухудшают помехоустойчивость устройства в случае действия мощных электромагнитных помех.

В силу низкой помехоустойчивости использовать данное устройство (путем увеличения усиления) для обнаружения вооруженных людей не представляется возможным, что сужает область его применения. Поскольку выходной сигнал с индукционного датчика пропорционален скорости изменения магнитного потока или скорости движения объектов обнаружения, то при малой скорости их движения возможны пропуски тех, которые обладают относительно малым магнитным моментом (например, велосипеды).

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к заявляемому изобретению является магнитометрическое устройство для обнаружения транспорта и определения направления их движения [6]. Устройство содержит первый и второй «однолинейные» индукционные дифференциальные сигнальные датчики (условно правый - первый и левый - второй), размещенные в грунте или полотне дороги вдоль направления движения транспорта на некотором расстоянии А друг от друга. Каждый из них подсоединен к последовательно включенным схеме защиты, усилителю, полосовому фильтру, второму усилителю и детектору наклона. Сигналы с детекторов наклона поступают одновременно на четыре пороговых элемента (ПЭ), которые осуществляют их амплитудную дискриминацию относительно двух равных, но различных по знаку порогов: +П₀ и -П₀. В ответ на пересечение зоны обнаружения транспортом и генерирование сигналов с выходов датчиков пороговые элементы выдают последовательности импульсов. Сигналы с выходов двух детекторов наклона и импульсные последовательности с пороговых элементов поступают в цифровой процессор, который управляет работой исполнительного узла, предназначенного для выдачи выходных сигналов тревоги.

Цифровой процессор включает: системный таймер, определяющий время анализа значимых сигналов с датчиков; детекторы пересечения нуля - пороговые элементы с нулевым порогом для определения моментов времени, когда полезные сигналы максимальны; двухполупериодный выпрямитель для управления таймером; логические элементы И; счетчик импульсов, а также другие цифровые узлы и элементы, необходимые для реализации заложенного в устройство алгоритма обработки сигналов, основанного на счете импульсов во временном интервале наличия значимого (т.е. превышающего шум в несколько раз) сигнала с любого датчика.

Направление движения определяется благодаря временной задержке между последовательностями сигнальных выбросов с датчиков. Временные сигнатуры (формы) сигналов с датчиков похожи друг на друга вследствие параллельного переноса (в зоне обнаружения) основной ферромагнитной массы объекта обнаружения (например, железный корпус и рама - для транспорта) и разделяются во времени задержкой:

где V - скорость движения объекта. Эта «похожесть» сигнатур не абсолютная, поскольку вращающиеся или колеблющиеся металлические части объекта (например, колеса) вносят различный вклад в суммарный сигнал в точках размещения сигнальных датчиков.

Инициирование определения направления производится при совпадении однополярных импульсов, поступающих с двух датчиков, что является следствием сравнимости длины обнаруживаемого объекта с величиной А. Транспорт в процессе своего движения в определенный момент времени (соответствующий приблизительно середине расстояния А) воздействует на оба датчика. В случае удовлетворения условиям обнаружения, исполнительный узел выдает сигналы тревоги, свидетельствующие о движении объекта-нарушителя либо в направлении «1→2», либо «2→1».

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: магнитометрический способ обнаружения; двухрубежный способ определения направления движения; устанавливаемые в грунт (или дорожное полотно) два индукционных распределенных дифференциальных сигнальных датчика; две пассивные схемы для защиты устройства от перенапряжений и фильтрации высокочастотных помех с датчиков; два усилителя для усиления сигналов с датчиков до приемлемого уровня; два полосовых фильтра, формирующие полосу регистрируемых частот с наклоном - 6 дБ/октава; четыре пороговых элемента (ПЭ), попарно осуществляющие амплитудную дискриминацию сигналов с двух датчиков на уровнях +П₀ и -П₀; пороговый элемент, осуществляющий амплитудную дискриминацию сигналов на нулевом уровне; два логических элемента И.

Помехоустойчивость устройства по сравнению с предыдущим аналогом увеличена за счет применения: «однолинейных» индукционных сигнальных датчиков, степень балансировки которых выше [2]; принципа подсчета импульсов (не менее 2-х с каждого канала обработки); фильтрации сигналов с применением интегратора (в диапазоне регистрируемых частот), устраняющего влияние амплитуды сигналов от скорости движения намагниченных объектов и уменьшающего действие более высокочастотных помех.

Тем не менее, прототип обладает низкой помехоустойчивостью к мощным электромагнитным помехам, в том числе с высоким пространственным градиентом, вследствие неодинакового их влияния на датчики и отсутствия в устройстве устойчивых информационных признаков различения полезных сигналов и помех, в том числе по одновременности их поступления, взаимообразной полярности, длительности. В прототипе отсутствует пространственная корреляция между сигнатурами полезных сигналов и величиной А. При уменьшении расстояния А временные сигнатуры сигналов с датчиков будут «сливаться», а при увеличении А - «разбегаться». Сигнатуры полезных сигналов с датчиков определяются исключительно скоростью движения объекта и распределением намагниченности по его объему.

Низкая помехоустойчивость обусловливает большой поток ложных тревог, не позволяет увеличить чувствительность устройства для обеспечения обнаружения объектов, обладающих меньшим магнитным моментом (например, вооруженные люди, велосипедисты).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения помехоустойчивости устройства. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, - существенное уменьшение числа ложных тревог устройства и расширение области его применения, в том числе для обнаружения объектов с меньшим, чем транспорт, магнитным моментом.

Для достижения указанного технического результата в устройство, содержащее первый и второй дифференциальные сигнальные датчики, последовательно включенные первую схему защиты, первый усилитель и первый полосовой фильтр, выход которого одновременно подключен к входу первого и второго пороговых элементов, последовательно включенные вторую схему защиты, второй усилитель и второй полосовой фильтр, выход которого одновременно подключен к входу третьего и четвертого пороговых элементов, а также пятый пороговый элемент, первый и второй элементы И, дополнительно введены недифференциальный датчик помехи, охватывающий по площади оба сигнальных датчика, последовательно включенные третья схема защиты, третий усилитель и третий полосовой фильтр, последовательно включенные первый элемент ИЛИ и первый дискриминатор длительности импульса, последовательно включенные второй элемент ИЛИ и второй дискриминатор длительности импульса, первый и второй детекторы огибающей, последовательно включенные третий детектор огибающей и инвертирующий усилитель, третий элемент ИЛИ, аналоговый сумматор, узел разрешения, узел счета, анализатор, первый и второй одновибраторы, последовательно включенные четвертый элемент ИЛИ и третий одновибратор, причем шесть одинаковых сегментов кабеля, содержащих количество N, равное 2, внутренних изолированных проводников, расположенных в одной плоскости попарно и последовательно вдоль первой, второй и третьей линии рубежа охраны на одинаковом расстоянии друг от друга, образуют магнитометрический индукционный чувствительный элемент, содержащий оба сигнальных датчика и датчик помехи, которые формируются путем соответствующей коммутации внутренних проводников на концах сегментов, при этом первые внутренние проводники первого, второго, четвертого и пятого сегментов, лежащие вдоль первой и второй линии, подключенные последовательно друг к другу на своих концах, расположенных на концах и середине рубежа охраны, образуют одновитковый «8»-образный дифференциальный первый сигнальный датчик, подключенный своим началом и концом к первой схеме защиты, а средней точкой - к шине нулевого потенциала, второй внутренний проводник второго сегмента, первый внутренний проводник третьего сегмента, второй внутренний проводник пятого сегмента и первый внутренний проводник шестого сегмента, лежащие вдоль второй и третьей линии, подключенные последовательно на своих концах друг к другу, образуют одновитковый «8»-образный дифференциальный второй сигнальный датчик, подключенный своим началом и концом ко второй схеме защиты, а средней точкой - к шине нулевого потенциала, вторые внутренние проводники первого, третьего, шестого и четвертого сегментов, лежащие вдоль первой и третьей линий, подключенные последовательно на своих концах друг к другу, образуют одновитковый «О»-образный недифференциальный датчик помехи, подключенный своим началом и концом к третьей схеме защиты, а средней точкой - к шине нулевого потенциала, выход первого полосового фильтра подключен также к входу первого детектора огибающей, выход которого подключен к первому входу аналогового сумматора, выход второго полосового фильтра подключен также к входу второго детектора огибающей, выход которого подключен к второму входу аналогового сумматора, выход третьего полосового фильтра подключен к входу третьего детектора огибающей, а выход инвертора подключен к третьему входу аналогового сумматора, выход первого порогового элемента подключен одновременно к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента И, выход второго порогового элемента подключен одновременно к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу первого элемента И, выход третьего порогового элемента подключен одновременно к первому входу второго элемента ИЛИ и второму входу первого элемента И, выход четвертого порогового элемента подключен одновременно к второму входу второго элемента ИЛИ и второму входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к первому и второму входам третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу узла разрешения, выходы первого и второго дискриминаторов длительности импульса подключены соответственно к первому и второму входам узла счета, выход аналогового сумматора подключен к входу пятого порогового элемента, выход которого подключен к второму входу узла разрешения, выход которого подключен к пятому входу анализатора, к первому, второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно первый, второй, третий и четвертый выходы узла счета, первый выход анализатора подключен к входу первого одновибратора, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ и является первым выходом устройства, второй выход анализатора подключен к входу второго одновибратора, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ и является первым выходом устройства, выход третьего одновибратора подключен к входу сброса узла счета.

В варианте исполнения устройства количество N внутренних изолированных проводников в шести сегментах кабеля, формирующих магнитометрический индукционный чувствительный элемент, равно 2К, где К равно 1, 2, 3 и так далее, образуя К-витковые первый и второй дифференциальные сигнальные датчики и К-витковый недифференциальный датчик помехи.

В другом варианте исполнения устройства магнитометрический индукционный чувствительный элемент формируется из шести сегментов кабеля, содержащего N внутренних изолированных проводников, образуя N-витковые первый и второй сигнальные датчики и N-витковый датчик помехи, причем первый и второй «8»-образные сегменты кабеля, расположенные вдоль первой и второй прямых с перекрестием в середине сегмента, конфигурируются так, чтобы их внутренние проводники при коммутации в середине рубежа охраны образовывали первый дифференциальный сигнальный датчик со средней точкой, третий и четвертый «8»-образные сегменты кабеля, расположенные по второй и третьей прямым вдоль рубежа, конфигурируются так, чтобы их внутренние проводники при коммутации в центре рубежа образовывали второй дифференциальный сигнальный датчик со средней точкой, пятый и шестой «U»-образные сегменты кабеля, расположенные по первой и третьей прямым вдоль рубежа, конфигурируются таким образом, чтобы их внутренние проводники при коммутации в центре рубежа образовывали недифференциальный датчик помехи со средней точкой.

В варианте исполнения устройства узел разрешения содержит последовательно включенные третий элемент И и четвертый одновибратор, а также третий дискриминатор длительности импульса, выход его подключен к первому входу третьего элемента И, вход его является первым входом узла разрешения, вторым входом которого является второй вход третьего элемента И, выходом узла разрешения является выход четвертого одновибратора, который подключен к входу сброса третьего дискриминатора длительности импульса.

В варианте исполнения устройства узел счета содержит последовательно включенные элемент «исключающее ИЛИ», четвертый дискриминатор длительности импульса и седьмой одновибратор, а также первый и второй дискриминаторы межимпульсной паузы, пятый и шестой одновибраторы, пятый элемент ИЛИ, первый и второй счетчики импульсов, первый и второй триггеры, причем входы первого дискриминатора межимпульсной паузы и пятого одновибратора объединены и являются первьм входом узла счета, входы второго дискриминатора межимпульсной паузы и шестого одновибратора объединены и являются вторым входом узла счета, выход первого дискриминатора межимпульсной паузы подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, выход второго дискриминатора межимпульсной паузы подключен ко второму входу пятого элемента ИЛИ, третий вход пятого элемента ИЛИ является входом сброса узла счета, выход пятого одновибратора подключен одновременно к входу первого триггера, первому входу элемента «исключающее ИЛИ» и входу первого счетчика импульсов, выход шестого одновибратора подключен одновременно к входу второго триггера, второму входу элемента «исключающее ИЛИ» и входу второго счетчика импульсов, выход седьмого одновибратора подключен одновременно к тактовьм входам первого и второго триггеров, входам сброса первого и второго счетчика импульсов, а также входу восьмого одновибратора, выход пятого элемента ИЛИ подключен к входу сброса седьмого одновибратора, выход восьмого одновибратора одновременно подключен к входам сброса первого и второго триггеров, первым и вторым выходами узла счета являются соответственно выходы первого и второго триггеров, а третьим и четвертым выходами узла счета являются соответственно выходы первого и второго счетчиков импульсов.

В варианте исполнения устройства анализатор содержит четвертый, пятый и шестой элементы И, первый вход анализатора есть первый вход пятого элемента И, второй вход анализатора есть первый вход шестого элемента И, третий и четвертый входы анализатора есть соответственно первый и второй входы четвертого элемента И, выход которого подключен одновременно ко вторым входам пятого и шестого элементов И, пятый вход анализатора подключен одновременно к третьим входам пятого и шестого элементов И, выход пятого элемента И есть первый выход анализатора, а выход шестого элемента И есть второй выход анализатора.

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.1-12. На фиг.1 изображена схема магнитометрического индукционного чувствительного элемента (ЧЭ), включающего одновитковые сигнальные датчики и датчик помехи; на фиг.2 - структурная схема магнитометрического устройства для охранной сигнализации; на фиг.3 - схема варианта ЧЭ, включающего многовитковые (трехвитковые) сигнальные датчики и датчик помехи; на фиг.4 - схема другого варианта ЧЭ с «8»-образными и «О»-образными сегментами, формирующими двухвитковые сигнальные датчики и датчик помехи; на фиг.5 - структурная схема варианта узла разрешения, на фиг.6 - структурная схема варианта узла счета, на фиг.7 - структурная схема варианта анализатора. На фиг.8 -12 изображены сигнатуры (временные диаграммы) сигналов в устройстве при воздействии соответственно: нарушителя, двигающегося по направлению «1→2»; нарушителя, двигающегося по направлению «2→1»; мощных электромагнитных помех импульсного характера; долговременной электромагнитной помехи флуктуационного характера; нарушителя, двигающегося по направлению «1→2» во время действия импульсных помех.

На схеме (фиг.1) магнитометрического индукционного чувствительного элемента приведены следующие обозначения: 7- магнитометрический чувствительный элемент (ЧЭ); 1, 2, 3, 4, 5, 6 - соответственно первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой одинаковые сегменты кабеля длиной L/2, где L - длина охраняемого рубежа, каждый из которых содержит N=2 изолированных внутренних проводников; 100, 200, 300 - соответственно первая крайняя, вторая средняя и третья крайняя линии рубежа охраны, отстоящие друг от друга на одинаковое расстояние А, вдоль которых расположены соответственно первый и четвертый, второй и пятый, третий и шестой сегменты кабеля; 11, 12 - соответственно первый и второй (последний) внутренние проводники первого сегмента; 21, 22 - соответственно первый и второй (последний) внутренние проводники второго сегмента; 31, 32 - соответственно первый и второй (последний) внутренние проводники третьего сегмента; 13, 14 - соответственно первый и второй (последний) внутренние проводники четвертого сегмента; 23, 24 - соответственно первый и второй (последний) внутренние проводники пятого сегмента; 33, 34 - соответственно первый и второй (последний) внутренние проводники шестого сегмента; 15 - начало одновиткового «8»-образного дифференциального первого сигнального датчика 10, образованного последовательным соединением внутренних проводников 11, 21, 13 и 23, а 17 и 16 - соответственно конец и средняя точка первого сигнального датчика; 25 - начало одновиткового «8»-образного дифференциального второго сигнального датчика 20, образованного последовательным соединением внутренних проводников 22, 31, 24 и 33, а 27 и 26 - соответственно конец и средняя точка второго сигнального датчика; 35 - начало одновиткового «О»-образного недифференциального датчика помехи 30, образованного последовательным соединением внутренних проводников 12, 32, 34 и 14, а 37 и 36 - соответственно конец и средняя точка датчика помехи. Стрелками с символами «1→2» и «2→1» обозначены возможные направления движения нарушителя.

На фиг.2 цифровые обозначения 7, 10, 15, 16, 17, 20, 25, 26, 27, 30 - те же, что на фиг.1; 40, 41 и 42 - соответственно первая, вторая и третья схема защиты; 44, 45 и 46 - соответственно первый, второй и третий усилитель; 46, 47 и 48 - соответственно первый, второй и третий полосовые фильтры; 49, 50, 51 и 52 - соответственно первый, второй, третий и четвертый пороговые элементы (ПЭ); 53, 54 и 55 - соответственно первый, второй и третий детекторы огибающей; 56 и 59 - соответственно первый и второй элементы ИЛИ; 57 и 58 - соответственно первый и второй элементы И; 60 - инвертирующий усилитель, 61 и 63 - соответственно первый и второй дискриминаторы длительности импульса; 62 - третий элемент ИЛИ; 64 - аналоговый сумматор; 65 - пятый пороговый элемент; 66, 67 и 69 - соответственно первый, второй и третий одновибраторы (ОВ); 68 - четвертый элемент ИЛИ; 70 - узел разрешения, 80 - узел счета; 90 - анализатор; 103 и 104 - соответственно первый и второй входы узла разрешения 70; 105 и 106 - соответственно первый и второй входы узла счета 80; 108 - вход сброса узла счета 80; 18, 19, 28, 29 и 107 - соответственно первый, второй, третий, четвертый и пятый входы анализатора 90; 38 и 39 - соответственно первый и второй выходы анализатора; 102 - первый выход устройства, соответствующий обнаружению движения нарушителя в направлении «1→2», 201 - второй выход устройства, соответствующий обнаружению движения нарушителя в направлении «2→1».

На фиг.3 цифровые обозначения 1-7, 11-17, 21-27, 31-37, 100, 200, 300 - те же, что на фиг.1. При этом 12, 22, 32, 14, 24, 34 - последние (шестые) внутренние проводники соответственно прямолинейных сегментов 1, 2, 3, 4, 5, 6 многожильного кабеля.

На фиг.4 цифровые обозначения 1-7, 11-17, 21-27, 31-37, 100, 200, 300 - те же, что на фиг.1. При этом 1 и 2 - соответственно первый и второй «8»-образные сегменты с перекрестием посередине, расположенные вдоль прямых 100 и 200, из которых формируется многовитковый (двухвитковый) дифференциальный первый сигнальный датчик 10; 3 и 4 -соответственно третий и четвертый «8»-образные сегменты с перекрестием посередине, расположенные вдоль прямых 200 и 300, из которых формируется многовитковый (двухвитковый) дифференциальный второй сигнальный датчик 20; 5 и 6 - соответственно пятый и шестой «U»-образные сегменты с перекрестием посередине, расположенные вдоль прямых 100 и 300, из которых формируется многовитковый (двухвитковый) недифференциальный датчик помехи 30.

На фиг.5 цифровые обозначения 70, 103, 104, 107 - те же, что на фиг.2; 71 - третий дискриминатор длительности импульса; 72 - третий элемент И, 73 - четвертый одновибратор.

На фиг.6 цифровые обозначения 18, 19, 28, 29, 80, 105, 106, 108 - те же, что на фиг.2; 74 и 75 - соответственно первый и второй дискриминаторы межимпульсной паузы; 76 и 77 - соответственно пятый и шестой одновибраторы, 79 - схема «исключающее ИЛИ»; 81 - четвертый дискриминатор длительности импульса; 82 и 83 - соответственно первый и второй счетчики импульсов; 84 и 85 - соответственно седьмой и восьмой одновибраторы; 86 и 87 - соответственно первый и второй триггеры.

На фиг.7 цифровые обозначения 18, 19, 28, 29, 38, 39, 90, 107 - те же, что на фиг.2; 91 - четвертый элемент И; 92 и 93 - соответственно пятый и шестой элементы И.

На фиг.8-12 цифрами по оси ординат показано состояние выходов соответствующих элементов, схем, узлов устройства (фиг.2, 5, 6, 7), по оси абсцисс - время.

На схемах магнитометрического ЧЭ (фиг.1, 3, 4) не показаны коммутационные коробки, где происходит соединение внутренних проводников сегментов кабеля, поскольку они не определяют сущности изобретения. По этой же причине не показаны герметичные оболочки сегментов кабеля, а также три траншеи (в грунте или дорожном полотне) вдоль прямых 100, 200, 300, в которых на одинаковой глубине (в одной плоскости) находятся сегменты кабеля. Коммутационная коробка, с которой сигналы поступают на соответствующие схемы защиты устройства, расположена в середине рубежа охраны (на фиг.1, 3, 4), другие коробки расположены на концах рубежа охраны (на фиг.1, 3 - слева и справа). Коммутационные коробки, куда заходят концы сегментов кабеля для соединения внутренних проводников, являются герметичными, что обеспечивается сальниковыми вводами и другими мерами (например, заливкой специальным полиуретановым компаундом). Герметичные оболочки сегментов кабеля обеспечивают защиту магнитометрических датчиков от негативного воздействия влаги.

Планарность магнитометрического чувствительного элемента (т.е. нахождение всех проводников в одной плоскости) и дифференциальные свойства сигнальных датчиков по ослаблению электромагнитных помех обеспечиваются одинаковым расстоянием А (фиг.1) между линиями 100 и 200, 200 и 300 вдоль охраняемого рубежа (типично 1,5...2 м), равенством сегментов и их коммутацией строго в середине охраняемого рубежа (L/2, фиг.1, 3), перекрестием «8»-образных сегментов посередине (фиг.4), установкой сегментов кабеля в грунт (полотно дороги) на одинаковую глубину (типично 20...30 см). Магниточувствительные площади сигнальных датчиков равны между собой и составляют половину площади датчика помехи во всех вариантах исполнения ЧЭ (фиг.1, 3, 4).

На фиг.1 первый внутренний проводник 11 первого сегмента 1 на своем конце (слева) подключается к началу первого внутреннего проводника 21 второго сегмента 2, который на своем конце (в центре рубежа) подключается к началу первого внутреннего проводника 13 четвертого сегмента, который на своем конце (справа, фиг.1) подключается к началу первого проводника 23 пятого сегмента. Начало первого проводника 11 первого сегмента и конец первого проводника 23 пятого сегмента есть соответственно начало 15 и конец 17 одновиткового «8»-образного дифференциального первого сигнального датчика 10, расположенного вдоль охраняемого рубежа по линиям 100 и 200, а точка соединения внутренних проводников 21 и 13 есть средняя точка 16 этого сигнального датчика.

Первый сигнальный датчик 10 состоит, по сути, из двух одинаковых по площади одновитковых «U»-образных индукционных контуров - плеч, включенных встречно (по отношению к однородному магнитному потоку) на базе, равной L/2, и образующих, в конечном итоге, «8»-образную структуру. Такая дифференциальная структура сигнального датчика, чувствительного без потерь к перемещению намагниченных объектов в «ближней» зоне обнаружения вблизи линий 100 и 200 (типично шириной 4...6 м), обеспечивает компенсационные (ослабляющие) свойства по отношению к «дальней» электромагнитной помехе с малым пространственным градиентом, почти одинаковым образом воздействующей на оба плеча. Степень подавления или коэффициент компенсации К_к помехи зависит от вида источника помехи (точечный, однолинейный, двухлинейный) и его удаленности от ЧЭ, в большей степени определяется относительным неравенством площадей «U»-образных контуров - плеч датчика, обусловленным разбросом величины А вдоль рубежа, разбросом длин сегментов (L/2) при монтаже ЧЭ, и типично лежит в диапазоне 30...50 дБ [2]. Для максимизации полезных сигналов величина А должна соответствовать высоте проноса эквивалентного диполя над плоскостью датчика [7], либо линейному размеру «недипольного» объекта обнаружения. Чрезмерное увеличение А, не увеличивая уже полезный сигнал, приводит к пропорциональному повышению влияния электромагнитной помехи; чрезмерное уменьшение А приводит к резкому уменьшению величины полезных сигналов. Типично величина А составляет от 1,5 до 2 м, величина L - не более 300 м.

Аналогично первому сигнальному датчику 10, сформированному вдоль прямых 100 и 200, формируется второй дифференциальный сигнальный датчик 20 вдоль прямых 200 и 300. Расстояние между датчиками вдоль направления движения нарушителя составляет А, а временная задержка между полезными сигналами с двух датчиков в основном соответствует (1). Второй внутренний проводник 22 второго сегмента 2 на своем конце (слева, фиг.1) подключается к началу первого внутреннего проводника 31 третьего сегмента 3, который на своем конце (в центре рубежа) подключается к началу второго внутреннего проводника 24 пятого сегмента, который на своем конце (справа, фиг.1) подключается к началу первого проводника 33 шестого сегмента. Начало второго проводника 22 второго сегмента и конец первого проводника 33 шестого сегмента есть соответственно начало 25 и конец 27 одновиткового «8»-образного дифференциального второго сигнального датчика 20, а точка соединения внутренних проводников 31 и 24 есть его средняя точка 26.

Недифференциальный датчик помехи 30 формируется вдоль прямых 100 и 300 так, что по площади он равен сумме площадей сигнальных датчиков 10 и 20. Второй внутренний проводник 12 первого сегмента 1 на своем конце (слева, фиг.1) подключается к началу второго внутреннего проводника 32 третьего сегмента 3, который на своем конце (в центре рубежа охраны) подключается к началу второго внутреннего проводника 34 шестого сегмента, который на своем конце (справа, фиг.1) подключается к началу второго проводника 14 четвертого сегмента. Начало второго проводника 12 и конец первого проводника 33 есть соответственно начало 35 и конец 37 одновиткового «О»-образного недифференциального датчика помехи 30, а точка соединения внутренних проводников 32 и 34 есть его средняя точка 36.

На фиг.3