【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電反應(yīng)。 ? 逆壓電效應(yīng)： 相反，電信號(hào)也能夠使它們產(chǎn)生壓力，使壓電材料發(fā)生 形變。,?,+ + + + + + + +, ,V,V,+ + + + + + + +, ,F F,d,d,+Δd Δd,壓電效應(yīng),逆壓電效應(yīng),電源E,?,這種能夠?qū)C(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)化的能力對(duì)傳感器 來(lái)說(shuō)是非常有用的。例如： ? 超聲波發(fā)射裝置的換能器是利用壓電晶體的逆壓電效 應(yīng)而制成的。 ? 超聲波接收裝置的換能器是利用壓電晶體的正壓電效 應(yīng)而制成的。,?,（2）磁致伸縮換能器： 鐵,鈷,鎳及其合金與鐵氧化體等材料，其長(zhǎng)度能隨著 所處磁場(chǎng)的強(qiáng)度或伸或縮的現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)，磁 致伸縮換能器又可分為金屬的和鐵氧體的兩類. ? 金屬換能器：機(jī)械強(qiáng)度高，單位面積輻射功率大，工 作性能穩(wěn)定,電聲效率較低 ? 鐵氧體：磁致伸縮換能器的電聲效率較高，但機(jī)械強(qiáng) 度低，單位面積幅射功率小。,?,3）超聲波換能器發(fā)射的能場(chǎng)分布 （1) 收、發(fā)合置型（多普勒型超聲波探測(cè)器） 其發(fā)射的超聲波的能場(chǎng)分布具有一定的方向性，一 般為面向方向區(qū)域呈橢圓形能場(chǎng)分布?？刂泼娣e可達(dá)幾 十平方米。,?,（2) 收、發(fā)分置型（聲場(chǎng)型探測(cè)器） 兩個(gè)換能器分別放置在不同的位置，它的發(fā)射機(jī) 與接收機(jī)多采用非定向型（即全向型）換能器或半向 型換能器。非定向型換能器產(chǎn)生半球型的能場(chǎng)分布模 式，半向型產(chǎn)生錐形（猶如鮮花主瓣）能場(chǎng)分布模式。 收、發(fā)分置的超聲波探測(cè)器警戒范圍大，可控制 幾百立方米空間，多組使用可以警戒更大的空間。,?,3.6.2 多普勒型超聲波探測(cè)器 1）工作原理 超聲波探測(cè)器主要是由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和信號(hào)處理電 路幾部分所組成。將發(fā)射機(jī)與接收機(jī)合置的多普勒型超聲 波探測(cè)器的基本組成如下圖所示。聲波與電磁波的多普勒 效應(yīng)的原理完全相同。,?,多普勒型超聲波探測(cè)器模型圖,?,2）安裝 多普勒型超聲波探測(cè)器通常裝在天花板或墻上，如 圖所示：,,,,安裝在天花板上 安裝在墻上 安裝兩個(gè)探頭,?,3.6.3 聲場(chǎng)型超聲波探測(cè)器 1）工作原理 聲場(chǎng)型超聲波探測(cè)器工作原理與前述的多普勒超聲波 探測(cè)器有所不同，其探測(cè)靈敏度也與移動(dòng)人體的運(yùn)動(dòng)方向 無(wú)關(guān)。電路結(jié)構(gòu)如圖所示。,,振 驅(qū) 放 檢 判 蕩 動(dòng) 大 波 決,發(fā)送換能器 接收換能器,,?,2）安裝 收、發(fā)機(jī)分置的超聲波探測(cè)器其控制空間可達(dá)幾 百立方米。由于可以采用數(shù)對(duì)以至十幾對(duì)收、發(fā)機(jī)并 聯(lián)使用的方式，故可以根據(jù)房間的大小分別采用一發(fā)、 一收、一控；三發(fā)、三收、一控和六發(fā)、三收、一控 等多種不同的布局系統(tǒng)。達(dá)到警戒更大空間范圍的目 的。如圖所示：,?,安裝在同一側(cè)天花板上,異側(cè)一發(fā)一收安裝 三發(fā)三收安裝,發(fā)射換能器,接受換能器,?,3）超聲波探測(cè)器利用超聲波的哪些特性？ （1）超聲波有良好的指向性，在超聲波探測(cè)中，聲源的 尺寸一般都大于波長(zhǎng)數(shù)倍以上，聲束能集中在特定方向 上， （2）超聲波在異質(zhì)介面上將產(chǎn)生反射、折射、波型轉(zhuǎn) 換、利用這些特性，可以獲得從異質(zhì)界面反射回來(lái)的反 射波及不同波型，從而達(dá)到探測(cè)的目的。,?,4）在超聲波探測(cè)中為什么要使用脈沖波？ （1）可使瞬時(shí)內(nèi)發(fā)射能量很大，而總能量不大； （2）可做時(shí)標(biāo)用，測(cè)量超聲波在空間的傳播時(shí)間，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位； （3）可顯著減少發(fā)射波與反射波之間干涉區(qū)的長(zhǎng)度； （4）從工程技術(shù)上比較容易制造出脈沖波的超聲波探測(cè)器,?,3.6.4 超聲波探測(cè)器的主要特點(diǎn)及安裝使用要點(diǎn) 1） 超聲波探測(cè)器屬于空間控制型探測(cè)器 2） 室內(nèi)的密封性要求高，不應(yīng)有大容量的空氣流動(dòng)，不 能有過(guò)多的門窗且需緊閉。應(yīng)該避開(kāi)通風(fēng)設(shè)備及氣體的流動(dòng)。 3） 房間的隔音性能要好，以減少外界噪聲引起的誤報(bào)。 4）超聲波對(duì)物體沒(méi)有穿透性能 ，因此使用時(shí)應(yīng)避免物體 的遮擋。玻璃、隔板、房門等對(duì)超聲波的反射能力較差，不 應(yīng)正對(duì)安裝。 5）超聲波是以空氣作為傳輸介質(zhì)的，因此空氣的溫度和相 對(duì)濕度會(huì)影響其探測(cè)靈敏度。當(dāng)溫度為21℃、相對(duì)濕度38% 時(shí)，超聲波的衰減最為嚴(yán)重，探測(cè)范圍也最小。,?,3.7 聲控探測(cè)器 利用聲電傳感器做成的監(jiān)聽(tīng)頭對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行立體式 空間警戒的探測(cè)系統(tǒng)通常稱為聲控探測(cè)器。 2.7.1 聲控探測(cè)器的組成及基本工作原理 1）作用 聲控探測(cè)器是用來(lái)探測(cè)人侵者在防范區(qū)域室內(nèi)的走 動(dòng)或進(jìn)行盜竊和破壞活動(dòng)(如撬鎖、開(kāi)啟門窗、搬運(yùn)、拆 卸東西等)時(shí)所發(fā)出的聲響。并以探測(cè)聲音的聲強(qiáng)來(lái)作為 報(bào)警的依據(jù)。,?,2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需在防護(hù)區(qū)域內(nèi)安裝一定數(shù) 量的聲控頭，把接收到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng) 電路處理后送到報(bào)警控制器，當(dāng)聲音的強(qiáng)度超過(guò)一定電 平時(shí)，就可觸發(fā)電路發(fā)出聲、光等報(bào)警信號(hào)。其基本組 成如圖所示。,?,聲控報(bào)警系統(tǒng)主要是由聲控頭和報(bào)警監(jiān)聽(tīng)控制器兩個(gè) 部分所組成。聲控頭置于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，控制器置于值班中心。,K,?,3.7.2 聲控探測(cè)器的主要特點(diǎn)及安裝使用要點(diǎn) 1）聲控探測(cè)器屬于空間控制型探測(cè)器 2）聲控探測(cè)器與其他類型的探測(cè)器一樣，一般也設(shè)置 有報(bào)警靈敏度調(diào)節(jié)裝置 3）采用選頻式聲控報(bào)警電路可進(jìn)一步解決在特定環(huán)境 中使用聲控報(bào)警器誤報(bào)問(wèn)題,?,3.8 振動(dòng)探測(cè)器 警戒對(duì)象： 1） 建筑物振動(dòng)入侵探測(cè)器：當(dāng)入侵者對(duì)建筑物進(jìn)行打 擊時(shí)，例如，入侵者在進(jìn)行鑿墻、鉆洞、破壞門、窗、等 破壞活動(dòng)時(shí)能夠響應(yīng)其引起的機(jī)械沖擊并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)的 探測(cè)裝置。 2） 地音振動(dòng)入侵探測(cè)器：對(duì)入侵者在探測(cè)范圍內(nèi)的地 面行走或車輛行駛產(chǎn)生的機(jī)械沖擊引起的振動(dòng)信號(hào)能產(chǎn)生 報(bào)警的探測(cè)裝置。 3） 保險(xiǎn)柜振動(dòng)入侵探測(cè)器：當(dāng)保險(xiǎn)柜受到打擊或正常 開(kāi)啟時(shí)能響應(yīng)其引起的振動(dòng)并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)的探測(cè)裝置。,?,3.8.1 振動(dòng)探測(cè)器的基本工作原理 1）振動(dòng)探測(cè)器的基本工作原理如圖所示。,?,2）術(shù)語(yǔ) （1) 振動(dòng)入侵探測(cè)器：在警戒區(qū)內(nèi)能對(duì)入侵者引起的機(jī)械 振動(dòng)(沖擊)而發(fā)出報(bào)警的探測(cè)裝置。 （2）振動(dòng)傳感器：振動(dòng)入侵探測(cè)器中，能敏感振動(dòng)沖擊并 將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部件。 （3）適調(diào)放大器：振動(dòng)入侵探測(cè)器中，能將傳感器輸出的 電信號(hào)變換并放大到觸發(fā)器所需電平的部件。 （4）觸發(fā)器：在振動(dòng)入侵探測(cè)器中，能將適調(diào)放大器輸出 電平轉(zhuǎn)換成繼電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)的部件。,?,2.8.2 常用的幾種振動(dòng)探測(cè)器 震動(dòng)傳感器是震動(dòng)探測(cè)器的核心部件。常用的震動(dòng) 傳感器有位移式傳感器（機(jī)械式）、速度傳感器（電動(dòng) 式）、加速度傳感器（壓電晶體式），電子式全面型振 動(dòng)傳感器等多種類型。震動(dòng)探測(cè)器基本上屬于面控制型 探測(cè)器。,?,1） 位移（機(jī)械）式振動(dòng)探測(cè)器 位移（機(jī)械）式振動(dòng)探測(cè)器是一種振動(dòng)型的機(jī)械 開(kāi)關(guān)。類型有多種，常見(jiàn)的有水銀式、重錘式、鋼球 式。當(dāng)直接或間接受到機(jī)械沖擊震動(dòng)時(shí)，水銀珠、鋼 珠、重錘都會(huì)離開(kāi)原來(lái)的位置而出發(fā)報(bào)警。這種傳感 器靈敏度低、控制范圍小，只適合小范圍控制，如門 窗、保險(xiǎn)柜、局部的墻體。鋼珠式雖然可以用于建筑 物，但只有4m178。左右，很少使用。,?,（1）開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)常閉式機(jī)械震動(dòng)傳感器,A、B、C是三根固定垂直放置的金屬桿，D是一個(gè)圓球， A’、B’、C’為三塊鑲箝在球體上的金屬片。平時(shí)圓球表面與 三個(gè)金屬桿的頂端接點(diǎn)A、B、C相接觸。其接線如圖 (b)所 示。將上述組件封裝在同一殼體內(nèi) ，即可形成一種特殊結(jié) 構(gòu)的觸點(diǎn)常閉的開(kāi)關(guān)——振動(dòng)傳感器。,,A B C,A”,B”,C”,報(bào)警電路,A” A B B” C” C,?,（2）開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)常開(kāi)式機(jī)械震動(dòng)傳感器,在一塊金屬板上有一個(gè)圓孔，在圓孔中心懸有一根細(xì) 圓金屬棒，棒與板孔之間留有少許的空隙。即構(gòu)成一個(gè)極 為簡(jiǎn)單的觸點(diǎn)常開(kāi)式機(jī)械振動(dòng)傳感器。,金屬板,金屬棒,?,2） 慣性棒電子式振動(dòng)探測(cè)器 ? 慣性棒震動(dòng)傳感器由懸掛于兩支鍍金接觸棒之間的 鍍金慣性棒構(gòu)成，接觸任何一端都可構(gòu)成封閉回路。傳 感器因此接收到入侵者的震動(dòng)沖擊并將信息傳給分析器。,?,在安裝時(shí)要注意使探測(cè)器上標(biāo)明的D或N方向垂直 向下.D方向向下的交叉金屬架呈60176。,靈敏度較低； N方向向下的交叉金屬架呈90176。，靈敏度較高。如圖 所示:,N方向向下垂直 D方向向下垂直,60176。,,?,? 慣性棒震動(dòng)傳感器安裝方法有較大靈活性，可安于垂 直或傾斜的墻壁和屋頂上。 ? 在常規(guī)靈敏度（N）下，慣性棒和接觸棒安裝成90度 角；在低靈敏度（D）下，慣性棒和接觸棒裝成60度角。 因此調(diào)整靈敏度時(shí)只需將傳感器旋轉(zhuǎn)180度。 ? 采用1至8次多重計(jì)數(shù)，可調(diào)整輸入靈敏度和撞擊反應(yīng) 強(qiáng)度，最大程度避免警報(bào)錯(cuò)誤,?,?,3） 電子式全面型振動(dòng)探測(cè)器 所謂全面型振動(dòng)探測(cè)器是指該探測(cè)器可以探測(cè)到由 各種入侵方式，如爆炸、焊槍、錘擊、電鉆、電鋸、水 壓工具等所引發(fā)的振動(dòng)信號(hào)，但對(duì)在防范區(qū)內(nèi)人員的正 常走動(dòng)則不會(huì)引起誤報(bào)。它包含了對(duì)振動(dòng)頻率、振動(dòng)周 期和振動(dòng)幅度三者的分析，三組感應(yīng)器感應(yīng)三種不同的 振動(dòng)方式，從而有效地探測(cè)出非法入侵所產(chǎn)生的振動(dòng)， 但卻抑制了環(huán)境的干擾因素。其信號(hào)分析原理如圖所 示。,?,探測(cè)振動(dòng)頻率，如錘擊、鑿,?,4） 電動(dòng)式振動(dòng)（速度）探測(cè)器 （1）組成結(jié)構(gòu) 電動(dòng)式傳感器，它是由永久磁鐵、線圈、彈簧、阻 尼器和殼體等組成。如圖所示：,?,（2）工作原理 當(dāng)外殼受到振動(dòng)時(shí)，就會(huì)使永久磁鐵和線圈之 間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于線圈中的磁通不斷地發(fā)生變 化，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在線圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中磁通的變化率成 正比。即 ( 中為線圈中的磁通，N為線圈的匝數(shù)) 將線圈與報(bào)警電路相連，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度 大小與持續(xù)時(shí)間滿足報(bào)警要求時(shí)，即可發(fā)出報(bào)警信 號(hào)。,?,（3）特點(diǎn) a.傳感器靈敏度高，控制范圍大，穩(wěn)定性較好； b.磁鐵在線圈中的垂直加速位移尤為敏感； c.極高的探測(cè)率。適合周界的鋼絲網(wǎng)面振動(dòng)入； 侵、地音振動(dòng)入侵和建筑物振動(dòng)入侵探測(cè)； d.加工工藝要求較高，因此價(jià)格比較高。,?,5) 壓電晶體振動(dòng)（加速度）探測(cè)器 壓電式探測(cè)器的心臟是一片壓電材料，通常是一 種表現(xiàn)出獨(dú)特壓電效應(yīng)的人工極化的鐵電陶瓷片。當(dāng) 受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，不論張力或壓縮，在它的兩個(gè)極面 上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與所加的應(yīng)力成正比的電荷，即應(yīng)力越 大電荷越多。由此電荷的大小來(lái)判斷震動(dòng)的幅度，同 時(shí)籍此電路來(lái)調(diào)整靈敏度。它適合地音振動(dòng)入侵探測(cè) 器和建筑物振動(dòng)入侵探測(cè)器。,?,3.8.3 振動(dòng)探測(cè)器的主要特點(diǎn)及安裝使用要點(diǎn) 振動(dòng)探測(cè)器基本上屬于面控制型探測(cè)器 ，室內(nèi)應(yīng) 用時(shí)明裝、暗裝均可，通常安裝于可能入侵的墻壁、天 花板、地面或保險(xiǎn)柜上。 振動(dòng)式探測(cè)器安裝面應(yīng)為干燥的平面 。與探測(cè)面 應(yīng)緊貼牢固安裝 ，否則不易感受到震動(dòng) 3） 安裝于墻體時(shí)，距地面高度22.4ｍ為宜，探測(cè)器 垂直于墻面。 4） 地下使用時(shí)埋入深度為10ｃｍ左右 ，不宜埋入土 質(zhì)松軟地帶。,?,5) 振動(dòng)探測(cè)器安裝的位置應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)振動(dòng)干擾源(如旋 轉(zhuǎn)的電機(jī)、變壓器、風(fēng)扇、空調(diào) )，如無(wú)法避開(kāi)振動(dòng) 源，則視振動(dòng)源振動(dòng)情況，距離振動(dòng)源1—3米。 6）注意在振動(dòng)探測(cè)器頻率范圍內(nèi)的高頻震動(dòng)、超聲 波的干擾容易引起誤報(bào)。 7) 電動(dòng)式振動(dòng)探測(cè)器主要用于室外掩埋式周界報(bào)警 系統(tǒng),?,3.9 雙技術(shù)探測(cè)器 雙技術(shù)報(bào)警探測(cè)器又稱為雙鑒器、復(fù)合式探測(cè)器或 組合式探測(cè)器 ，是將兩種探測(cè)技術(shù)結(jié)合以“相與”的關(guān)系 來(lái)觸發(fā)報(bào)警，即只有當(dāng)兩種探測(cè)器同時(shí)或者相繼在短暫 時(shí)間內(nèi)都探測(cè)到目標(biāo)時(shí)才可發(fā)出報(bào)警信號(hào)。,?,3.9.1 由單技術(shù)探測(cè)器向雙技術(shù)探測(cè)器的發(fā)展 各種探測(cè)器有其優(yōu)點(diǎn)，但也有其不足之處，單技術(shù) 的微波探測(cè)器對(duì)物體的振動(dòng)(如門、窗的抖動(dòng)等)往往會(huì) 發(fā)生誤報(bào)警，而被動(dòng)紅外探測(cè)器對(duì)防范區(qū)域內(nèi)任何快速 的溫度變化，或溫度較高的熱對(duì)流等也往往會(huì)發(fā)生誤報(bào) 警。為了減少探測(cè)器誤報(bào)問(wèn)題，人們提出互補(bǔ)雙技術(shù)方 法，即把兩種不同探測(cè)原理的探測(cè)器結(jié)合起來(lái)，組成雙 技術(shù)的組合探測(cè)器又稱雙鑒探測(cè)器。雙鑒探測(cè)器可集兩 者的優(yōu)點(diǎn)于一體，取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)環(huán)境干擾因素有較強(qiáng)的 抑制作,?,環(huán)境因素對(duì)照表 ：,?,3.9.2 雙技術(shù)探測(cè)器的種類 人們對(duì)幾種不同探測(cè)技術(shù)的方案進(jìn)行了多種不同組合 試驗(yàn)：如超聲波—微波雙技術(shù)探測(cè)器、雙被動(dòng)紅外雙技術(shù) 探測(cè)器、微波—被動(dòng)紅外雙技術(shù)探測(cè)器、超聲波—被動(dòng)紅 外雙技術(shù)探測(cè)器、玻璃破碎聲響—振動(dòng)雙技術(shù)探測(cè)器等， 并對(duì)幾種雙技術(shù)探測(cè)器的誤報(bào)率進(jìn)行了比較，如表所示。,?,?,由表中看出，其中以微波—被動(dòng)紅外雙技術(shù)探測(cè)