【文章內(nèi)容簡介】 電反應(yīng)。 ? 逆壓電效應(yīng)： 相反，電信號也能夠使它們產(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械能和電能相互轉(zhuǎn)化的能力對傳感器 來說是非常有用的。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，其長度能隨著 所處磁場的強度或伸或縮的現(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：機械強度高，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，但機械強 度低，單位面積幅射功率小。,?,3）超聲波換能器發(fā)射的能場分布 （1) 收、發(fā)合置型（多普勒型超聲波探測器） 其發(fā)射的超聲波的能場分布具有一定的方向性，一 般為面向方向區(qū)域呈橢圓形能場分布?？刂泼娣e可達幾 十平方米。,?,（2) 收、發(fā)分置型（聲場型探測器） 兩個換能器分別放置在不同的位置，它的發(fā)射機 與接收機多采用非定向型（即全向型）換能器或半向 型換能器。非定向型換能器產(chǎn)生半球型的能場分布模 式，半向型產(chǎn)生錐形（猶如鮮花主瓣）能場分布模式。 收、發(fā)分置的超聲波探測器警戒范圍大，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器 1）工作原理 超聲波探測器主要是由發(fā)射機、接收機和信號處理電 路幾部分所組成。將發(fā)射機與接收機合置的多普勒型超聲 波探測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器模型圖,?,2）安裝 多普勒型超聲波探測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 安裝兩個探頭,?,3.6.3 聲場型超聲波探測器 1）工作原理 聲場型超聲波探測器工作原理與前述的多普勒超聲波 探測器有所不同，其探測靈敏度也與移動人體的運動方向 無關(guān)。電路結(jié)構(gòu)如圖所示。,,振 驅(qū) 放 檢 判 蕩 動 大 波 決,發(fā)送換能器 接收換能器,,?,2）安裝 收、發(fā)機分置的超聲波探測器其控制空間可達幾 百立方米。由于可以采用數(shù)對以至十幾對收、發(fā)機并 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，在超聲波探測中，聲源的 尺寸一般都大于波長數(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)界面反射回來的反 射波及不同波型，從而達到探測的目的。,?,4）在超聲波探測中為什么要使用脈沖波？ （1）可使瞬時內(nèi)發(fā)射能量很大，而總能量不大； （2）可做時標(biāo)用，測量超聲波在空間的傳播時間，從而對目標(biāo)進行定位； （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器,?,3.6.4 超聲波探測器的主要特點及安裝使用要點 1） 超聲波探測器屬于空間控制型探測器 2） 室內(nèi)的密封性要求高，不應(yīng)有大容量的空氣流動，不 能有過多的門窗且需緊閉。應(yīng)該避開通風(fēng)設(shè)備及氣體的流動。 3） 房間的隔音性能要好，以減少外界噪聲引起的誤報。 4）超聲波對物體沒有穿透性能 ，因此使用時應(yīng)避免物體 的遮擋。玻璃、隔板、房門等對超聲波的反射能力較差，不 應(yīng)正對安裝。 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 對濕度會影響其探測靈敏度。當(dāng)溫度為21℃、相對濕度38% 時，超聲波的衰減最為嚴(yán)重，探測范圍也最小。,?,3.7 聲控探測器 利用聲電傳感器做成的監(jiān)聽頭對監(jiān)控現(xiàn)場進行立體式 空間警戒的探測系統(tǒng)通常稱為聲控探測器。 2.7.1 聲控探測器的組成及基本工作原理 1）作用 聲控探測器是用來探測人侵者在防范區(qū)域室內(nèi)的走 動或進行盜竊和破壞活動(如撬鎖、開啟門窗、搬運、拆 卸東西等)時所發(fā)出的聲響。并以探測聲音的聲強來作為 報警的依據(jù)。,?,2）結(jié)構(gòu)特點 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，只需在防護區(qū)域內(nèi)安裝一定數(shù) 量的聲控頭，把接收到的聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng) 電路處理后送到報警控制器，當(dāng)聲音的強度超過一定電 平時，就可觸發(fā)電路發(fā)出聲、光等報警信號。其基本組 成如圖所示。,?,聲控報警系統(tǒng)主要是由聲控頭和報警監(jiān)聽控制器兩個 部分所組成。聲控頭置于監(jiān)控現(xiàn)場，控制器置于值班中心。,K,?,3.7.2 聲控探測器的主要特點及安裝使用要點 1）聲控探測器屬于空間控制型探測器 2）聲控探測器與其他類型的探測器一樣，一般也設(shè)置 有報警靈敏度調(diào)節(jié)裝置 3）采用選頻式聲控報警電路可進一步解決在特定環(huán)境 中使用聲控報警器誤報問題,?,3.8 振動探測器 警戒對象： 1） 建筑物振動入侵探測器：當(dāng)入侵者對建筑物進行打 擊時，例如，入侵者在進行鑿墻、鉆洞、破壞門、窗、等 破壞活動時能夠響應(yīng)其引起的機械沖擊并產(chǎn)生報警信號的 探測裝置。 2） 地音振動入侵探測器：對入侵者在探測范圍內(nèi)的地 面行走或車輛行駛產(chǎn)生的機械沖擊引起的振動信號能產(chǎn)生 報警的探測裝置。 3） 保險柜振動入侵探測器：當(dāng)保險柜受到打擊或正常 開啟時能響應(yīng)其引起的振動并產(chǎn)生報警信號的探測裝置。,?,3.8.1 振動探測器的基本工作原理 1）振動探測器的基本工作原理如圖所示。,?,2）術(shù)語 （1) 振動入侵探測器：在警戒區(qū)內(nèi)能對入侵者引起的機械 振動(沖擊)而發(fā)出報警的探測裝置。 （2）振動傳感器：振動入侵探測器中，能敏感振動沖擊并 將其轉(zhuǎn)換成電信號的部件。 （3）適調(diào)放大器：振動入侵探測器中，能將傳感器輸出的 電信號變換并放大到觸發(fā)器所需電平的部件。 （4）觸發(fā)器：在振動入侵探測器中，能將適調(diào)放大器輸出 電平轉(zhuǎn)換成繼電器開關(guān)狀態(tài)的部件。,?,2.8.2 常用的幾種振動探測器 震動傳感器是震動探測器的核心部件。常用的震動 傳感器有位移式傳感器（機械式）、速度傳感器（電動 式）、加速度傳感器（壓電晶體式），電子式全面型振 動傳感器等多種類型。震動探測器基本上屬于面控制型 探測器。,?,1） 位移（機械）式振動探測器 位移（機械）式振動探測器是一種振動型的機械 開關(guān)。類型有多種，常見的有水銀式、重錘式、鋼球 式。當(dāng)直接或間接受到機械沖擊震動時，水銀珠、鋼 珠、重錘都會離開原來的位置而出發(fā)報警。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）開關(guān)觸點常閉式機械震動傳感器,A、B、C是三根固定垂直放置的金屬桿，D是一個圓球， A’、B’、C’為三塊鑲箝在球體上的金屬片。平時圓球表面與 三個金屬桿的頂端接點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)的觸點常閉的開關(guān)——振動傳感器。,,A B C,A”,B”,C”,報警電路,A” A B B” C” C,?,（2）開關(guān)觸點常開式機械震動傳感器,在一塊金屬板上有一個圓孔，在圓孔中心懸有一根細 圓金屬棒，棒與板孔之間留有少許的空隙。即構(gòu)成一個極 為簡單的觸點常開式機械振動傳感器。,金屬板,金屬棒,?,2） 慣性棒電子式振動探測器 ? 慣性棒震動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沖擊并將信息傳給分析器。,?,在安裝時要注意使探測器上標(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)整靈敏度時只需將傳感器旋轉(zhuǎn)180度。 ? 采用1至8次多重計數(shù)，可調(diào)整輸入靈敏度和撞擊反應(yīng) 強度，最大程度避免警報錯誤,?,?,3） 電子式全面型振動探測器 所謂全面型振動探測器是指該探測器可以探測到由 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)的振動信號，但對在防范區(qū)內(nèi)人員的正 常走動則不會引起誤報。它包含了對振動頻率、振動周 期和振動幅度三者的分析，三組感應(yīng)器感應(yīng)三種不同的 振動方式，從而有效地探測出非法入侵所產(chǎn)生的振動， 但卻抑制了環(huán)境的干擾因素。其信號分析原理如圖所 示。,?,探測振動頻率，如錘擊、鑿,?,4） 電動式振動（速度）探測器 （1）組成結(jié)構(gòu) 電動式傳感器，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)外殼受到振動時，就會使永久磁鐵和線圈之 間產(chǎn)生相對運動。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，在線圈兩端就會產(chǎn)生感應(yīng) 電動勢，此電動勢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)) 將線圈與報警電路相連，當(dāng)感應(yīng)電動勢的幅度 大小與持續(xù)時間滿足報警要求時，即可發(fā)出報警信 號。,?,（3）特點 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.極高的探測率。適合周界的鋼絲網(wǎng)面振動入； 侵、地音振動入侵和建筑物振動入侵探測； d.加工工藝要求較高，因此價格比較高。,?,5) 壓電晶體振動（加速度）探測器 壓電式探測器的心臟是一片壓電材料，通常是一 種表現(xiàn)出獨特壓電效應(yīng)的人工極化的鐵電陶瓷片。當(dāng) 受到機械應(yīng)力時，不論張力或壓縮，在它的兩個極面 上會產(chǎn)生一個與所加的應(yīng)力成正比的電荷，即應(yīng)力越 大電荷越多。由此電荷的大小來判斷震動的幅度，同 時籍此電路來調(diào)整靈敏度。它適合地音振動入侵探測 器和建筑物振動入侵探測器。,?,3.8.3 振動探測器的主要特點及安裝使用要點 振動探測器基本上屬于面控制型探測器 ，室內(nèi)應(yīng) 用時明裝、暗裝均可，通常安裝于可能入侵的墻壁、天 花板、地面或保險柜上。 振動式探測器安裝面應(yīng)為干燥的平面 。與探測面 應(yīng)緊貼牢固安裝 ，否則不易感受到震動 3） 安裝于墻體時，距地面高度22.4ｍ為宜，探測器 垂直于墻面。 4） 地下使用時埋入深度為10ｃｍ左右 ，不宜埋入土 質(zhì)松軟地帶。,?,5) 振動探測器安裝的位置應(yīng)遠離強振動干擾源(如旋 轉(zhuǎn)的電機、變壓器、風(fēng)扇、空調(diào) )，如無法避開振動 源，則視振動源振動情況，距離振動源1—3米。 6）注意在振動探測器頻率范圍內(nèi)的高頻震動、超聲 波的干擾容易引起誤報。 7) 電動式振動探測器主要用于室外掩埋式周界報警 系統(tǒng),?,3.9 雙技術(shù)探測器 雙技術(shù)報警探測器又稱為雙鑒器、復(fù)合式探測器或 組合式探測器 ，是將兩種探測技術(shù)結(jié)合以“相與”的關(guān)系 來觸發(fā)報警，即只有當(dāng)兩種探測器同時或者相繼在短暫 時間內(nèi)都探測到目標(biāo)時才可發(fā)出報警信號。,?,3.9.1 由單技術(shù)探測器向雙技術(shù)探測器的發(fā)展 各種探測器有其優(yōu)點，但也有其不足之處，單技術(shù) 的微波探測器對物體的振動(如門、窗的抖動等)往往會 發(fā)生誤報警，而被動紅外探測器對防范區(qū)域內(nèi)任何快速 的溫度變化，或溫度較高的熱對流等也往往會發(fā)生誤報 警。為了減少探測器誤報問題，人們提出互補雙技術(shù)方 法，即把兩種不同探測原理的探測器結(jié)合起來，組成雙 技術(shù)的組合探測器又稱雙鑒探測器。雙鑒探測器可集兩 者的優(yōu)點于一體，取長補短，對環(huán)境干擾因素有較強的 抑制作,?,環(huán)境因素對照表 ：,?,3.9.2 雙技術(shù)探測器的種類 人們對幾種不同探測技術(shù)的方案進行了多種不同組合 試驗：如超聲波—微波雙技術(shù)探測器、雙被動紅外雙技術(shù) 探測器、微波—被動紅外雙技術(shù)探測器、超聲波—被動紅 外雙技術(shù)探測器、玻璃破碎聲響—振動雙技術(shù)探測器等， 并對幾種雙技術(shù)探測器的誤報率進行了比較，如表所示。,?,?,由表中看出，其中以微波—被動紅外雙技術(shù)探測