入侵探测器.doc

入侵探测器是指能感知到入侵者的电子设备，安装在需要警戒的场所，属于监控报警系统的前端设备。目前入侵探测器主要通过对磁力、压力、振动、微波、红外、声音、超声、次声、激光等能量变化的感应以发现入侵的。入侵探测器是决定监控报警系统可靠性和有效性的关键设备。要使整个监控报警系统有效运行，并把漏报率和误报率降到最低，就必须正确选择、安装和使用入侵探测器。下面是几种常见的入侵探测器。 一、开关报警器开关报警器是结构最简单、应用最早的一种点控制报警器。主要用于监测门、窗、抽屉或者单件贵重物品。其特点是成本低，使用容易，可靠性高。开关报警器有磁控开关报警器、微动开关报警器、压力垫开关报警器、金属丝开关报警器、水银开关报警器等。（一）磁控开关磁控开关由一块永久磁铁和一只干簧管构成。而干簧管是由两个金属簧片密封在充有惰性气体的玻璃管中组成。当永久磁铁块和干簧管接近时，金属簧片带上相反的磁性而被吸合；磁铁和干簧管远离时，由于磁场减弱或消失，两个金属簧片靠本身的弹性弹离使开关断开。其使用方法是把永久磁铁安装在活动的门或窗上，而把干簧管安装在固定的门框或窗框上，一旦门、窗被打开，就会使磁铁和干簧管远离，从而断开开关，触发报警。磁控开关报警器也用于保护单件贵重的物品。使用方法是把干簧管安装在底座上， 把磁铁安装在物品底部，当物品被移动时，即能触发报警。磁控开关报警器的技术指标主要有干簧管干簧管的吸放次数，一般应达到几万次以上；还有干簧管与磁铁之间的吸合距离，吸合距离越大，误报率越低，安装也越容易。另外，磁控开关不能直接装在金属材质上。金属会缩短磁铁寿命，引起误报警或漏报警。（二）微动开关报警器徽动开关是一种压力式机械开关。其基本原理是靠外部压力改变金属触点的通断。将微动开关的两个接点通过传输导线与报警控制器连接起来构成一个开关报警器。微动开关也可安装在门、窗上或贵重物品下面进行警戒。微动开关同样具有结构简单、安装使用方便、成本低等优点。与磁控开关报警器相比，它还可以安装在金属材质上，但其灵敏度不如磁控开关。（三）压力垫式开关报警器压力垫是由两条平行的弹性金属带构成，没有压力时两条金属带被弹性绝缘材料支撑断开，当有人或物品压在压力垫上时，两金属带受压接触，开关接通，触发报警。压力垫开关可以安放在地毯下面，当入侵者踩上地毯时，压力垫就会触发报警。实际使用中多选用由多条条状压力开关组成的压力垫，条与条之间设计的距离使人脚至少能踩上两条有恰当的距离，只有当相邻的两条同时被压下时，才会触发报警。这样可以避免小动物踩上引起误报警。除了以上三种最常用开关报警器外，其他如水银开关报警器、拉线开关报警器、金属丝开关报警器等都以其简单、可靠、便宜的优点在各种监控系统中得到应用。 二、声控报警探测器声控报警探测器是用来探测入侵者进入防范场所发出的各种声响并发出警报的报警装置。声控报警器的特点是较简单，价格也较便宜，具有报警复核功能，即报警后操作人员可以通过扬声器对监控场所的声音动静进行分析判断。由于声控报警器易受外界声响干扰产生误报警，所以声控报警器较适合安装在发声源少，比较安静的现场。并且一般不单独使用，而是与其他类型的报警器配合使用，主要利用其报警复核功能。（一）声控报警器的构成及其工作原理声控报警器一般由声音探测器和报警、监听控制器两部分构成，由安装在监控现场的声音探测器将现场的声音转换为相应的电信号，并通过传输系统送给控制器。声音探测器由话筒（麦克风或拾音器）和前置放大器两部分构成。话筒将声音转换为电信号，但由话筒输出的电信号非常微弱(只有几毫伏)，不能直接传输给监听控制器，只有通过前置放大器放大后才能进行传送。目前监控报警系统最常用的话筒是灵敏度高、体积小、重量轻、成本低的驻极体电容话筒。声音探测器输出的电信号通过传输线路送给监听控制器，控制器一般有报警和监听功能选择，通过开关转换。实现报警和复核的双重功能。使用时开关打到报警位置，现场的声音触发报警。即可将开关打到监听位置进行报警复核，鉴别是否误报警。（二）声控报警器安装、使用要求声控报警器应达到音质清晰，灵敏度高，有手动或自动切换报警和监听电路；不受其他电磁干扰的要求。要达到以上要求，在安装、使用中要注意以下二点：1、使用环境必须无过多声音干扰。各种声音都可能引起声控探测器发出报警信号而引起误报警，如干扰声音大于入侵者引起的声响，还可能造成漏报警。所以，声控报警器应安装在安静的场所。另外，安装位置和探测灵敏度应根据现场具体情况进行选取和调整，尽量克服声学环境变化对探测器的影响，以达到最佳效果。2、声控报警器由于比较容易受干扰，不应单独使用，要和其他类型报警器配合使用。 三、玻璃破碎探测器在玻璃破碎时发出的声音中，主要频率为10-15千赫，其他音源达到这种频率的很少，而玻璃破碎探测器是一种只对玻璃破碎时发出的特殊的高频声响敏感的特殊的声控探测器。当门、窗等处的玻璃时，玻璃破碎探测器即可发出报警信号。早期的声控型单技术玻璃破碎探测器由于误报率较高，已被误报率低，探测范围大的双技术玻璃破碎探测器替代，这类探测器只要在几十平方米的房间内安装一只，就能对房间内所有的玻璃起到探测报警作用。它是用两种不同的探测技术来探测玻璃破碎时产生的两种物理现象，只有同时探测到两种物理现象，才会发出报警电信号。目前，主要有两种双技术玻璃破碎探测器：振动/高频声双技术玻璃破碎探测器和次声波/高频声双技术玻璃破碎探测器。(一)振动/高频声双技术玻璃破碎探测器当玻璃破碎时，在发出高频声外，同时还会产生轻微的振动。只有振动探测电路和高频声探测电路同时探测到振动和高频声时，才会触发报警。因而有效降低了金属撞击声等环境高频噪声引起的误报警。这种探测器应安装在靠近玻璃附近的墙壁或硬质材料做成的天花板上，以利于振动信号传播到探测器。(二)次声波/高频声双技术玻璃破碎探测器当玻璃破碎时，会同时发出高频声和频率小于20Hz的次声波。次声波/高频声双技术玻璃破碎探测器就是在高频声和次声波同时被探测到时才会触发报警的监控报警器。这种报警器不仅可有效地减少误报警，而且由于次声波通过空气进行传播，传播特性比振动信号好得多，因此，次声波探测范围要大得多，安装时限制少，是目前最先进的玻璃破碎探测器。（三）玻璃破碎探测器的安装、使用注意事项1、在使用单技术玻璃破碎探测器时，由于日常生活中门铃声、电铃、高压气体啸声、金属撞击声等声响与玻璃破碎发出的声响频率相近，有可能引起单技术玻璃破碎探测报警器的误报警，安装使用时应予以注意。2、在使用振动/高频声双技术玻璃破碎探测报警器时，探测器安装位置最好选择靠近玻璃窗同侧的硬质墙体上，保证振动信号的有效探测。3、由于各种物体对声波的反射和吸收情况不同，因而房间形状、家具的布置都会对探测器的灵敏度产生影响，所以安装时要将探测器的灵敏度调到合适的程度。4、当玻璃破碎报警器用来保护两个或两个以上的目标时，探测器应居中安装。 四、振动探测报警器振动探测报警器是探测入侵者活动时引起的振动并发出报警的装置。振动探测报警器一般安装在监控现场的门、窗、墙壁等入侵者可能引起振动的物体上，一旦有入侵者引起上述物体振动，即可发出警报。振动探测报警器与声控探测报警器相比，一般不会受环境噪声干扰，可在环境噪声较大的场所使用。其核心装置是振动探测器。（一）振动探测器的基本组成振动探测器主要由振动传感器与信号处理电路两大部分组成。由振动传感器将入侵者引起的振动信号转变为模拟电信号，经报警信号处理电路进行放大、整形处理后，发出报警电信号。其中振动传感器是振动探测器的核心部件。目前常用的振动传感器有：机械式振动传感器、电动式振动传感器、压电晶体式振动传感器等。1、机械式振动传感器机械式振动传感器类型很多。其中最简单的就是在一块金属板上的圆孔中心悬一根细金属针，静止时针与圆孔之间不接触，当发生振动时，细针摆动与圆孔内侧接触，接通开关触发报警。2、电动式振动传感器电动式振动传感器由一根磁铁、一个绕有金属线圈的圆筒、弹簧和外壳组成。永久磁铁被放置在绕有线圈的圆筒内，并用两条弹簧困定在传感器的外壳上。利用电磁感应原理，将磁铁的振动转换为线圈中的电信号输出。将这种传感器固定在防范场所的门、窗、墙壁上或周界的地表下、铁丝网上，当有人入侵引起传感器振动时，就会使永久磁铁在线圈内上、下运动，线圈的两端就会产生感应电动势，即可发出报警信号。电动式振动传感器工作时不需要外加电源，灵敏度高。其主要用于室外周界防范，即将多个电动式振动探测器用传输线连接埋于周界线地表下构成地面周界报警界。3、压电晶体式振动传感器压电晶体是一种具有压电效应的特殊晶体。压电效应是晶体受到外力作用时，会在与外力垂直的两个表面上产生相反的电荷。其中，电荷量与外力的大小成正比。压电晶体振动传感器正是利用压电晶体的压电效应制成的。这种振动传感器应用很广，可以将其掩埋在地表下，用来探测入侵者在地面上行走时引起的压力变化，也可以将其贴在墙壁、天花板上或玻璃上，用来探测入侵者敲打墙壁、打碎或刻划玻璃时引起的振动。压电式振动传感器的特点是成本低，体积小，安装方便，寿命长，但灵敏度不如电动式振动传感器。 五、微波入侵探测报警器微波探测器是利用微波探测入侵者活动的监控报警系统。微波是一种波长在1mm-1dm之间的无线电波，波长很短，接近可见光，因此具有与与可见光相似的特性。如：在空气中沿着直线传播，遇到物体会反射。但微波对非金属物体有一定的穿透能力，可以穿过墙壁，因此室外的移动物体可能引起室内微波探测器产生误报警，使用时应予注意。微波的传播基本不受气候变化、环境变化的影响，可以在室外全天候工作。目前的微波入侵探测报警器主要有雷达式微波探测报警器(多普勒微波探测器)和微波墙式探测报警器两种。（一）雷达式微波探测报警器雷达式微波探测报警器（多普勒微波探测报警器）是一种空间移动探测报警器，即利用微波的多普勒效应实现对运动目标的探测并发出报警的监控设备。多普勒效应是指一定频率的波（声波、电磁波在遇到固定目标时会以相同频率反射回来，而遇到运动目标时，反射回来的波的频率会发生改变。这种现象称为多普勒效应或多普勒频移。1、雷达式微波探测报警器的基本组成及工作原理雷达式微波探测器是利用多普勒原理，由微波发射机向监控场所发射一定频率的微波，当入侵者在监控场所内活动时，反射微波产生多普勒频移，微波接收机测出多普勒频移后发出报警。雷达式微波探测报警器主要由微波发射机和微波接收机两大部分组成。微波发射机靠一个微波小功率振荡源产生一定频率的微波，经放大器放大后，通过发射天线发射到监控区域内。当监控区域内无移动目标时，静止物体反射回来的微波信号频率与发射频率相等，不会报警；当有移动目标时，移动目标反射回来的微波信号的频率不同于发射频率，即发出报警信号。2、雷达式微波探测报警器的特点雷达式微波探测报警器是空间移动探测报警器，其优点是：只要在其警戒范围内有移动目标，即可产生报警信号。雷达式微波探测报警器的警戒范围是一个立体空间，其几何形状由探测器的天线决定。全向天线的警戒范围是一个球体，指向型天线的警戒范围呈泪滴型。微波探测器不受空气流动、光、热、湿的影响，稳定性好，并对非金属物体具有一定的穿透能力，因此微波探测器可以伪装，隐蔽性好，且可用一个探测器同时监控几个独立空间。其缺点是：微波穿透墙体、玻璃，容易因室外运动物体引起误报警；大型金属物体会阻隔微波产生探测盲区，出现漏报；监控区内其他移动物体可能引起误报警；雷达式微波探测器的灵敏度与目标的移动方向、速度有关，当目标相对探测器作径向运动时，探测器的灵敏度最高，当目标移动缓慢或横向移动时，可能产生漏报警。（二）微波墙式探测报警器微波墙式探测报警器是一种利用场干扰原理对入侵者进行探测的线控制型探测报警器，主要用于室外进行周界防范。1、微波墙式探测报警器工作原理微波墙式探测报警器包括微波发射机和微波接收机两大部分独立装置。发射机与接收机隔一定距离相对安装。发射机发射的微波在其间形成一个稳定的微波场，当有人或物进入微波场，微波就会受到干扰，接收机收到的微波信号减弱，从而触发报警器报警。2、微波墙式探测报警器特点微波墙式探测报警器靠探测接收机收到的微波能量变化来实现探测入侵者的，因此，与多普勒探测报警器不同，它不受入侵者的运动速度影响，只要入侵者进入监控区域，都能探测并报警。另外，微波墙式探测报警器的收、发机之间形成的微波墙高度和宽度在理论上没有限制，可以形成入侵者无法逾越的微波墙，并基本不受天气影响，可在室外可以全天候工作。 六、超声波入侵探测器超声波入侵探测器是利用超声波依靠空气进行传播，遇到物体会产生反射等特性进行入侵探测的监控报警装置。理想的超声波探测器的工作频率在20KHz-40KHZ之间，因为超声波的频率越高，在传播过程中的衰减越快，会影响探测范围。与微波不同超声波不能穿透固体阻挡物，除了厚织物和吸音材料外，其他如墙壁仅吸收很少的超声波，所以超声波的大部分能量均被反射。超声波探测器有两类:多普勒超声波探测器、声场型超声波探测器。多普勒超声波探测器由一个超声波发射机和一个超声波接收机组成，其基本工作原理与雷达式微波探测器相同，都是利用能量波的多普勒效应来对移动目标进行探测，仅是发射的能量波不同。声场型超声波探测器的工作原理与微波墙式探测器相同，都是探测入侵者引起的能量波接收值变化来触发报警。超声波探测器是空间移动探测器。具有灵敏度高，无明显死角的优点。但目前的超声波探测器都有误报率高的问题。这是因为超声波在空气中的传播特性，会因空气的流动及温湿度的变化而变化，引起误报警。所以超声波探测器对空间的密封性要求较高，使其使用范围受到限制。超声波探测器误报率高的原因除了小动物、门、窗的开关及其他物体活动外，主要原因是以下几个方面：（一）空气的扰流超声波探测器和微波探测器不同，是以空气为传播媒体的。在静止的空气中，超声波发射和接收特性与微波相同，但实际中理想的静止空气是极少的。空气流动会使超声波形产生畸变，使探测器的探测距离明显降低。当气流方向与信号发射方向交叉时，会进行误报警。 (二)外部超声源干扰自然界中的超声波源很多，如：各种压缩气体释放时的声音中超声波占很大比例；高速风通过缝隙时也会产生超声波；电话铃声会产生大频谱范围内的超声波。如果这些外界的超声波通过各种管道进入室内，且频率与超声波探测器的发射频率接近就可能引起误报警。（三）空气温度和湿度的变化监控区域内的空气温湿度变化大时，超声波探测器可能产生误报警。夏季温湿度较大时，需调高探测器的灵敏度，到冬季温湿度降低时，探测器可能过分灵敏产生误报警。因此，当保护区内的空气湿度变化较大时，要及时调节超声波探测器的灵敏度。 七、红外线入侵探测器红外线探测器是利用红外线来探测入侵者的监控设备，主要有主动红外线探测器和被动红外线探测器二种。（一）红外线的基本知识红外线是波长介于微波和可见红光之间的电磁波，属不可见光。但红外线的直线传播、反射、折射和被物质吸收等物理特性与可见光相同。红外线在空气中的传播特性比可见光好得多，对烟、雾等有很强的穿透力。另外红外线波长远小于无线电波的波长，不会与其他无线电设备的相互干扰。红外线也不会像微波那样能穿透门、窗、墙壁等不透明物体，室外活动物不会引起室内红外探测器误报警。自然界的任何温度高于绝对零度(即-273)物体，都是红外辐射源。温度不同的物体向外辐射红外线能量的大小和波长的长短不同，温度越高，其辐射的红外线的能量越大，波长越短；反之，辐射出红外线的能量越小，波长越长。而人是很好的恒温体，也是一个较强的稳定的红外辐射源。这就为红外线入侵探测器的应用提供了很好的条件。（二）主动式红外线探测器主动式红外探测器是指工作时由探测器自身向监控区域发射红外线来探测入侵者的监控设备。它是一种线控制型探测器，主要用作周界防范。1、主动式红外线探测器的工作原理主动红外探测器由红外线发射机和接收机两部分组成。发射机和接收机相对安装在要监控的直线两端，发射机发出红外线到接收机，形成红外警戒线。当入侵者侵入警戒线时，会遮挡住发射机发射的红外线束，接收机感受到变化即发出报警。主动红外探测器的工作距离可以是几米、十几米或更远。为了避免因小动物或落叶等经过红外光束引起误报警，主动红外探测器一般设计有双光束或多光束。光束间格一定距离平行分布，只有两条以上光束同时被遮断，才会触发报警。由于小动物(猫、飞鸟等)体积较小，不会同时遮断两条光束，因此不会引起误报警。还有一种反射型主动红外探测器，发射机和接收机合置在一起，安装时另一端只安装反射镜即可，安装、使用较为方便。可以采用多次反射式安装方式，使红外线束构成一个严密的红外警戒区。2、主动式红外线探测器特点主动红外探测器的优点是不会与无线电磁波互相干扰，成本低，体积小，安装、使用方便，漏报、误报率低。主动红外探测器的缺点是：（1）由于红外发射机发出的红外光束较细，收、发机必须对位精准准确对准、固定牢固，否则易发生误报警。（2）主动红外探测器易受雨、雪、大雾的影响而大大降低探测距离，因此在室外使用时必须留下充分的余量。（3）主动红外探测器的光学系统的镜头表面易受灰尘、水气等污染，缩短探测距离，必须经常保养，保持镜头透光性。（三）被动式红外探测器被动式红外探测器是依靠探测入侵者本身的红外辐射报警，不需向外发射红外线，是一种主要用于室内空间警戒的空间移动型探测器。1、被动式红外探测器的工作原理被动式红外探测器是依靠一个高灵敏度红外传感器将辐射到它上面的红外能量波转变为电信号来探测入侵者的监控设备。由于人体相对于绝大部分背景物来说是一个稳定而较强的红外辐射源的能量较小。所以，一旦有入侵者进入监控空间，就会造成监控空间内红外辐射能量的变化，红外传感器探测到这种能量变化后将其转换成相应的报警电信号，引发报警。红外传感器是被动式红外探测器的核心部件，决定探测器的灵敏度、探测距离等主要性能。它实际上是一种热释电晶体组成的元件，这种晶体在受到光线照射后，会产生显著的热电效应，形成表面电荷的积累，电荷的多少与结晶体吸收的红外线的能量强弱成正比。在红外传感器前面要加装一块光学滤波错片，它只让一定波长范围的红外线通过，以被动式红外探测器的抗干扰能力，减少误报警。另外，在需要大距离探测的监控现场，可以用反射镜或透射镜等光学系统将人体辐射出的红外线辐射收集、聚焦到红外传感器上。这种方式的被动红外探测器可以大大增加探测距离，但同时会使探测器的视角变窄。这种探测器适合用来警戒狭长的走廊等区域。被动红外探测器的常见安装方式有壁挂式和吸顶式两种。2、被动红外探测器特点（1）被动红外探测器是一种空间移动探测器， 其探测区无法察觉，入侵者几乎不可能躲开，漏报警率很低。同时，可靠性较高，误报警少。（2）被动红外探测器工作时不向外辐射红外线或其他能量，隐蔽性好。另外由于功率低，可以维持长时间的工作。（3）红外线不会穿过一般墙体， 不会因室外活动目标造成室内被动红外探测器误报警。（4）被动红外探测器采取被动工作方式，即使在同一监控区域内安装多个被动红外探测器，也不存在相互干扰的问题。3、被动红外探测器安装、使用要求（1）红外辐射的穿透能力差，因此在被动红外探测器的探测范围内，不能有障碍物遮挡，否则会造成探测盲区。（2）被动红外探测器是根据入侵者所引起的红外辐射的变化报警。因此，为了减少误报警， 安装时应避开发热体和发光体。（3）被动红外探测器的探测灵敏度与入侵者的移动方向有关，当入侵者横向通过探测区时，灵敏度最高。因此，安装时应选择合适的位置，使入侵者的移动方向尽量与探测小区横向交错。（4）探测灵敏度和探测范围受温度的影响较大，当环境温度接近人体温度时，探测灵敏度会下降到标称值的1/3，标称值是在标准室温(2225)时测得的。因此使用被动红外探测器时，监控范围应留下充分的余量，避免产生漏报警。（5）被动红外探测器上用的透镜应避免被硬物划伤，而影响探测灵敏度。 八、双技术入侵探测器双技术探测器又称复合探测器，是由两种不同探测原理的探测装置组合而成，只有在两种探测装置同时探测到目标时，才会发出报警信号。其最大优点是大大降低了误报率。不论微波探测器、超声波探测器还是红外探测器都是单技术探测器。任何一种单技术探测器的虽然有结构简单、成本低廉的优点但都有误报率较高，抗干扰能力较差的问题。而现代监控报警系统正向大型化发展，一个报警系统中可能有数量众多的探测器，若每个探测器都出现误报，则整个报警系统的误报率就会非常高。上世纪90年代之前，双技术探测器还没有应用，当时的监控报警系统误报率都在百分之九十五以上。双技术探测器就是在这种急需提高监控系统探测可靠性背景下开发研制出来的。在20世纪70年代，双技术探测器的理论开始出现，到80年代双技术探测器逐步投入使用。目前人们使用较多的双技术探测器为微波/被动红外双技术探测器，只有当微波和被动红外两种探测器同时探测到入侵者时，才会触发出报警。这样就避免暖气、热气流等引起被动红外探测技术产生误报警输出时，整个报警监控系统产生误报警。同样，当室外有人走动、门窗活动、窗帘飘动等引起微波探测技术产生误报警输出时，被动红外探测技术不会被误导，双技术探测器也不会产生误报警。双技术探测器能有效降低误报警，扩大探测器的适用范围。但并非任何两种探测技术都可以复合使用，在选择两种探测技术进行复合时，应注意二