安全防范工程

安全防范工程主讲人：温怀疆第3章

入侵探测与报警技术3.1入侵探测与报警技术概述3.1.1入侵探测与报警技术的基本概念

报警系统:在出现危险情况时能发出报警信号的系统。通常由探测器、传输信道和报警控制器三部分组成。

1）探测器:是指在需要防范的场所安装的能探测出现危险情况的设备。由传感器和前置信号处理器两部分组成。a、传感器:是探测器的核心，是把危险情况引起的某种物理量的变化转换成原始电信号。

b、前置信号处理器：对原始电信号进行处理，使之成为可以在信道中传输的电信号。

2）传输信道：使传输探测电信号和巡检控制电信号的通道。信道的种类很多，概括起来可以分为有线传输信道和无线传输信道。3）报警控制器：是整个报警系统的核心，对信道传输过来的入侵探测电信号作进一步的处理，若判定出现危险情况，立即发出声光报警信号，引起人们的警觉，以便采取相应的控制行动。3.1.2入侵探测报警系统网的基本组成

一个完善而有效的技术防范配合人力防范的入侵探测与报警技术系统网的组成通常如图3-1所示。该系统主要是由报警探测器、报警控制器、传输系统、通信系统及保安警卫力量所组成。

图3-1技防配合人防的入侵探测报警系统网的基本组成探测器报警控制器上级报警指挥中心报警控制信号值班中心无线有线入侵探测报警系统的最基本组成如图3-2所示。

图3-2入侵探测报警系统的基本组成探测器n探测器1探测器2防区1防区2................防区n..........报警控制器声响报警灯光报警录像机摄像机打印机电子地图应急照明报警输出电源报警控制外设控制2.1.3入侵探测报警系统在安全技术防范工作中的作用

1）入侵探测报警系统应用范围十分广泛，可以在应用维护社会治安之外方面推广应用。

2）

入侵探测报警系统具有快速反应能力，可及时发现案情，提高破案率;

3）

入侵探测报警系统具有威慑作用，犯罪分子不敢轻易作案，减少了发案率;

4）入侵探测报警系统协助人防担任警戒和报警任务，可节省人力、物力和财力;

3.2入侵探测器

3.2.1入侵探测器概述1）入侵探测器的作用入侵探测器(入侵报警探头):

安装于防范现场，专门用来探测移动目标。决定报警系统的性能、用途和报警系统的可靠性，是降低误报和漏报的决定因素。2）入侵探测器的种类（1）按使用场所不同来分户内型入侵探测器、户外型入侵探测器、周界入侵探测器、重点物体防盗探测器等等。(2)按探测原理不同来分

雷达式微波探测器、微波墙式探测器、主动式红外探测器、被动式红外探测器、开关式探测器、超声波探测器、声控探测器、振动探测器、玻璃破碎探测器、电场感应式探测器、电容变化探测器、微波—被动红外双技术探测器、超声波—被动红外双技术探测器等。(3)按警警戒戒范范围围来来分分点控控制制型型探探测测器器、、线线控控制制型型探探测测器器、、面面控控制制型型探探测测器及及空空间间控控制制型型探探测测器器。。如如下下表表2-1所示示。。表2-1按探探测测器器的的警警戒戒范范围围分分类类(4)按工工作作方方式式来来分分主动式探测测器：在工工作时，探探测器本身身要向防范范现场不断发出出某种形式式的能量，，如红外光光、超声波波和微波等能量。被动式探测测器：在工工作时，探探测器本身身不需要向向防范现场发出出能量，而而是依靠直直接接收被被探测目标标本身发出或产生的的某种形式式的能量，，如振动、、红外能量量等。3）入侵探测器器的主要技技术性能指指标（1）漏报报率漏报次数占占应当报警警次数的百百分比就是是漏报率。。（2）探测测率实际报警次次数占应当当报警的次次数的百分分比就是探探测率。（3）误报报率探测器不应应该报警却却发出报警警信号的现现象称为误误报警。单位时间内内出现误报报警的次数数就是误报报率。（4）探测范围表表示方法探测距离、探测视场角角探测面积(或体积)例如，某某一被动红红外探测器器的探测范范围为一立立体扇形空空间区域。表示成成：探测距距离≥15m；水平视场场角120°；垂直视场场角43°。垂直视场角角水平视场角角（5）报警传送方方式，最大大传输距离离传送方式：：有线传送送、无线传传送；最大传输距距离：在探探测器发挥挥正常警戒戒功能的条条件下，从探测器到到报警控制制器之间的的最大有线线或无线的的传输距离。（6）探测灵敏敏度能使探测器器发出报警警信号的最最低门限信信号或最小小输入探测信号号。该指标标反映了探探测器对入入侵目标产产生报警的反应能力力。（7）功耗探测器在工工作时间的的功率消耗耗。分为静静态(非报警状态)功耗及动态态(报警状态)功耗。（8）工作电压探测器工作作时的电源源电压(交流或直流流)。一般用伏特(V)来表示。（9）工作电流(I)（10）环境温度(℃)3.3开关式探测测器开关式探测测器通常属属于点控制制型探测器器，通过各各种类型开关接接点的闭合合或断开状状态触发电电路报警。。触发报警控制器发发出报警信信号的方式式一般有两两种：一种种是短路报警方式（（开关接点点的闭合））；另一种种是开路报报警方式（开关接点点的断开））3.3.1开关式探测测器的基本本工作原理理基本工作原原理如图2-3所示。图2-3开关式探测测器的基本本工作原理理开关式探测器报警控制器常用的开关关式传感器器：磁控开关、、微动开关关、压力垫垫或用金属属丝、金属属条、金属箔箔等来代用用的多种类类型的开关关。可以将将压力、磁场力或位位移等物理理量的变化化转换为电电压或电流流的变化。启动报报警控制器器发出报警警信号的方方式：3.3.2磁控开关(又称磁控管管开关或磁磁簧开关)1）磁控开关的的组成结构构及工作原原理磁控开关是是由永久磁磁铁块及干干簧管(又称磁簧管管或磁控管)两部分组成成的。干簧管是一一个内部充充有惰性气气体(如氮气)的玻璃管，其内装装有两个金金属簧片，，形成触点点A和B，如图2-4所示图2-4磁控开关的的工作原理理报警控制器永久磁铁干簧管接防区回路当需要用磁磁控开关去去警戒多个个门、窗时时，可采用用如图3-5所示的串联联方式。图3-5磁控开关的的串联使用用报警控制器接防区回路永久磁铁干簧管门框门3）磁控开关关的安装使使用要点(1)磁控管的金金属簧片有有较好的弹弹性且易于于吸合，同时磁性体体必须要有有足够的强强度和寿命命，以易于于安装且减少误报。。(2)要经常注意意检查永久久磁铁的磁磁性是否减减弱，否则会导致开开关失灵。。(3)一般普通的的磁控开关关不宜在钢钢、铁物体体上直接安装，这样样会使磁性性削弱，缩缩短磁铁的的使用寿命命。(4)磁控开关的的有明装式式(表面安装式式)和暗装式(隐藏安装式式)，应根据防防范部位的的特点和要要求选择。。还有如图图(b)所示的三三个接点点的揿键键开关。。A、B两点间为常闭闭接触；；A、C两点间为为常开。。3.3.3微动开关关这种开关关做成一一个整体体部件，，需要靠靠外部的的作用力力通过传动动部件带带动，将将内部簧簧片的接接点接通通或断开开。最简单的的一种是是如图(a)所示的两两个接点点的按钮钮开关。只要要按钮被被压下，，A、B两点间即即可接通通，压力力去除，A、B两点间断断开。AB（a）ABC（b）3.3.4紧急报警警开关当在银行行、家庭庭、机关关、工厂厂等各种种场合出出现人室抢劫劫、盗窃窃等险情情或其他他异常情情况时，，往往需需要采用人人工操作作来实现现紧急报报警。这这时，就就可采用用紧急报警警按钮开开关和脚脚挑式或或脚踏式式开关。。3.3.5压力垫压力垫是是由两条条平行放放置的具具有弹性性的金属属带构成成，中间有几几处用很很薄的绝绝缘材料料(如泡沫塑塑料)将两块金金属条支撑着着绝缘隔隔开，如如图2-9所示。两两块金属属条分别别接到报警电路路中，相相当于一一个接点点断开的的开关。。图3-9压力垫金属带绝缘材料料A

B压力垫通通常放在在窗户、、楼梯和和保险柜柜周围的的地毯下面。当当入侵者者踏上地地毯时，，人体的的压力会会使两根根金属带相通通，使终终端电阻阻被短路路，从而而触发报报警，如如图3-10所示。图3-10利用压力力垫报警警A

B报警控制器终端电阻R3.4微波探测测器3.4.1微波（电电磁波））的主要要特点1）波波长很短短的,从lmm到lm，频率从从300MHz到300GHz。2）直线传播播，很容容易被反反射。3）波段宽,波段的频频带宽度度为299700MHz(300MHz一300GHz)。4）对非金属属材料(如木材、、玻璃、、墙、塑塑料等)有一定的穿透能能力，而而对金属属物体有有良好的的反射特特性。图3-11微波的定定向传送送5）波长长很短，，可以用用尺寸较较小的天天线(如喇叭天天线和抛物面天天线)，把电磁磁波集中中成为一一束，像像探照灯灯的光束那样作作定向传传送。如如图3-11所示。所所以，微微波设备备(包括收、、发信机机等)比长、中中、短波波等设备备要小。。反射面波导馈线3.4.2微波探测测器的种种类微波探测测器主要要有两种种类型：：第一种，，雷达式式微波探探测器。。第二种，，微波墙墙式探测测器。3.4.3雷达式微微波探测测器雷达式微微波探测测器是利利用无线线电波的的多普勒勒效应，，实现对运运动目标标的探测测。1）多普勒勒效应物理学中中的多普普勒原理理告诉我我们，在在微波段段，当以以一种频率率发送时时，在微微波能覆覆盖的范范围内，，当有移移动物体时，将将以另一一种频率率反射，，这样发发射频率率和反射射频率有一个频频率差异异。这种种频率差差异与很很多因素素有关，，其中包括移动动物体的的速度，，与探测测器的径径向角度度等。2）雷达式微微波探测测器的组组成及基基本工作作原理雷达式是是一种将将微波收收、发天天线共用用的探测测器，工工作原理基基于多普普勒效应应。微波波的波长长很短，，在1mm～1000mm之间，因因此很容容易被物物体反射射。微波波信号遇遇到移动物体体反射后后会产生生多普勒勒效应。。即经反反射后的的微波信号与发发射波信信号的频频率会产产生微小小的偏移移（反射射波频差）。其组成如如方框图图2-12所示。图3-12雷达式微微波探测测器的基基本组成成fof=fo+fdf=fo-fd报警控制器fo低通滤波器信号处理电路微波振荡器混频放大器f+fof-fofd发射天线接收天线如果微波波探测器器发射信信号的频频率为10GHz；，光速速C为30万千m/s，则对应应人体的的不同运运动速度度V所产生的的多普勒频率率如表3-2所示。表3-2对应人体体不同运运动速度度所产生生的多普普勒频率率从表中看看出，人人体在不不同运动动速度下下产生的的多普勒勒频率是处于音音频频段的的低端，只只要能检出出这一较低低的多普，，勒频率就能能区分出是是运动目标标还是固定定目标，完完成检测人人体运动的传传感报警功功能。3）雷达式微波波探测器的的主要特点点（1）雷达达式微波探探测器对警警戒区域内内活动目标标的探测是有一定范范围的：其其警戒范围围为一个立立体防范空空间，其控制范围围比较大，，可以覆盖盖60°～95°的水平辐射射角，控制面面积可达几几十～几百百平方米。。其探测区区域图形如图3-13所示。图3-13雷达式微波波探测器的的探测区域域水平区域垂直区域水平辐射角角(2)微波探测器器的发射能能图与所采采用的天线线结构有关关。如图3-14所示。采用用全向天线线（如1/4波长的单极极天线））可产生近乎圆圆球形或椭椭圆形的发发射范围，，这种能场场适合保护护大面积的房房间或仓库库等处。而而采用定向向天线（如如喇叭天天线）可以产产生宽泪滴滴形或又窄窄又长的泪泪滴形能图图，适合保保护狭长的地地点，如走走廊或通道道等。图3-14微波场形成成的控制范范围能图微波探测器全向天线定向天线4）雷达式微波波探测器安安装使用要要点(1)微波段的电电磁波由于于波长较短短，穿透力力强，玻璃璃、木板、砖墙墙等非金属属材料都可可穿透。所所以在安装装时不要面对室外，，以免室外外有人通过过引起误报报。使用微微波入侵探测器灵敏敏度不要过过高，调节节到2/3时较为合适适。过高误报会增多多。通常是将报报警探测器器悬挂在高高处(距地面1.5～2m左右)，探头稍向向下俯视，，使其方向向性指向地地面，并把把探测器的探测测覆盖区限限定在所要要保护的区区域之内。。这样可使因其穿穿透性能造造成的不良良影响减至至最小。如如图3-15所示。图图中实线所所示的覆盖盖区显然比比虚线所示示的覆盖区要更可可靠些。图3-15微波探测器器的安装(2)微波有较强强反射特性性，在监控控防范区域域内不应有有过大、过厚的的物体，特特别是金属属物体,如铁柜等。。否则在其后阴影部部分会形成成探测盲区区，造成防防范漏洞或或产生反射误报.图3-16微波探头不不应对着大大型金属物物体金属物体移动汽车微波探头(3)微波探测器器的探头不不应对准可可能会活动动的物体。。(4)微波探测器器不应对准准日光灯、、水银灯等等气体放电电灯光源。(5)雷达式微波波探测器属属于室内应应用型探测测器。(6)当在同一室室内需要安安装两台以以上的微波波探测器时时，它们之间的的微波发射射频率应当当有所差异异(一般相差25MHz左右)。而且不要要相对放置置，以防止止交叉干扰扰，产生误误报警。2.4.4微波墙式探探测器1）微波墙式探探测器的组组成及基本本工作原理理微波墙式探探测器是一一种将微波波收、发设设备分置的的利用场干扰原原理或波束束阻断式原原理的微波波探测器。。微波指向性性天线发射射出定向性性很好的调调制微波束束，工作频率通通常选择在在9至11GHz，微波接收收天线与发发射天线相对放置置。当接收收天线与发发射天线之之间有阻挡挡物或探测目标时，，由于破坏坏了微波的的正常传播播，使接收收到的微波信号有所所减弱，以以此来判断断在接收机机与发射机机之间是否有人侵入入。其基本本组成如图图2-17所示图3-17微波墙式报报警器的基基本组成微波束微波振荡器调制放大器接收放大器检波器判决器报警控制器发射部分接收部分2）微波墙式探探测器的主主要特点（1）墙式微波波探测器在在发射机与与接收机之之间的微波波电磁场形成成了一道看看不见的警警戒线，可可以长达几几百米、宽2到4米、高3到4米，酷似一一道围墙，，因此称为为微波墙式探探测器或微微波栅栏。。适用于露露天仓库、、施工现场、飞机机场、监狱狱、劳改场场或博物馆馆等大楼墙墙外的室外周界场场所的警戒戒防范工作作。也可以以用它来警警戒展览馆、机要要大楼等室室内的狭长长走廊，以以防坏人进进入重要场所。（2）采用微波波脉冲调制制发射信号号，优点：：①电源耗电少少，便于使使用备用电电源，可延延长备用电池的的使用寿命命。②放大器相对对频带窄、、机内噪声声小。③抗干扰性较较强。(3)工作可靠性性较好，只只要安装得得当，误报报漏报率较低。3）微波墙式探探测器安装装使用要点点(1)当防范区具具有比较开开阔、平坦坦和直线性性较好的外外周界线时，根据据微波射束束的直线性性传播特性性，适宜采采用两个相对方向发发射的微波波射束组成成一个警戒戒墙。(2)当防护区的的外周界线线平直度较较差、曲折折过多或地地面高低起伏不平平时，则不不宜采用微微波墙。(3)使用中，通通常采用L型托架将微微波收、发发机安装在在墙上或桩柱上上，收、发发机之间要要有清晰的的视线。如如图2-18所示。图3-18微波墙式探探测器的安安装(4)户外使用时时，可根据据防范区域域外周界的的形状，合合理布局几组对对向放置的的收、发机机，并注意意各设备之之间的间隔。如图3-19所示。图中中T(TRANSMITTER)代表发射机机，R(RE-CEIVER)代表接收机机。图3-19微波墙式探探测器的布布局3MT1T2R1T4R4T3R3R2TTTTTRRRRR微波对射入入侵探测器器——300B型(室外周界探探测器)3.5红外探测器器利用红外线线的基本理理论和特点点制成的探探测器称为红外探测测器。3.5.1红外线在电电磁波谱中中的位置3.5.2主动式红外外探测器主动式红外外探测器基基本模型图图发射接收红外光束方波发生器发射输出器前放大器置解码检波器输出驱动器报警控制器光学透镜。。它起到将将红外光聚聚焦成较细细的平行光光束的作用，，以使红外外光的能量量能集中传传送。红外外发光管是置于发发端光学透透镜的焦点点上，而光光敏晶体管管是置于收端光学学透镜的焦焦点上。如如图3-22所示。图3-22利用光学透透镜将红外外光聚集成成束红外发射管管红外接收管管红外光束采用调制的的红外光源源具有以下下几个优点点。其一，可以以降低电源源的功耗。。其二，使红红外探测器器具有较强强的抗干扰扰能力，提提高了工作的稳稳定性。ABS-5A单光束微型型1）主动式红外外探测器的的防范布局局方式主动式红外外探测器可可根据防范范要求、防防范区的大小和形形状的不同同，分别构构成警戒线线、警戒网、多层警警戒等不同同的防范布布局方式。。根据红外发发射机及红红外接收机机设置的位位置不同，主动式式红外探测测器又可分分为对向型型安装方式式及反射型安安装方式两两种。(1)对向型安装装方式。红外发射机机与红外接接收机对向向设置。图3-23对向型安装装方式发射接收发射1发射2发射3接收1接收2接收3单光束型多光束型发射接收图3-24其他类型的的多光束组组合而成的的警戒网

红外发射探头红外接收探头根据警戒区区域的形状状不同，将将多组红外外发射机和和红外接收机合理理配置，构构成不同形形状的红外外线周界封封锁线。图3-25四组红外收收、发机构构成的周界界警戒线红外发射探探头红外接收探探头警戒直线距距离较长时时，采用几几组收、发发设备接力力形式，发射发射发射接收接收接收目前使用较较多的双光光束主动式式红外探测测器的防范范布局方式(多组红外发发射机与接接收机一起起使用)应注意消除除射束的交交叉误射(如图中虚线线所示)。(2)反射型安装装方式a缩短红红外发射机机与接收机机之间的直直线距离，，便于就近近安装、管理理；图2-28反射型安装装方式发射接收红外入射光光红外反射光光b通过反反射镜的多多次反射，，将红外光光束的警戒戒线扩展成红外警戒戒面或警戒戒网，图2-29利用反射型型安装方式式所形成的的红外警戒戒网接收发射反射镜3)主动式红外外探测器的的主要特点点及安装使使用要点(1)属于线控制制型探测器器，控制范范围为一线线状分布的的狭长空间间。(2)监控距离较较远，可长长达百米以以上。(3)具有有体体积积小小、、重重量量轻轻、、耗耗电电省省、、操操作作安安装装简简便便、、价价格格低低廉廉等等优优点点。。(4)用于于室室内内警警戒戒时时，，工工作作可可靠靠性性较较高高。。但但用用于于室室外外警警戒戒时时，，受受环环境境气气候候影影响响较较大大。。(5)由于于光光学学系系统统的的透透镜镜表表面面是是裸裸露露在在空空气气之之中中，，极极易易被被尘尘埃埃等等杂杂物物所所污污染染。。(6)所构构成成的的警警戒戒线线或或警警戒戒网网可可因因环环境境不不同同随随意意配配置置，，使使用用起起来来灵灵活活方方便便。。2.5.3被动动式式红红外外探探测测器器直接接探探测测来来自自移移动动目目标标的的红红外外辐辐射射。1））自然然界界物物体体的的红红外外辐辐射射特特性性在自自然然界界，，任任何何高高于于绝绝对对温温度度(-273度)时物物体体都都将产产生生红红外外光光谱谱，，不不同同温温度度的的物物体体，，其其释释放放的的红红外外能能量的的波波长长是是不不一一样样的的，，如表表2-3所示示。。表3-3不同同温温度度下下物物体体的的红红外外辐辐射射峰峰值值波波长长结论论：：物物体体表表面面的的温温度度越越高高，，其其辐辐射射的的红红外外线线波波长长越越短短。。2）被动动式式红红外外探探测测器器的的组组成成及及基基本本工工作作原原理理（1）基本本工工作作原原理理组成成框框图图：：它它主主要要由由光光学学透透镜镜系系统统、、热热释释电电红红外外传传感感器器、、放大大器器、、信信号号处处理理器器组成成。。光学学透透热热释释电电放放大大器器信信号号镜系系统统传传感感器器处处理理器器红外辐射（2）在在被被动动式式红红外外探探测测器器中中有有两两个个关关键键性性的的元元件件：：a热释释电电红红外外传传感感器器(PIR)：它能能将将波波长长为为8一12um之间间的的红红外外信信号号变变化化转转变变为为电信信号号，，并并能能对对自自然然界界中中的的白白光光信信号号具具有有抑抑制制作作用用，，因因此此在被被动动式式红红外外探探测测器器的的警警戒戒区区内内，，当当无无人人体体移移动动时时，，热热释释电红红外外感感应应器器感感应应到到的的只只是是背背景景温温度度，，当当人人体体进进人人警警戒戒区，通过过菲涅尔尔透镜，，热释电电红外感感应器感感应到的的是人体体温度与背背景温度度的差异异信号，，因此，，红外探探测器的的基本概概念就是感感应移动动物体与与背景物物体的温温度的差差异。b菲涅尔透透镜菲涅尔透透镜有两两种形式式，即折折射式和和反射式式。菲涅涅尔透镜作作用有两两个：一一是聚焦焦作用，，即将红红外信号号折射（反射射）到热热释电元元件PIR上，第二二个作用用是将警警戒区（视场））内分为为若干个个感光区区和非感感光区，，使进入入警戒区的移动动物体能能以温度度变化的的形式使使PIR获得变化化的红外信号,这样热释释电元件件PIR就能产生生与之变变化相对对应的电信号。。非感光区感光区菲涅耳透镜

3）单波束型型被动红红外探测测器图2-31采用反射射式光学学系统的的被动红红外报警警器利用曲面面反射镜镜将来自自目标的的红外辐辐射汇聚聚在红外外传感器上上。被动红外探测器信号处理报警控制器热释电传感器曲面反射镜红外辐射射这种方式式的探测测器警戒戒视场(感光)角较窄，，一般仅在5°以下。但但作用距距离较远远，可长长达百米米。因此此，又可称为为是直线线远距离离控制型型被动红红外探测测器，适适合用来保卫卫狭长的的走廊和和通道以以及封锁锁门窗和和围墙等等。视场探测器4）多波束型型被动红红外探测测器多波束型型被动红红外探测测器就是是采用性性能优良良的红外外塑料透镜——多层光束束结构的的菲涅耳耳透镜。。结构如如图3-33所示图3-33三层多视场菲菲涅耳透透镜组采用不同同光束结构构的聚焦焦式菲涅涅耳透镜镜光学系系统，可可形成垂直直整体形形幕帘式式以及小小角度长长距离与与大角度度近距离离的视场组组合。如如图3-34所示为其其中的几几种。图3-34不同规格格红外透透镜镜头头产生的的视场图图采用多视场菲菲涅耳透透镜，将来自视场场范围的的红外辐辐射经透射射、折射射、聚焦焦后汇集集在红外外传感器器元件PIR上。多波束型型被动式式红外探探测器的的警戒视视场角比比单波束束型被动式式红外探探测器的的警戒视视场角要要大得多多。水平平视场角可大于于90°，垂直视视场角最最大也可可达90°。但其作作用距离较近近，一般般只有几几米到十十几米。。一般来来说，视视场角增大时，，作用距距离将减减小。因因此多波波束被动动式红外外探测器又可称称为是大大视角短短距离控控制型被被动式红红外探测测器。5）防止被动动红外探探测器(PIR)产生误报报的几项项技术措施（1）产生误误报的原原因a外界的因因素:●外界的热热光源（（尤其是是白光光光源）：：如阳光光、照明光源等等;●外界的射射频信号号。b内部因素素:●内部由于于器件的的噪声和和干扰等等，如光光热释感感应器的的信号瞬瞬变等。。（2）采取的技技术措施施a采用温度补偿偿电路●放大器增增益的补补偿特性性是呈线线性递增增形式(如图3-35所示)。图2-35线性补偿偿特性增益(G)温度T人体温度度●放大器增增益的补补偿特性性是呈抛抛物线递递增形式式(如图3-36所示)。图2-36抛物线补补偿特性性增益(G)温度T人体温度度(37℃℃)b采用二元元红外光光敏元件件(PIR)●传感器包包含两个个互相串串联或并并联的热热释电元元。而且且制成的两个个电极化化方向正正好相反反，环境境背景辐辐射对两两个热释释元件几乎乎具有相相同的作作用，使使其产生生热释电电效应相相互抵消，于是是探测器器无信号号输出。双元红外外光敏元元件●二元红外外光敏元元件(PIR)与多视场场菲涅耳耳透镜组组合使用qt可采用“脉冲计数数”方式工作作。感光区透镜热释电传感器c防射频干干扰的措措施●表面贴片片技术：：表面贴片片式元件件（SMD）是直接接贴焊在在电路板板上，没没有引脚线线，因此此没有相相当于构构成射频频干扰（（RFI）所必需需的“天线””，从从而使到到探头的的防射频频干扰达达到10V/m，该指标标的含义是是一个100W的无线设设备在3米处发射射而不会会引起误误报。d采用滤光光抑制的防白白光干扰扰措施为了仅仅仅对人体体的波长长为10μm左右的红红外辐射射敏感，在PIR的辐射照照面上通通常覆盖盖有特殊殊的防白光镜镜片：白光光，如车车头灯、、电筒等等发出的的光通常常是PIR误报的原因，，而被动动红外探探测器的的菲涅尔尔镜片有有效消除除白光的干扰达达到2000烛光强度度，该指指标相当当于机场场的跑道道灯在2米处照射射探头而而不会误误报。使环境的的干扰受受到明显的抑制制作用。。e防小动物物措施防小宠物物是被动动红外探探测器的的一种重重要的功功能，每每个生产厂厂家对抗抗小宠物物干扰的的处理方方式是不不一样的的。有：：●物物理方式式：通过过菲涅尔尔透镜的的分割方方式的改改变来降降低由于小宠宠物引起起误报的的概率（（效果有有限）。。●信信号处理理分析方方式：对对探测到的信号进进行数据据采集，，然后分析析其中的的信号周周期，幅幅度，极极性。这这些因素素具体反反应出移动动物体的的

速度度、热释释红外能能量的大大小，以以及单位位时间内的的位移。。探测器器中的微微处理器器将采集集的数据据进行分分析比较，，由此判判断移移动物体体可能是是人还是是小动物物。●采用四元元红外光光敏元件件、交替极性性脉冲计计数小动物移移动只有有一组脉脉冲输出出人体移动动有两组组脉冲输输出被动红外外探测器器采用交交替极脉脉冲计数数以识别别双元红外元元件输出出的正负负极性的的脉冲信信号（只只有人体体移动才能能触发正正负极性性脉冲））才触发发警报一般脉冲冲计数功功能只是是单纯计计数双元元红外元元件输出的脉脉冲信号号，对电电器干扰扰引发的的脉冲会会误触发发警报。6）被动式式红外探探测器的的主要特特点及安安装使用用要点任何一种种被动式式红外探探测器在在其出厂厂说明书书上都有有感应视区的的模型图图。在这这个模型型上我们们可以了了解：●探测器器应该安安装的高高度●●探测测器下视视区的角角度应是是多少●●最最远的警警戒距离离●●最宽的的警戒作作用范围围●●警戒角角度●●可视视感应带带的方向向有了这些些信息就就可以对对被动式式红外探探测器有有一个基基本的了解，，对正确确使用被被动式红红外探测测器将有有很大的的帮助作作用。1）使用要要点(1)被动式红红外探测测器属于于空间控控制型探探测器。。(2)由于红外外线的穿穿透性能能较差，，在监控控区域内内不应有有障碍物，，否则会会造成探探测“盲区”。(3)为了防止止误报警警，不应应将被动动式红外外探测器器探头对对准任何温温度会快快速改变变的物体体，特别别是发热热体。(4)应使探测测器具有有最大的的警戒范范围，使使可能的的入侵者者都能处于于红外警警戒的光光束范围围之内。。并使入入侵者的的活动有有利于横向向穿越光光束带区区，这样样可以提提高探测测的灵敏敏度。(5)被动式红红外探测测器的产产品多数数都是壁壁挂式的的，需安装在在离地面面约2～3m的墙壁上上。(6)在同一室室内安装装数个被被动式红红外探测测器时，，也不会产生生相互之之间的干干扰。(7)注意保护护菲涅耳耳透镜。。(8)基于上述述原因，，被动式式红外探探测器基基本上属属于室内应用用型探测测器。2）安装注注意事项项●根据说说明书确确定正常常的安装装角度●不宜面面对玻璃璃门窗●不宜正正对冷热热通风口口或冷热热源●注意非非法入侵侵路线3.6超声波探探测器1）机械振振动波•声波：20～20000Hz频率范围围内，能能引起人人耳听觉觉的可闻声波信号•超声波：高于20000Hz频率的声声波信号号•次声波：：低于20Hz频率的的声波波信号号2）超声声波探探测器器•利用人人耳听听不到到的超超声波波段（（20000Hz以上））的机机械振振动波来来作为为探测测源•专门用用来探探测移移动物物体的的空间间型探探测器器3）超声声波探探测器器的分分类根据其结结构和安安装方法法的不同同可分为为两种类类型•多普勒型型超声波波探测器器：收、发两两个超声声波换能能器合置置于同一一壳体内内，工作原理理基于声声波的多多普勒效效应，•声场型超超声波探探测器：：收、发两两个超声声波换能能器分别别放置在在不同的的位置，工工作原理理不同于于一般的的多普勒勒效应。。3.6.1超声波换换能器1）作用：：将高于20000Hz频率以上上的电信信号转换换成为机械振动动波信号号（声波波信号））2）超声波波传感器器(常用的有有两种)：•压电晶体体传感器器•磁致伸缩缩传感器器（1）压电晶晶体传感感器•压电效应应；所谓压电电效应，，就是指指在外力力的作用用下诱发发极化，，在压电材料（如石英英、酒石石酸钾钠钠、钛酸酸钡等一一些离子子型晶体体的电介质））中产生一一个电场场的现象象。如果果外力发发生变化化，如从从拉应力变变为压应应力，电电场的方方向也要要随之改改变。也也就是说说，压电材料料能够对对外界机机械压力力产生电电反应。。•逆压电效效应：相反，电电信号也也能够使使它们产产生压力力，使压压电材料料发生形变。++++++++--------VV++++++++--------FFdd+Δd-ΔΔd压电效应应逆压电效效应电源E这种能够够将机械械能和电电能相互互转化的的能力对对传感器器来说是非非常有用用的。例例如：•超声波发发射装置置的换能能器是利利用压电电晶体的的逆压电电效应而制成成的。•超声波接接收装置置的换能能器是利利用压电电晶体的的正压电电效应而制成成的。（2）磁致伸伸缩换能能器：铁,钴,镍及其合合金与铁铁氧化体体等材料料，其长长度能随随着所处磁场场的强度度或伸或或缩的现现象称为为磁致伸伸缩效应应，磁致伸缩换换能器又又可分为为金属的的和铁氧氧体的两两类.•金属换能能器：机机械强度度高，单单位面积积辐射功功率大，，工作性能稳稳定,电声效率率较低•铁氧体：：磁致伸伸缩换能能器的电电声效率率较高，，但机械械强度低，单单位面积积幅射功功率小。。3）超声波换换能器发射的能能场分布布（1)收、发合置型（多普勒型型超声波波探测器器）其发射的的超声波波的能场场分布具具有一定定的方向向性，一一般为面向向方向区区域呈椭椭圆形能能场分布布。控制面积积可达几几十平方米米。（2)收、发分置型（声声场型探探测器））两个换能能器分别别放置在在不同的的位置，，它的发发射机与接收机机多采用用非定向向型（即即全向型型）换能能器或半半向型换能器器。非定定向型换换能器产产生半球球型的能能场分布布模式，半向向型产生生锥形（犹如鲜鲜花主瓣瓣）能场分布布模式。。收、发分分置的超超声波探探测器警警戒范围围大，可可控制几百立方方米空间间，多组组使用可可以警戒戒更大的的空间。。3.6.2多普勒型型超声波波探测器器1）工作原原理超声波探探测器主主要是由由发射机机、接收收机和信信号处理理电路几部分分所组成成。将发发射机与与接收机机合置的的多普勒勒型超声声波探测器器的基本本组成如如下图所所示。声声波与电电磁波的的多普勒勒效应的原原理完全全相同。。报警控制器信号处理器接收放大器超声波振荡器输出驱动器

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fd判决器多普勒型型超声波波探测器器模型图图发射换能器接收换能器2）安装多普勒型型超声波波探测器器通常装装在天花花板或墙墙上，如如图所示：：安装在天天花板上上安安装在在墙上安安装两两个探头头3.6.3声场型超超声波探探测器1）工作原原理声场型超超声波探探测器工工作原理理与前述述的多普普勒超声声波探测器有有所不同同，其探探测灵敏敏度也与与移动人人体的运运动方向向无关。电电路结构构如图所所示。振驱驱放放检检判判荡动动大大波波决决发送换能能器接接收收换能器器2）安装收、发机机分置的的超声波波探测器器其控制制空间可可达几百立方米米。由于于可以采采用数对对以至十十几对收收、发机机并联使用的的方式，，故可以以根据房房间的大大小分别别采用一一发、一收、一一控；三三发、三三收、一一控和六六发、三三收、一一控等多种不不同的布布局系统统。达到到警戒更更大空间间范围的的目的。如图图所示：：安装在同同一侧天天花板上上异侧一发发一收安安装三三发发三收安安装发射射换换能能器器接受受换换能能器器3）超超声声波波探探测测器器利利用用超超声声波波的的哪哪些些特特性性？？（1）超超声声波波有有良良好好的的指指向向性性，，在在超超声声波波探探测测中中，，声声源源的的尺寸寸一一般般都都大大于于波波长长数数倍倍以以上上，，声声束束能能集集中中在在特特定定方方向向上，，（2））超超声声波波在在异异质质介介面面上上将将产产生生反反射射、、折折射射、、波波型型转转换、、利利用用这这些些特特性性，，可可以以获获得得从从异异质质界界面面反反射射回回来来的的反反射波波及及不不同同波波型型，，从从而而达达到到探探测测的的目目的的。。4）在在超超声声波波探探测测中中为为什什么么要要使使用用脉脉冲冲波波？？（1）可可使使瞬瞬时时内内发发射射能能量量很很大大，，而而总总能能量量不不大大；；（2）可可做做时时标标用用，，测测量量超超声声波波在在空空间间的的传传播播时时间间，，从从而而对对目目标标进进行行定定位位；；（3）可可显显著著减减少少发发射射波波与与反反射射波波之之间间干干涉涉区区的的长长度度；；（4）从从工工程程技技术术上上比比较较容容易易制制造造出出脉脉冲冲波波的的超超声声波波探探测测器器3.6.4超声声波波探探测测器器的的主主要要特特点点及及安安装装使使用用要要点点1）超声声波波探探测测器器属属于于空空间间控控制制型型探探测测器器2）室内内的的密密封封性性要求求高高，，不不应应有有大大容容量量的的空空气气流流动动，，不不能有有过过多多的的门门窗窗且且需需紧紧闭闭。。应应该该避避开开通通风风设设备备及及气气体体的的流流动动。。3）房间间的的隔隔音音性性能能要要好好，以以减减少少外外界界噪噪声声引引起起的的误误报报。。4）超声声波波对对物物体体没没有有穿穿透透性性能能，因因此此使使用用时时应应避避免免物物体体的遮遮挡挡。。玻玻璃璃、、隔隔板板、、房房门门等等对对超超声声波波的的反反射射能能力力较较差差，，不不应正正对对安安装装。。5）超超声声波波是是以以空空气气作作为为传传输输介介质质的的，，因因此此空空气气的的温温度度和和相相对湿湿度度会会影影响响其其探探测测灵灵敏敏度度。。当当温温度度为为21℃℃、相相对对湿湿度度38%时，，超超声声波波的的衰衰减减最最为为严严重重，，探探测测范范围围也也最最小小。。3.7声控控探探测测器器利用用声声电电传传感感器器做做成成的的监监听听头头对对监监控控现现场场进进行行立立体体式式空间间警警戒戒的的探探测测系系统统通通常常称称为为声声控控探探测测器器。。2.7.1声控控探探测测器器的的组组成成及及基基本本工工作作原原理理1）作用用声控控探探测测器器是是用用来来探探测测人人侵侵者者在在防防范范区区域域室室内内的的走走动或或进进行行盗盗窃窃和和破破坏坏活活动动(如撬撬锁锁、、开开启启门门窗窗、、搬搬运运、、拆拆卸东东西西等等)时所所发发出出的的声声响响。。并并以以探探测测声声音音的的声声强强来来作作为为报警警的的依依据据。。2）结结构构特特点点系统统结结构构比比较较简简单单，，只只需需在在防防护护区区域域内内安安装装一一定定数数量的的声声控控头头，，把把接接收收到到的的声声音音信信号号转转换换为为电电信信号号，，并并经经电路路处处理理后后送送到到报报警警控控制制器器，，当当声声音音的的强强度度超超过过一一定定电电平时时，，就就可可触触发发电电路路发发出出声声、、光光等等报报警警信信号号。。其其基基本本组组成如如图图所所示示。。声控控报报警警系系统统主主要要是是由由声声控控头头和和报报警警监监听听控控制制器器两两个个部分所组成成。声控头头置于监控控现场，控控制器置于于值班中心心。声电传感器音频放大器报警控制电路功放声控探测器报警监听K3.7.2声控探测器器的主要特特点及安装装使用要点点1）声控探测器器属于空间间控制型探探测器2）声控探测器器与其他类类型的探测测器一样，，一般也设设置有报警灵敏敏度调节装装置3）采用选频式式声控报警警电路可进进一步解决决在特定环环境中使用声控控报警器误误报问题3.8振动探测器器警戒对象：：1）建筑物物振动入侵侵探测器：：当入侵者者对建筑物物进行打击时，例如如，入侵者者在进行凿凿墙、钻洞洞、破坏门门、窗、等等破坏活动时时能够响应应其引起的的机械冲击击并产生报报警信号的的探测装置。。2）地音振振动入侵探探测器：对对入侵者在在探测范围围内的地面行走或车车辆行驶产产生的机械械冲击引起起的振动信信号能产生生报警的探测测装置。3）保险柜柜振动入侵侵探测器：：当保险柜柜受到打击击或正常开启时能响响应其引起起的振动并并产生报警警信号的探探测装置。。3.8.1振动探测器器的基本工工作原理1）振动探测测器的基本本工作原理理如图所示示。报警控制器振动传感器信号处理电路振动探测器2）术语（1)振动入侵探探测器：在在警戒区内内能对入侵侵者引起的的机械振动(冲击)而发出报警警的探测装装置。（2）振动传感感器：振动动入侵探测测器中，能能敏感振动动冲击并将其转换成成电信号的的部件。（3）适调放大大器：振动动入侵探测测器中，能能将传感器器输出的电信号变换换并放大到到触发器所所需电平的的部件。（4）触发器：：在振动入入侵探测器器中，能将将适调放大大器输出电平转换成成继电器开开关状态的的部件。2.8.2常用的几种种振动探测测器震动传感器器是震动探探测器的核核心部件。。常用的震震动传感器有位位移式传感感器（机械械式）、速速度传感器器（电动式）、加速速度传感器器（压电晶晶体式），，电子式全全面型振动传感器等等多种类型型。震动探探测器基本本上属于面面控制型探测器。1）位移（机械械）式振动动探测器位移（机械械）式振动动探测器是是一种振动动型的机械械开关。类型型有多种，，常见的有有水银式、、重锤式、、钢球式。当直接接或间接受受到机械冲冲击震动时时，水银珠珠、钢珠、重锤都都会离开原原来的位置置而出发报报警。这种种传感器灵敏度低低、控制范范围小，只只适合小范范围控制，，如门窗、保险柜柜、局部的的墙体。钢钢珠式虽然然可以用于于建筑物，但只有有4m²左右，很少少使用。（1）开关关触点常闭闭式机械震震动传感器器A、B、C是三根固定定垂直放置置的金属杆杆，D是一个圆球球，A’、B’、C’为三块镶箝箝在球体上上的金属片片。平时圆圆球表面与与三个金属杆杆的顶端接接点A、B、C相接触。其其接线如图图(b)所示。将上述述组件封装装在同一壳壳体内，，即可形成成一种特殊殊结构的触点常常闭的开关关——振动传感器器。ABCA”B”C”报警电路A”ABB”C”C（2）开关触点常常开式机械械震动传感感器在一块金属属板上有一一个圆孔，，在圆孔中中心悬有一一根细圆金属棒，，棒与板孔孔之间留有有少许的空空隙。即构构成一个极极为简单的触触点常开式式机械振动动传感器。。金属板金属棒2）惯性棒电子子式振动探探测器•惯性棒震动动传感器由悬挂于两两支镀金接接触棒之间间的镀金惯性棒棒构成，接接触任何一一端都可构构成封闭回回路。传感器因此接接收到入侵侵者的震动动冲击并将将信息传给给分析器。。在安装时要要注意使探探测器上标标明的D或N方向垂直向下.D方向向下的的交叉金属属架呈60°,灵敏度较低低；N方向向下的的交叉金属属架呈90°，灵敏度较较高。如图图所示:N方向向下垂垂直D方向向下垂垂直60°•惯性棒震动动传感器安安装方法有有较大灵活活性，可安安于垂直或倾斜的的墙壁和屋屋顶上。•在常规灵敏敏度（N）下，惯性性棒和接触触棒安装成成90度角；在低灵灵敏度（D）下，惯性性棒和接触触棒装成60度角。因此调整灵灵敏度时只只需将传感感器旋转180度。•采用1至8次多重计数数，可调整整输入灵敏敏度和撞击击反应强度，最最大程度度避免警警报错误误3）电子式全全面型振振动探测测器所谓全面面型振动动探测器器是指该该探测器器可以探探测到由由各种入侵侵方式，，如爆炸炸、焊枪枪、锤击击、电钻钻、电锯锯、水压工具等等所引发发的振动动信号，，但对在在防范区区内人员员的正常走动则则不会引引起误报报。它包包含了对对振动频频率、振振动周期和振动动幅度三三者的分分析，三三组感应应器感应应三种不不同的振动方式式，从而而有效地地探测出出非法入入侵所产产生的振振动，但却抑制制了环境境的干扰扰因素。。其信号号分析原原理如图图所示。探测振动动频率，，如锤击击、凿加速度传感器门限放大器前置放大器放大器滤波器计数器报警输出防拆开关电源探测振动幅度(如爆炸)探测振动周期，如电钻等振动信号输入4）电动式振振动（速速度）探探测器（1）组成结结构电动式传传感器，，它是由由永久磁磁铁、线线圈、弹弹簧、阻阻尼器和壳壳体等组组成。如如图所示示：（2）工作作原理当外壳受受到振动动时，就就会使永永久磁铁铁和线圈圈之间产生相相对运动动。由于于线圈中中的磁通通不断地地发生变变化，根据据电磁感感应定律律，在线线圈两端端就会产产生感应应电动势，，此电动动势的大大小与线线圈中磁磁通的变变化率成成正比。即即(中为线圈圈中的磁磁通，N为线圈的的匝数)将线圈与与报警电电路相连连，当感感应电动动势的幅幅度大小与持持续时间间满足报报警要求求时，即即可发出出报警信信号。（3）特点a.传感感器灵敏敏度高，，控制范范围大，，稳定性性较好；；b.磁铁铁在线圈圈中的垂垂直加速速位移尤尤为敏感感；c.极高高的探测测率。适适合周界界的钢丝丝网面振振动入；；侵、地音音振动入入侵和建建筑物振振动入侵侵探测；；d.加工工工艺要要求较高高，因此此价格比比较高。。5)压电晶体体振动（（加速度度）探测测器压电式探探测器的的心脏是是一片压压电材料料，通常常是一种表现出出独特压压电效应应的人工工极化的的铁电陶陶瓷片。。当受到机械械应力时时，不论论张力或或压缩，，在它的的两个极极面上会产生生一个与与所加的的应力成成正比的的电荷，，即应力力越大电荷越越多。由由此电荷荷的大小小来判断断震动的的幅度，，同时籍此电电路来调调整灵敏敏度。它它适合地地音振动动入侵探探测器和建筑筑物振动动入侵探探测器。。3.8.3振动探测测器的主主要特点点及安装装使用要要点振动探测测器基本本上属于于面控制制型探测测器，，室内应应用时明明装、、暗装装均可可，通通常安安装于于可能能入侵侵的墙墙壁、