ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК G08B13/186 

Предлагаемое изобретение относится к сигнальным устройствам на основе волоконной оптики и может быть использовано в системах защиты периметра территорий и помещений от несанкционированного доступа.

Известна предохранительная система ограждения [1] содержащая ряд натянутых проволок, когерентный источник света, оптическое волокно в качестве чувствительного элемента и оконечное устройство с фотодетектором и формирователем сигнала тревоги. При механическом воздействии на ограждение оптическое волокно деформируется с помощью специальных приспособлений, при этом интенсивность когерентного света, проходящего по волокну, ослабляется, что регистрируется оконечным устройством как сигнал тревоги.

Недостатками описанной системы являются сложность практической реализации и ограниченность области применения, обусловленная тем, что выполнение системы в виде устройства из натянутых проволок, создающего физический барьер, не позволяет использовать ее в условиях, где охраняемые территории окружены традиционными элементами ограждения (колючая проволока, сетка и т.п. ).

Эти недостатки частично устранены в волоконно-оптической системе сигнализации с закопанным в грунт оптическим волокном в качестве чувствительного элемента [2] Данное техническое решение является наиболее близким к заявленному.

Указанная волоконно-оптическая система сигнализации содержит когерентный источник света, отрезок многомодового оптического волокна, формирователь светового потока в виде пластины с отверстием, фотодетектор и формирователь сигнала тревоги, выполненный в виде разделительного конденсатора, компаратора, формирователя длительности импульсов и индикаторного элемента.

Недостатками данной системы являются ограниченность области применения и недостаточная надежность работы, обусловленные следующими причинами. Одним из важных параметров средств охранной сигнализации является невосприимчивость к воздействиям окружающей среды. В схеме формирователя сигнала тревоги известного решения отсутствует селекция длительности входного сигнала, что, учитывая высокую чувствительность датчиков на эффекте межмодовой интерференции, может привести к срабатыванию системы сигнализации при случайном кратковременном одиночном воздействии. Указанный недостаток не позволяет устанавливать систему на элементы ограждения территории и открытые конструктивные блоки зданий и сооружений, подверженные воздействию окружающей среды. Недостаточная надежность работы системы обусловлена также тем, что в схеме формирователя сигнала тревоги отсутствует цепь контроля наличия постоянной оптической мощности. Таким образом, в реальных условиях плавное падение оптической мощности в случае деградации когерентного источника света или оптического волокна приводит к отказу системы сигнализации без подачи сигнала оповещения.

Другим недостатком известной системы является же сложность ее практической реализации, обусловленная применением формирователя светового потока в виде пластины с отверстием диафрагмы, сложной в изготовлении и установке.

Задачей изобретения является расширение области применения системы, повышение надежности ее работы и упрощение практической реализации.

Задача решается следующим образом.

Предлагается волоконно-оптическая система охранной сигнализации, содержащая когерентный источник света, выход которого через отрезок многомодового оптического волокна и формирователя светового потока сочленен с входом фотодетектора, выход фотодетектора соединен с входом формирователя сигнала тревоги, выполненного в виде разделительного конденсатора, компаратора, формирователя длительности импульсов и индикаторного элемента, первая обкладка разделительного конденсатора при этом является собственно входом формирователя сигнала тревоги, а вторая обкладка соединена с первым входом компаратора, на втором входе которого установлен опорный уровень.

Новым в предлагаемой системе является то, что формирователь сигнала тревоги снабжен интегратором, селектором длительности сигнала, логическим элементом ИЛИ и вторым компаратором, первый вход которого через интегратор соединен с первой обкладкой разделительного конденсатора, на втором входе второго компаратора установлен опорный уровень, а выход соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, второй вход логического элемента ИЛИ соединен через формирователь длительности импульсов с выходом селектора длительности сигнала, вход которого соединен с выходом компаратора, выход логического элемента ИЛИ соединен с входом индикаторного элемента. Новым в предлагаемом устройстве является также то, что формирователь светового потока выполнен в виде трубки определенной длины из оптически непрозрачного материала, которая расположена между отрезком многомодового оптического волокна и фотодетектором с возможностью обеспечения необходимой контрастности спекловой картины светового потока с торца оптического волокна на светочувствительной поверхности фотодетектора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы; на Фиг. 2 приведены эпюры входных и выходных сигналов поблочно.

В соответствии с заявляемым изобретением волоконно-оптическая система охранной сигнализации (Фиг. 1) содержит когерентный источник света 1, выход которого через отрезок многомодового оптического волокна 2 и формирователь светового потока 3 сочленен с входом фотодетектора 4. Выход фотодетектора 4 соединен с входом формирователя сигнала тревоги 5. Формирователь сигнала тревоги 5 снабжен разделительным конденсатором 6, первым компаратором 7, селектором длительности сигнала 8, формирователем длительности импульсов 9, интегратором 10, вторым компаратором 11, логическим элементом ИЛИ 12 и индикаторным элементом 13. Первый вход второго компаратора 11 через интегратор 10 соединен с первой обкладкой разделительного конденсатора 6. На втором входе второго компаратора 11 установлен опорный уровень U_оп2, а выход соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 12. Второй вход логического элемента ИЛИ 12 соединен через формирователь длительности импульсов 9 с выходом селектора длительности сигнала 8, вход которого соединен с выходом первого компаратора 7, первый вход которого соединен с второй обкладкой разделительного конденсатора 6, а на второй вход подается опорное напряжение этого компаратора. Выход логического элемента ИЛИ 12 соединен с входом индикаторного элемента 13.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Излучение когерентного источника света 1 (Фиг. 1) вводится в отрезок многомодового оптического волокна 2 и через формирователь светового потока 3 поступает на вход фотодетектора 4. В результате межмодовой интерференции в оптическом волокне на светочувствительной поверхности фотодетектора 4 формируется дискретная картина из ярких и темных пятен (спеклов), которая носит статический характер при отсутствии механических воздействий и изменяется под воздействием ударов, вибрации или деформации оптического волокна. Формирователь светового потока 3 обеспечивает необходимую контрастность спекловой картины для повышения чувствительности системы.

Сигнал с выхода фотодетектора 4 (позиция а на Фиг. 2) поступает на вход формирователя сигнала тревоги 5. В зависимости от интенсивности и длительности механического воздействия на оптическое волокно модулируется фототок, уровень которого соответствует величине оптической мощности на входе фотодетектора 4. Далее в формирователе сигнала тревоги 5 происходит двухконтурное преобразование входного сигнала по переменной и постоянной составляющим. Переменная составляющая выделяется разделительным конденсатором 6 и поступает на первый вход первого компаратора 7, на втором входе которого установлен опорный уровень U_оп1. Импульсы с выхода первого компаратора 7 (позиция б на Фиг. 2) поступают на вход селектора длительности сигнала 8, который имеет время селекции τ_c. В случае, когда τ_c<τ₂ селектор запускает формирователь длительности импульсов 9, при этом τ_ф устанавливается в зависимости от требуемой длительности прохождения сигнала тревоги (позиция в на Фиг. 2). В случае, когда τ_c>τ₁, селектор блокирует контур.

Постоянная составляющая через интегратор 10 поступает на первый вход второго компаратора 11, на втором входе которого установлен опорный уровень U_оп2. В зависимости от уровня оптической мощности на входе фотодетектора 4 второй компаратор 11 формирует соответствующий сигнал (позиция г на Фиг. 2). Этот сигнал подается на первый вход логического элемента ИЛИ 12, на второй вход которого подается сигнал с выхода первого компаратора 7. При появлении сигнала на первом или на втором входе элемента ИЛИ 12 с выхода элемента ИЛИ 12 сигнал тревоги (позиция д на фиг. 2) после двухконтурного преобразования поступает на индикаторный элемент 13.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет повысить устойчивость системы к случайным внешним воздействиям, что, в свою очередь, позволяет устанавливать ее на открытых элементах ограждения территории, конструктивных блоках зданий и сооружений. Введенный в формирователь сигнала тревоги 5 контур обработки входного сигнала по постоянной составляющей повышает надежность работы системы и позволяет диагностировать потенциальный ее отказ.

Трубка из любого оптического непрозрачного материала в качестве формирователя светового потока более проста в реализации, установке и настройке, что упрощает практическую реализацию системы.

Изобретение относится к сигнальным устройствам на основе волоконной оптики и может быть использовано в системах защиты периметра территорий и помещений от несанкционированного доступа. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в снижении чувствительности к помехам окружающей среды и обеспечении контроля состояния оптических элементов системы. Этот результат достигается тем, что в волоконно-оптической системе охранной сигнализации, содержащей когерентный источник 1 света, выход которого через отрезок многомодового оптического волокна 2 и формирователь 3 светового потока сочленен с входом фотодетектора 4, выход которого соединен с входом формирователя 5 сигнала тревоги, выполненного в виде разделительного конденсатора 6, компаратора 7, формирователя 9 длительности импульсов и индикаторного элемента 13, формирователь 5 сигнала тревоги снабжен интегратором 10, селектором 8 длительности сигнала, логическим элементом ИЛИ 12 и вторым компаратором 11, а также тем, что формирователь 3 светового потока выполнен в виде трубки определенной длины из оптически непрозрачного материала. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Волоконно-оптическая система охранной сигнализации, содержащая когерентный источник света, выход которого через отрезок многомодового оптического волокна и формирователь светового потока сочленен с входом фотодетектора, выход фотодетектора соединен с входом формирователя сигнала тревоги, выполненного в виде разделительного конденсатора, первого компаратора, формирователя длительности импульсов и индикаторного элемента, первая обкладка разделительного конденсатора является входом формирователя сигнала тревоги, а вторая обкладка соединена с первым входом первого компаратора, на втором входе которого установлен опорный уровень первого компаратора, отличающаяся тем, что формирователь сигнала тревоги снабжен интегратором, селектором длительности сигнала, логическим элементом ИЛИ и вторым компаратором, первый вход которого через интегратор соединен с первой обкладкой разделительного конденсатора, на втором входе установлен опорный уровень второго компаратора, а выход соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, второй вход логического элемента ИЛИ соединен через формирователь длительности импульсов с выходом селектора длительности сигнала, вход которого соединен с выходом первого компаратора, выход логического элемента ИЛИ соединен с входом индикаторного элемента. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что формирователь светового потока выполнен в виде трубки из оптически непрозрачного материала, длина которой определяется длиной и типом отрезка многомодового оптического волокна.