Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2079888
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Имя заявителя: Васильев Константин Васильевич; Метельников Михаил Александрович; Мезин Владимир Викторович; Прянишников Владимир Николаевич; Динкевич Александр Кимович; Русанов Юрий Александрович
Имя изобретателя: Васильев Константин Васильевич; Метельников Михаил Александрович; Мезин Владимир Викторович; Прянишников Владимир Николаевич; Динкевич Александр Кимович; Русанов Юрий Александрович
Имя патентообладателя: Васильев Константин Васильевич; Метельников Михаил Александрович; Мезин Владимир Викторович; Прянишников Владимир Николаевич; Динкевич Александр Кимович; Русанов Юрий Александрович
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1994.08.04

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 и тем, что формирователь 3 светового потока выполнен в виде трубки определенной длины из оптически непрозрачного материала.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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 и 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 и 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.

Фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы

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 _c. В случае, когда _c<2 селектор запускает формирователь длительности импульсов 9, при этом _фустанавливается в зависимости от требуемой длительности прохождения сигнала тревоги (позиция в на Фиг. 2). В случае, когда _c>₁, 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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.

Версия для печати
Дата публикации 12.11.2006гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов