ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОХРАНЫ "СОВА"

 

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ

   Интерес к изучению интерференционных явлений в оптических волокнах обоснован тем, что спекл-структуры, возникающие при когерентном освещении случайно неоднородных объектов и сред могут служить носителем полезной информации. Они легко идентифицируются при  высокой чувствительности к внешним воздействиям. Данное явление использовано в волоконно-оптической системе охраны периметра «СОВА», разработанной НПП «Альт-Cвет» под руководством к.т.н. Горбачёвым О.В.

   Упрощенная структурная схема волоконно-оптической системы охраны «СОВА» приведена на рис. 1. Оптический излучатель (ОИ), при помощи устройства ввода (УВ), создает последовательность слабокогерентных оптических импульсов в волоконно-оптическом кабеле. В качестве оптического излучателя используется для малых длин РЧЭ светодиод, для длин более 70 м. – полупроводниковый лазер. Инфракрасное излучение распространяется по сенсорному оптическому кабелю и регистрируется приёмным блоком (БПр), на входе которого установлен пространственный фильтр (ПФ) для эффективного приёма изменения спекл-картины и преобразующий оптический сигнал в электрический. Блок обработки (БО) сравнивает принимаемый сигнал с эталонным, который соответствует невозмущённому состоянию сенсора и детектирует смещения, вибрации или деформации кабеля, выдавая из извещателя сигнал тревоги.

Рис.1. Структурная схема волоконно-оптической системы охраны:

БП- блок питания, БО- блок обработки,
ОИ- оптический излучатель, УВ- устройство ввода,
РЧЭ-распределительный чувствительный элемент (сенсорный оптический кабель),
ПФ- пространственный фильтр,
БПр- блок приема оптического  излучения

   При когерентном освещении деформационных полей в оптическом волокне, формируется спекл-структура. В качестве сенсора обычно используют многомодовое оптическое волокно “градиентного” типа. Сердцевина волокна имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка, поэтому оптическое излучение, отражаясь от границы раздела, концентрируется в центральной части волокна. Диаметр сердцевины волокна обычно составляет от 50 до 100 мкм, диаметр оболочки - 120 - 150 мкм. Защитный слой предохраняет кабель от разрыва и климатических воздействий. При деформациях кабеля изменяются условия внутреннего отражения распространяющегося по сердцевине излучения и в результате частотные, фазовые и геометрические параметры луча на выходе волокна также претерпевают изменения. Чаще всего детектирование осуществляется методом регистрации на выходе волокна “спекл-структуры”, представляющей собой нерегулярную систему темных и светлых пятен.

   Так как чувствительным элементом системы является оптоволоконный кабель, который в составе извещателя реагирует  на движение, вибрацию и деформацию по всей длине, то необходимо осуществить его механический контакт с заграждением или охраняемой поверхностью. Ввиду абсолютной безопасности, оптический кабель может использоваться во взрывоопасной среде. В силу высокой механической прочности кабеля, его малых размеров и высокой стойкости к вибрациям и механическим ударам, возможно широкое использование его как внутри помещений, так и снаружи объектов или по периметру территории. 

   Конструктивно извещатель ТСО «СОВА» выполнен в виде двух функционально законченных герметичных блоков (УПД = ОИ+УВ и УПР = ПФ+БПр), которые соединяются между собой многомодовым волоконно-оптическим кабелем – распределенным чувствительным элементом (РЧЭ). Лазерное излучение вводится в РЧЭ и затем поступает на оптический вход УПР для обработки и контроля. При механическом воздействии на РЧЭ, превышающем установленный порог, или его обрыве УПР формирует сигнал тревоги размыканием электрической цели.

   УПД содержит в своем составе: полупроводниковый лазерный излучатель, схему накачки и стабилизации выходной оптической мощности, устройство диагностического контроля, индикатор наличия питающего напряжения «Питание», индикатор «Контроль». Устройство диагностического контроля формирует сигнал потенциального отказа лазерного излучателя в конце срока службы и подает его на вход индикатора «Контроль».

   УПР содержит в своем составе: фото-преобразователь, совмещенный со схемой обработки сигнала, стабилизатор входного питающего напряжения, индикатор «Питание», индикатор «Контроль», индикатор «Тревога», реле РЭС64А. При установке извещателя в режим «Порог» индикатор «Контроль» выключается, а индикатор «Тревога» включается. 

   В качестве РЧЭ может быть использован специальный многомодовый одножильный волоконно-оптический кабель (ВОК) или оптическое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления, числовой апертурой 2 ± 0,2 и диаметром световедущей жилы (50 ±  3) мкм.

   Требования к устойчивости РЧЭ к внешним воздействующим факторам определяются в зависимости от условий конкретного применения: непосредственно на ограде, тонкостенных панелях или под грунтом.

   РЧЭ с двух сторон должен быть оконцован кабельными частями световодного разъемного соединителя. Кабельная часть соединителя, сочленяемая с УПД и УПР, должна удовлетворять следующим требованиям:
Диаметр световедущей жилы (50 ± 3) мкм;
Диаметр наконечника (2,5 ± 0,04) мм;
Отклонение диаметров световедущей жилы и наконечника не более 5 мкм;
Допустимое затухание между УПД и УПР, вносимое РЧЭ, не должно превышать 5 дБ.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТСО «СОВА»:

Длина стандартного  чувствительного элемента (РЧЭ), м. 500.
Примечание: Параметр обеспечивается при условии затухания оптической мощности в РЧЭ не более 10 дБ/км на длине волны излучения (0,76 – 0,88) мкм. 
При использовании РЧЭ с меньшим затуханием его длина может быть пропорционально увеличена до  1700 м.
Ток потребления устройства передающего (УПД), мА, не более 200.
Ток потребления устройства приемного (УПР), мА, не более 100.
Время разомкнутого  состояния контактов УПР, мс, не менее 100.
Постоянный коммутируемый ток контактов УПР при напряжении до 30В (180 В),  А, не  более 0,1 (0,3).
Число коммутационных циклов контактов УПР при активной нагрузке и напряжении до 30 В (180 В), не более 107 (106).
Диапазон регулировки чувствительности схемы обработки сигнала УПР, дБ, не менее 20.

Рабочими условиями эксплуатации извещателя являются:
а) повышенная температура среды 45 ± 3ºС;
б) пониженная температура среды минус (40 ± 3ºС);
в) относительная влажность воздуха 100 ± 3% при 25 ± 3ºС.

Предельными условиями эксплуатации извещателя являются:
а) повышенная температура среды 60 ± 3ºС;
б) пониженная температура среды минус (50 ± 3ºС);
в) относительная влажность воздуха 100 ± 3% при 30 ± 3ºС.

Извещатель в упаковке выдерживает при транспортировке:
а) воздействие 1 500 ударов с ускорением 30 м/с2, длительность действия ударного ускорения 1-3 м/с;
б) температуру среды от – 50 до +50ºС;
в) относительная влажность воздуха 95 ± 3% при 35 ± 3ºС.

Электропитание извещателя осуществляется от источника постоянного тока с допустимыми параметрами:
Напряжение 12 ± 1,2, пульсации напряжения не более 100 мВ (эффективное значение)
Средняя наработка на отказ в дежурном режиме не менее 15 000 ч.
Средний срок службы – 10 лет.
Масса УПД, УПР – не более 900 гр.

   В современных сложных условиях, в которых оказалась российская наука и промышленность из-за развала общего экономического пространства, ассоциация Еврокабель в лице научно–производственного предприятия «Альт-Свет» продолжают свои исследования, начатые 15 лет назад. В 2005 г. завершены опытно-конструкторские работы, и налажен серийный выпуск современной в модульном исполнении волоконно-оптической системы охраны «Сова», предназначенной для предупреждения попыток несанкционированного доступа и устанавливаемой на элементы ограждения охраняемой территории, стены, перекрытия, стеклянные поверхности и другие конструктивные блоки зданий и сооружений. Извещатель пожаро-взрывобезопасен и может работать в условиях воздействия сильных электромагнитных полей. Волоконно-оптическая  система охраны «Сова» смонтирована и успешно работает на многих объектах Москвы, России и за рубежом.

 

 

За более подробной информацией обращайтесь по эл. почте -