автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка и исследование адаптивных приборов охраны на основе емкостных преобразователей с разветвлением токов в измерительной цепи

На правах рукописи

Галков Алексей Владимирович

Разработка и исследование адаптивных приборов охраны на основе емкостных преобразователей с разветвлением токов в измерительной цепи

Специальность 05 11 13 - приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2007

003174168

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им И И Ползунова

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Якунин А Г

Официальные оппоненты

доктор физ -мат наук, профессор Поляков В В ,

кандидат технических наук, доцент Гумиров М А

Ведущая организация Томский политехнический университет

Защита состоится " $ " ноября 2007 г в_часов

на заседании диссертационного совета Д212 004 06, действующего при Алтайском государственном техническом университете им И И Ползунова

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета

Ваш отзыв в 1 экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу 656038, г Барнаул, пр-т Ленина 46

Автореферат разослан октября 2007 г

Ученый секретарь ' >'

диссертационного совета. / п - —

д т н , профессор - _ Пронин С П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Охранные системы нуждаются в постоянном обновлении Длительная эксплуатация охранных систем позволяет детально ознакомиться с их характеристиками, достоинствами и недостатками и, соответственно, разработать методы их преодоления Новые охранные системы часто являются эффективными именно по данной причине В связи с этим разработка новых охранных систем с заданными техническими характеристиками является востребованной

В современных охранных системах используются различные физические принципы Контактные, инфракрасные, акустические, радиоволновые, вибрационные - каждый тип датчиков имеет свою область применения, свои достоинства и недостатки

Одним из перспективных физических принципов обнаружения нарушителя является емкостный Основным преимуществом емкостных приборов охраны является их относительная простота, малые габариты, возможность скрытой установки и низкая стоимость

Повсеместное использование емкостных приборов охраны ограничивается сильной зависимостью функционирования приборов от погодных условий и сложной начальной настройки приборов

Адаптивность приборов охраны на основе емкостных преобразователей к изменяющимся условиям окружающей среды позволяет в значительной степени избавиться от отмеченной выше зависимости

Поэтому разработка адаптивных приборов охраны на основе емкостных преобразователей, обладающих низкой чувствительностью к изменению внешних условий, является актуальной, она позволит расширить области применения подобных приборов, улучшит технико-экономические показатели емкостных приборов контроля за счет применения принципиально новых подходов к выделению информационной составляющей регистрируемых сигналов в составляющих их основу емкостных преобразователях

Целью работы является улучшение надежности и функциональных характеристик приборов контроля на основе емкостных измерительных преобразователей за счет повышения адаптивности системы к изменению внешних условий, разработки новых принципов выделения информационной составляющей регистрируемых сигналов, нахождения оптимальных схемотехнических решений, а также совершенствования методов обработки сигналов

Основные задачи исследования

1 Выделение набора требований к охранным системам на основе емкостных датчиков

2 Проведение оценочных расчетов электрической емкости для ожидаемых конфигураций охранных систем на основе емкостных датчиков для тел различной геометрической формы

3 Исследование влияния погодно-климатических условий и характеристик объекта контроля на изменение емкости рабочего электрода охранной системы, исследование динамики изменения полной емкости датчика

4 Разработка математической модели адаптивного емкостного измерительного преобразователя, построенного по коммутационно-мостовой схеме с учетом реализации функций адаптации

5 Исследование результатов численного моделирования адаптивного емкостного измерительного преобразователя

6 Разработка программно-аппаратных методов повышения надежности емкостных охранных систем, поиск путей увеличения вероятности достоверного обнаружения нарушителя в емкостных приборах охраны

7 Выбор оптимального схемотехнического решения для построения адаптивного емкостного измерительного преобразователя, разработка методов его расчета и проектирования, практическая реализация используемых методов и решений при построении приборов контроля

Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем

1 Предложен новый принцип построения емкостных измерительных преобразователей используемых в приборах охраны, основанный на применении коммутационно-мостовой схемы с разветвлением токов в измерительной цепи, использующий дополнительную цепь адаптивной коррекции мостовых емкостей

2 Разработана математическая модель адаптивного емкостного измерительного преобразователя, позволяющая установить связь конструктивных, погодных, схемотехнических параметров с параметрами сигнала

3 Разработаны и практически опробованы схемотехнические и алгоритмические методы повышения надежности выделения информационной составляющей сигнала для охранной сигнализации, основанные на оптимальной фильтрации сигнала емкостных датчиков

Методика исследований

При выполнении работы применялись как теоретические, так и экспериментальные методы исследования, которые могли способствовать решению поставленных задач Теоретические исследования проводились путем построения математических моделей, допускающих аналитическое или численное решение, при исследовании модели широко применялись численные методы На всех этапах работы производилось сопоставление теоретических и экспериментальных результатов

Практическая ценность

Емкостные приборы контроля, построенные на основе новых принципов выделения информационной компоненты переходного процесса в коммутационно-мостовой схеме с разветвлением токов в измерительной цепи измерительного преобразователя, позволяют проводить контроль при изменяющемся по величине активном сопротивлении, параллельном рабочей емкости первичного преобразователя, значительно подавляя его влияние на выходные параметры прибора Использование цепей корректирующей обратной связи с оптимизированной передаточной функцией обеспечивает механизм адаптации прибора к изменению внешних условий эксплуатации Разработанные приборы контроля для систем охранной сигнализации характеризуются более стабильной работой в широком диапазоне температур, имеют улучшенную систему шумоподавления при значительном снижении энергопотребления и массогабаритных параметров Предложенные методы выделения информационной составляющей сигнала емкостного измерительного преобразователя могут быть использованы не только для построения приборов охранной сигнализации, но и в других областях, связанных с контролем емкости, в частности в области контроля расхода сыпучих веществ

Реализация научно-технических результатов.

В результате проведенных исследований было разработано и внедрено несколько типов адаптивных емкостных приборов охраны в ряде организаций, в том числе в НТП «Специальная электроника», ООО «Сибинстру-мент», Алтайском государственном техническом университете

По результатам работы получены два патента РФ

На защиту выносятся:

1 Принцип построения адаптивных емкостных измерительных преобразователей. основанный на применении коммутационно-мостовой схемы с разветвлением токов в измерительной цепи, адаптивной коррекции

мостовых емкостей, а также на выделении и преобразовании сигнала путем измерения информативных параметров переходного процесса

2 Модель взаимодействия объекта контроля с адаптивным емкостным измерительным преобразователем, позволяющая учесть связь между конструктивными, погодными, схемотехническими факторами и параметрами сигнала

3 Методы повышения надежности выделения информационной составляющей сигнала для систем охраны, основанные на оптимальной обработке сигнала емкостных датчиков

Публикации

По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 14 печатных работ, из них 2 патента на изобретения, 5 статей, 7 тезисов докладов

Апробация работы

Материалы работы обсуждались в центре «Медицина и электроника» АлтГТУ, на семинарах кафедры автоматики и вычислительных систем, на конкурсе инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Безопасность и противодействие терроризму», а также на следующих конференциях межвузовской научно-методической конференции «Научно-исследовательская деятельность студентов - первый шаг в науку», - Набережные Челны, 2004, X юбилейной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии», Томск, 2004, межрегиональной научной студенческой конференции посвященной 60-летию АГАУ «Достижения и перспективы студенческой науки в АПК», Барнаул, 2004, третьей всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии», Нижний Новгород, 2005, шестой всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям, Кемерово, 2005, всероссийской научно-практической конференции посвященной 15-летию со дня принятия Декларации о государственном суверенитете Республики Башкортостан и 5-летию Нефтекамского филиала БашГУ «Наука и образование - 2005», Нефтекамск, 2006, девятой региональной конференции по математике «МАК - 2006», Барнаул, 2006

Личный вклад.

Автору принадлежат основные научные результаты теоретических и экспериментальных исследований

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, 4 таблицы, список литературы из 94 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснованы актуальность, научная и практическая значимость проблемы, сформулированы цель работы и ее научная новизна, приведена краткая характеристика работы

В первой главе диссертации приведена общая характеристика проблемы, произведен выбор направления исследований и намечены пути решения основных задач

Приведен краткий обзор предлагаемых на рынке приборов охраны, выделены требования, предъявляемые к приборам охраны, физические принципы, лежащие в основе работы первичных измерительных преобразователей, приведена классификация и сравнительные характеристики приборов охраны Выделены общие законодательные и нормативные требования к приборам охраны

На сегодняшний день практическое применение находят самые разнообразные типы охранных систем, имеющие широкий диапазон функциональных характеристик Рост номенклатуры и вариантов комплектации приборов и комплексов усложняет выбор изделий, усложняет эксплуатацию В связи с этим на первый план выходят требования по простоте развертывания, настройки, ввода в эксплуатацию и эксплуатации систем Следующим требованием является низкая стоимость охранной системы Дополнительным требованием является снижение энергопотребления

Емкостные преобразователи широко используются для контроля состава смесей, линейных размеров и перемещений различного рода объектов. Однако емкостные датчики не получили широкого распространения в приборах охраны Это связано в первую очередь с сильной зависимостью значения электрической емкости от таких погодно-климатических условий, как влажность, температура, запыленность и химический состав

Приведен обзор емкостных первичных измерительных преобразователей, методов выделения полезного сигнала, а также рассмотрены предлагаемые на сегодняшний день охранные системы на основе емкостных датчиков периметровых приборы охраны Ромб-5, Радиан-М, Радиан-14, а также объектовые приборы охраны ПИК И0305-3/2, Вернисаж И0305-5, Ромб-12 и др

По условиям эксплуатации охранные системы с емкостными датчиками часто находятся под непосредственным влиянием погодных условий дождь, снег, пыль, изменения температуры основной проблемой при этом

является появление тока утечки между электродами Появление тока утечки имеет эквивалентом снижение активного междуэлектродного сопротивления, что для колебательных систем приводит к снижению добротности и даже срыву колебаний возможно — к уходу частоты системы

Принцип построения первичного измерительного преобразователя должен исключать возможность влияния активной составляющей сопротивления на результат работы охранной системы Практически пригодным является принцип построения емкостного датчика, основанный на применении коммутационно-мостовой схемы с разветвлением токов в измерительной цепи, а также на выделении и преобразовании сигнала путем измерения информативных параметров переходного процесса Такой путь построения первичных измерительных преобразователей активно исследовался в центре «Медицина и электроника» АлтГТУ

Практическая эксплуатация приборов, построенных по данному принципу, позволила наметить основные нерешенные проблемы и пути исследования

Прежде всего, необходимо обеспечить адаптивность пробора к изменению внешних условий Сюда можно отнести также и процедуру установки прибора на новом месте, желательно, чтобы изменившиеся условия работы (изменение емкостей, активного сопротивления, длины кабелей и т п ) могли быть легко установлены как начальные без перенастройки прибора

Следующей проблемой является снижение вероятности ложных срабатываний Такие срабатывания способны существенно снизить для обслуживающего персонала субъективную надежность прибора Следует отметить, что ложные срабатывания являются проблемой практически для всех охранных систем, и из существующего арсенала методов снижения вероятности ложных срабатываний необходимо выделить именно те, которые пригодны для работы с емкостными преобразователями

В конце главы сформулированы выводы по результатам рассмотрения проблемы, а также сформулированы задачи исследования

Во второй главе проводится последовательное построение модели взаимодействия объекта контроля с адаптивным емкостным измерительным преобразователем, которая позволяет учесть связь между конструктивными, погодными, схемотехническими факторами и параметрами сигнала

В работе проведен расчет электрической емкости в системе измерительного электрода и потенциального нарушителя для ожидаемых геометрических конфигураций окружающих строительных конструкций Рассмотрена модель установки охранной системы в длинном коридоре с ди-

электрическими стенками (рис I), позволяющая оценить величину емкости при заданных геометрических размерах, зависимость емкое I и от расстояния между объектом контроля и электродом, влияние толщины и диэлектрической проницаемости ограждающих конструкций на величину емкости, динамику изменения емкости для заданных параметров движения контролируемого объекта.

_ . ^

7Л7ЛЪ

Рис. 1. Модель установки охранной системы в длинном коридоре с диэлектрическими стенками

Данная модель применима к кирпичным и деревянным зданиям, позволяет сделать опенку емкости для заданных геометрических размеров электрода (дверь, дверная ручка, сейф и т.п.) и потенциального нарушителя.

Была также рассмотрена модель установки охранной системы в длинном коридоре с проводящими стенками (рис.2), которая также даст возможность провести расчет величины емкости при заданных геометрических размерах, установить зависимость емкости от расстояния между объектом ко треля и электродом, влияние толщины и диэлектрической проницаемости ограждающих конструкций на величину емкости, динамику изменения емкости для заданных параметров движения контролируемого объекта.

Рис.2. Модель установки охранной системы в длинном коридоре с проводящими стенками

Расчеты выполнялись численно по Методу Хоу, а также и предназначенном для расчете емкости программном пакете РегЫ.аЬ. С. пФ

Рис.3. Зависимость емкости от расстояния между электродом и объектом контроля (данные для модели \ и модели 2)

Расчетные значения емкости системы & зависимости от расстояния между объектом контроля и электродом приведены на рис.3 для модели 1

(диэлектрические конструкции) и моле л и 2 (проводящие конструкции). Использованный подход позволяет работать в принципе с любым и сочетаниями диэлектрических и проводящих конструкций, необходимо лишь описывать геометрию расположения, тип конструкции и диэлектрическую проницаемость для непроводящих конструкций.

Для всех охранных систем на базе емкостных датчиков отмечена сильная зависимость их работы и показаний от погодных условий, причем эта зависимость обычно рассматривается только как мешающий фактор, без выявления причин. В работе проанализировано возможное влияние на емкостную охранную систему температуры, влажности воздуха и почвы возле обьекта контроля, запыленности и влажности электродов, конструкционных поверхностей, а также влияние электромагнитных помех.

«■е

—"ЭЙ

ШЯЯШЯШ йр

Изолированный провод Металлическая фольга

О

Декоративная решётка Металлическая конструкция

охраняемого объекта Рис.4. Металлические электроды, для которых проводился расчет емкости.

Наиболее известным фактором является появление тока утечки рабочего электрода при попадании влаги на него и окружающие конструкции, который учитывается в виде активного сопротивления, параллельного рабочему электроду. Изменение емкости рабочего электрода обычно констатируется как факт без анализа вызывающих его причин, поскольку изменение влажности воздуха сопровождается изменением диэлектрической проницаемости в четвертом знаке после запятой. В работе выделены две причины изменения емкости. При использовании в качестве конструкционного элемента древесины построена модель зависимости диэлектрической проницаемости от температуры и влажности воздуха, что позволяет использовать эти данные в модели расчета емкости. Вторая причина изменения емкости обмерзание рабочего электрода, находящегося под открытым небом, при отрицательных температурах.- При использований в каче-

стве рабочего электрода ограждающих металлических конструкций (рис 4) слой льда может существенно изменять емкость рабочего электрода, причем модельные расчеты позволяют сделать оценку ожидаемого увеличения емкости электрода

В реальных условиях работы охранная система находится в той или иной электромагнитной обстановке часто на систему действует наводка с частотой 50гц, включение-выключение силовых приборов приводит к появлению импульса помехи, в некоторых случаях охранная система может находиться вблизи ЛЭП или источников радиосигналов, существует ненулевая вероятность близких разрядов молнии или включения поблизости электросварки Для всех перечисленных источников помех сделана оценка параметров возбуждаемого на рабочем электроде электрического сигнала и рассмотрены меры защиты или снижения влияния отдельных видов помех

Для преобразования величины емкости в измерительный электрический сигнал в данной работе используется мостовая схема с ответвлением тока на измерительную емкость (рис 5)

Рис 5 Схема коммутационного емкостного преобразователя с ответвлением тока на измеряемую емкость

Приведена модель распределения токов и описана динамика переходного процесса в системе в зависимости от длительности и формы возбуждающего импульса, величин входящих в схему постоянных емкости и сопротивления, а также параметров рабочего электрода - емкости и активного сопротивления Построение мостовой (дифференциальной) схемы выделения сигнала позволяет построить модель переходных процессов для измерительного преобразователя и выделить важные для последующей обработки сигнала требования к параметрам системы

В охранных системах не всегда удается разместить датчик и схему выделения сигнала в непосредственной близости, например, при размещении датчика под открытым небом В этом случае между емкостным датчиком и схемой обработки находится соединительный провод (пара проводов), обладающий собственной емкостью и задержкой распространения сигнала В работе построена модель распространения сигнала генератора к измерительной емкости и обратно к измерительной схеме для нескольких возможных видом соединительных линий Показано, что оптимальным является использование симметричной витой пары для передачи сигналов

Моделирование распространения сигналов показало, что в случае коротких (до 10м) соединительных линий их влияние на последующее выделение сигнала является незначительным Для более длинных линий необходимо учитывать конечное время распространения сигнала и возможность появления "звона" на входе схемы обработки Исключить возможность многократного прохождения сигнала в соединительной линии можно при использовании двух соединительных пар одна пара используется для подачи импульса возбуждения генератора на измерительную емкость, по другой паре напряжение с емкости подается на схему обработки

Рассмотрена возможность проведения многокритериальной оптимизации параметров первичного измерительного преобразователя, в зависимости от ожидаемых условий эксплуатации, геометрии расположения рабочего электрода и строительных конструкций, ожидаемой электромагнитной обстановки и других влияющих факторов

В третьей главе рассмотрены основные вопросы, возникающие при проектировании охранной системы на базе емкостного датчика

Поскольку изменение основных свойств рабочего электрода - емкости и активного сопротивления - ожидается существенным в процессе эксплуатации, в данной работе был предложен принцип построения адаптивной к внешним воздействиям системы (рис 6)

Генератор

прямоугольного

сигнала

Емкости датчик

Входной усилитель устройство выборки- хранения

инвертирующим усилитель

пороговый блок исполнительное устройство

фильтр нижних частот

Рис 6 Принцип построения адаптивной емкостной охранной системы на основе емкостного преобразователя с ответвлением тока на измеряемую емкость

Работоспособность охранной системы не должна быть увязана с наличием сетевого напряжения 220в Поэтому прибор должен работать как от сети 220в, так и иметь возможность перехода на встроенные подзаряжаемые аккумуляторы Экономичность прибора по энергопотреблению позволяет повысить надежность системы в целом, поскольку низкая мощность потребления обеспечивает больший срок нормальной работы прибора при пропадании сетевого напряжения Для снижения энергопотребления необ-

ходимо использовать компоненты с малыми токами, источник питания для повышения кпд должен быть импульсным

При разработке аналоговой части прибора с адаптивным емкостным датчиком были учтены следующие требования, определяемые моделью первичного измерительного преобразователя (глава 2) Начальный участок переходной характеристики заряда рабочей емкости обеспечивается короткими (1 Змкс) импульсами генератора возбуждения Величина тока должна быть существенно выше, чем ожидаемые токи утечки рабочего электрода, поэтому величины сопротивлений и i?2 должны быть менее 1ком Противофазный сигнал генератора возбуждения, подаваемый на плечи измерительного моста, должен обладать высокой симметрией, в противном случае переходной процесс будет зависеть не только от соотношения рабочих емкостей, но и от несимметрии сигналов При использовании соединительных линий между емкостным датчиком и схемой выделения сигнала оптимальным является использование витой пары, например, UTP-5 Постоянство волнового сопротивления этих кабелей позволяет использовать согласующие резисторы, исключающие возможность возникновения дополнительных переходных процессов за счет отражений сигнала между концами линии

Устройство выборки-хранения (УВХ) должно стробироваться тем же сигналом генератора, запоминая уровень сигнала на момент окончания импульса генератора Для интегральных УВХ типа 1006СК1 при микросекундных импульсах могут использоваться емкости хранения величиной в несколько сотен пикофарад

При низких сопротивлениях согласующих сопротивлений и Rj заметные токи генератора возникают только во время действия импульсов на измерительную схему Снижение частоты повторения импульсов повышает экономичность схемы, возможное снижение частоты генератора может составлять десятки герц Однако при столь низких частотах возможен разряд емкости хранения УВХ, величина которой ограничена малой длительностью импульса возбуждения Поэтому выбор рабочей частоты генератора является компромиссным решением

Сигнал УВХ поступает на фильтр низких частот с большой постоянной времени (единицы-десятки минут) Такая величина постоянной времени позволяет прибору адаптироваться под изменение погодных условий и, соответственно, активного и реактивного сопротивления емкостного датчика Более быстрые сигналы с характерным временем секунды — десятки секунд могут рассматриваться как соответствующие потенциальному нарушителю Поэтому динамические параметры адаптивной ООС должны быть увязаны с ожидаемой моделью нарушителя

Рис 7 Основные сигналы, используемые в блоке обработки

Реальный сигнал датчика может содержать шум, обусловленный разного рода помехами Полоса частот сигнала определяется частотой выборок УВХ Сигнал адаптации соответствует среднему уровню сигнала, очищенному от высокочастотных составляющих Пороговые уровни, определяющие срабатывание прибора, должны быть связаны с медленным адаптивным сигналом, причем в зависимости от электромагнитной обстановки в точке размещения охранной системы должна предусматриваться возможность настройки абсолютной величины пороговых уровней Для проверки выхода рабочего сигнала за пороговые уровни может использоваться пара компараторов (рис 7)

Обязательным является дополнительное пороговое устройство, определяющее достижение границ адаптации системы, которое может происходить при выходе внешних воздействий за границы ожидаемых Это же пороговое устройство может быть использовано для предотвращения вывода охранной системы из строя злоумышленниками путем закорачивания рабочего электрода на землю или обрыва соединительного провода Использование дополнительного блока сравнения (рис 8), включенного в схему после устройства выборки-хранения, позволяет решить эту задачу

В процессе эксплуатации охранной системы можно ожидать появление одиночных срабатываний, не связанных с нарушителями Подобные срабатывания могут происходить от мощных импульсных помех, например, при коммутации сильноточных устройств, близких разрядах молнии и тд Для борьбы с одиночными срабатываниями могут быть использованы корреляционные механизмы сигнал тревоги появляется только в том случае, если длительность срабатывания превышает заданную для модели нарушителя (например, 1с)

г

I___________I

Рис 8 Дополнительный блок сравнения, определяющий выход системы за границы возможностей адаптации

Рассмотрены также методы расширения функциональных возможностей охранной системы К дополнительным можно отнести возможность дифференцирования несанкционированного доступа и влияния внешних факторов, возможность периодически сообщать состояние системы через современные телекоммуникации, возможность удаленной настройки параметров системы, которое может осуществляться централизовано для большого количества однородных охранных систем Подобное расширение функциональных возможностей возможно за счет использования средств микропроцессорной техники Одновременно может быть решена задача повышения надежности и гибкости охранной системы

Разработаны алгоритмы, позволяющие программным путем настраивать уровни срабатывания системы, анализировать состояние сигнала и формировать сигнал тревоги с учетом возможности обучения системы, а также возможные алгоритмы связи микроконтроллера либо с персональным компьютером, либо модемом для организации связи

В четвертой главе приводятся результаты испытаний емкостных приборов контроля, работающих по предложенным в работе принципам, а также описаны разработанные системы охранной сигнализации, которые используют эти приборы как средство превентивного контроля доступа к охраняемым объектам

Было выполнено экспериментальное исследование факторов, влияющих на функционирование емкостных систем Основными факторами являлись

- погодные условия (температура, влажность, обмерзание)

- геометрические характеристики электродов

- динамика движения объекта контроля

- длина соединительных линий между датчиком и схемой обработки сигналов

- электромагнитные помехи

При использовании дерева в качестве конструкционного материала действительно наблюдалось заметное изменение емкости рабочего электрода в зависимости от температуры и влажности воздуха В зависимости от конструктивных особенностей размещения датчика изменение емкости датчика при изменении влажности древесины составляло от 3 до 100% и более

Проверено также изменение емкости при обмерзании рабочих электродов, причем получена хорошая корреляция между длительностью обмерзания и модельными данными Для электродов с малым коэффициентом заполнения площади (например, определенная укладка провода) емкость при обмерзании изменяется в 2-4 раза

По заданному набору статистических результатов измерений параметров системы было проведено сравнение разных алгоритмов выделения информационного сигнала с точки зрения вероятности достоверного обнаружения информации и ложных срабатываний Использование настраиваемых микропроцессорных алгоритмов позволяет снизить вероятность ложных срабатываний до двух раз при сохранении высокой вероятности достоверного обнаружения

Повышение симметрии измерительной схемы улучшает ее метрологические и эксплуатационные характеристики, например, позволяет увеличить длину соединительных линий При наличии одинаковых объектов контроля (например, двух одинаковых окон) их включение в разные плечи моста позволяет одним прибором контроля закрывать одновременно два объекта

Разработанная типовая схема устройства охрана на базе емкостного датчика имеет следующие параметры

- пороговое значение изменения емкости - 5 50пФ (настраивается),

- диапазон рабочих температур датчика, от -40 до +90°С,

- диапазон рабочих температур схемы выделения информационного сигнала от -10 до +50°С,

- напряжение питания схемы ±12в,

- потребляемый ток - не более 5мА,

- габаритные размеры - 100x100x25мм

В заключении сформулированы основные выводы и результаты работы, а также выделены задачи, требующие дальнейшего исследования и решения

В приложения вынесены акты внедрения разработанных емкостных приборов контроля приближения, функционирующих в составе комплексов охранной сигнализации, листинги используемого программного обеспечения

Основные результаты работы заключаются в следующем

1 Выполнено математическое моделирование охранной системы на основе емкостного датчика Дана математическая модель емкостного преобразователя и объекта контроля

2 Проведены расчеты и оценки электрической емкости для ожидаемых конфигураций охранных систем на основе емкостных датчиков для тел различной геометрической формы

3 Сформулированы методы повышения надежности емкостных охранных систем Предложены и практически опробованы способы увеличения вероятности достоверного обнаружения нарушителя в емкостных приборах охраны Разработанная методика оптимизации емкостных измерительных преобразователей, основанная на предложенной математической модели, позволяет быстро проектировать приборы контроля с учетом конкретных условий их работы и функционального назначения

4 Выполнено математическое моделирование влияния погодно-климатических условий и характеристик объекта контроля на изменение емкости рабочего электрода охранной системы

5 Предложен метод определения различий в динамике изменения полной емкости объекта контроля в приборах охранной сигнализации

6 Разработан прибор охраны на базе адаптивного емкостного преобразователя Предложенные методы построения емкостных измерительных преобразователей дают реальное улучшение надежности, чувствительности и других технико-экономических характеристик разработанных на их основе приборов контроля На основе проведенных исследований были разработаны и внедрены на различных объектах емкостные приборы контроля приближения, что подтвердило высокую эффективность предложенных в работе технических решений

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих рабо-

тах:

1 Галков А В Математическое моделирование охранных систем на основе емкостных датчиков //Вестник АГАУ - Барнаул 2004 - №2 -С 248-250

2 Галков А В К вопросу о расчете электрической емкости тел различной геометрической формы //Вестник АГАУ - Барнаул 2004 - №2 -С 251-253

3 Галков А В Математическое моделирование охранной системы на основе емкостного датчика // Труды межвузовской научно-методической конференции «Научно-исследовательская деятельность студентов - первый шаг в науку» - Набережные Челны Изд КамПИ

2004 - С 200-203

4 Галков А В К вопросу о проектировании охранных систем на основе емкостного датчика приближения //Труды X юбилейной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современная техника и технологии» - В 2-х томах -Томск Изд Томского политехнического университета 2004 - Т I - С 75-77

5 Галков А В Расчет полной электрической емкости проводника в системе многих тел //Труды межрегиональной научной студенческой конференции посвящённой 60-летию АГАУ «Достижения и перспективы студенческой науки в АПК» - Барнаул Изд АГАУ 2004 -41-С 75-78

6 Галков А В Перспективные методы повышения надежности емкостных охранных систем //Труды третьей всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии» - Нижний Новгород 2005 - С 22

7 Галков А В , Якунин А Г К вопросу о разработке адаптивных охранных систем на основе емкостных датчиков //Вестник АГАУ - Барнаул

2005 -№1 -С 121-125

8 Галков А В Математическая модель емкостного преобразователя и объекта контроля //Труды шестой всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям - Кемерово 2005 - С 33-34

9 Галков А В Математическое моделирование влияния погодно-климатических условий и характеристик объекта контроля на изменение емкости рабочего электрода охранной системы // Материалы всероссийской научно-практической конференции посвященной 15-летию со дня принятия Декларации о государственном суверенитете Респуб-

лики Башкортостан и 5-летию Нефтекамского филиала БашГУ «Наука и образование-2005» В 3-х ч 4 3 - Нефтекамск 2006 -С 27-32

10 Галков А В Метод определения различий в динамики изменения полной емкости объекта контроля в приборах охранной сигнализации //Материалы девятой региональной конференции по математике «МАК - 2006» - Барнаул Изд АГУ2006 - С 49-51

11 Галков А В Способы увеличения вероятности достоверного обнаружения нарушителя в емкостных приборах охраны //Вестник АлтГТУ -Барнаул 2006 -№2-С 107-112

12 Якунин А Г , Галков А В Емкостной преобразователь для систем охранной сигнализации // Патент РФ № 2284578 от 25 04 2005, опубликовано 27 09 2006

13 Якунин А Г , Хомутов О И , Галков А В Емкостная адаптивная охранная система //Патент РФ № 2297671 от 27 12 2006, 20 04 2007 (бюллШ 1)

14 Галков А В Использование адаптивной емкостной коррекции и порогового устройства с расширенными функциональными возможностями для увеличения вероятности достоверного обнаружения нарушителя в емкостных приборах охраны // Научно-образовательный журнал АлтГТУ «Горизонты образования» - Барнаул 2007 - №9 -http//edu secna ru/publish/gorizonty obrazovania/n9/galkov pdf

Подписано в печать 26 09 2007 Формат 60x84 1/16 Печать - ризография Уел п л 1,16 Тираж 100 экз Заказ 88/2007 Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46. Лицензии ЛР № 020822 от 21 09 98 года, ПЛД № 28-35 от 15 07 97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г Барнаул, пр-т Ленина, 46

ВВЕДЕНИЕ

1. Общая характеристика проблемы и основные направления её 10 решения.

1.1. Обзор существующих приборов охраны

1.1.1. Требования, предъявляемые к приборам охраны

1.1.2. Различные физические принципы, лежащие в основе работы 13 приборов охраны.

1.1.3. Нормативная база приборов и средств охраны

1.2. Принципы построения и функционирования систем на основе 19 емкостных преобразователей

1.2.1. Измерительные цепи емкостных преобразователей с прямо- 19 угольным напряжением питания

1.2.2. Измерительные цепи емкостных преобразователей с сину- 23 соидальным напряжением питания

1.2.3. Выходные сигналы емкостных преобразователей

1.3. Обзор существующих емкостных приборов охраны

1.3.1 Периметровых емкостные приборы охраны (Ромб-5, Радиан- 30 М, Радиан-14)

1.3.2 Объектовые емкостные приборы охраны (ПИК И0305-3/2, 35 Вернисаж И0305-5, Ромб-12)

1.4. Выбор и обоснование направления исследования.

1.4.1. Основные проблемы и ограничения существующих емкост- 41 ных приборов охраны

1.4.2. Постановка задачи и список проблем для решения

1.5. Выводы

2. Разработка математической модели емкостного преобразователя и объекта контроля

2.1. Обзор методов расчёта электрической емкости

2.2. Оценка влияния геометрических характеристик рабочего электрода емкостного преобразователя на параметры математической модели

2.3. Оценка влияния объекта контроля на параметры математиче- 59 ской модели изменения емкости.

2.4. Модель влияния погодно-климатических условий на работу 62 емкостного датчика

2.5. Модель выделения электрического сигнала с емкостного мое- 68 тового датчика.

2.6. Оценка влияния помех на работу датчика емкостного типа.

2.7 Обратная связь в емкостных приборах контроля

2.8 Выводы

3. Основные вопросы проектирования охранной системы на базе 76 емкостного датчика.

3.1. Меры по обеспечению адаптивности охранной системы 76 на базе емкостного датчика.

3.2 Модуль выделения и обработки аналогового сигнала

3.3 Модуль выделения информационного сигнала

3.4 Дополнительные модули охранной системы на базе емкостного 84 датчика

3.5 Использование средств микропроцессорной техники для по- 87 вышения гибкости охранной системы

З.бЁыводы

4. Экспериментальное исследование факторов, влияющих на 94 функционирование емкостных приборов охраны

4.1 Исследование влияния внешних факторов на свойства емкост- 95 ных датчиков

4.1.1. Исследование влияния геометрических характеристик элек- 95 тродов на работу прибора

4.1.2. Исследование влияния погодно-климатических условий на 100 работу системы

4.1.3. Исследование динамики движения объекта контроля.

4.2. Исследование процессов преобразования и выделения сигна- 106 лов в системах, использующих переходной процесс перезаряда емкости.

4.2.1. Исследование характеристик переходного процесса

4.2.2. Исследование зависимости параметров прибора от длины 111 линии связи

4.2.3. Исследование зависимости параметров прибора от асиммет- 113 рии плеч измерительного моста

4.2.4. Исследование влияния помех на работу прибора

4.3. Исследование надежности работы прибора охраны с емкост- 116 ными датчиками.

4.4. Практическая реализация разработанных приборов контроля 119 в системах охранной сигнализации

4.5. Выводы

По мере развития общества и ростом благосостояния вопросы охраны собственности приобретают все большее значение. Усилий только государственных правоохранительных органов для решения задач охраны и обеспечения безопасности часто оказывается недостаточно.

В связи с этим многие организации и частные лица для защиты собственности и собственной безопасности создают и используют разного рода системы безопасности - от охранных сигнализаций до соответствующих служб [58].

Одной из особенностей охранных систем является необходимость в их постоянном обновлении. Длительная эксплуатация охранных систем позволяет детально ознакомиться с их характеристиками, достоинствами и недостатками и, соответственно, разработать методы их преодоления. Новые охранные системы часто являются эффективными именно по этой причине. В связи с этим разработка новых охранных систем с удовлетворительными техническими характеристиками является востребованной.

В охранных системах используются разные физические принципы и датчики. Емкостные измерительные преобразователи неэлектрических величин в электрический сигнал широко используются для контроля линейных размеров и перемещений различного рода объектов, процентного состава отдельных компонент смесей, и т.д.

Основным преимуществом емкостных приборов является их относительная простота, малые габариты и низкая стоимость в сочетании с высокими метрологическими характеристиками.

Область применения приборов контроля на основе емкостных измерительных преобразователей достаточно ограничена. Так, например, они почти не применяются в химических и запыленных производствах, так как изменяют свои характеристики при наличии пыли и под воздействием агрессивных сред. Редко емкостные измерительные преобразователи используются в приборах охранной сигнализации, т.к. непостоянство свойств контролируемой среды приводит к появлению большого количества ложных срабатываний.

На протяжении несколько последних лет в лаборатории «Медицинская кибернетика» Алтайского Государственного Технического Университета им. И.И. Ползунова проводятся работы по совершенствованию проборов охраны на основе емкостных преобразователей, построенных по схеме разветвления токов в измерительной цепи. Использование в преобразователе времени переходного процесса для установления информативных параметров сигнала позволило значительно уменьшить влияние активной составляющей тока рабочей емкости, возникающей при флуктуациях внешних условий (влажности, температуры, запыленности). Кроме того, использование в емкостном преобразователе дифференциально-мостового метода измерения позволило уменьшить влияние температуры на поведение измерительных схем [1,2].

Несмотря на вышеперечисленные методы повышения надёжности, влияние внешних факторов на функционирование приборов охраны на основе емкостных преобразователей с разветвлением токов в измерительной цепи остается значительным. Это резко ограничивает область применения данных устройств.

Одним из перспективных направлений повышения надежности приборов охраны на основе емкостных преобразователях с разветвлением токов в измерительной цепи является разработка устройств, реализующих адаптивные алгоритмы коррекции значения рабочей емкости. Это необходимо для адекватной реакции приборов охраны на изменение климатических условий, что повысит их надёжность. Кроме того, важным направлением исследований в целях повышения надежности приборов охраны является разработка метода дифференцирования изменений значений рабочей емкости и реализация его на базе современных однокристальных микроконтроллеров. Всё это, совместно с разработкой оптимальных схемотехнических решений, позволит значительно расширить возможности приборов охраны на основе емкостных преобразователей с разветвлением токов в измерительной цепи, позволит использовать их в более сложных погодно-климатических условиях, со значительно меньшим уровнем ложных срабатываний.

Целью работы является улучшение надежности и функциональных характеристик приборов контроля на основе емкостных измерительных преобразователей за счет повышения адаптивности системы к изменению внешних условий, разработки новых принципов выделения информационной составляющей регистрируемых сигналов, нахождения оптимальных схемотехнических решений, а также совершенствования методов обработки сигналов.

Адаптивность приборов охраны на основе емкостных преобразователей к изменяющимся условиям окружающей среды позволяет в значительной степени избавиться от отмеченной выше зависимости.

Поэтому разработка адаптивных приборов охраны на основе емкостных преобразователей, обладающих низкой чувствительностью к изменению внешних условий, является актуальной, позволит расширить области применения подобных приборов, улучшит технико-экономические показатели емкостных приборов контроля за счет применения принципиально новых подходов к выделению информационной составляющей регистрируемых сигналов в составляющих их основу емкостных преобразователях.

Диссертационная работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И.Ползунова. Основные результаты работы отражены в 14 публикациях [78.90]. В результате проведенных исследований в 2005 году был разработан опытный образец прибора охраны на основе адаптивного емкостного преобразователя, позволяющий выявить приближение к поверхности рабочего электрода объектов на расстояние от 10 до 50см, при практически полном устранении влияния погодно-климатических факторов на его функционирование. В 2006 году было установлено 5 таких приборов в различных организациях г. Барнаула, установленные охранные устройства успешно функционируют и допускают дальнейшее совершенствование параметров.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

Первая глава носит преимущественно обзорный характер. В ней описаны и проанализированы схемотехнические методы построения емкостных преобразователей, работающих на синусоидальном и прямоугольном напряжении питания для приборов охраны бесконтактного контроля с заземленным электродом. Детально обоснованы основные проблемы, возникающие при использовании емкостных преобразователей в приборах охраны. Произведен обзор существующих приборов охраны на основе емкостных преобразователей, описаны их функциональные возможности, достоинства и недостатки. Произведен выбор направлений исследования, которые обеспечивают решение сформулированных задач и позволяют улучшить надежность и функциональные возможности приборов охраны емкостного типа.

Во второй главе приводится последовательное построение модели взаимодействия объекта контроля с адаптивным емкостным измерительным преобразователем, которая позволяет учесть связь между конструктивными, погодными, схемотехническими факторами и параметрами сигнала. Предложенная математическая модель описывает характер изменения емкости в зависимости от геометрических размеров рабочего электрода и объекта контроля, а также учитывает влияние внешних погодно-климатических факторов.

В третьей главе рассмотрены основные вопросы, возникающие при проектировании охранной системы на базе емкостного датчика. Определен минимальный набор функциональных блоков аналоговой части устройства, приведена методика выбора основных элементов принципиальной схемы. При разработке модуля выделения информационного сигнала рассмотрены вопросы оптимального выбора глубины и динамических характеристик цепи обратной связи, выполнены оценки необходимых пределов изменения пороговых уровней. Рассмотрены основные направления расширения функциональных возможностей системы. Обоснована необходимость определения границ адаптации системы с выработкой предупреждающего сигнала, показаны возможности микропроцессорной обработки сигнала для повышения надежности выделения полезного сигнала и снижения вероятности ложных срабатываний. Приводится разработанный алгоритм дифференцирования изменения значения емкости рабочего электрода, его программная реализация на однокристальном микроконтроллере.

В четвертой главе приводятся результаты испытаний емкостных преобразователей, работающих по предложенным в работе принципам, а также описаны разработанные системы охранной сигнализации, которые используют емкостные приборы как средство превентивного контроля доступа к объектам. Было выполнено экспериментальное исследование факторов, влияющих на функционирование емкостных систем. Основными факторами являлись:

- погодные условия (температура, влажность, обмерзание)

- геометрические характеристики электродов

- динамика движения объекта контроля

- соединительные линии между датчиком и схемой обработки сигналов

- электромагнитные помехи.

По заданному набору статистических результатов измерений параметров системы было проведено сравнение разных алгоритмов выделения информационного сигнала с точки зрения вероятности достоверного обнаружения информации и ложных срабатываний. Использование настраиваемых микропроцессорных алгоритмов позволяет снизить вероятность ложных срабатываний до двух раз при сохранении высокой вероятности достоверного обнаружения. Приводятся результаты настройки и испытания прибора охраны, описывается его технические характеристики и его практическое применения.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность своему научному руководителю Якунину Алексею Григорьевичу, совместно с которым был выполнен весь объем работ по разработке, проектированию и наладке приборов охраны на основе адаптивных емкостных преобразователей с разветвлением токов в измерительной цепи.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Выполнено математическое моделирование охранной системы на основе ёмкостного датчика. Дана математическая модель емкостного преобразователя и объекта контроля

2. Проведены расчеты и оценки электрической емкости для ожидаемых конфигураций охранных систем на основе емкостных датчиков для тел различной геометрической формы.

3. Сформулированы методы повышения надежности емкостных охранных систем. Предложены и практически опробованы способы увеличения вероятности достоверного обнаружения нарушителя в емкостных приборах охраны. Разработанная методика оптимизации емкостных измерительных преобразователей, основанная на предложенной математической модели, позволяет быстро проектировать приборы контроля с учетом конкретных условий их работы и функционального назначения.

4. Выполнено математическое моделирование влияния погодно-климатических условий и характеристик объекта контроля на изменение емкости рабочего электрода охранной системы

5. Предложен метод определения различий в динамики изменения полной емкости объекта контроля в приборах охранной сигнализации

6. Разработан прибор охраны на базе адаптивного емкостного преобразователя. Предложенные методы построения емкостных измерительных преобразователей дают реальное улучшение надежности, чувствительности и других технико-экономических характеристик разработанных на их основе приборов контроля. На основе проведенных исследований были разработаны и внедрены на различных объектах емкостные приборы контроля приближения, что подтвердило высокую эффективность предложенных в работе технических решений.

7. Предложенные методы построения емкостных преобразователей дают реальное улучшение надежности, чувствительности и других технико-экономических характеристик разработанных на их основе приборов контроля.

8. Разработанная методика оптимизации емкостных преобразователей, основанная на предложенной математической модели, позволяет быстро проектировать приборы контроля с учетом конкретных условий их работы и функционального назначения. Так, емкостной преобразователь, построенный по разработанной методике, обеспечивает чувствительность 100 мВ/пФ и имеет порог чувствительности 0.1 пФ в диапазоне значений измеряемой емкости от 50 до 500 пФ, температур - от -40 до 45 °С, паразитного шунтирующего сопротивления - от 5 кОм до бесконечности. При этом ток потребления составляет 0.35 мА при напряжении питания 5 В.

9. Наряду с традиционными способами повышения надежности и увеличения функциональных возможностей емкостных приборов контроля приближения для систем охранной сигнализации (гальваническая развязка входных цепей измерительного преобразователя по постоянному току и их защита от высоковольтного разряда, и перенапряжения; применение фильтров и т.д.) дополнительно предложены следующие технические решения:

- устройство подавления постоянной составляющей в тракте прохождения сигнала, построенное на основе управляемого источника тока, заряжаемого емкость в обратной связи дифференциального усилителя;

- синхронизированная входным сигналом интегрирующая цепочка для исключения срабатываний от кратковременного воздействия; цепочка контроля целостности соединения рабочего электрода с прибором (для микропроцессорных систем - цепочка проверки работоспособности прибора).

10. В результате проведенных исследований взаимовлияния построенных на основе предложенных принципов емкостных преобразователей, рабочие электроды которых расположены в непосредственной близости друг от друга, было выявлено, что наиболее эффективным средством улучшения надежности их работы является синфазная синхронизация всех устройств по сети с соответствующей заменой генераторов прямоугольного сигнала в емкостном преобразователе схемой обострения импульсов.

11. На основе проведенных исследований были разработаны и внедрены на различных объектах емкостные приборы контроля приближения, что подтвердило высокую эффективность предложенных в работе технических решений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Якунин А.Г., Авцинов В.Б. Пути повышения надежности емкостного датчика приближения охранной сигнализации. // Труды сибирского отделения академии инженерных наук Российской Федерации. -Барнаул, 2000. - С.23.

2. Патент РФ № 2168729, кл. в 01 1127/26. Емкостной преобразователь / В.Б. Авцинов, А.Г. Якунин. Заявлено 13.03.00, № 2000106270/09. Опубл. 10.06.01.

3. Соловьев А.Л. Развитие компенсационно-мостовых методов построения измерительных преобразователей для емкостных и индуктивных датчиков // Приборы и системы управления. -1995. № 6. -С.20-23.

4. Арбузов В.П. Измерительные цепи дифференциальных емкостных датчиков// Приборы и системы управления. 1998.- № 2. - С. 28-29.

5. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 535 с.

6. Извещатель охранный поверхностный емкостный И0305-3/2 "Пик". Паспорт Дв2.204.009 ПС.

7. Патент РФ № 2018963, кл. С 08 В13/26. Емкостный датчик для системы охранной сигнализации / А.И.Берсенев. Заявлено 01.07.92, №5050490/24. Опубл. 30.08.94.

8. Патент РФ № 1299353, кл. в 08 В13/26. Устройство для тревожной сигнализации / Ю.А. Киреев, А.И. Колыхалов, В.Б. Коротков. Заявлено 07.01.85, № 3836845/24. Опубл. 27.12.99.

9. Гриневич Ф.Б., Сурду М.Н. Высокоточные вариационные измерительные системы переменного тока. Киев: Наук, думка, 1989. - 192 с.

10. Гаврилюк М.А. Соголовский Е.П. Электронные измерители СЫ1. Львов: Вища школа, 1978. -с. 104-109.

11. Осадчий Е.П., Арбузов В.П., Ларкин С.Е. Преобразователь емкости в напряжение // Приборы и системы управления. 1995. - №1. - С. 22-25.

12. Гриневич Ф.Б. Новик А.И. Измерительные компенсационно-мостовые устройства с емкостными датчиками. Киев: Наук, думка, 1987. 134 с.

13. Новик А.И. Системы автоматического уравновешивания цифровых экстремальных мостов переменного тока. Киев: Наук, думка, 1983. - 224 с.

14. Арутюнов К.Б. Развитие сенсорной техники (работы институтов Фраунго-феровского общества в Германии) // Приборы и системы управления. -1997.- № 2. С. 54-55.

15. Прокунцев А.Ф., Колесников В.И. Переходные процессы в цифровых мостах переменного тока. М.: Энергия, 1978. - 112 с.

16. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями.-М.: Наука, 1981.- 110 с.

17. Новиков Ю.В., Калашников O.A., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. -М.:Эком, 1998. -224с.

18. Бридли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 144 с.

19. Боднер В.А., Алферов A.B. Измерительные приборы (теория, расчет, проектирование): Учебник для вузов: В 2 т. М.: Изд-во стандартов, 1986.

20. Мелкумян В.Е.Измерение и контроль влажности материалов. М., 1970. 139с.

21. Виглеб, Г. Датчики: Пер. с нем. -М.: Мир, 1989. 196 с.

22. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения. М.: «Горячая линия -Телеком», 2004. 367 с.

23. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчёт электрической ёмкости. JL: Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1981. 288с.

24. Извещатель охранный поверхностный емкостный И0305-5 "Вернисаж". Руководство по эксплуатации ЯЛКГ.425121.003 РЭ.

25. Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR. Схемы, алгоритмы, программы. М, 2005. -288с

26. Бухгольц В.П., Тисевич Э.Г. Емкостные преобразователи в системах автоматического контроля и управления. М.: Энергия, 1972. - 80 с.

27. Борщ А.И. Узлы современного охранного устройства емкостного типа // Конструктор. 2002. - №7. - С. 16-17.

28. Рейке Ч.Д. 55 электронных схем сигнализации. М.: Энергоатомиздат, 1991.-110с.

29. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов / Евтихеев H.H., Купершмидт Я.А., Папуловский В.Ф., Скугоров В.Н. Под ред. Евтихеева H.H. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.

30. Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения. М.: Энергия, 1966.-280 с.

31. Шелестов И.П. Радиолюбителям: полезные схемы. Домашняя автоматика, охранные устройства, приставки к телефону, зарядные устройства и многое другое. -М: Солон, 1998. 186 с.

32. Ацюковский В.А. Ёмкостные дифференциальные датчики перемещения. -М.: Государственное энергетическое издательство, 1960. 105 с.

33. Абрамов И.А., Крысин Ю.М., Путилов В.Г. Об одном способе преобразования параметров емкостных датчиков в напряжение // Приборы и системы управления. 1999. - № 2. - С. 43-45.

34. Передельский Г.И. Мостовые измерительные схемы на импульсном питании. Томск, 1982. - 142 с.

35. Передельский Г.И. Мостовые цепи с импульсным питанием. М.: Энерго-атомиздат, 1988. - 192 с.

36. Нечаев И. Емкостное реле. // Радио. 1988. - № 1. - С. 33.

37. Ершов М. Емкостной датчик. // Радио. 2004. - №3. - С.40-42.

38. Виноградов Ю. Экономичный охранный сенсор. //Радио. -2003. №3. -С.34.

39. Патент РФ № 2126173, кл. G 08 В13/26. Устройство с емкостным датчиком / Н.С. Фролов, В.В. Сухомлинов. Заявлено 09.08.94, № 94030021/09. Опубл. 10.02.99.

40. Патент РФ № 2004121287, кл. G 08 В13/26. Способ охраны контролируемого предмета и устройство для его осуществления / И.П. Овсищер, A.A. Михаленко, С.А. Захаревский. Заявлено 12.07.04, № 2004121287/09. Опубл 10.01.06.

41. Ларин А.И. Быстроразвертываемые охранные системы//Специальная тех-ника.2000. №4. с. 10.

42. Антенные системы приборов "Радиан" и "Радиан-М". Инструкция по эксплуатации ОС-058.00.000 ИЭ.

43. Прибор "Радиан-М". Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОС-079 ТО.

44. Емкостной периметровый прибор обнаружения "Радиан-14". Руководство по эксплуатации ЦКДИ.425511.004 РЭ.

45. Прибор "Ромб-5". Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОС-075ТО.

46. Извещатель охранный поверхностный емкостный И0305-3/2 "Пик". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Дв2.204.009 ТО.

47. Иванов И.В. Охрана периметров-2. М.: "Паритет Граф", 2000, 196с.

48. Берлинер М.А. Измерения влажности. М., Энергия, 1973. 400с

49. Пейч H.H. Царев Б.С. Сушка древесины. М., Высшая школа, 1971. 220с

50. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс). Под ред.Е.Г.Шрамкова. М, Высшая школа, 1972. 520с

51. Проектирование датчиков для измерения механических величин. Под ред.Е.П.Осадчего. М., Машиностроение, 1979. 480с

52. Электрические измерения. Под ред.А.В.Фемке. JL,Энергия, 1980. 392с

53. Гутников B.C. Фильтрация измерительных сигналов. JL, Энергоатомиздат, 1990. 192с

54. Бриндли К. Измерительные преобразователи. М., Энергоатомиздат. 1991. 144с.

55. Иванов И.В. Периметр первый рубеж охраны. Из опыта проектирования, монтажа и эксплуатации. // Системы безопасности. - 1996. - № 1. - С. 23-32.

56. Введенский Б.С. Оборудование для охраны периметров. М.: "Мир безопасности", 2002, 112с.

57. В.Н.Ананченко, Л.А.Гофман. Теория измерений: Учеб. пособие. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2002. 214с

58. Синилов В.Г. Системы охранной, охранно-пожарной и пожарной сигнализации. М., Профобриздат. - 2004. - 352 с.

59. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. JL: Энергия, 1978. - 262 с.

60. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи: Учеб. пособие для вузов / Хромой Б.П., Кандинов A.B., Сенявский A.JI. и др.; Под ред. Хромого Б.П. М.: Радио и связь, 1986. - 424 с.

61. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация. Пер. с англ. -М.: Мир, 1982.-592 с.

62. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCAD 7.0 в математике, физике и в Internet. М.: Нолидж, 1999. - 352 с.

63. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. -М.: Мир, 1983. 598 с.

64. Разевиг В.Д. Моделирование аналоговых электронных устройств на персональных ЭВМ. М.: МЭИ, 1991. - 162 с.

65. My дров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: Раско, 1992. - 272 с.

66. Технические средства раннего обнаружения несанкционированного проникновения.- Журнал Техника охраны 1997. №2. - С. 23

67. Технические средства охраны, безопасности и сигнализации. Справочник. -М.:ВИМИ,1994.

68. Алексеенко В.Н., Сокольский Б.Е. Система защиты коммерческих объектов. Технические средства защиты. -М.: Радио и связь, 1992.

69. Сато Ю. Обработка сигналов. Первое знакомство. / Пер. с яп.; под ред. Ёсифуми Амэмия. М.: Издательский дом «Додека-ХХ1», 2002.

70. Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных схемах. -М., Мир, 1979.-318с

71. Кравченко В.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. -М.: Радио и связь. 1987. -256с

72. Ч.Шумейкер. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. М., Мир, 1989. 180с.

73. Webster J.G. Measurement, Instrumentation and Sensors Handbook. 1999. 2617s

74. Зверев B.A., Стромков A.A. Выделение сигнала из помех численными методами. -Н.Новгород: ИПФ РАН, 2001. -188с.

75. В.Н.Ананченко, Л.А.Гофман. Теория измерений. Учеб. пособие. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2002. - 214 с

76. Савчук В.П. Обработка результатов измерений. Физическая лаборатория. 4.1. -Одесса, ОНПУ. 2002. -54с

77. Айфичер Э. Джервис Б. Цифровая обработка сигналов. Практический подход. 2-е издание. -М., изд.дом "Вильяме". 2004. 992с

78. Галков А.В. Математическое моделирование охранных систем на основе ёмкостных датчиков. //Вестник АГАУ. Барнаул 2004. - №2. - С.248-250.

79. Галков А.В. К вопросу о расчёте электрической ёмкости тел различной геометрической формы. //Вестник АГАУ. Барнаул 2004. - №2. - С.251-253.

80. Галков А.В. К вопросу о проектировании охранных систем на основе ёмкостного датчика приближения. //Труды X юбилейной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных

81. Современная техника и технологии». В 2-х томах. - Томск: Изд. Томского политехнического университета 2004. - Т.1. - С. 75-77.

82. Галков A.B. Перспективные методы повышения надежности емкостных охранных систем. //Труды третьей всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии» Нижний Новгород2005.-С.22.

83. Галков A.B., Якунин А.Г. К вопросу о разработке адаптивных охранных систем на основе емкостных датчиков. //Вестник АГАУ. Барнаул 2005. -№1.-С.121-125.

84. Галков A.B. Математическая модель емкостного преобразователя и объекта контроля. //Труды шестой всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям -Кемерово 2005.-С. 33-34.

85. Галков A.B. Метод определения различий в динамики изменения полной емкости объекта контроля в приборах охранной сигнализации. //Материалы девятой региональной конференции по математике «МАК 2006» - Барнаул: Изд. АГУ 2006. - С. 49-51.

86. Галков A.B. Способы увеличения вероятности достоверного обнаружения нарушителя в емкостных приборах охраны. //Вестник АлтГТУ. Барнаул2006.- №2 -С. 107-112.

87. Якунин А.Г., Галков A.B. Емкостной преобразователь для систем охранной сигнализации. // Патент РФ № 2284578 от 25.04.2005, опубликовано 27.09.2006.

88. Якунин А.Г., Галков А.В. Емкостная адаптивная охранная система. //Патент РФ № 229767 от 27.12.2006, 20.04.2007 (бюлл-Nl 1).

89. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. М., ВШ, 1962. -776с.

90. Татур Т.А. Основы теории электрических цепей. М., ВШ, 1980. 271с.

91. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л., Энергия, 1970.-360с.

92. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. M.-JL, Энергия, 1966.-690с.