振動入侵探測器的原理及應用

5/5振動入侵探測器的原理及應用振動入侵探測器的原理及應用

GB/T10488-1997振動入侵探測器作為國家標準已實施三年，振動入侵探測器作為技防手段已逐步被人們認識和應用。為了更好地貫徹GB/T10488-1997振動入侵探測器的國家標準順利實施，使更多的人了解振動入侵探測器的原理和應用，現(xiàn)結合本公司研制生產(chǎn)的振動入侵探測器介紹一下有關振動入侵探測器原理和應用的基本知識。

1|振動入侵探測器在預防犯罪中的作用

改革開放以來，隨著人、財、物大流動，犯罪形勢也發(fā)生了很大變化。不少犯罪分子把罪惡的手伸向銀行、博物館、古墓和槍支彈藥庫，屢屢得手。如黑龍江省、吉林省、山西省、廣西省等幾十起案件，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，槍支彈藥的失竊，對社會治安也構成重大威脅。對這些案例進行分析，我們發(fā)現(xiàn)其中有不少起案件是挖地道和破墻而入的。銀行的保衛(wèi)成員對門窗的守衛(wèi)極為嚴密，企圖從門窗進入金庫的犯罪分子有百分之八十未能得逞。在正面不得而入的情況下，他們就在地下管道、通風處、地下室等能夠接近金庫的薄弱環(huán)節(jié)上打主意。為了對付這種犯罪，銀行對金庫墻壁進行一次次的加固。在采用密集鋼筋和高標號水泥筑成五十公分厚度時，挖墻入室案件明顯減少。但是賊心不死，利用普通的工具挖不開，就采用一種可以貼在墻上的可塑性濃縮炸藥進行定向爆炸。這種新型炸藥爆炸的聲音雖小，但威力極強。守庫人員只感到輕微震感，作案時不易被發(fā)現(xiàn)。有的犯罪分子還與金庫設計施工人員相互勾結，專門尋找最薄弱部位進行小劑量爆破，便作案成功率更高。為了對付這種犯罪，守庫人員進一步加強了周界的防護。于是一些犯罪分子又采取遠距離挖地道的辦法來接近金庫。振動入侵探測器正是在這種情況下應運而生的。銀行金庫采用這種探測器后，破墻而入的案件確實明顯減少，因此這種探測器得以迅速推廣。

我公司在汲取國外經(jīng)驗教訓的基礎上，為了防患于未然，早在84年就開始了振動入侵探測器的研究，于86年投入市場。產(chǎn)品一經(jīng)問世，立即得到社會各界的公認。先后在銀行、文物博物館、部隊等系統(tǒng)廣泛應用。幾年來預防了多起重大案件的發(fā)生，發(fā)揮了很大的社會效益，無疑又為我國的防范犯罪增加了一個新的哨兵。為了對它有所了解，我們必須知道它的原理、結構、安裝及使用方法。

2|振動入侵探?jīng)]器原理分析

振動入侵探測器，又稱振動測量。振動測量是一間極其復雜的技術。因為我們處的環(huán)境時刻都在振動之中。有來自地球本身的變動，如火山爆發(fā)、地震；有來自人為的機械振動，如汽車火車運動、機床開動振動等，這就給振動測量帶來很大的麻煩。振動入侵探測器是門檢測人為對墻、地面、保險柜的機械沖擊引起的振動信號。為此，在分析振動入侵探測器之前，首先要弄清以下幾個問題。

2.1振動是什么

當一個物體相對一個參考位置作出振蕩運動時，這個物體便被稱為振動。在一秒鐘的時間內，發(fā)生完整運動循環(huán)的次數(shù)叫做頻率。振動幅度是用來描述振動強度的特性，振動幅度大，振動強度也大。

振動參數(shù)一加速度、速度及位移，表示測量單位。

2.2振動入侵探測器術語

①振動入侵探測器-在警戒區(qū)內能對入侵者引起的機械振動(沖擊)而發(fā)出報警的探測裝置。

②振動傳感器-振動入侵探測器中，能敏感振動沖擊并將其轉換成電信號的部件。

③適調放大器-振動入侵探測器中，能將傳感器輸出的電信號變換并放大到觸發(fā)器所需電平的部件。

④觸發(fā)器-在振動入侵探測器中，能將適調放大器輸出電平轉換成繼電器開關狀態(tài)的部件。

2.3振動入侵探測器分類

按警戒對象可分為三種:

①建筑物振動入侵探測器-當入侵者對建筑物進行打擊時，能夠響應其引起的機械沖擊并產(chǎn)生報警信號的探測裝置。

②地音振動入侵探測器-對入侵者在探測范圍內的地面行走或

車輛行駛產(chǎn)生的機械沖擊引起的振動信號能產(chǎn)生報警的探測裝置。

③保險柜振動入侵探測器-當保險柜受到打擊或正常開啟時能

響應其引起的沖擊并產(chǎn)生報警信號的探測裝置。

2.4振動入侵探測器的原理分析

1.振動入侵探測器的組成

振動入侵探測器是由振動傳感器、適調放大器、觸發(fā)器、電源四部分組成。

振動入侵探測器其原理并不復雜，但在電路設計上必須采取一定的措施來減少誤報:使非人為沖擊振動不報警，人為對建筑物沖擊振動必須報警。這部分一般比較容易理解，所以不作重點介紹。重點介紹傳感器，因為它是振動入侵探測器的核心。

2.傳感器是振動入侵探測器的關鍵部件

振動傳感器是發(fā)現(xiàn)入侵行為的關鍵部件。

振動傳感器有如下分類:傳感器種類較多，用于振動入侵探測器的傳感器有位移式傳感器、速度傳感器、加速度傳感器。

①位移式傳感器

常見的有水銀式傳感器、重錘式傳感器、鋼球式開關等。它們共同點是:當直接或間接受到機械沖擊振動時，水銀珠、鋼珠、重錘等都離開原來的位置，使之觸發(fā)報警。這部分傳感器靈敏度低，控制范圍小，只適合小范圍控制，如門窗和保險柜、局部墻面等。鋼珠式傳感器雖然可用于建筑物振動入侵探測器，但它一般只能控制墻面4平方米左右，因此國內很少采用。

②速度傳感器

一般選用電動式傳感器，它是由永久磁鐵、線圈、彈簧、阻尼器和殼體等組成。這種傳感器靈敏度高，控制范圍大，穩(wěn)定性較好。但加工工藝要求較高，因此價格比較高。它適合地音振動入侵探測器和建筑物振動入侵探測器。

③加速度傳感器

一般是壓電式加速度計，壓電式加速度計的心臟是一片壓電材料，通常是一種表現(xiàn)出獨特壓電效應的人工檢化的鐵電陶瓷片。當受到機械應力時，不論張力或壓縮，在它的兩個極面上會產(chǎn)生一個與所加的應力成正比的電荷，即應力越大電荷越多。它適合地音振動入侵探測器和建筑物振動入侵探測器。

3|振動入侵探測器的應用

前面介紹了振動入侵探測器的原理及其在預防犯罪中的應用，下面結合我公司研制生產(chǎn)的B7110-5建筑物振動入侵探測器，談一談振動入侵探測器的實際應用。

B7110-5建筑物振動入侵探測器是全方位(可控制房間的六面墻面)控制墻振動入侵探測器，是國內首創(chuàng)，是我所80年代初研制的

室內外均能用的電子防盜設置。該產(chǎn)品通過公安部安全與警用電子產(chǎn)品質量檢測中心檢測認證，具有通用接口(常閉)可與其它報警控制器連用。

3.1特點

(1)控制范圍大，可對建筑物進行全方位控制。

一只振動探測器能控制一個金庫六面墻，控制面積為90平方米—160平方米（20—25平方米的一個獨房間)。將探測器按要求安裝在一面墻后，實驗人員(參考體重為60公斤+2公斤)用鋼錘(重1kg)打任一面墻2—3次即可報警。

(2)穩(wěn)定性好，誤報率低。

振動入侵探測器應具有:在警戒時對非人為的振動(指人走路、汽車在附近行駛、機床等)不應引起報警或少報警，對人為直接敲擊所控制的建筑物時應報警。

由于B7110—5建筑物入侵探測器在電路設計上采取了較好的技術措施，它對人為的瞬間橫向機械沖擊振動比較敏感，對緩慢的機械沖擊振動不敏感(如汽車在附近駛過)。同時用戶還可直接控制靈敏度，金庫周圍振動干擾大的，將靈敏度調低(控制范圍小)。調到人走路、汽車駛過不報警即可。再加上安裝時有嚴格的要求，誤報警可降低到最小程度(誤報警是指沒有人打墻，沒有較大的沖擊振動傳遞而引起的報警)。

(3)有通用輸出接口，繼電器輸出(常閉)，技術條件符合入侵探測器通用技術要求，可與其它報警控制器和電視監(jiān)控系統(tǒng)配置使用。

(4)報警延時2—5秒后自動復位。再觸發(fā)再報警2—5秒。

(5)供電電源DC+l2V

(6)靈敏度可調

(7)有防拆保護

(8)工作電流30ma

(9)環(huán)境-10℃—+40℃

(10)外形尺寸125×63×4O(mm)

(11)控制對象廣泛:對鋼筋水泥墻、磚墻、樓房、平房、圍墻等都可進行控制。

3.2振動探測器的安裝方法

①金庫墻的安裝:

金庫有六方面澆鑄的鋼筋水泥墻，也有一般水泥磚墻，但安裝振動探測器的方法基本一致。一般來講一個20平方米的庫房裝一只探測器即可。若為了更保險也可裝2只。

安裝前首先找出一面容易發(fā)生案件的墻(即兩個單位共用的或

一部分相鄰的墻)，然后安裝在這面墻的中間，離地面2—2.4米，并垂直于墻面，如圖4。

此種安裝方法從六面墻任一部位打墻能引起報警。振動入侵探測器安裝的越高越容易引起報警，主要是其傳感器的電性能決定的?？梢詫鞲衅骼斫鉃橐粋€彈簧頂著一個鋼球安裝越高越容易晃動。為了更安全還可在同一個金庫中另一面墻同樣的位置安裝第二只，也可安在用戶最擔心的部位，安裝時需要使探測器中傳感器與墻垂直(因傳感器有一定方面性，速度傳感器上下比較靈敏，左右較差)，與地面平行即可。

若相鄰的金庫比較多，每個金庫的安裝方法相同(此安裝方法也適用于一般庫房)。如圖1:

圖1.金庫群安裝圖

②彈藥庫墻面的安裝:

彈藥庫的墻一般為磚墻，房子也比較大，門窗設施比較簡單，安裝的辦法與金庫一樣。若庫長60—80米，中間沒有隔墻，振動探測器可圍著墻的四周，以每20—25米安裝一個，高度為2—2.4米的房頂是一般水泥平房，為防止入侵者從房頂進入，可在墻梁上安裝探測器。

山洞彈藥庫的安裝重點應放在門口，將振動探測器安裝在離地面高1.6米，離門框0.2米處。若山洞庫的門與金庫門差不多的話，也可能將振動探測器安裝在門框上。這樣入侵者用工具撬門就會引起報警。

圖2.圍墻振動探測器的安裝

③博物館的安裝:

博物館古建筑物多，很容易被破壞，打洞挖墻比較容易，更應引起用戶的警覺。安裝振動探測器的方法與彈藥庫、金庫相似，可參考上述辦法進行安裝。由于門窗多是薄弱環(huán)節(jié)，還要安裝其他種入侵探測器與之互補，才能充分發(fā)揮其作用。

④圍墻的安裝:

圍墻一般來說比較長，完全按以上直接安裝探測器(電路與傳感器合為一體)的辦法造價較高。為了減少開支，可采用振動探測器電路和傳感器分離的辦法(電路部分國內稱信號變換器，國外稱分析器)，這樣一個變換器可帶4—6只傳感器，造價較低，控制范圍大。其不足之處是每個傳感器控制的具體位置反映不出來，每個變換放大器對報警控制器來講只能代表圍墻的大致范圍，如東圍墻、西圍墻等。每個傳感器控制的范圍由圍墻的高度和厚度來決定，也就是說圍墻越高，墻越薄，控制的范圍越大，一般來講每只傳感器可控制墻的長度為20—40米左右。具體安裝時可將振動入侵探測器埋入墻頂部第二塊磚里，封好，傳感器要臥式安裝即傳感器垂直于墻。如圖2、圖3。

3.3建筑物振動入侵探測器的連接

A.單只振動入侵探測器連接，如圖4。

B.圍墻多支振動入侵探測器的連接接線圖見圖3。

圖3.圍墻振動探測器多支傳感器連接圖

圖4.振動入侵探測器線連接圖

3.4振動入侵探測器正式安裝前的檢查

振動入侵探測器出廠前均進行了檢測，由于運輸?shù)仍蛞部赡軙霈F(xiàn)一些偏差，最好再復查一下。復查的辦法有兩種。一種是在辦公室檢查，另一種方法是實際安裝好檢查。但檢查的辦法是相同的，第二種比較實際些。

圖5振動探測器正式安裝前的檢測接線圖

檢查前先將DC+l2V、地線一、信號開關NO、C四根線引出殼外接好線，并將振動入侵探測器放在窗臺上或不易振動的地方，然后將電源接上，并用左手壓住防拆開關。振動入侵探測器靈敏度指示燈閃1秒后自動熄滅。此時三用表(R×1KΩ檔)電阻R=O，用工具或手在振動入侵探測器周圍輕輕敲擊時，靈敏度燈應閃爍，三用表(R×1KΩ)電阻=∞，過1秒鐘后靈敏度指示燈滅，三用表電阻R=0O則測試正常。(注:串接)。振動入侵探測器的靈敏度在出廠前已調好。但由于周圍環(huán)境情況不同要適當進行微調。調試方法如下:

振動入侵探測器未接與報警控制時，先將振封探測器固定在墻上。用檢測振動入侵測器辦法接好線后進行檢查。能正常工作的再檢查它的控制范圍，方法將振動入侵探測器為中心，每隔3—4米打墻2—3次，應報警。報警后再繼續(xù)擴大范圍，進行重復打墻，若發(fā)現(xiàn)控制范圍小或大時可調靈敏度鈕(小電位器)。調靈敏度方法為:

A.調高靈敏度:用手壓住防拆頭，然后用一字型小起刀撥動微型電