基于虛擬儀器及DSP的靜電感應(yīng)式電子圍欄設(shè)計(jì)

?

　　電子圍欄是防盜系統(tǒng)數(shù)字化的產(chǎn)物，其目的是對(duì)受保護(hù)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)有非法人員入侵保護(hù)區(qū)域或從保護(hù)區(qū)域中逃脫時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并及時(shí)通知防護(hù)人員對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行確認(rèn)。目前市場(chǎng)上電子圍欄監(jiān)控系統(tǒng)主要有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外對(duì)射周界報(bào)警系統(tǒng)、靜電感應(yīng)式電子圍欄等。視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合。目前，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，主要分為數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類。視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在數(shù)控模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)混合應(yīng)用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過渡的階段。紅外對(duì)射周界報(bào)警系統(tǒng)是對(duì)外圍周界進(jìn)行防范和控制管理的系統(tǒng)，由發(fā)射端和接收端組成射束網(wǎng)，當(dāng)有人跨界時(shí)，則有2束或4束紅外線被遮擋切斷，接收端輸出報(bào)警信號(hào)，觸發(fā)控制主機(jī)報(bào)警。視頻監(jiān)控系統(tǒng)和紅外對(duì)射防盜系統(tǒng)適合倉(cāng)庫(kù)、小區(qū)等小范圍的安全防護(hù)。本文介紹的基于虛擬儀器及DSP的靜電感應(yīng)式電子圍欄應(yīng)用靜電場(chǎng)感應(yīng)原理。系統(tǒng)工作時(shí)在發(fā)射線上加上一定頻率的方波信號(hào)，當(dāng)入侵者接近圍欄時(shí)接收線上的信號(hào)幅度就會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)檢測(cè)器分析處理后，主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這種電子圍欄無盲區(qū)、無死角，前端圍欄是有形的圍欄，可以隨著地形高低起伏任意架設(shè)，能夠很好地適應(yīng)各種環(huán)境。

　　1 系統(tǒng)原理及總體設(shè)計(jì)方案

　　1.1 靜電感應(yīng)原理

　　在感應(yīng)場(chǎng)區(qū)有電感耦合和電容耦合2種形式，在高阻抗的高頻電路中容易產(chǎn)生電容耦合。

　　如圖1所示，設(shè)導(dǎo)體g上加有高頻電壓Eg，另一導(dǎo)體s作為感受器，導(dǎo)體與大地之間的分布電容為Cs，導(dǎo)體g與導(dǎo)體s間的分布電容為Ggs，則g在s上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為：

?

　　當(dāng)Cs和Cgs發(fā)生變化時(shí)，Us就隨之而發(fā)生變化。本系統(tǒng)中就是根據(jù)測(cè)量Us的變化來判斷是否有人非法侵入，如果Us的變化超過報(bào)警門限值，系統(tǒng)將發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。

?

　　1.2 靜電感應(yīng)式電子圍欄工作原理

　　工作原理如圖2所示，把一個(gè)方波信號(hào)加在發(fā)射線圈上，接收線圈上同時(shí)也會(huì)有感應(yīng)電壓存在。當(dāng)有人靠近感應(yīng)線圈時(shí)，由于人的介電常數(shù)大于空氣的介電常數(shù)，這時(shí)接收線和地之間的分布電容Cs增大，同時(shí)發(fā)射線和地之間、發(fā)射線和接受線之間的分布電容都會(huì)有變化，但在本系統(tǒng)中可以忽略。由式(1)可得，當(dāng)Cs增大時(shí)，接收線電壓幅度Us會(huì)下降，根據(jù)電壓下降幅度，即可以判斷是否有人入侵。