Устройство обработки сейсмических сигналов для систем охранной сигнализации

 

Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано для охраны участков местности и подступов к объектам. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение области применения устройства и повышение помехозащищенности, достигаемого за счет использования в процессе обработки информации, содержащей сигналы, определяющие наличие подвижных объектов в структуре спектра сейсмических сигналов, и упрощение устройства. Устройство содержит последовательно включенные геофон (сейсмоприемник), полосовой усилитель и пороговый блок, введены определитель корреляции выбросов, формирователь интервала наблюдения, компаратор нулевого уровня, таймер, частотный компаратор, логический элемент ИЛИ и первый и второй логические элементы И. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано для охраны участков местности и подступов к объектам.

Известно устройство обработки сигналов для системы охранной сигнализации по патенту Великобритании НКИ GB 2290614 А1 по классу МКИ G 08 В 13/16 (заявка от 10.03.93 г., публикация от 03.01.96 г.).

Устройство состоит из нескольких процессоров, каждый из которых имеет полосовой фильтр с перестраиваемой полосой частот. Каждый процессор реагирует на движение, включая вибрации, в пределах полосы частот его фильтра. Выходной сигнал подтверждения формируется, если амплитуда входного сигнала в соответствующей полосе частот превышает пороговый уровень в течение заданного периода времени. Выходные сигналы всех процессоров после преобразования из аналоговой формы в цифровую поступают на логическую схему, которая формирует сигнал тревоги при наличии определенной комбинации сигналов подтверждения. Порог можно регулировать так, чтобы сигнал тревоги формировался с учетом шума окружающей среды.

Основным недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных возможностей, обусловленная низкой эффективностью обработки сигналов, возбуждаемых объектами, вызывающими в процессе своего движения вибрации, в частности вибрации грунта. Указанный недостаток исключает возможность применения известного устройства для решения задач, связанных с необходимостью выявления отличий в спектрах сигналов, поскольку в известном устройстве выходной сигнал подтверждения формируется всякий раз, когда амплитуда даже отличающихся спектральным составом сигналов превышает в соответствующей полосе частот пороговый уровень в течение заданного периода времени.

Еще один недостаток известного устройства состоит в аппаратурной сложности и громоздкости, обусловленной необходимостью применения полосовых фильтров в каждой полосе частот, а также необходимостью применения числа процессоров и числа формирователей выходных сигналов подтверждения по числу используемых полос.

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство, приведенное в описании патента РФ №2165629 по классу МКИ G 01V 1/00 (заявка от 05.01.2000 г., публикация от 20.04.2001 г.) в качестве примера реализации известного способа обнаружения объектов на охраняемом рубеже и содержащее включенные последовательно сейсмоприемник и усилитель, к выходу которого подключены своими входами взвешивающие фильтры с различными полосами пропускания, в частности выбранными соответственно равными (15-25) Гц и (35-50) Гц. К выходам этих фильтров подключены интеграторы, выходы которых в свою очередь соединены с входами решающего устройства. В целях экономии ресурса источника электропитания в схему введены включенные последовательно пороговый блок и исполнительный блок, осуществляющий коммутацию источника электропитания. При этом вход порогового блока подкючен к выходу усилителя.

Следует заметить, что известный способ, включающий регистрацию и обработку сейсмического сигнала, формируемого объектом, отличается тем, что регистрацию сейсмического сигнала проводят в нескольких заданных полосах частот, определяют спектры зарегистрированных сейсмических сигналов, проводят анализ высокочастотных и низкочастотных составляющих спектра сейсмического сигнала и по изменению соотношения высокочастотных и низкочастотных составляющих спектра судят о приближении или удалении перемещающегося объекта.

Иными словами, осуществляя анализ высокочастотных и низкочастотных составляющих спектра сейсмического сигнала, зарегистрированного в нескольких заданных полосах частот, по изменению соотношения высокочастотных и низкочастотных составляющих спектра в процессе обработки выявляют факт наличия изменений в спектре сигнала и на основании выявленных отличий принимают в соответствии с определенным правилом то или иное решение.

Основным недостатком устройства, представленного в описании патента в качестве примера реализации известного способа, является ограниченность его функциональных возможностей вследствие низкой эффективности обработки сигнала и связанная с этим ограниченность области применения. Указанный недостаток упомянутого выше устройства обусловлен способом обработки сигнала. По этой причине применение данного устройства крайне затруднено, а в целом ряде случаев даже вообще невозможно для решения часто встречающихся на практике задач, выходящих за рамки определения направления движения объекта и в то же время связанных с необходимостью выявления отличий в спектрах сигналов. Примером одной из таких задач является повышение помехозащищенности устройства путем уменьшения вероятности его срабатывания от таких помеховых сигналов, спектр которых полностью или частично хотя и находится в полосе пропускания фильтров, но в пределах полосы пропускания имеет определенные отличительные особенности. В рассматриваемом устройстве для принятия решения о направлении движения объекта используется лишь факт существования выявленных отличий в спектре сигналов, проявляющихся в изменении соотношения спектральных плотностей высокочастотных и низкочастотных составляющих. Выявление таких отличий в спектре, осуществляемое по причине достаточно низкой эффективности обработки сигнала без извлечения информации, содержащейся в тонкой структуре спектра, определяемой спецификой размещения спектральных составляющих сигнала на частотной оси, ограничивается сопоставлением амплитуд результирующих колебаний, образованных спектральными составляющими, выделенными соответствующими взвешивающими фильтрами. При этом количественное значение величины соотношения между высокочастотными и низкочастотными составляющими спектра сигнала не учитывается. В то же время при решении задачи повышения помехозащищенности возникает необходимость не только в установлении факта существования отличий в спектре сигнала в пределах полосы пропускания фильтра, но и в выяснении, насколько выявленные отличия в спектральном составе анализируемого в данный момент сигнала существенны по сравнению с некоторой наперед заданной величиной.

Еще один недостаток устройства состоит в том, что полосовые взвешивающие фильтры, используемые для выделения высокочастотных и низкочастотных спектральных составляющих, а также установленные на выходе каждого фильтра интеграторы делают устройство сложным и громоздким.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение его функциональных возможностей и области применения для обеспечения решения задачи повышения помехозащищенности, достигаемого за счет более высокого уровня эффективности обработки сигналов с использованием в процессе обработки информации, содержащейся в тонкой структуре спектров этих сигналов, и упрощение устройства за счет отказа от применения в нем полосовых взвешивающих фильтров и интеграторов на выходе каждого из фильтров.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно вкюченные геофон (сейсмоприемник), полосовой усилитель и пороговый блок, введены определитель корреляции выбросов, формирователь интервала наблюдения, компаратор нулевого уровня, таймер, частотный компаратор, первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ, причем вход определителя корреляции выбросов подключен к выходу порогового блока, а выход - к входу формирователя интервала наблюдения, потенциальный выход которого подключен к функциональному входу таймера и к первому входу первого логического элемента И, выход которого является выходом устройства, а второй вход которого подключен к точке соединения импульсного выхода таймера с первым входом логического элемента ИЛИ, подключенного своим вторым входом к импульсному выходу формирователя интервала наблюдения, третьим входом - к выходу частотного компаратора и к входу обнуления таймера, потенциальный выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом компаратора нулевого уровня, подключенного своим инвертирующим входом к точке соединения выхода полосового усилителя с функциональным входом порогового блока, а неинвертирующим входом - к шине нулевого потенциала, выход второго логического элемента И соединен с функциональным входом частотного компаратора.

Обоснованием возможности достижения более высокого уровня эффективности обработки сигналов при одновременном упрощении аппаратуры за счет отказа от применения взвешивающих фильтров и интеграторов могут служить приводимые ниже расчеты. Для более наглядной иллюстрации достаточно ограничиться рассмотрением взаимодействия каких-либо двух спектральных составляющих, одна из которых взята соответственно из низкочастотной, а другая из высокочастотной области спектра подлежащего обнаружению сигнала, т.е. спектральных составляющих с частотами 1 и 2, причем 1< 2, 2= 1+. Результирующее колебание, заданное напряжением Upeз(t) и образованное выбранными спектральным составляющими, может быть представлено в виде суммы двух гармоник с амплитудами Um1 И Um 2 соответственно, так что

Uрез(t)=Um1cos1t+Um2cos2t.

Но

cos2t=cos(1+)t=cos1t·cost-sin1t·sint,

и поэтому

Uрез(t)=Um1cos1t+Um2cos1t·cost-Um2sin1t·sint=Um1(1+Mcost)·(cos1t-Um2sin1t·sint,

где - коэффициент амплитудной модуляции.

Заметив, что sin 1t·sint=0,5(cos 1-)t-cos( 1+)t), представленное выше в виде суммы двух гармоник результирующее колебание можно привести к такому в сущности тождественному виду записи

Uрез(t)=Um1((1+Mcost)cos1t-0,5Mcos(1-)t+0,5Mcos(1+)t),

откуда следует, что результирующее колебание можно рассматривать как колебание, имеющее амплитудную модуляцию с коэффициентом М и угловую модуляцию с индексом модуляции, численно совпадающим с коэффициентом М и, следовательно, полностью задаваемым соотношением амплитуд спектральных составляющих, эквивалентным соотношению спектральных плотностей. Однако для угловой модуляции имеет место равенство

дев=M·,

где дев - девиация (амплитуда отклонения) частоты;

- частота модуляции.

Из соотношения для дев следует, что девиация частоты зависит не только от амплитудного соотношения спектральных составляющих (соотношения спектральных плотностей), но через зависит еще и от расположения на частотной оси этих спектральных составляющих, увеличиваясь с ростом при фиксированном М, т.е. девиация частоты является более информативным параметром, чем коэффициент М, определяемый только соотношением спектральных плотностей. Иными словами, величина девиации определяется долевым вкладом как М (долевой вклад амплитудных соотношений спектральных составляющих), так и (долевой вклад, учитывающий взаимное расположение данных спектральных составляющих на оси частот, т.е. учитывающий в конечном счете специфику спектра, его тонкую структуру). Поэтому использование девиации частоты или непосредственно связанного с ней иного параметра в процессе обработки сигналов обеспечивает повышение эффективности такой обработки отличающихся своим спектральным составом сигналов и, следовательно, приводит к расширению функциональных возможностей устройства и связанному с этим обстоятельством расширению области его применения.

Рассмотрение взаимного влияния более двух спектральных составляющих в подлежащем обнаружению сейсмическом сигнале, не меняя принципиально выявленной выше физической сущности, существенно усложнило бы расчеты и поэтому представляется нецелесообразным.

Обращаясь к форме записи для результирующего колебания как колебания, имеющего амплитудную и угловую модуляцию, нетрудно заметить, что амплитуда образующейся в результате амплитудной модуляции нижней боковой частоты будет равна 0,5 М, а фаза всегда противоположна фазе нижней боковой частоты, образующейся вследствие угловой модуляции, что эквивалентно отсутствию каких-либо составляющих слева от 1, т.е. ниже указанной частоты. Поэтому всегда будет иметь место односторонняя девиация частоты в сторону ее увеличения, т.е. частота за период, определяемый частотой модуляцией , будет в среднем выше 1 за счет присутствия составляющей с частотой 2> 1, а это значит, что и на более протяженном интервале, равном заданному интервалу усреднения, она также будет выше 1. Но увеличение частоты в среднем на заданном интервале усреднения немедленно повлечет за собой увеличению числа пересечений нулевого уровня колебанием, определяемым подлежащим обнаружению сигналом, т.е. увеличение числа нулей эквивалентно увеличению частоты в среднем на заданном интервале усреднения. Тогда в результате выбора соответствующим образом порога между 2 и 1, который может быть задан некоторым, причем фиксированным числом нулей на интервале усреднения, обеспечивается решение задачи выявления сигналов, отнесенных к числу помех, не только для ситуаций, когда спектры сигналов отличаются значением М своих спектральных составляющих, но и для тех ситуаций, когда при практически одинаковом значении М различие в спектрах состоит в расположении спектральных составляющих на частотной оси. При этом решение задачи обеспечивается без применения взвешивающих фильтров и интеграторов, поскольку для усиления, фильтрации и обнаружения сигнала вполне достаточно применения одного канала с полосой пропускания, согласованной со спектром сигнала в целом, а не с его отдельными частями.

Сущность заявленного устройства поясняется представленной на чертеже функциональной схемой.

В состав устройства входят: геофон (сейсмоприемник)1; полосовой усилитель 2, подключенный своим входом к геофону 1; пороговый блок 3, реализованный, например, с использованием операционного усилителя, к неинвертирующему входу которого приложено ненулевое напряжение порога, установленного с учетом шума окружающей среды, а инвертирующий вход которого является входом порогового блока 3 и подключен к выходу усилителя 2, а выход операционного усилителя является выходом порогового блока 3; определитель корреляции выбросов 4, подключенный своим входом к выходу порогового блока 3 и выполненный, например, в виде двух ждущих релаксационных генераторов, инвертора и трехвходового логического элемента И, первый вход которого объединен с входами первого и второго релаксационных генераторов и выведен на вход определителя корреляции выбросов 4, второй вход подключен к выходу первого релаксационного генератора, третий вход - к выходу инвертора, подключенного своим входом к выходу второго релаксационного генератора, сформированный импульс которого на время t короче импульса, сформированного первым релаксационным генератором и равного выбранному интервалу корреляции, а выход элемента И выведен на выход определителя корреляции выбросов 4; формирователь интервала наблюдения 5, подключенный своим входом к выходу определителя корреляции выбросов 4 и выполненный, например, в виде двух, включенных последовательно ждущих релаксационных генераторов таких, что вход первого релаксационного генератора является входом формирователя интервала наблюдения 5, а выход является потенциальным выходом формирователя интервала наблюдения 5, при этом выход второго релаксационного генератора является импульсным выходом формирователя интервала наблюдения 5; таймер 6, предназначенный для формирования заданного, причем фиксированного интервала усреднения, подключенный своим функциональным входом к потенциальному выходу формирователя интервала наблюдения 5 и выполненный, например, в виде двух, включенных последовательно ждущих релаксационных генераторов таких, что первый вход первого из них является функциональным входом таймера 6, второй вход, предназначенный для срыва формируемой таймером 6 логической единицы, является обнуляющим входом таймера 6, а выход второго релаксационного генератора является импульсным выходом таймера 6; логический элемент И 7, первый вход которого подключен к точке соединения потенциального выхода формирователя интервала наблюдения 5 с функциональным входом таймера 6, а второй вход подключен к импульсному выходу таймера 6; логический элемент ИЛИ 8, первый вход которого соединен с импульсным выходом формирователя интервала наблюдения 5, второй вход подключен к точке соединения импульсного выхода таймера 6 со вторым входом логического элемента И 7, а выход соединен с обнуляющим входом таймера 6; логический элемент И 9, первый вход которого соединен с потенциальным выходом таймера 6; компаратор нулевого уровня 10, реализованный, например, с использованием операционного усилителя, к не инвертирующему входу которого приложено напряжение нулевого потенциала, а инвертирующий вход которого является входом компаратора нулевого уровня 10 и подключен к точке соединения порогового устройства 3 с выходом усилителя 2, причем выход операционного усилителя является выходом компаратора нулевого уровня 10 и соединен со вторым входом логического элемента И 9; частотный компаратор 11, подключенный своим функциональным входом к выходу логического элемента И 9, обнуляющим входом - к точке соединения выхода логического элемента ИЛИ 8 с обнуляющим входом таймера 6, а выходом - к третьему входу логического элемента ИЛИ 8 и выполненного, например, в виде включенных последовательно пересчетной схемы и дешифратора, соединенного своими входами с соответствующими разрядами пересчетной схемы, причем счетный вход пересчетной схемы является функциональным входом частотного компаратора 11, обнуляющий вход пересчетной схемы - обнуляющим входом частотного компаратора 11, а выход дешифратора - выходом частотного компаратора 11.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием введенных новых блоков, к которым относятся компаратор нулевого уровня, таймер, частотный компаратор, определитель корреляции выбросов, формирователь интервала наблюдения, логический элемент ИЛИ и логические элементы И.

Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна. Сравнение заявляемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что введенные блоки находят широкое применение для реализации технических функций, определяемых названием каждого из этих блоков. Однако сравнение заявляемого технического решения с техническим решением, принцип действия которого изложен в прототипе, и другими техническими решениями в данной области техники не позволяет выявить предложенные отличительные признаки по совокупности введенных блоков и связей, обеспечивающих получение нового технического результата (эффекта) и отличающих заявленное техническое решение от прототипа. Это свидетельствует о соответствии данного решения критерию изобретательский уровень.

Функционирование предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии под воздействием на геофон 1 стационарного сейсмического шума сформированное геофоном шумовое напряжение после усиления усилителем 2 с полосой, согласованной со спектром подлежащих обнаружению сигналов, воздействует на пороговый блок 3. Поскольку к другому входу этого блока приложено напряжение порога, установленного с учетом шума окружающей среды, то выбросы шумового напряжения, превышающие уровень порога, будут весьма редкими и поэтому некоррелированными, так что на выходе определителя корреляции выбросов 4 будет удерживаться напряжение, соответствующее напряжению логического нуля на потенциальном и импульсном выходах формирователя интервала наблюдения 5. Это значит, что напряжение логического нуля будет иметь место на функциональном входе таймера 6 и на первых входах логических элементов И 7 и ИЛИ 8. Находящийся по функциональному входу под воздействием напряжения логического нуля таймер 6 будет в свою очередь удерживать под напряжением логического нуля соединенные с его импульсным выходом вторые входы логических элементов И 7 и ИЛИ 8, а также соединенный с его потенциальным выходом первый вход логического элемента И 9.

Компаратор нулевого уровня 10, к не инвертирующему входу операционного усилителя которого приложено напряжение нулевого уровня, например, за счет соединения этого входа с шиной нулевого потенциала, формирует на своем выходе, а значит, и на одном из входов логического элемента И 9 импульсы с периодом следования, определяемом средней частотой напряжения шума. Но поскольку на другом входе упомянутого логического элемента И 9 удерживается, как уже указывалось выше, напряжение логического нуля, то формируемые компаратором нулевого уровня 10 импульсы на выход этого логического элемента не проходят, и как следствие функциональный вход частотного компаратора 11 продолжает удерживаться под напряжением логического нуля. Поэтому под напряжением логического нуля удерживается и третий вход логического элемента ИЛИ 8, а также при участии логического элемента ИЛИ 8 входы обнуления таймера 6 и частотного компаратора 11. Следует заметить, что напряжение логического нуля на обнуляющем входе таймера 6 и обнуляющем входе частотного компаратора 11 не препятствует их функционированию при воздействии сигналов на функциональный вход, т.е. это напряжение на обнуляющих входах таймера 6 и частотного компаратора 11 будет разрешающим.

Ситуация изменяется, когда на геофон в процессе своего движения воздействует какой-либо из объектов (например, пробегающее в зоне чувствительности установленного на охраняемом рубеже геофона животное, проходящий неподалеку от установленного на охраняемом рубеже геофона нарушитель или пролетающий над охраняемым рубежом самолет, спектр сигнала которого, как показали экспериментальные исследования, в весьма значительной степени обогащен высокочастотными составляющими).

Под воздействием возбуждаемого движущимся объектом сигнала, уровень которого естественно должен в соответствии с известными принципами обнаружения в некоторой степени, определяемой, в частности, конкретным требованием минимально допустимого отношения сигнал/шум, превышать уровень стационарного сейсмического шума, на выходе порогового блока 3 оказывается сформированной целая серия импульсов, каждый из которых образован превысившим установленный порог выбросом. При этом интервал следования таких импульсов будет определяться преимущественной частотой возбуждаемого сигнала. Необходимо заметить, что следующие друг за другом импульсы оцениваются определителем корреляции выбросов 4 как коррелированные при условии, что последующий импульс попадает в упомянутый выше интервал t, если один из предыдущих импульсов осуществил запуск ждущих релаксационных генераторов, входящих в состав определителя корреляции выбросов 4. Поэтому последовательность импульсов, обусловленная воздействием рассматриваемого объекта на установленный на охраняемом рубеже геофон, будет оцениваться определителем корреляции выбросов 4 как последовательность коррелированных импульсов. При наличии последовательности коррелированных импульсов на входе определителя корреляции выбросов 4 происходит запуск формирователя интервала наблюдения 5, на потенциальном выходе которого формирование напряжения логической единицы продолжается до тех пор, пока воздействующие на вход определителя корреляции выбросов 4 импульсы остаются коррелированными, и завершается, например, через некоторое время, как только определитель корреляции выбросов 4 обнаруживает между поступающими на его вход импульсами промежуток времени, превышающий интервал корреляции, или в соответствии с каким-либо другим правилом (например, когда определитель корреляции выбросов 4 обнаруживает среди поступающих на его вход импульсов наличие 2-х, 3-х и т.д. промежутков времени, превышающих интервал корреляции).

На выходе формирователя интервала наблюдения 5 в процессе формирования этого интервала удерживается напряжение логической единицы, которое воздействует на таймер 6, осуществляя его запуск, и на вход логического элемента И 7, подготавливая условия для прохождения через этот элемент импульса, если такой появится на другом его входе. После запуска таймера 6 на его потенциальном выходе появляется напряжение логической единицы, которое, будучи приложенным к входу логического элемента И 9, обеспечивает прохождение через этот элемент импульсов с выхода компаратора нулевого уровня 10 на вход частотного компаратора 11, срабатывание которого может осуществиться только после определенного, заданного наперед числа поступающих на его вход импульсов.

Далее возможны три варианта развития событий.

Во-первых, в силу кратковременности воздействия на установленный на охраняемом рубеже геофон 1, например, в результате воздействия на геофон помехи, создаваемой быстро пробегающим мимо животным со сравнительно небольшой массой (не более 20...30 кг), сформированный формирователем интервала наблюдения 5 интервал наблюдения может оказаться короче заданного интервала усреднения. Тогда в момент завершения формирования напряжения логической единицы на потенциальном выходе этим формирователем интервала наблюдения 5 на импульсном выходе будет сформирован импульс положительной полярности, который через логический элемент ИЛИ 8 осуществит обнуление частотного компаратора 11 и вызовет срыв формирования интервала усреднения таймером 6, вследствие чего на потенциальном выходе таймера завершится формирование напряжения логической единицы и установится уровень логического нуля, который обусловит запрет на прохождение импульсов с выхода компаратора нулевого уровня 10 на функциональный вход частотного компаратора 11. Схема возвращается в исходное состояние без формирования сигнала срабатывания устройства.

Во-вторых, в результате воздействия движущегося объекта на установленный на охраняемом рубеже геофон 1 сформированный формирователем интервала наблюдения 5 интервал наблюдения оказывается более продолжительным, чем заданный интервал усреднения, что характерно для ситуации, обусловленной движением нарушителя. Однако при этом на заданном интервале усреднения число поступивших на функциональный вход частотного компаратора импульсов оказывается недостаточным для достижения установленного порога. Тогда по завершении формирования интервала усреднения таймером 6 на его потенциальном выходе установится напряжение логического нуля, вследствие чего прохождение импульсов с выхода компаратора нулевого уровня 10 на функциональный вход частотного компаратора 11 прекратится. В момент завершения формирования интервала усреднения на импульсном выходе таймера 6 формируется импульс положительной полярности, который приведет к появлению сигнала на выходе логического элемента И 7, установит частотный компаратор в исходное состояние и будет удерживать в пределах времени своего действия в исходном состоянии таймер 6, уже завершивший, как отмечалось выше, формирование интервала усреднения. Затем по окончании действия сформированного импульса на импульсном выходе таймера процесс анализа результатов воздействия на геофон 1 движущегося объекта возобновляется. Поскольку порог частотного компаратора 11 в процессе обработки сигнала не был превышен, то это значит, что спектр такого сигнала сосредоточен в области низких частот, что как раз и соответствует случаю прохода нарушителя. Появление сигнала на выходе логического элемента И 7 завершает процедуру выделения сигнала, обусловленного воздействием на грунт в процессе движения подлежащего обнаружению объекта (нарушителя), и соответствует срабатыванию устройства.

В-третьих, в отличие от рассмотренного выше второго варианта количество поступивших на функциональный вход частотного компаратора 11 импульсов в пределах сформированного интервала усреднения оказалось достаточным для достижения установленного порога, т.е. спектр сигнала, обусловленного воздействием движущегося объекта на установленный на охраняемом рубеже геофон 1, оказался обогащенным достаточно интенсивными высокочастотными составляющими, что характерно для сигнала, обусловленного пролетом над охраняемым объектом летательного аппарата (самолета). В этом случае в момент достижения порога на выходе частотного компаратора 11 будет сформирован импульс положительной полярности, который через логический элемент ИЛИ 8 своим задним фронтом произведет установку в исходное состояние частотного компаратора 11 и таймера 6, и, следовательно, вследствие появления на потенциальном выходе таймера 6 напряжения логического нуля запретит прохождение импульсов с выхода компаратора нулевого уровня 10 на функциональный вход частотного компаратора 11. В силу оговоренной выше специфики функционирования таймера 6 в момент завершения им формирования напряжения логической единицы на его импульсном выходе будет сформирован импульс положительной полярности, фиксирующий факт возбуждения сигнала при движении в зоне действия установленного на охраняемом рубеже геофона объекта, создающего помеху. По окончании действия этого импульса процесс анализа результатов воздействия на геофон 1 движущегося объекта, как и прежде, возобновится, не вызывая срабатывания устройства.

Итак, рассмотренная выше ситуация, вызванная пролетом над охраняемым объектом летательного аппарата (самолета), благодаря выявленным в спектре сигнала отличиям, обусловившим увеличение девиации частоты, не приводит к срабатыванию устройства (на выходе логического элемента И7 импульс сформирован не был), что как раз и характеризует повышение помехозащищенности устройства.

Таким образом, благодаря введению блоков и связей, обеспечивающих счет числа пересечений нулевого уровня на интервале усреднения и сравнению накопленного числа нулей с порогом, что эквивалентно измерению усредненной частоты зарегистрированного сейсмического сигнала на заданном интервале усреднения и сравнение полученного значения частоты с порогом, достигается к тому же возможность принятия решения о типе объекта, обусловившего в процессе своего движения формирование установленным на охраняемом рубеже геофоном сейсмического сигнала.

Как следует из изложенного выше, решение задачи повышения помехозащищенности с использованием отличий в спектрах сигналов, возбуждаемых в установленном на охраняемом рубеже геофоне, достигнуто без применения системы фильтров, как это имело место в прототипе, что фактически означает упрощение аппаратуры в результате обеспечения возможности цифровой обработки сигнала в масштабе реального времени при повышении эффективности обработки сигналов, возбуждаемых воздействием на грунт движущихся объектов. Совершенно очевидно, что область применения предложенного устройства оказывается существенно шире области применения прототипа.

Формула изобретения

Устройство обработки сейсмических сигналов для системы охранной сигнализации, содержащее включенные последовательно геофон, полосовой усилитель и пороговый блок, отличающееся тем, что в него введены определитель корреляции выбросов, формирователь интервала наблюдения, компаратор нулевого уровня, таймер, частотный компаратор, первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ, причем вход определителя корреляции выбросов подключен к выходу порогового блока, а выход - к входу формирователя интервала наблюдения, потенциальный выход которого подключен к функциональному входу таймера и к первому входу первого логического элемента И, выход которого является выходом устройства, а второй вход которого подключен к точке соединения импульсного выхода таймера с первым входом логического элемента ИЛИ, подключенного своим вторым входом к импульсному выходу формирователя интервала наблюдения, третьим входом - к выходу частотного компаратора, а выходом - к входу обнуления частотного компаратора и к входу обнуления таймера, потенциальный выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом компаратора нулевого уровня, подключенного своим инвертирующим входом к точке соединения выхода полосового усилителя с функциональным входом порогового блока, а не инвертирующим входом - к шине нулевого потенциала, выход второго логического элемента И соединен с функциональным входом частотного компаратора.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области устройств охранно-пожарной сигнализации ультразвукового типа и может быть использовано в помещениях, имеющих большой уровень звуковых шумов

Изобретение относится к области устройств охранно-пожарной сигнализации ультразвукового типа и может быть использовано на объектах информатизации, где циркулирует акустическая информация, требующая защиты

Изобретение относится к охранной технике и может использоваться при защите открытых территорий от несанкционированного доступа людей

Изобретение относится к технике тревожной сигнализации, а именно устройствам охранной и пожарной сигнализации, и может быть использовано для защиты от вторжения нарушителя или возникновения пожара

Изобретение относится к системам тревожной сигнализации и может быть использовано для охраны помещений, автомашин, блокирования участков ограждений

Изобретение относится к охранным устройствам и может применяться для защиты автомобилей, мотоциклов, гаражей, дверей помещений, окон, балконов, сейфов

Изобретение относится к области геофизических методов исследований и предназначено для передачи данных от контрольно-измерительных приборов в скважине к наземной аппаратуре

Изобретение относится к цифровой информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах сбора геофизической информации, в частности в многоканальных цифровых телеметрических сейсморегистрирующих системах с проводной и беспроводной линией связи для отработки сейсмических профилей различными методами сейсморазведки

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин

Изобретение относится к системам сбора сейсмических данных с помощью сейсмоприемников

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, представляет собой телеметрическую систему сбора сейсмических данных и предназначено для проведения полевых сейсморазведочных работ на нефть и газ

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям параметров сейсмовзрывных волн (ССВ) и предназначено для измерения массовой скорости движения грунта в зонах, прилегающих к воронке взрыва

Изобретение относится к системам сбора и обработки геофизической информации и предназначено для измерения, регистрации и обработки электрических и магнитных составляющих естественного или искусственно создаваемого электромагнитного поля с целью изучения геодинамических процессов, протекающих в земной коре методами частотного зондирования, зондирования становлением поля, магнитотеллурического зондирования и другими электроразведочными методами, а также для выполнения работ, связанных с прогнозом землетрясений

Изобретение относится к цифровой информационно-измерительной технике и может быть использовано в многоканальных цифровых приемных системах сбора и обработки гидроакустической (сейсмической) информации

Изобретение относится к области сейсмической разведки, в частности, к устройствам для проведения сейсмических работ размерности 2D, 3D, 4D с помощью многоканальных телеметрических сейсмических станций
Наверх