振动入侵探测器的原理与应用

振动入侵探测器的原理及应用

GB/T10488-1997振动入侵探测器作为国家标准已实施三年，振动入侵探测器作为技防手段已逐步被人们认识和应用。为了更好地贯彻GB/T10488-1997振动入侵探测器的国家标准顺利实施，使更多的人了解振动入侵探测器的原理和应用，现结合本公司研制生产的振动入侵探测器介绍一下有关振动入侵探测器原理和应用的基本知识。

1|振动入侵探测器在预防犯罪中的作用

改革开放以来，随着人、财、物大流动，犯罪形势也发生了很大变化。不少犯罪分子把罪恶的手伸向银行、博物馆、古墓和枪支弹药库，屡屡得手。如黑龙江省、吉林省、山西省、广西省等几十起案件，不仅造成巨大的经济损失，枪支弹药的失窃，对社会治安也构成重大威胁。对这些案例进行分析，我们发现其中有不少起案件是挖地道和破墙而入的。银行的保卫成员对门窗的守卫极为严密，企图从门窗进入金库的犯罪分子有百分之八十未能得逞。在正面不得而入的情况下，他们就在地下管道、通风处、地下室等能够接近金库的薄弱环节上打主意。为了对付这种犯罪，银行对金库墙壁进行一次次的加固。在采用密集钢筋和高标号水泥筑成五十公分厚度时，挖墙入室案件明显减少。但是贼心不死，利用普通的工具挖不开，就采用一种可以贴在墙上的可塑性浓缩炸药进行定向爆炸。这种新型炸药爆炸的声音虽小，但威力极强。守库人员只感到轻微震感，作案时不易被发现。有的犯罪分子还与金库设计施工人员相互勾结，专门寻找最薄弱部位进行小剂量爆破，便作案成功率更高。为了对付这种犯罪，守库人员进一步加强了周界的防护。于是一些犯罪分子又采取远距离挖地道的办法来接近金库。振动入侵探测器正是在这种情况下应运而生的。银行金库采用这种探测器后，破墙而入的案件确实明显减少，因此这种探测器得以迅速推广。

我公司在汲取国外经验教训的基础上，为了防患于未然，早在84年就开始了振动入侵探测器的研究，于86年投入市场。产品一经问世，立即得到社会各界的公认。先后在银行、文物博物馆、部队等系统广泛应用。几年来预防了多起重大案件的发生，发挥了很大的社会效益，无疑又为我国的防范犯罪增加了一个新的哨兵。

为了对它有所了解，我们必须知道它的原理、结构、安装及使用方法。

2|振动入侵探没器原理分析

振动入侵探测器，又称振动测量。振动测量是一间极其复杂的技术。因为我们处的环境时刻都在振动之中。有来自地球本身的变动，如火山爆发、地震；有来自人为的机械振动，如汽车火车运动、机床开动振动等，这就给振动测量带来很大的麻烦。振动入侵探测器是门检测人为对墙、地面、保险柜的机械冲击引起的振动信号。为此，在分析振动入侵探测器之前，首先要弄清以下几个问题。

2.1 振动是什么

当一个物体相对一个参考位置作出振荡运动时，这个物体便被称为振动。在一秒钟的时间内，发生完整运动循环的次数叫做频率。振动幅度是用来描述振动强度的特性，振动幅度大，振动强度也大。

振动参数一加速度、速度及位移，表示测量单位。

2.2 振动入侵探测器术语

①振动入侵探测器-在警戒区内能对入侵者引起的机械振动(冲击)而发出报警的探测装置。

②振动传感器-振动入侵探测器中，能敏感振动冲击并将其转换成电信号的部件。

③适调放大器-振动入侵探测器中，能将传感器输出的电信号变换并放大到触发器所需电平的部件。

④触发器-在振动入侵探测器中，能将适调放大器输出电平转换成继电器开关状态的部件。

2.3 振动入侵探测器分类

按警戒对象可分为三种:

①建筑物振动入侵探测器-当入侵者对建筑物进行打击时，能够响应其引起的机械冲击并产生报警信号的探测装置。

②地音振动入侵探测器-对入侵者在探测范围内的地面行

走或车辆行驶产生的机械冲击引起的振动信号能产生报警的探测装置。

③保险柜振动入侵探测器-当保险柜受到打击或正常开启

时能响应其引起的冲击并产生报警信号的探测装置。

2.4 振动入侵探测器的原理分析

1.振动入侵探测器的组成

振动入侵探测器是由振动传感器、适调放大器、触发器、电源四部分组成。

振动入侵探测器其原理并不复杂，但在电路设计上必须采取一定的措施来减少误报:使非人为冲击振动不报警，人为对建筑物冲击振动必须报警。这部分一般比较容易理解，所以不作重点介绍。重点介绍传感器，因为它是振动入侵探测器的核心。

2.传感器是振动入侵探测器的关键部件

振动传感器是发现入侵行为的关键部件。

振动传感器有如下分类: 传感器种类较多，用于振动入侵探测器的传感器有位移式传感器、速度传感器、加速度传感器。

①位移式传感器

常见的有水银式传感器、重锤式传感器、钢球式开关等。它们共同点是:当直接或间接受到机械冲击振动时，水银珠、钢珠、重锤等都离开原来的位置，使之触发报警。这部分传感器灵敏度低，控制范围小，只适合小范围控制，如门窗和保险柜、局部墙面等。钢珠式传感器虽然可用于建筑物振动入侵探测器，但它一般只能控制墙面4平方米左右，因此国内很少采用。

②速度传感器

一般选用电动式传感器，它是由永久磁铁、线圈、弹簧、阻尼器和壳体等组成。这种传感器灵敏度高，控制范围大，稳定性较好。但加工工艺要求较高，因此价格比较高。它适合地音振动入侵探测器和建筑物振动入侵探测器。

③加速度传感器

一般是压电式加速度计，压电式加速度计的心脏是一片压电材料，通常是一种表现出独特压电效应的人工检化的铁电陶瓷片。当受到机械应力时，不论张力或压缩，在它的两个极面上会产生一个与所加的应力成正比的电荷，即应力越大电荷越多。它适合地音振动入侵探测器和建筑物振动入侵探测器。

3|振动入侵探测器的应用

前面介绍了振动入侵探测器的原理及其在预防犯罪中的应用，下面结合我公司研制生产的B7110-5建筑物振动入侵探测器，谈一谈振动入侵探测器的实际应用。

B7110-5建筑物振动入侵探测器是全方位(可控制房间的六面墙面)控制墙振动入侵探测器，是国内首创，是我所80年代初研制的室内外均能用的电子防盗设置。该产品通过公安部安全与警用电子产品质量检测中心检测认证，具有通用接口(常闭)可与其它报警控制器连用。

3.1特点

(1)控制范围大，可对建筑物进行全方位控制。

一只振动探测器能控制一个金库六面墙，控制面积为90平方米—160平方米（20—25平方米的一个独房间)。将探测器按要求安装在一面墙后，实验人员(参考体重为60公斤+2公斤)用钢锤(重1kg)打任一面墙2—3次即可报警。

(2)稳定性好，误报率低。

振动入侵探测器应具有:在警戒时对非人为的振动(指人走路、汽车在附近行驶、机床等)不应引起报警或少报警，对人为直接敲击所控制的建筑物时应报警。

由于B7110—5建筑物入侵探测器在电路设计上采取了较好的技术措施，它对人为的瞬间横向机械冲击振动比较敏感，对缓慢的机械冲击振动不敏感(如汽车在附近驶过)。同时用户还可直接控制灵敏度，金库周围振动干扰大的，将灵敏度调低(控制范围小)。调到人走路、汽车驶过不报警即可。再加上安装时有严格的要求，误报警可降低到最小程度(误报警是指没有人打墙，没有较大的冲击振动传递而引起的报警)。

(3)有通用输出接口，继电器输出(常闭)，技术条件符合入侵探测器通用技术要求，可与其它报警控制器和电视监控系统配置使用。

(4)报警延时2—5秒后自动复位。再触发再报警2—5秒。

(5)供电电源DC+l2V

(6)灵敏度可调

(7)有防拆保护

(8)工作电流30ma

(9)环境-10℃—+40℃

(10)外形尺寸125×63×4O(mm)

(11)控制对象广泛:对钢筋水泥墙、砖墙、楼房、平房、围墙等都可进行控制。

3.2振动探测器的安装方法

①金库墙的安装:

金库有六方面浇铸的钢筋水泥墙，也有一般水泥砖墙，但安装振动探测器的方法基本一致。一般来讲一个20平方米的库房装一只探测器即可。若为了更保险也可装2只。

安装前首先找出一面容易发生案件的墙(即两个单位共用的或一部分相邻的墙)，然后安装在这面墙的中间，离地面2—2.4米，并垂直于墙面，如图4。

此种安装方法从六面墙任一部位打墙能引起报警。振动入侵探测器安装的越高越容易引起报警，主要是其传感器的电性能决定的。可以将传感器理解为一个弹簧顶着一个钢球安装越高越容易晃动。为了更安全还可在同一个金库中另一面墙同样的位置安装第二只，也可安在用户最担心的部位，安装时需要使探测器中传感器与墙垂直(因传感器有一定方面性，速度传感器上下比较灵敏，左右较差)，与地面平行即可。

若相邻的金库比较多，每个金库的安装方法相同(此安装方法也适用于一般库房)。如图1:

图1.金库群安装图

②弹药库墙面的安装:

弹药库的墙一般为砖墙，房子也比较大，门窗设施比较简单，安装的办法与金库一样。若库长60—80米，中间没有隔墙，振

动探测器可围着墙的四周，以每20—25米安装一个，高度为2—2.4米的房顶是一般水泥平房，为防止入侵者从房顶进入，可在墙梁上安装探测器。

山洞弹药库的安装重点应放在门口，将振动探测器安装在离地面高1.6米，离门框0.2米处。若山洞库的门与金库门差不多的话，也可能将振动探测器安装在门框上。这样入侵者用工具撬门就会引起报警。

图2.围墙振动探测器的安装

③博物馆的安装:

博物馆古建筑物多，很容易被破坏，打洞挖墙比较容易，更应引起用户的警觉。安装振动探测器的方法与弹药库、金库相似，可参考上述办法进行安装。由于门窗多是薄弱环节，还要安装其他种入侵探测器与之互补，才能充分发挥其作用。

④围墙的安装:

围墙一般来说比较长，完全按以上直接安装探测器(电路与传感器合为一体)的办法造价较高。为了减少开支，可采用振动探测器电路和传感器分离的办法(电路部分国内称信号变换器，国外称分析器)，这样一个变换器可带4—6只传感器，造价较低，控制范围大。其不足之处是每个传感器控制的具体位置反映不出来，每个变换放大器对报警控制器来讲只能代表围墙的大致范围，如东围墙、西围墙等。每个传感器控制的范围由围墙的高度和厚度来决定，也就是说围墙越高，墙越薄，控制的范围越大，一般来讲每只传感器可控制墙的长度为20—40米左右。具体安装时可将振动入侵探测器埋入墙顶部第二块砖里，封好，传感器要卧式安装即传感器垂直于墙。如图2、图3。

3.3建筑物振动入侵探测器的连接

A.单只振动入侵探测器连接，如图4。

B.围墙多支振动入侵探测器的连接接线图见图3。

图3.围墙振动探测器多支传感器连接图

图4.振动入侵探测器线连接图

3.4振动入侵探测器正式安装前的检查

振动入侵探测器出厂前均进行了检测，由于运输等原因也可能会出现一些偏差，最好再复查一下。复查的办法有两种。一种是在办公室检查，另一种方法是实际安装好检查。但检查的办法是相同的，第二种比较实际些。

图5 振动探测器正式安装前的检测接线图

检查前先将DC+l2V、地线一、信号开关NO、C四根线引出壳外接好线，并将振动入侵探测器放在窗台上或不易振动的地方，然后将电源接上，并用左手压住防拆开关。振动入侵探测器灵敏度指示灯闪1秒后自动熄灭。此时三用表(R×1KΩ档)电阻R=O，用工具或手在振动入侵探测器周围轻轻敲击时，灵敏度灯应闪烁，三用表(R×1KΩ)电阻=∞，过1秒钟后灵敏度指示灯灭，三用表电阻R=0O

则测试正常。(注:串接)。振动入侵探测器的灵敏度在出厂前已调好。但由于周围环境情况不同要适当进行微调。调试方法如下:

振动入侵探测器未接与报警控制时，先将振封探测器固定在墙上。用检测振动入侵测器办法接好线后进行检查。能正常工作的再检查它的控制范围，方法将振动入侵探测器为中心，每隔3—4米打墙2—3次，应报警。报警后再继续扩大范围，进行重复打墙，若发现控制范围小或大时可调灵敏度钮(小电位器)。调灵敏度方法为:

A.调高灵敏度:用手压住防拆头，然后用一字型小起刀拨动微型电位器向逆时针方向微调(微调范围0.1—1.5mm)，使之灯亮，然后再向顺时针方向微调，使之灯灭，此时灵敏度力最高。调完后探测器吸合为常闭。当在探测器周围敲击时，继电器由常闭转为常开，1秒后又转为常闭，则为正常；

B.调低灵敏度:方法与A条反之，灵敏度不要调到过高或过低，适中即可。调到人走路、汽车在:3米之外驶过不报警即可。振动入侵探器调试完后，线与报警控制器(或电视监控)连接起来。加电联试观察，报警是否正常。经24小时观察，若发现偶尔有误报，可将灵敏度稍微调低一点。再观察几天，到正常为止(用户白天不用，夜间用的多，这样误报率更低些)。■