Информационная система "Конференции"

Тезисы докладов

математическое моделирование

Построение математической модели емкостного преобразователя и объекта контроля является неотъемлемой частью проектирования адаптивных емкостных охранных систем. В системах охраны, основанных на емкостном принципе обнаружения нарушителя, используются одноэлектродные, двухэлектродные и многоэлектродные схемы. Далее рассматривается модель емкостного преобразователя, в качестве высокопотенциального электрода которого используется плоская поводящая заземленная пластина прямоугольной формы, а в качестве низкопотенциального электрода выступает земля. Объект контроля несколько упрощенно также можно представить в виде прямоугольной пластины, которая может быть заземлена, либо изолирована от земли.

Известно, что полная электрическая емкость системы проводящих и диэлектрических тел может быть рассчитана различными способами. В нашем случае известны лишь геометрические параметры системы тел, в то время как закон распределения потенциала тел и их заряды - нет, поэтому метод непосредственного определения емкости применить не представляется возможным. Если известен закон распределения потенциала в пространстве вблизи высокопотенциального электрода, либо заряды близлежащих тел, можно строго рассчитать емкость на основе расчета электростатического поля. Но размеры и формы тел, расположенных в непосредственной близости к высокопотенциальному электроду, и их количество, могут существенно варьироваться, законы распределения потенциалов тел неизвестны, а их нахождения в контексте решения данной задачи - бессмысленно. Для нужд охранного приборостроения вполне достаточно использовать числовые методы расчёта электрической емкости, для чего нет необходимости знать законы распределения зарядов по поверхностям тел или в их объеме, а задаться ими, как это делается, к примеру, в методе Хоу. Возможно также использование метода площадок, что при достаточном количестве интервалов даст лучший результат, однако ценой значительно более трудоемких вычислений.

В случае расчёта емкости системы тел, условно принятых плоскими прямоугольными поверхностями, с использованием возможностей вычислительной техники оптимальным оказался метод средних потенциалов с заданным фиктивным равномерным поверхностным распределением заряда.

В работе рассмотрена простейшая из возможных конфигураций объектов охраны - металлические незаземленные ворота и заземленные проводящие плоские заграждения. Влияние на полную электрическую емкость высокопотенциального (рабочего) электрода оказывают: поверхность земли принятая как проводящая плоскость, поверхности заграждений - проводящие прямоугольные пластины, и объект контроля, который может быть как заземленным так и незаземленным проводящим телом, представленным прямоугольной пластиной. Здравый смысл подсказывает, что для получения полной электрической емкости рабочего электрода необходимо суммировать частичные емкости, а именно емкость между рабочим электродом и левым ограждением, правым ограждением, поверхностью земли, объектом контроля. Кроме геометрической конфигурации расположенных вблизи тел на полную электрическую емкость влияет значение диэлектрической проницаемости среды, которая зависит от таких факторов как температура, влажность, давление и химический состав воздуха. Все это также необходимо учитывать, однако в данной работе рассматриваться не будет. Так же на полную емкость электрода влияет диэлектрическая проницаемости предметов, расположенных рядом, но так как в данной работе все тела проводящие, то нет необходимости в учёте данной характеристики.

В общем случае в качестве рабочих электродов емкостных охранных систем может выступать любое металлическое незаземленное тело. Однако на практике конфигурации электродов сводятся к следующим типам: контуры из проводов круглого или прямоугольного сечения, решетчатые конструкции, плоские пластины (двери, ворота), шарообразные поверхности (дверные ручки). В зависимости от выбора электрода, и в основном от его размера, зависит чувствительность всей системы. Кроме того, размеры объекта контроля тоже могут варьироваться, что может вызвать ложное или срабатывание либо несрабатывание устройства. Конфигурация и расположение предметов в близи рабочего электрода также существенно влияет на значение полной емкости. Поэтому необходим расчёт различных конфигураций и анализ полученных результатов. На их основе возможен расчёт необходимой чувствительности емкостных преобразователей для систем охранной сигнализации, и создание интеллектуальных алгоритмов обработки сигналов, что должно сократить число ложных срабатываний систем и упростить их установку.

Данная работа не претендует на истину в последней инстанции. Автор просто изложил свои мысли по поводу решения поставленной перед ним задачи.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2005, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2005, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск