Застосування тензометричного пристрою професора грабара як бістабільного датчика дистанційного контролю несанкціонованого доступу

Винахід належить до галузі приладобудування, охоронних систем та аерокосмічної техніки і може застосовуватись у сучасних автоматизованих системах контролю несанкціонованого доступу, в системах з пам'яттю про збурення без обриву електричного кола, для боротьби з тероризмом тощо. До відомих засобів захисту від несанкціонованого проникнення можна віднести механічні, електронномеханічні, лазерні, радіолокаційні системи, де в якості чутливих елементів виступають УЗ-, НВЧ- та ІЧ-датчики. Більшість з них мають велику собівартість і недостатню чутливість, складну конструкцію, а також потребують постійний контроль вихідного сигналу. Метою винаходу є зниження собівартості пристроїв для контролю несанкціонованого доступу, підвищення чутливості та спрощення їх конструкції. Поставлена мета досягається застосуванням відомого "тензометричного пристрою професора Грабара для виміру механічних деформацій" вперше в якості бістабільного датчика дистанційного контролю несанкціонованого доступу. На кресленні зображено "Тензометричний пристрій професора Грабара для виміру механічних деформацій", який являє собою трьохшарову конструкцію, що складається зі скріплених зв'язуючою речовиною 2 двох шарів електроізоляційної підкладки 1, між якими розміщено чутливий елемент 3. За допомогою виводів 4 він підключається до з'єднувальних дротів вимірювальної схеми [4]. Відомим призначенням "тензометричного пристрою професора Грабара для виміру механічних деформацій" є його використання в якості перколяційно-фрактального датчика для вимірювання великих деформацій (від 1 мм до 2 м), з похибкою, не гірше 0,1%. При цьому зміна опору чутливого елементу 3 пристрою залежить від його повздовжньої деформації. Пристрій може застосовуватись у сучасних автоматизованих виробництвах, точни х виконавчих керованих комп'ютерами механізмах, безлюдних те хнологіях то що. Використання відомого "тензометричного пристрою професора Грабара для виміру механічних деформацій" в якості "бістабільного датчика дистанційного контролю несанкціонованого доступу" стало можливим завдяки виявленню авторами властивості чутливого елементу значно змінювати свій опір не тільки при повздовжніх, а і при поперечних деформаціях. За новим призначенням пристрій використовується таким чином. Відомо [2], що для недеформованого стану суміші є вірним рівняння: R1 R0 g é1- P * ù =ê ú при e = 0, ëP - P * û (1) де: R1, R0 - електричний опір перетворювача відповідно у деформованому та недеформованому стані суміші; g - критичний індекс перколяційної системи; e - деформація суміші; Р* - порогове значення концентрації провідникової компоненти, при якій з'являється перший з'єднуючий кластер перколяції. У даному випадку об'ємної перколяції Р*=0,31 [2]. Р - концентрація провідникової компоненти в системі. Після прикладення навантаження, перепендикулярного площині датчика, перколяційно-фрактальна суміш деформується і змінює свій об'єм, що призводить до зміни (перенормування) ефективного значення концентрації провідникової компоненти (зменшення об'єму при прикладенні навантаження призведе до зменшення діелектричної та збільшення провідникової концентрації). При (Р - Р *) ® 0 чутли вість можна зробити нескінченно великою. Таким чином, при деформації шару чутливого елементу 3 бістабільного датчика дистанційного контролю несанкціонованого доступу зміна критичної концентрації провідникової компоненти у межах P* Î [0,31... 1] дає надчутливі власти вості чутливому елементу датчика, виготовленому з перколяційно-фрактальної суміші. Це відкриває великі перспективи для датчика, що пропонується, з базою від 5 мм до 3 м, відповідно з вимірами навантажень від 1 г до 10000 кг, з похибкою, не гірше 0,1%. В бістабільному датчику дистанційного контролю несанкціонованого доступу в якості двокомпонентної перколяційно-фрактальної суміші квазіневзаємодіючих мікрочастинок типу "провідник-діелектрик" може бути використана суміш "терморозширений графіт (ТРГ) - повітря". Підкладка датчика може бути виготовлена з будь-якого діелектричного матеріалу. При проведенні випробувань частка ТРГ складала 40%. Шар ТРГ напилявся на підкладку, попередньо змащену клеєм. В недеформованому стані товщина ТРГ складала 0,7 мм. В суміш були введені мідні контакти для підключення до з'єднувальних дротів вимірювальної схеми. На суміш зверху знов накладали змащену клеєм підкладку з оргскла. Загальна товщина пристрою (чутливо го елементу в оболонці із оргскла) складала 5 мм. Переваги запропонованого датчика зумовлені властивістю ТРГ до спресовування. Так при деформаціях, що більше ніж 5 Н/см 2, деформації ТРГ є незворотніми, тобто після зняття навантаження опір зафіксується на певному значенні. Так, при проходженні (проїзді) зони датчика людиною, твариною чи транспортним засобом електричний опір датчика стрибкоподібне змінюється з величини R 0 до R1 і залишається на позначці R1 після зняття навантаження. Значення R1 знаходиться в діапазоні (0,1-0,2)R0 і залежить від сили короткочасного навантаження. Це дозволяє не проводити постійний контроль за пристроєм, так як в будь-який момент ми в змозі опитати датчик і дізнатися: був (R1) чи не був (R0) несанкціонований доступ. Зазначене дозволяє використовувати одну ЄОМ для великої кількості датчиків, що зменшує собівартість вимірів. Запропоновані датчики можуть виготовлятися будь-яких розмірів і розташовуватись на значній площині. Схема контролю не потребує постійного спостереження за датчиком. Використання відомого "тензометричного пристрою професора Грабара для виміру механічних деформацій" в якості бістабільного датчика дистанційного контролю несанкціонованого доступу дешевше і простіше в порівнянні з відомими засобами контролю несанкціонованого доступу. Література: 1. Писаренко Г.С., Стрижало В.А. Экспериментальные методы в механике деформируемого твердого тела. К.: Наук.думка. - 1986. - 264 с. 2. Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. - М.: Мир. - 1990. - Т.2. - 400 с. 3. Черныш И.Г., Карпов И.И. Физико-химические свойства графита и его соединений. - АН УССР. Ин-т химии поверхности. - Киев: Наук. думка, 1990. - 200 с. 4. Патент України №39401 A, G01B7/16. Тензометричний пристрій професора Грабара для виміру механічних деформацій. / І.Г. Грабар. - №2000074058; Заявл. 10.07.2000; Надрук. 15.06.2001, Бюл. № 5.