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选择传输方式时，应考虑下面三点：

（1）必须能快速准确地传输探测信号。

（2）应根据警戒区域的分布、传输距离、环境条件、系统性能要求及信息容量来选择。

（3）应优先选用有线传输，特别是专用线传输。

当布线有困难时，可用无线传输方式。

在线路设计时，布线要尽量隐蔽、防破坏，根据传输路径的远近选择合适的线芯截面来满足系统前端对供电压降和系统容量的要求。

3.监控中心

其功能是负责监视从各种保护区域送来的探测信息，并经终端设备处理后，以声、光形式报警并在报警屏显示、打印。

防盗报警控制器是监控中心的主要设备，它能直接或间接地接收来自现场探测器发出的报警信号，控制器接到报警信号后发出声光报警并能指示入侵发生的部位。

选择控制器时，应能满足以下条件：

（1）当入侵者使线路发生开路或短路时，控制器能及时报警，具有防破坏功能。

（2）在开机或交接班时，控制器能对系统进行检测，具有自检功能。

（3）具备主电与备切换系统，当交流电停电后，控制器仍能在备用电源的供电的情况下继续工作。

（4）具有打印记录功能和报警信号外送功能。

（5）控制器工作稳定可靠，减少出现误报和漏报的情况。

（6）能对声音，图像，录像，灯光等进行自动联动功能。

4.报警验证

在比较复杂的报警系统中要求对报警信号进行复核，以检验报警的准确性。

例如，声音复核装置是用于探听入侵者在防范区域内走动、进行盗窃和破坏活动时发出声音的验证装置。

5.出击队伍

根据监控中心的指示，保安人员迅速前往报警地点，抓获入侵者，制止其入侵行为。

综上所述，防盗报警系统就是负责建筑内外各个点、线、面和区域的探测任务，它一般由探测器、信号传输系统，控制器和报警控制中心四个部分组成，其结构见图2.1所示。

图2.1防盗报警系统的基本结构

防盗报警系统共分三个层次。

最底层是探测和执行设备，它们负责探测人员的非法入侵，有异常情况时发出声光报警，同时向控制器发送信息。

控制器负责下层设备的管理，同时向控制中心传送自己所负责区域内的报警情况。

一个控制器和一些探测器、声光报警设备等就可以组成一个简单的报警系统，见图2.2所示。

第二节防盗报警探测器的基本组成和原理

防盗报警探测器一般是由传感器、放大器和转换输出电路组成，其中传感器是核心器件。

下面简要介绍防盗报警探测器中传感器的基本原理。

传感器是一种将物理量转换成电量的器件。

它的作用是将被测的物理量（如温度、压力、位移、振动、光和声音等）转换成容易识别、检测和处理的电量（如电压、电流和阻抗等）。

传感器的输出往往是随被测物理量的大小变化而变化的一种连续变化的电量，需要经放大、转换处理后输出一种便于防盗报警控制器识别的状态信号。

有的传感器的输出就只有“通”和“断”两种状态信号。

以下讨论几种常用的传感器。

图2.2防盗报警系统示意图

一、开关型传感器

开关型传感器是一种常用的简单、可靠、廉价的传感器。

1.微动开关、按键开关型传感器

此类传感器是在压力的作用下改变其“通”和“断”状态。

在防盗报警系统中，常用此类元件作为“紧急呼救”或者“呼叫服务”的紧急手动按键和紧急脚挑开关的主要元件。

2.干簧继电器

干簧继电器是利用磁场力的作用改变“通”和“断”的状态。

其结构如图2.3所示：

图2.3干簧继电器结构图

（a）常开干簧继电器；

（b）常闭干簧继电器

干簧继电器有“常开干簧继电器”和“常闭干簧继电器”两种类型。

常开干簧继电器的两个簧片密封固定在玻璃管内，无外磁场力的作用，两个簧片保持常态处于“断开”状态；

在外增磁场力的作用下，其自由端产生的磁极性正好相反，两簧片相互吸引而“接通”。

常闭干簧继电器的工作原理同常开干簧继电器正好相反，它的两个簧片密封固定在玻璃管内，无外磁场力作用时，两个簧片保持常态处于“闭合”状态；

当有外磁场力作用时，其自由端产生的磁极性正好相同，两簧片相互排斥而“断开”。

在防盗报警系统中，常用来封锁门或者窗户的门磁开关大多数都是以此类元件为主加工而成。

二、压力传感器

压力传感器是一种将传感器受到的压力转换成相应电量的器件。

它以电介质的压电效应为基础，在外力的作用下，就在电介质的表面产生电荷，从而实现将力（如力、压力、加速度等）转换成电量的目的。

压力传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等优点，而被广泛应用。

某些电介质材料，当其某个方向受外力作用时，其内部就会发生极化现象，受力的两个表面就会产生正负极性相反的电荷，其电荷量的大小随外力大小的变化而变化，当外力撤消时，又重新恢复到不带电状态，这种现象称之为压电效应。

图2.4为压电效应原理示意图。

图2.4压电效应原理示意图

1.压电陶瓷压力传感器

压电陶瓷属于铁电体一类的物质，是人工合成的多晶压电材料，它具有无规则排列的“电畴”，原本无压电性。

它在一定的温度下，对其施加一定的极化电场，“电畴”的极化方向发生转移，趋向于外电场的方向排列，经极化处理后的压电陶瓷就具有压电效应。

常用的压电陶瓷材料有钛酸钡、锆钛酸铅等。

利用这些材料的压电效应制造出压电陶瓷压力传感器。

另外还有一些近期研究开发成功的有机压电效应，还具有一定的柔性、不易破碎等特点。

2.半导体压力传感器

某些半导体晶体传感器受到外力的作用时，其晶体就处于扭曲状态，其载流子和迁移率就发生变化,导致半导体晶体材料的阻抗发生变化，这种现象称之为压电电阻效应。

压电半导体ZnO、CdS,它们是在非压电基片上采用真空蒸发或者溅射方法形成很薄的膜而构成半导体压电材料。

目前研制成功的有PI-MOS力敏器件，它是将ZnO膜制作在MOS晶体管栅极上，当外力作用在ZnO薄膜上，由于其压电效应产生的电荷施加在MOS晶体管栅极上，从而改变其漏极电流，这就能将力转变成电信号。

三、声音传感器

声音传感器就是将说话、步行、玻璃破碎等产生的声音转换成电量的装置。

声波频率在20~20000Hz的范围内，人耳能够听到的被称为可闻声波；

频率低于20Hz人耳听不到的称之为次声波；

频率高于20000Hz人耳听不到的称之为超声波。

1.驻极体声音传感器

驻极体是通过对绝缘薄膜两侧充电，并使其上电荷长久保留，形成一种永久性带电的介电材料即驻极体膜，把一片驻极薄膜紧贴在一块金属板上，另一片驻极薄膜与其相对安装，中间相距10μm留作空气隙,便构成一个驻极体传感器,它能将声音信号转换成电信号。

两片相对而立的驻极体膜形成了一个电容，根据静电感应原理，与驻极体相对应的金属板将感应出大小相等、极性相反的电荷，便形成静电场。

在声波的作用下，驻极体上的薄膜会产生一定的位移，其位移仅与其施加的声波的声强成正比，因此，驻极体声传感器输出的电压与声强有关，而与声波的频率无关。

驻极体传感器在声频范围内的灵敏度是恒定的，这是其极大的优点。

2.磁电式声音传感器

磁电式声音传感器是由一个恒定的磁场和能在该磁场中作轴向垂直运动的线圈组成。

线圈安装在一个振动膜上，在声波的作用下振动膜运动并带动线圈在固定的磁场中作切割磁力线的运动，根据物理学中发电机的原理，在线圈两端产生感应电动势：

E=BLV公式2.1

式中E—感应电动势B—磁场感应强度；

L—线圈的长度；

V—线圈的运动速度。

从公式2.1中可以看出线圈的感应电动势与线圈的运动速度成正比，而线圈的运动速度与声强的大小有关，所以线圈的感应电动势与声强有关。

磁电式声传感器就可将声音转换成电信号。

四、光电传感器

波长在0.4~0.76μm以上的光，人眼可以看到，称之为可见光，而波长在0.4~0.76μm范围以外的光，是人眼看不见的不可见光。

光电传感器是将可见光转换为电量的一种器件。

最常用的光电传感器是光敏二极管。

光敏二极管是一种具有单向导电性的P-N结型光电器件，其外形与普通二极管相似，只是它的管壳上嵌有一个透明窗口，以便可见光射入，为了增大受光面积，其P-N结面积制作得较大。

应用时，使光敏二极管工作在反向偏置状态，并与负载电阻串联，无光照时，光敏二极管处在截止状态，这时只有少数载流子在反向偏置作用下流经P-N结，形成极其微弱的反向电流即暗电流（μA级）；

有光照时P-N结的半导体材料中的少数载流子被激发，产生光电载流子，在外电压的作用下，光电载流子参与导电，形成比暗电流大的多，并与光照强度成正比的光电流，光电流流经负载电阻，在其两端就形成了一个电信号。

另一种常用的光电传感器是光电敏三极管。

光电敏三极管一般只将其发射极和集电极引出，为了让可见光能够射入，其管壳上开有一窗口。

应用时将集电结反向偏置，发射结正向偏置，无光照时管子流过的暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小）；

当有光照时，入射可见光被基极吸收，激发大量的电子和空穴对形成光电流载流子，使其基极电流Ib增大，流经管子的称之为光电流，集电极电流Ic=（1+β）Ib，可见，光电三极管比光电二极管具有更高的灵敏度。

除此之外，常用的光电传感器还有光敏电阻、光电池等，其原理在此不再详述，感兴趣的读者可查阅有关资料。

五、热释电红外传感器

热释电红外传感器是80年代发展起来的一种新型传感器，是一种将热量的变化转换为电量变化的热能转换器件。

热释电红外传感器是由具有自极化效应的电介质材料，平时捕获空间的浮游电荷而保持表面的电荷平衡。

当受到变化的红外线辐射时，电介质材料的温度随之发生变化，介质内部的变化状态也随之改变，由于其内部的变化速度远远大于表面电荷的变化速度，内外层的电荷必然出现“失衡”现象，在表面电荷重新达到新的平衡状态的过程中，将产生自由电荷，这就是具有自极化效应的电介质材料的热释电效应。

利用这一原理，便可检测到移动物体引起的红外线辐射的变化。

常用的人体热红外传感器是由锆钛酸铅、钽酸锂等热释电材料配合窗口滤光片构成。

几种热释电红外传感器的主要参数见表2.1。

表2.1几种热释电红外传感器的主要参数

型号

P228

LS-064

LN084

单位

测试条件

探测类型

双向

封装

TO-5

元件尺寸

2×

1

mm×

mm

间隔

灵敏度

8000

MvP-P

500K、1Hz、30cm、75dB、AmP

噪声系数

80

1Hz、1Hz、270c、75dB

敏感度

6500

3300

3900

V/W

500K、1Hz、1Hz

噪声等效功率

1×

10

9.6×

1.2×

W

D功率

1.5×

1.1×

信噪比

40

dB

工作电压

3~5

2.2~15

2~15

V

工作电流

13

μA

偏离电压

0.4

0.7

0.6

工作温度

-40~+60

-30~+70

°

C

贮存温度

-55~+125

-40~+80

元件匹配

<

%

1Hz

光响应

7~15

7~14

μm

5.0μm截止

第三节防盗报警探测器的种类、特性及应用

防盗报警探测器的种类很多，按所探测的物理量的不同可分为微波、红外、激光、超声波和振动等方式；

按信号传输方式不同，又可分为无线传输和有线传输两种方式。

以下将介绍安全防范系统中常用的几种探测器及其特性和应用场合。

一、开关报警探测器

开关报警器是一种电子装置，它可以把防范现场传感器的位置或工作状态的变化转换为控制电路通断的变化，并以此来触发报警电路。

由于这类报警器的传感器的工作状态类似于电路开关，故称为“开关报警器”，它属于点控型报警器。

开关报警器常用的传感器有磁控开关、微动开关和易断金属条等。

当它们被触发时，传感器就输出信号使控制电路通或断，引起报警装置发出声、光报警。

1.磁控开关

磁控开关由带金属触点的两个簧片封装在充有惰性气体的玻璃管（称干簧管）和一块磁铁组成，见图2.5。

图2.5磁控开关报警示意图

当磁铁靠近干簧管时，管中带金属触点两个簧片，在磁场作用下被吸合，a、b接通；

磁铁远离干簧管达一定距离时干簧管附近磁场消失或减弱，簧片自身靠弹性作用恢复到原位置，a、b断开。

使用时，一般是把磁铁安装在被防范物体（如门、窗等）的活动部位（门扇、窗扇），如图2.6所示，干簧管装在固定部位（如门框、窗框）。

磁铁与干簧管的位置需保持适当距离，以保证门、窗关闭磁铁与干簧管接近时，在磁场作用下，干簧管触点闭合，形成通路。

当门、窗打开时，磁铁与干簧管远离，干簧管附近磁场消失其触点断开，控制器产生断路报警信号。

如图2.7表示磁控开关在门、窗的安装情况。

图2.7安装在门窗上的磁控开关

磁控开关也可以多个串联使用，把它们安装在多处门、窗上，无论任何一处门、窗被入侵者打开，控制电路均可发出报警信号。

这种方法可以扩大防范范围，见图2.8。

图2.8磁控开关的串联使用

磁控开关由于结构简单、价格低廉、抗腐蚀性好、触点寿命长、体积小、动作快、吸合功率小，因此在实际应用中经常采用。

安装、使用磁控开关时，也应注意如下一些问题：

（1）干簧管应装在被防范物体的固定部分。

安装应稳固，避免受猛烈振动，使干簧管碎裂。

（2）磁控开关不适用于有磁性金属门窗，因为磁性金属易使磁场削弱。

此时，可选用微动开关或其他类型开关器件代替磁控开关；

（3）报警控制部门的布线图应尽量保密，联线接点要接触可靠。

2.微动开关

微动开关是一种依靠外部机械力的推动，实现电路通断的电路开关，见图2.9。

外力通过传动元件（如按钮）作用于动作簧片上，使其产生瞬时动作，簧片末端的动触点a与静触点b、c快速接通（a与b）和切断（a与c）。

外力移去后，动作簧片在压簧作用下，迅速弹回原位，电路又恢复a、c接通，a、b切断状态。

图2.9微动开关示意图

微动开关具有抗振性能好，触点通过电流大，型号规格齐全，可在金属物体上使用等特点，但是耐腐蚀性、动作灵敏度方面不如磁控开关。

在现场使用微动开关作开关报警器的传感器时，需要将它固定在一个物体上（如展览台），将被监控保护的物品（如贵重的展品）放置微动开关之上。

展品的重力将其按钮压下，一旦展品被意外地移动、抬起时，按钮弹出，控制电路发生通断变化，引起报警装置发出声光报警。

微动开关也适于安装在门窗上。

3.易断金属导线

易断金属导线是一种用导电性能好的金属材料制作的机械强度不高、容易断裂的导线。

用它作为开关报警器的传感器时，可将其捆绕在门、窗把手或被保护的物体之上，当门窗被强行打开，或物体被意外移动搬走时，金属线断裂，控制电路发生通断变化，产生报警信号。

目前，我国使用线径在0.1~0.5mm之间的漆包线作为易断金属导线。

国外采用一种金属胶带，可以像胶布一样粘贴在玻璃上并与控制电路连接。

当玻璃破碎时，金属胶带断裂而报警。

但是，建筑物窗户太多或玻璃面积太大，则金属胶带不太适用。

易断金属导线具有结构简单、价格低廉的优点，缺点是不便于伪装，漆包线的绝缘层易磨损而出现短路现象，从而使报警系统失效。

4.压力垫

压力垫也可以作为开关报警器的一种传感器。

压力垫通常放在防范区域的地毯下面，如图2.10所示，将两条长条型金属带平行相对应地分别固定在地毯背面和地板之间，两条金属带之间有几个位置使用绝缘材料支撑，使两条金属带互不接触。

此时，相当于传感器断开。

当入侵者进入防范区，踩踏地毯，地毯相应部位受重力而凹陷，使地毯下没有绝缘物支撑部位的两条金属带接触。

此时相当于传感器开关闭合，发出报警信号。

图2.10压力垫使用情况示意图

二、声控报警探测器

声控报警器用传声器做传感器（声控头），用来探测入侵者在防范区域内走动或作案活动发出的声响（如启闭门窗、拆卸搬运物品、撬锁时的声响），并将此声响转换为报警电信号经传输线送入报警控制器。

此类报警电信号既可送入监听电路转换为音响，供值班人员对防范区直接监听或录音，同时也可以送入报警电路，在现场声响强度达到一定电平时启动报警装置发出声光报警，见图2.11。

图2.11声控报警器示意图

这种探测报警系统结构比较简单，仅需在警戒现场适当位置安装一些声控头，将音响通过音频放大器送到报警主控器即可，因而成本低廉，安装简便，适合用在环境噪声较小的银行、商店仓库、档案室、机要室、监房、博物馆等场合。

声控报警器通常与其他类型的报警装置配合使用，作为报警复核装置，可以大大降低误报及漏报率。

因为任何类型报警器都存在误报或漏报现象，若有声控报警器配合使用，在报警器报警的同时，值班员可监听防范现场有无相应的声响，若听不到异常的声响时，可以认为是报警器出现误报。

而当报警器虽未报警但是由声控报警器听到防范现场有撬门、砸锁、玻璃破碎的异常声响时，可以认为现场已被入侵而报警器产生漏报，可及时采取相应措施，鉴于此类报警器有以上优点，故在规划警戒系统时，可优先考虑这种报警器材。

三、微波报警探测器

微波报警器（微波探测器）是利用微波能量的辐射及探测技术构成的报警器，按工作原理的不同又可分为微波移动报警器和微波阻挡报警器两种。

1.微波移动报警器（多普勒式微波报警器）

它是利用频率为300~3000000MHz（通常为10000MHz）的电磁波对运动目标产生的多普勒效应构成的微波报警装置，它又称为多普勒式微波报警器。

所谓多普勒效应是指在辐射源（微波探头）与探测目标之间有相对运动时，接收的回波信号频率会发生变化。

如图2.12所示，设微波探头发射信号为Ut：

公式2.1

图2.12多普勒效应

式中，

为探头发射信号的角频率，

，

为发射信号的初始相位。

那么，当探头与目标间有相对运动时，经目标反射后探头接收到的回波信号Ur为

公式2.2

为电磁波往返于探头与目标之间所需的时间，即有

公式2.3

式中，c为电磁波的传播速度（即光速），

为探头与目标之间的距离，是时间的函数，且有

公式2.4

为探头与目标间的初始距离，

为目标与探头相对运动的径向速度。

因此，回波信号的角频率为

也可写成：

公式2.5

由此可见，由于目标以

的径向速度向探头运动，使接收的信号频率不再是

而是

+

，此现象就称多普勒效应，而附加频率

称为多普勒频率。

如果目标以

径向速度背向探头运动，则所接收的信号频率

低一个多普勒频率，即

-

。

由于

，故多普勒频率较小，例如微波探头发射频率

，目标对探头的径向速度

，则

利用多普勒效应探测运动物体的微波移动报警器一般由探头和控制两部分组成，其探头方框如图2.13所示。

探头安装在警戒区域，控制器设在值班室。

控头中的微波振荡源产生固定频率

的连续发射信号，其小部分送到混频器，大部分能量通过天线向警戒空间辐射。

当遇到运动目标时，由于多普勒效应，反射波频率变为

±

，通过接收天线送入混频器产生差频信号

，经放大处理后再传输至控制器。

此差频信号也称为报警信号，它触发控制电路报警或显示。

这种报警器对静止目标不产生多普勒效应（

=0），没有报警信号输出。

它一般用于监控室内目标。

2.微波阻挡报警器

这种报警器由微波发射机、微波接收机和信号处理器组成，使用时将发射天线和接收天线相对放置在监控场地的两端，发射天线发射微波束直接送达接收天线。

当没有运动遮断微波波束时，微波能量被接收天线接收，发出正常工作信号；

当有运动目标阻挡微波束时，接收天线接收到的微波能量减弱或消失，此时产生报警信号。

图2.13微波移动报警器探头方框图

微波报警还有如下特点：

利用金属物体对微波有良好反射特性，可采用金属板反射微波的方法，扩大报警器的警戒范围；

利用微波对介质（如较薄的木材、玻璃钢、墙壁等）有一定的穿透能力，可以把微波探测器安装在木柜或墙壁里，以利于伪装；

微波报警器灵敏度很高，故安装微波探测器尽量不要对着门、窗，以避免室外活动物体引起误报警。

四、超声波报警探测器

超声波报警器的工作方式与上述微波报警器类似，只是使用的不是微波而是超声波。

因此，多普勒式超声波报警器也是利用多普勒效应，超声发射器发射25~40kHz的超声波充满室内空间，超声接收机接收从墙壁、天花板、地板及室内其他物体反射回来的超声能量，并不断与发射波的频率加以比较。

当室内没有移动物体时，反射波与发射波的频率相同，不报警；

当入侵者在控测区内移动时，超声反射波会产生大约±

100Hz多普勒频率，接收机检测出发射波与反射波之间的频率差异后，即发出报警信号。

超声波报警器在密封性较好的房间（不能有过多的门窗）效果好，成本较低，而且没有探测死角，即不受物体遮蔽等影响而产生死角。

但容易受风和空气流动的影响，因此安装超声收发器时不要靠近排风扇和暖气设备，也不要对着玻璃和门窗。

五、红外线报警探测器

红外线报警探测器是利用红外线的辐射和接收技术构成的报警装置。

根据其工作原理又可分为主动式和被动式两种类型。

1.主动式红外报警探测器

主动式红外