Электронная библиотека
Библиотека .орг.уа

Разделы:
Бизнес литература
Гадание
Детективы. Боевики. Триллеры
Детская литература
Наука. Техника. Медицина
Песни
Приключения
Религия. Оккультизм. Эзотерика
Фантастика. Фэнтези
Философия
Художественная литература
Энциклопедии
Юмор





Поиск по сайту
Детективы. Боевики. Триллеры
   Криминал
      Ф. Уоркер. Электронные системы охраны -
Страницы: - 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  - 24  - 25  - 26  - 27  - 28  - 29  - 30  - 31  - 32  -
Несколько слов о безопасности Время от времени нас будоражат слухи об опасном влиянии излучения микроволновых печей на человеческий организм. Воспоминание о них может настроить пользователей и против МКВ-сигнализации. Но мощность микровол- новых печей измеряется киловаттами, а в системах сигнализации госу- дарственные службы большинства стран используют источники мощностью от 1 до 10 милливатт - в миллионы раз слабее. О безопасности МКВ-сигнализации вы можете судить по отсутствию нес- частных случаев или болезней на этой почве. Моя двадцатилетняя практика создания и использования микроволновых систем сигнализации на волнах длиною до 3 см доказала их безопасность. Но вот что касается волн более короткого диапазона, то я бы не рекомендовал использовать колебания с длиной волны менее 1 см в системах сигнализации, так как сам работал над созданием радара, испускающего миллиметровые волны. Скорость Вернемся еще к одному свойству электромагнитной энергии. Независимо от характера источника скорость ее распространения равна скорости света - 300 тысяч километров в секунду. Такую величину даже в наше время труд- но себе представить, в особенности если подумать, сколько усилий нужно, чтобы самолет преодолел скорость звука - 332 метра в секунду. Вот если бы воздуха не было... Влияние воздуха Самое смешное, что для МКВ-излучения воздуха как бы не существует. Микроволновые колебания распространяются в атмосфере все с той же ско- ростью света. Следовательно, те проблемы, которые представляли для диф- ракционных ультразвуковых систем сквозняки и прочие движения воздуха, для микроволновых систем такого рода не существуют. Таким образом, ра- дарный принцип расположения приемника и передатчика детектора становится в данном случае вовсе не обязательным. Оптические свойства Если вы представляете себе физические свойства света, то свойства МКВ-излучения для вас почти уже ясны. Сверхвысокочастотные волны движутся по прямой - значит, между пере- датчиком и приемником должна быть открытая прямая линия; микроволны мож- но отражать, преломлять и фокусировать. Проникающая способность Понятие проникающей способности впервые появилось в нашем с вами сло- варе при обсуждении различных видов электромагнитной энергии. Но с ней стоит разобраться поглубже, чтобы квалифицированно противопоставлять, сравнивать и применять МКВ и ультразвуковые приборы в конкретных практи- ческих ситуациях. Ключевым моментом является то, что МКВизлучение прони- кает через все, кроме металла. То, насколько это влияет на систему сиг- нализации, зависит от плотности и толщины слоя неметалла. Например, кир- пичная стена поглощает большую часть энергии МКВ-излучения, и происходя- щее за этой преградой не вызывает срабатывания системы - особенно если принять во внимание оптические свойства луча, и пучок отводится от сте- ны. Однако для МКВ-излучения "не существует" деревянных дверей, стекол, панелей из ДСП. Именно поэтому использование МКВ-датчика вблизи окна мо- жет стать источником большого числа ложных тревог. Ультразвук может проникать через тонкие листы бумаги и пластика, но не более того. Для запоминания и применения в последующей работе сведений о проника- ющей способности микроволнового излучения подойдет следующая мнемоничес- кая формула: микроволны пронизывают неметаллические материалы благодаря своей высокой скорости, но металлическая "броня" им не по зубам. Ультразвук же, подобно кавалеристу, идет своей медленной леткой походкой и не может пробить никаких стен. Принцип работы Что бы вы сказали о том, что летучая мышь знает едва ли не больше всех нас о пространственном распознавании и определении в воздухе коор- динат людей и препятствий. Лично для меня в работе по созданию радаров этот крылатый зверек всегда был источником вдохновения. То, что летучая мышь использует ультразвук интересно, но не принципиально. С тем же ус- пехом она могла бы пользоваться и микроволновым излучением. Летучая мышь настолько совершенно ориентируется в пространстве, что пытавшимся добиться таких же результатов инженерам-конструкторам прихо- дилось довольствоваться их простейшими подобиями, дальнейшее совер- шенствование которых затруднялось их дороговизной и лавинообразным рос- том технологических сложностей. Кое-что еще о допплеровском эффекте Если дело того стоит, то летучая мышь может пролететь в полной темно- те через дыру не шире размаха ее крыльев. Чтобы выполнить такой трюк, она должна своей сложной радарной измерительной системой определить точ- ный угол сдвига своего тела в стороны, скорость, расстояние до отверстия и его ширину. Для определения скорости летучая мышь использует доппле- ровский эффект, а для измерения дистанции и направления различные виды этих животных пользуются амплитудной или частотной модуляцией ультразву- ка, а также их комбинацией. К счастью, для систем сигнализации не важна скорость или направление движения нарушителя. Достаточно знать, что он в помещении и движется к охраняемому объекту. Следовательно, из арсенала летучей мыши можно поза- имствовать лишь допплеровский эффект. Стоит также обратить внимание на то, что в случае летучей мыши от- верстие стоит на месте, а движется источник ультразвука. В системах сиг- нализации все наоборот. Допплеровский эффект одинаково работает в обоих случаях, так как он фиксирует относительное движение. Радарное обнаружение В главах 4 и 15 уже говорилось, что в радарах приемник и передатчик расположены рядом, и сигнал в требуемом направлении излучается постоян- но. Все, что попадается на пути луча, отражает часть его энергии на при- емник в виде эха. Если объект стоит на месте, частота волны эха не изме- нится. МКВ-датчик будет игнорировать такой отраженный сигнал даже при сильных перемещениях воздуха в отличие от ультразвукового детектора. Если объект движется, и это, к примеру, нарушитель, проникший в ком- нату, частота сигнала-эха будет отличаться от частоты исходного им- пульса. На основе этой информации приемник включит систему сигнализации. Дифракционный метод обнаружения Поскольку перемещения воздуха для микроволнового излучения не помеха, то вполне разумно использовать дифракционный метод в МКВ-системах сигна- лизации. То, что таких систем мало, связано, видимо, с существовавшей в ранних моделях МКВ-детекторов проблемы "мертвых зон", уже описанной в главе 15. Если же добавить еще один-два приемника и придать таким обра- зом разносторонность системе приема, то в наших руках будет весьма эф- фективное средство защиты складских помещений. В главе 19 мы вновь возвратимся к проблеме "мертвых зон" или, иначе говоря, ситуаций, когда поднимается ложная тревога из-за потери сигнала на приемнике. Такие ситуации вполне могут возникнуть в микроволновых заграждениях по периметру вне помещения. Уловки обнаружения Для МКВ нарушитель - не что иное, как сосуд с водой: вода прекрасно отражает микроволновое излучение, особенно если она не совсем чистая. Следовательно, несмотря на глубокое проникновение излучения в тело мик- роволновый радар не смотрит "сквозь" нарушителя, а реагирует на него. Надежность и контроль за ложными тревогами Многое из того, что было сказано в главе 15 о способах избежания лож- ных тревог, относится и к микроволновым радарам. Что особенно важно - электронные системы обработки сигналов в обоих случаях практически сов- падают. Проблема в том, что типичный допплеровский сдвиг частот в популярном у конструкторов диапазоне волн длиной около 3 см совпадает с пульсацией тока в системе питания - 5060 или 100-120 герц. Избежать этой трудности можно, снабдив детектор качественным стабилизатором тока. Но такое уст- ройство и обеспечение его долговременной надежной работы - тоже конструкторская задача высокой сложности. Кроме того, диод Ганна, ис- пользуемый для генерации МКВ, к сожалению, не очень эффективен. Разруше- ние термического контакта между диодом и металлической оболочкой резона- тора может привести к перегреву и последующему отказу покрытия. Преодо- леть малую эффективность системы можно, используя недавно открытые ис- точники микроволновой энергии, такие, как полевые транзисторы на базе арсенида галлия (тиристоры). Проблем со стабилизацией частоты тока и эффективностью источника из- лучения можно избежать при переходе из диапазона волн 3 см в диапазон 12 см. Такая мера учетверяет размеры допплеровского сдвига и уводит его от частоты пульсаций тока в сети питания. Кроме того, волны длиной 12 см очень эффективно генерируются транзисторами, впаянными в схему, что сни- жает риск перегрева. Остальные достоинства диапазона 12 см обсуждаются ниже. Формирование пучка Соображения цены столь важны для создателей систем сигнализации, что они, как правило, стараются применять в своих конструкциях компоненты, уже опробованные в других областях техники. Ультразвуковой диск - излу- чатель изначально создавался для приборов дистанционного управления те- левизорами. Лишь по счастливой случайности было обнаружено, что его ко- нический пучок с углом расхождения около 60 градусов весьма подходит для эффективного перекрытия пространства и снижает процент ложных тревог в системах сигнализации. Точно так же наиболее разработанным в других областях техники оказа- лось микроволновое оборудование с длиной волны в 3 см. Вместо проводов электромагнитная энергия подобной частоты могла передаваться по трубча- тым волноводам. Такие волноводы производились в большом количестве, и когда стало очевидно, что пучок трехсантиметровых волн, входящих через открытый конец трубки с размерами 2,5 х 1,25 см имеет угловые параметры 60 х 120 градусов, была принята именно такая конструкция без всяких "ан- тенн" и формирующих насадок. Вы можете спросить, какие размеры каким со- ответствуют, и я вам отвечу: 2,5 см - 60-ти градусам, а 1,25 см - 120 или наоборот. Пожалуй, ответ проще всего представить себе в виде ряби на поверхнос- ти емкости с водой. Подобная аналогия уже использовалась в 1801 году То- масом Янгом для объяснения поведения волн света. Если вы посмотрите на поверхность воды так, под определенным углом, вы увидите, что поперек емкости установлена перегородка с небольшим отверстием в ней. Всколыхнув воду, вы заметите, что волны равномерно движутся к отверстию, но проходя через него, они начинают быстро расходиться под большим углом. Если в перегородке оставлено широкое отверстие, и те же самые волны свободно через него проходят, лишь немного расходясь. Чем больше будет отверстие, тем меньше угол расхождения. Следовательно, соответствие размеров пучка и волновода, указанные выше, имеет смысл, хотя и кажется странным. Если вы начинаете улавливать важность длины волны для ультразвука и МКВ, то запомните такую формулу: чем больше сечение выходного отверстия в одной из плоскостей - если его исчислять в количестве укладывающихся длин волн, - тем меньше угол расхождения и угловое сечение пучка. Получая на выходе волновода слишком широкий пучок МКВ-излучения, мы можем снабдить его специальной насадкой, называемой "рупор". Не имеет смысла углубляться в детали конструкции этих насадок, но о них полезно помнить следующее: 1) угловые размеры пучка обратно пропорциональны 1 размерам отверстия волновода. Следовательно, чтобы уменьшить угол с 80 до 20 градусов, нам понадобится увеличить одну из сторон отверстия в 4 раза; 2) угловые размеры пучка прямо пропорциональны длине волны. Это зна- чит, что если нам известны ожидаемые размеры пучка для данного отверстия при длине волны в 9 см, то эти размеры уменьшатся втрое при переходе в диапазон 3 см. Схемы перекрытия пространства детектором Желая узнать, сможет ли радар, установленный в конкретном месте, об- наружить нарушителя во всех положениях в пределах защищаемого прост- ранства, мы задаем вопрос: "А какова схема перекрытия пространства у этого радара?" Хотя эти схемы в действительности трехмерны, на бумаге их придется изобразить в двух измерениях. Следовательно, получится две картинки. Од- на из них показывает сечение пучка в горизонтальной плоскости, а другая - в вертикальной. Эти схемы в трехмерном изображении обычно напоминают грушу или яблоко с "черенком" у радара и противоположной стороны у гра- ницы обнаружения. Размеры зоны перекрытия обычно можно рассчитать, исходя из ширины пучка, но его форму можно установить лишь на практике. Практические ис- пытания обычно состоят из медленных прогулок по охраняемому помещению и нанесению на карту позиций, в которых радар срабатывает. Если приходится принимать во внимание возможность избежать обнаружения путем замедленно- го движения, расчеты зоны проводятся при наименьшей возможной скорости передвижения. Полезно также испытать радар на обнаружение нарушителя, пытающегося соблюдать одну и ту же дистанцию от источника МКВ-излучения. Таким образом вы удостоверитесь, что система срабатывает при самом мини- мальном допплеровском сдвиге. Если при испытании на очень малых скорос- тях выявляются проблемы в работе системы, возможно, стоит позаимствовать некоторые принципы пассивного инфракрасного обнаружения. Вертикальное сечение зоны перекрытия можно установить, поставив радар на бок и заме- рив его так же, как и горизонтальный - передвижением. В следующем разделе мы обсудим интересное применение зон перекрытия для создания наружных радарных систем. Наружные радарные системы При рассмотрении типов зон перекрытия подчеркивалось, что для испыта- ний необходимо участие человека. Практически невозможно создать манекен, чьи отражающие характеристики в МКВ-диапазоне совпадают с человеческими. Манекен не способен также имитировать всю гамму добавочных частот отра- женного излучения, возникающего при движении конечностей, а она крайне важна для прибора, работающего на допплеровском принципе. Чем меньше рост нарушителя, тем меньше мощность эха и дистанция надежного обнаруже- ния. На близком расстоянии радар обнаруживает все. Поэтому близко летя- щая птица также способна вызвать ложную тревогу. Методы исчисления зон перекрытия могут сослужить, таким образом, хорошую службу при создании радара, малочувствительного к наружным помехам. Основным доводом в пользу создания зоны необычной формы служит то, что если цель (птица) не "высвечивается" передатчиком, то на приемнике нет эха и ложной тревоги. То же самое верно и в случае попадания птицы только в зону перекрытия передатчика. Энергия, отраженная от нее, не даст эха в зоне чувствительности приемника. Чуть дальше от радара, там, где по схеме датчик не имеет чувствительности, допплеровский сигнал от птицы появится может, но если удачно подобрано перекрытие зон излучения передатчика и чувствительности приемника, эхо будет слишком слабым для срабатывания. Эхо от человеческого тела будет достаточно сильным для реальной тре- воги во всей области наложения зон излучения передатчика и чувстви- тельности приемника. Разделение конусов перекрытия возможно при раз- дельной установке друг над другом передатчика и приемника. Дистанция между ними должна быть примерно 100 длин волны (для 3-х сантиметровых волн это примерно 300 мм, или 3 метра). При большей длине рабочей волны появляется необходимость в технических компромиссах для создания доста- точно надежной системы. Однако компромиссные варианты окупаются снижени- ем чувствительности к малым целям. При использовании диапазона 3 см в периметровых системах ложные тре- воги могут быть вызваны дождем или градом, но разделение передатчика и приемника устранит их. Удачные и неудачные варианты практического использования Еще до начала обсуждения микроволновых детекторов необходимо уточ- нить, что радар установлен там, где это необходимо для конкретного слу- чая. Большие участки пространства В целом, МКВ-устройства способны перекрывать большую площадь в расче- те на детектор, чем любой другой метод сейсмического или пространствен- ного обнаружения. Ширина лицензируемых диапазонов такова, что позволяет установить несколько раздельных детекторов с индивидуальными рабочими частотами для еще большего увеличения охраняемой площади. Широкий разб- рос частот внутри разрешенного диапазона практически исключает риск слу- чайной работы детекторов на близких частотах, появления наведенного допплеровского сигнала и ложной тревоги. Положительные качества микроволновых датчиков, работающих на больших площадях, еще ярче проявляются, если радары установлены на потолке или перекрытии крыши. Зона перекрытия таким образом увеличивается вдвое по сравнению с расположением на стене или колонне. Учитывая, что размеры нормального пучка 120-150 градусов в одной плоскости и 60-75 градусов в другой, нет необходимости направлять его на стены, окна и двери, где по- вышается риск ложных тревог. Благодаря большей, по сравнению с ультразвуком, длине волны, микро- волновое излучение менее чувствительно к внешней вибрации и к помехам из окружающей среды вообще. А поскольку МКВ-излучение пронизывает такие тонкие материалы, как колеблемая сквозняком бумага или картон, и делает это тем лучше, чем больше длина волны, то увеличение этой длины в разум- ных пределах улучшает надежность охраны складских помещений. Площади среднего размера Дать определение "охраняемой площади среднего размера" труднее. Воз- можно, под площадью среднего размера лучше всего понимать такую площадь, перекрытие которой потребует одного детектора и, возможно, второго для ликвидации непросматриваемой зоны. Выбор подходящего для такого помеще- ния способа пространственного обнаружения - дело хозяйское, хотя иногда приходится действовать и методом исключения. Например, в офисах слишком многое может заставить ультразвуковой радар "нервничать", и лучше ис- пользовать его микроволновый аналог, не направляя его на окна и раздели- тельные легкие перегородки. Малые площади С уменьшением площади и возрастанием риска на работу систем прост- ранственного обнаружения начинают все сильнее влиять конструктивные осо- бенности стен, потолка, пола, дверей и окон. Расстояние до них уменьша- ется, и растет, соответственно, возможность ложных срабатываний. Если проникновение в помещение не слишком затруднено, например, через окна в магазине, тогда лучше использовать ультразвуковые детекторы, не направ- ленные на границы территории. В жестких строительных конструкциях, осо- бенно не имеющих окон, более пригодны микроволновые устройства. Если риск не слишком велик, то приемлемы и более дешевые инфракрасные приборы пассивного действия, описанные в главе 17. Запатентованные устройства Как и в случае с ультразвуковыми устройствами, микроволновые детекто- ры производятся многими фирмами. Однако нельзя не отметить, что большинство запатентованных устройств не блещет оригинальностью и не ис- пользует полностью всех технических и эксплуатационных возможностей МКВ. Одной из первых фирм, появившихся на рынке с микроволновым детектором на диодах Ганна, была "Shorrock Security Systems". Ныне ассортимент про- дукции этой компании включает в себя работающие в диапазоне 3 см стацио- нарные переносные камуфлированные модификации (виды) МКВ-детекторов. Фирма "Racal Security" после длительных исследований добилась сниже- ния силы тока питания МКВ-детекторов со 150 миллиампер, потребных для диода Ганна, до 25 миллиампер. Основой прибора является полевой транзис- тор на базе арсенид

Страницы: 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  - 24  - 25  - 26  - 27  - 28  - 29  - 30  - 31  - 32  -


Все книги на данном сайте, являются собственностью его уважаемых авторов и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Просматривая или скачивая книгу, Вы обязуетесь в течении суток удалить ее. Если вы желаете чтоб произведение было удалено пишите админитратору Rambler's Top100 Яндекс цитирования