Текст книги "Электронные системы охраны"

Автор книги: Филипп Уокер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 20 страниц)

Независимо от размеров объекта, чем ближе к ультразвуковым преобразователям он движется, тем выше вероятность тревоги. Ложных тревог от мух и моли можно избежать, "разведя" передатчик и приемник в пространстве. После этого моль, попадающая в пучок передатчика, не даст эха на приемник. Дистанция расхождения осей определяется геометрически с учетом формы пучков.

Разделение "стоячей волны" от допплеровского сдвига частот

Ультразвуковой допплеровский детектор может обладать и фазовой чувствительностью, однако нужно ли это? Такой детектор начинает вести себя довольно "нервно". Практика показывает, что даже тренированный в медленном передвижении человек время от времени совершает непроизвольные движения конечностями, и они вполне уверенно фиксируются при настройке детектора на выделение только допплеровского сдвига частоты.

Контрольное время срабатывания

Любое движение даже натренированиый взломщик не способен произвести менее, чем за 100 миллисекунд. Поэтому систему можно настроить на отсеивание более коротких сигналов.

Заземление

Электрическое оборудование обычно заземляется на нулевой провод или подсоединяется к специальному земляному проводу. Подобным же образом заземляется электронное оборудование, имеющее плавкие предохранители. Почему бы не заземлить и полупроводниковый прибор? В последнее время это делается все чаще. Однако это правило почти не распространяется на системы сигнализации. А ведь их заземление помогло бы избежать целого ряда ложных тревог из-за случайных разрядов внутри системы. А они, как правило, совершенно не дают о себе знать при контрольном осмотре системы и повергают эксплуатационников в глубокое изумление.

Контроль за эффективным радиусом действия

Чувствительность ультразвукового детектора должна быть выставлена не более той, которая требуется для охраняемой зоны под конкретное устройство. Чтобы избежать случайного снижения чувствительности до ноля, радиус действия датчика обычно не выставляют на дистанцию меньшую, чем 1/4 максимального радиуса действия. Более точная настройка эффективного радиуса в конкретных условиях требует контрольного прибора, учитывающего закон квадратичного снижения энергии, описанного в главе 4.

Соотношение "сигнал-шум"

Стоит посвятить серьезные усилия снижению чувствительности приемника к шуму и повышению стабильности его работы. О возможных проблемах в работе системы однозначно свидетельствует "зависание" в работе блока автоматического возвращения системы в сторожевое состояние. Вместо того, чтобы вернуться в это состояние через несколько секунд после окончания проверочного движения, "зависшая" система будет продолжать подавать сигнал тревоги.

Контрольные приборы

Окончательным критерием настройки системы сигнализации служит тест на передвижение. Однако это не единственный метод установки параметров системы. Портативные приемники или измерители напряженности поля дают достаточно ясное представление о том, как излучаемая энергия достигает задаваемых участков и обходит те зоны, которые могут вызвать ложную тревогу.

Наиболее приемлемые места использования допплеровских детекторов

Стекло

Ультразвуковые допплеровские детекторы незаменимы и прекрасно работают в зонах, ограниченных стеклянными преградами. Ультразвук, в отличие от других излучений, почти не проникает сквозь стекло, и датчик не реагирует на перемещения вне контролируемой зоны, снижая почти до нуля риск наведенных извне ложных тревог. Вне зоны риска не найдется каких-либо иных излучений, которые, проникнув через стекло, заставили бы ультразвуковой датчик сработать.

Большие площади

Поскольку для выбора частоты ультразвукового передатчика не требуется государственная лицензия, то в одном большом помещении может быть установлено несколько датчиков, излучающих энергию на разных частотах. При этом надо будет лишь стремиться избегать интерференции, как это будет описано выше. Общее необходимое число ультразвуковых датчиков может быть рассчитано с учетом количества зон риска внутри помещения.

Малые площади

Если речь идет о закрытых помещениях небольшого размера, то в них ультразвуковые датчики зарекомендовали себя прекрасными сторожами как зон большого, так и малого риска.

Открытые зоны в помещениях

Обычно ультразвуковой датчик – это последнее звено в системе охраны. Он позволяет обнаружить нарушителя непосредственно в зоне риска после того, как тот преодолел периметровые электронные и физические средства зашиты. То, что зону обнаружения для ультразвуковых датчиков можно легко регулировать, позволяет использовать их для слежения за коридорами и иными незакрытыми подходами к зоне риска.

Однако не следует думать на основании вышесказанного, что ультразвуковая сигнализация есть панацея от всех напастей. Она, как и все прочие формы сигнализации, уязвима для специфических источников ложных тревог. Цель этого раздела, в принципе, и заключается в том, чтобы объединить усилия исследователя и инженера в выборе конкретного типа датчика для конкретных условий. И таким датчиком может стать ультразвуковой, микроволновый, инфракрасный или иной датчик.

Неблагоприятные случаи использования ультразвуковых датчиков

В практике служб безопасности при выборе подходящей системы сигнализации слишком часто приходится действовать методом исключения неудачных решений. Все еще встречаются случаи, когда никакие известные типы датчиков не подходят, поэтому простор для творчества остается.

Допплеровский ультразвуковой датчик может засечь практически любое движение, и поэтому, рассматривая неблагоприятные случаи использования этих приборов, лучше сконцентрировать внимание на источниках ложных тревог. С учетом сказанного остановимся на следующих случаях.

Работа на открытом воздухе

Различающая способность ультразвукового датчика не снижается под открытым небом, но зато так увеличивается количество движущихся природных объектов, что прибор бьет тревогу почти непрерывно. Именно поэтому его не применяют вне помещений. Если инженерам удастся научить систему отфильтровывать ложные сигналы, подаваемые дождем, несущимися по ветру объектами, порывами ветра, птицами и животными, то прибор будет намного шире применяться вне помещений.

Вращающиеся лопасти

Хотя ультразвуковые датчики и устойчивы в разумных пределах по отношению к перемещению воздуха, они все же крытых турбин. Ультразвуковые датчики больше, чем любой тип сигнализации, реагируют на лопастные механизмы из-за высокой вероятности взаимодействия вращающихся лопастей с ультразвуковым излучением, приводящего к появлению допплеровского сдвига частоты близкого тому, который возникает при движении нарушителя. Причем, датчики оказываются чувствительными и к лопастным устройствам внутри вентиляционных шахт.

Раскачивание от ветра

Движение вперед-назад в пучке ультразвукового датчика рождает допплеровский эффект. В охраняемом помещении подобные движения может с тем же эффектом совершать не только нарушитель, но и шторы и жалюзи на окнах. На первый взгляд с этой помехой справиться просто, и, действительно, ряд моделей детекторов подавляет такой сигнал. Однако устройство, подавляющее помехи от медленных колебаний, вряд ли стоит использовать там, где важно сохранить способность допплеровского датчика засекать очень медленное движение. Поэтому в случаях, когда нельзя устранить колеблющиеся предметы, следует прикинуть, что важнее – снизить опасность пропуска квалифицированного нарушителя или снизить процент ложных тревог.

Вибрация

Резонансные частоты каркасов зданий, как правило, лежат ниже зоны чувствительности ультразвуковых датчиков. Однако примером типичного исключения из этого правила является звон окон в резонанс с мотором проехавшего поблизости автомобиля. В одном из Лондонских банковских хранилищ ультразвуковой датчик реагировал на проезд метро под зданием.

Казалось бы, вибрация от такого движения лежит ниже допплеровского разброса частот, однако исследование показало, что каркас здания хранилища был очень жестким. При его строительстве широко использовались стальная арматура и напряженный бетон. При проезде поезда хранилище вибрировало с частотой в 70 герц, а это уже попадало в гармонику допплеровского сдвига для ультразвуковых колебаний. В тот период иных равнозначных методов обнаружения еще не существовало, и датчики пришлось установить на специальных противовибрационных подставках. Если нет возможности соорудить такие подставки, то следует избегать установки ультразвуковых датчиков в местах, подверженных вибрации.

Телефонные аппараты

В Великобритании звук звонка телефонного аппарата старой модели простирался далеко в ультразвуковую область и доставлял немало хлопот тем, у кого имелись ультразвуковые датчики. Современные мелодичные телефонные звонки менее насыщены высокими частотами и меньше беспокоят ультразвуковые системы.

Трубы отопления и воздушного снабжения

Подобно духовому инструменту, звучащему в доступном диапазоне, трубы отопления и пневматических устройста могут под давлением дать течь и "зазвучать" в ультразвуковом диапазоне частот. Частота такой "ноты" может интерферировать с рабочей частотой ультразвукового датчика. Если нет способа быстрого обнаружения подобных утечек, то ультразвуковые датчики лучше не устанавливать вблизи воздушно-паровых труб.

Границы допустимой скорости движения воздуха

Когда мы с вами обсуждали пригодность радарных ультразвуковых устройств для систем сигнализации, уже говорилось, что радары могут работать на сквозняках из-за нулевого суммирования скоростей сигнала и эха. Это верно и для конвекционных потоков воздуха от систем отопления. Однако есть границы приспосабливаемости датчика к скорости движения воздух И чем ближе к ним скорость, тем выше вероятность ложных тревог. Причина их здесь очевидна. Выход из подобной ситуации один – правильно установить датчик. Если иного места, кроме как над батарей отопления, нет, ультразвуковой детектор лучше не ставить.

Сочетания сигнализационных датчиков

Ультразвуковой датчик имеет столько преимуществ что, несмотря на указанные недостатки, некоторые пользователи тем не менее, стремятся использовать его, сгладив отрицательные моменты. Так родилась идея сочетаний сигнализационных сисстем. В них ультразвуковой датчик сочетается, например, с микроволновыми радарами таким образом, что при нарушении пространства в зоне риска срабатывают оба датчика. А ультразвуковой датчик сработает в потоке горячего воздуха, микроволновый радар не подтвердит этого сигнала и, таким образом, не позволит включиться сигналу тревоги. Подобные двойные сочетания подробно рассматриваются в главе 19.

Запатентованные ультразвуковые устройства

Фирм, производящих системы сигнализации, так много, что выбрать из этого моря техники "рекомендуемые автором" устройства – задача крайне тяжелая. Поэтому ниже описываются либо классические варианты воплощения рассмотрения технических принципов, либо устройства, которые мне знакомы технических принципов, либо устройства, которые мне знакомы как конструктору или пользователю.

Следующие примеры показывают, что ультразвуковые приборы распространены не только в Великобритании. Американская компания "Aritech" продает в Европе через свой бельгийский филиал ультразвуковые датчики серии "Advisor". В приборах этой серии фирма традиционно использует хорошо зарекомендовавшую себя технику фазовой обработки сигнала. Они отличают эхо нарушителя от помех, созданных вибрацией стен и штор, раскачиванием люстр. Эти датчики оценивают характер изменения расстояния до объекта перед включением сигнала тревоги. Влияние сквозняков на ультразвуковой радар исключается физическим принципом его работы.

Модели "DU 160", "DU 161" и "DU 162", которые отличаются тем, что первый имеет корпус из пенопласта, второй можно устанавливать на потолке, а третий имеет корпус из металла.

Прибор "UMD3", производимого английской фиpмoй "Racal-Guardal" и устанавливаемого в системах сигнализации фирмы "Chabb", интересен тем, что он крайне экономичен в потреблении электроэнергии по сравнению с теми, которые используют в своей схеме колебательные контуры с диодом Ганна. Система невосприимчива к сигналам от передвижных радиостанций. Фотография показывает изящное внешнее оформление прибора.

Прибор "Cerberus US 10" выпускается в Швейцарии. Он тоже оснащен радарным дальномером и не срабатывает при появлении эха в 1-2 метрах от него, а, следовательно, не реагирует на близко летящих насекомых. Наличие дальномера означает, что нет необходимости разводить в пространстве передатчик и приемник. Появляется возможность уменьшить габарит) 1 прибора. Система "Cerberus" способна различать маскировку и, таким образом, еще более укрепляет лидирующее положение ультразвуковых детекторов в охране зон высокого риска.

Темы к обсуждению

Непосвященному трудно с первого раза понять работу радио– и ультразвуковых устройств. Их заставляет работать нечто, нами не воспринимаемое.

Обсуждение пользы не принесет, пока вы на практике не познакомитесь с работой ультразвуковых допплеровских датчиков. Никакой моделью не заменить собственное испытание датчика, проведя его в одиночку или с помощью товарища, способного постоять на месте. Проработайте эту главу и проверьте все возможные свойства вашего прибора. Не забудьте проверить, как поведет себя датчик, закрепленный на потолке или перекрытии крыши. Какая форма излучателя лучше подойдет для этого расположения? Будет ли маскировка цели представлять трудности? Почему потолочное устройство будет реагировать на проникновение и избегать ложных тревог успешнее, чем первые модели "Deccalarm".

ГЛАВА 16

МИКРОВОЛНОВЫЕ РАДАРНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

Как уже говорилось в главе 15, практическая потребность в устройствах, более надежных, чем "системы стоячей волны", вызвала к жизни радарные приборы. Поначалу из-за отсутствия иных пригодных технических принципов был использован ультразвук. Однако несколько позже британский ученый Джон Ганн открыл возможность получения микроволнового излучения при пропускании слабого тока через маленький полупроводниковый диод. Это изобретение вытеснило высоковольтную тяжелую лампу-клистрон как источник МКВ-излучения. Создатели систем сигнализации не замедлили взять на вооружение диод Ганна.

МКВ – шаг вперед или альтернатива ультразвуку

Об открытии Джона Ганна промышленным службам безопасности стало известно тогда, когда многие фирмы наладили широкий выпуск ультразвуковых допплеровских детекторов. Ганн работал в рамках правительственного радарного проекта. Такое стечение обстоятельств привело к использованию микроволнового излучения в радарных системах сигнализации. Дальше мы увидим, что радарный принцип – не единственная возможность применения микроволн в системах охраны.

Ультразвуковые и микроволновые детекторы разрабатывались в 60-х годах, но прежде чем решать вопрос, вынесенный в заглавие, стоит разобраться, для чего же конкретно предназначались МКВ-датчики. Они были достаточно просты по конструкции, разрабатывались независимо от ультразвуковых собратьев и предназначались для обнаружения нарушителей в помещениях, особенно после того, как те обошли периметровые датчики – к примеру, дверные контакты.

Следовательно, они выполняли те же функции, что и ультразвуковые радары. Цель конструкторов была одна и та же, но если говорить точно, ультразвуковые и МКВ-радары дополнили друг друга. Они не являются последовательными этапами прогресса, так как у МКВ-радаров есть и свои достоинства и недостатки.

Физические свойства микроволнового излучения

Вам могут показаться незнакомыми некоторые слова и понятия, упомянутые здесь. Сложности можно снять, вновь вернувшись к главе 4. Кроме того, чтобы не терять время на повторное изложение принципов работы радара, позвольте порекомендовать вам ознакомиться еще раз с главой 15.

После этих необходимых замечаний мы с вами могли бы поглубже рассмотреть разницу между МКВ и другими волновыми принципами создания систем сигнализации, а также плюсы и минусы микроволнового излучения.

Энергия

Мы привыкли к мысли, что получаем тепло от солнца. После долгого космического путешествия оно достигает Земли и согревает нас с вами. Свет разновидность этой энергии, ко он по-другому влияет на организм. У светового излучения выше частота колебаний и короче длина волны.

Подобная энергия может быть получена искусственным путем. У человечества есть световые приборы и приборы, выделяющие тепло. Микроволновое излучение – из той же энергетической электромагнитной гаммы. Мы не расшифровываем значение термина "электромагнитная энергия", а используем его в качестве различительного обозначения. Ведь существует акустическая, кинетическая и другие виды энергии.

Длина волны

Несмотря на свое название микроволновое излучение имеет большую длину волны, чем свет и тепло, и поэтому может глубже проникать в человеческое тело и другие материалы. Если бы это было не так, не было бы смысла торговать микроволновыми печами, которые тем и примечательны, что разогревают пищу изнутри продукта, а не сверху, как это делают обычные печи, где "работает" более высокочастотный "обычный" жар. Длина волны излучения в МКВ-печи – около 25 см. Системы сигнализации пользуются и более длинными, и более короткими волнами, в чем вы вскоре убедитесь.

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 микроволновых печей измеряется киловаттами, а в системах сигнализации государственные службы большинства стран используют источники мощностью от 1 до 10 милливатт – в миллионы раз слабее.

О безопасности МКВ-сигнализации вы можете судить по отсутствию несчастных 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 трудно 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 скоростью света. Следовательно, те проблемы, которые представляли для дифракционных ультразвуковых систем сквозняки и прочие движения воздуха, для микроволновых систем такого рода не существуют. Таким образом, радарный 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 передатчиком и приемником должна быть открытая прямая линия; микроволны можно отражать, преломлять и фокусировать.

Проникающая способность

Понятие проникающей способности впервые появилось в нашем с вами словаре при обсуждении различных видов электромагнитной энергии. Но с ней стоит разобраться поглубже, чтобы квалифицированно противопоставлять, сравнивать и применять МКВ и ультразвуковые приборы в конкретных практических ситуациях. Ключевым моментом является то, что МКВизлучение проникает через все, кроме металла. То, насколько это влияет на систему сигнализации, зависит от плотности и толщины слоя неметалла. Например, кирпичная стена поглощает большую часть энергии МКВ-излучения, и происходящее за этой преградой не вызывает срабатывания системы – особенно если принять во внимание оптические свойства луча, и пучок отводится от стены. Однако для МКВ-излучения "не существует" деревянных дверей, стекол, панелей из ДСП. Именно поэтому использование МКВ-датчика вблизи окна может 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 проникающей способности микроволнового излучения подойдет следующая мнемоническая 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 координат 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 успехом она могла бы пользоваться и микроволновым излучением.

Летучая мышь настолько совершенно ориентируется в пространстве, что пытавшимся добиться таких же результатов инженерам-конструкторам приходилось довольствоваться их простейшими подобиями, дальнейшее совершенствование которых затруднялось их дороговизной и лавинообразным ростом технологических сложностей.

Кое-что еще о допплеровском эффекте

Если дело того стоит, то летучая мышь может пролететь в полной темноте через дыру не шире размаха ее крыльев. Чтобы выполнить такой трюк, она должна своей сложной радарной измерительной системой определить точный угол сдвига своего тела в стороны, скорость, расстояние до отверстия и его ширину. Для определения скорости летучая мышь использует допплеровский эффект, а для измерения дистанции и направления различные виды этих животных пользуются амплитудной или частотной модуляцией ультразвука, 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 позаимствовать лишь допплеровский эффект.

Стоит также обратить внимание на то, что в случае летучей мыши отверстие стоит на месте, а движется источник ультразвука. В системах сигнализации 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 постоянно. Все, что попадается на пути луча, отражает часть его энергии на приемник в виде эха. Если объект стоит на месте, частота волны эха не изменится. 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 комнату, частота сигнала-эха будет отличаться от частоты исходного импульса. 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 сигнализации. 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 образом разносторонность системе приема, то в наших руках будет весьма эффективное 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 микроволновый 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 ложных тревог, относится и к микроволновым радарам. Что особенно важно электронные системы обработки сигналов в обоих случаях практически совпадают.

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 устройство и обеспечение его долговременной надежной работы – тоже конструкторская задача высокой сложности. Кроме того, диод Ганна, используемый для генерации МКВ, к сожалению, не очень эффективен. Разрушение термического контакта между диодом и металлической оболочкой резонатора может привести к перегреву и последующему отказу покрытия. Преодолеть малую эффективность системы можно, используя недавно открытые источники микроволновой энергии, такие, как полевые транзисторы на базе арсенида галлия (тиристоры).

Проблем со стабилизацией частоты тока и эффективностью источника излучения 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 снижает 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 – излучатель изначально создавался для приборов дистанционного управления телевизорами. Лишь по счастливой случайности было обнаружено, что его конический 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 оказалось микроволновое оборудование с длиной волны в 3 см. Вместо проводов электромагнитная энергия подобной частоты могла передаваться по трубчатым 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 "антенн" и формирующих насадок. Вы можете спросить, какие размеры каким соответствуют, 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 поверхности емкости с водой. Подобная аналогия уже использовалась в 1801 году Томасом 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 значит, 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, обнаружить нарушителя во всех положениях в пределах защищаемого пространства, 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. Одна 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 границы обнаружения.

Размеры зоны перекрытия обычно можно рассчитать, исходя из ширины пучка, но его форму можно установить лишь на практике. Практические испытания 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 замедленного 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 минимальном допплеровском сдвиге. Если при испытании на очень малых скоростях выявляются проблемы в работе системы, возможно, стоит позаимствовать некоторые принципы пассивного инфракрасного обнаружения. Вертикальное сечение зоны перекрытия можно установить, поставив радар на бок и замерив его так же, как и горизонтальный – передвижением.

В следующем разделе мы обсудим интересное применение зон перекрытия для создания наружных радарных систем.