июнь
ИЗМЕРЕНИЯ
В.ИВАНОВ
На западе широко распространены
системы охранной сигнализации, вклю-
чающие как простые и дешевые устрой-
ства (ценой до 100 USD), так и суперсов-
ременные, включающие системы спут-
никовой связи и ценой до 15000 USD.
Диапазон контроля различных пара-
метров, обеспечивающих безопасность
жилища или административного здания
весьма широк-датчики дыма, газа, пе-
ремещений за пределами здания, ульт-
развуковые датчики внутри помещения,
миниатюрные видеокамеры, располо-
женные как внутри, так снаружи здания,
емкостные датчики на окнах и входных
дверях и т.д. В сложных системах для
управления всем этим хозяйством ис-
пользуются компьютеры, имеющие спе-
циальные программы для обработки
всей информации, которая поступает от
чувствительных элементов и исполни-
тельных механизмов.
Поданным фирмы House Alarm, про-
изводством и продажей таких систем за-
нимаются десятки и сотни фирм, а объе-
мы продаж растут с каждым годом, дос-
тигая только в США внушительной сум-
мы до 5 млрд. USD в год.
Не вдаваясь в детали конструкции
десятков и сотен приборов, часто двой-
ного назначения (например, акустичес-
кие или лазерные “ружья”, позволяющие
слышать разговор на расстоянии от де-
сятков до сотен метров, или системы
глушения сотовых телефонов в радиу-
се до 300 метров), отмечу, что доля сис-
тем, предназначенных для использова-
ния в системах гражданского назначе-
ния, составляет более 65 %.
Еще в 50 годы, в СССР, профессор
П.К.Ощепков заложил основы интроско-
пии, позволяющей обнаруживать в диэ-
лектрических средах диэлектрические и
проводящие неоднородности
(рис.1).
Они позволили создать достаточно
эффективные датчики перемещений и
фиксации свойств контролируемого
объекта, обладающие по сравнению с
известными - инфракрасными, ультра-
звуковыми, лазерными одним главным
преимуществом - работой в условиях
изменения оптической плотности возду-
ха (туман, дым, дождь, снег). Используя
приемы методического анализа и созда-
ния для этих целей специальных про-
грамм, удалось построить трехмерные
регистраторы, решающие задачу про-
IIIH
С В Ч-Д А ТЧИ КИ
В СИСТЕМАХ
ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
стран-
ственно-
времен-
ной се-
лекции
движу-
щ ихся
объек-
т о в .
П рим е-
нив оп-
тическую терминологию, то СВЧ-датчи-
ки - когерентные источники радиочас-
тотного излучения, которые можно син-
хронизировать, модулировать по час-
тоте и амплитуде.
Если в ИК-датчиках
(рис.2)
регист-
рируется только тепловое излучение
объекта и дальность действия (в быто-
вых условиях) определяется расстоя-
нием
10.
..20
метров, в лазерных
(рис.З)
- до сотен метров, в случае работы на
“просвет", т.е. когда объект пересекает
луч лазера и на выходе лазерного при-
емника исчезает сигнал, а в ультразву-
ковых
(рис.4)
регистрируется как про-
ходящее, так и отраженное акустичес-
кие поля, то СВЧ-датчики обладают не
только всеми перечисленными выше
свойствами, но и высокой избиратель-
ностью по отношению к объекту конт-
роля. Это определяется, в первую оче-
редь, свойствами самой среды, в кото-
рой распространяются радиоволны.
Кратко рассмотрим основные физи-
ческие явления, происходящие при ра-
боте СВЧ-датчиков.
Плоская электромагнитная волна
описывается уравнением
Е = Ефов^- кг)
Н = ^008(1 - к г ) ,
(1)
где Е, Н и Е1, Н1 - напряженности
вектора электрического и магнитного
полей,
(1 - кг) - угловая час-
тота,
1
- время, г - рас-
стояние от точки излуче-
ния, к - коэффициент
распространения, явля-
ющийся комплексной
величиной;
- к = а + ЛЗ, где а -
коэффициент поглоще-
ния и (3- фазовая посто-
янная.
Пространственное расположение со-
ставляющих электромагнитной волны
изображено на
рис.5.
Разность фаз двух точек “Д<р” и раз-
ность хода “Дх” связаны соотношением
Дф =
2л Ах!Х
(2)
В результате интерференции радио-
волн амплитуда достигает максимально-
го значения, если разность хода двух
волн, возбуждающих колебания в этой
точке, равна целому числу волн
“Дх” = к
X,
(3)
и минимального значения при усло-
вии
“Дх” = (2к+1 )А/2, где к = 0 ,1 ,2 ,3 .
.. (4)
Если диэлектрические свойства (ее
действительная “е'”) воздуха равны в пер-
вом приближении 1, а потери очень малы
и определяются величиной порядка
0,0001, то свойства человеческого тела,
на 80% состоящего из водных растворов,
имеют “е'” не менее 40.
..50 на частоте 10
ГГц, а потери могут составлять едини-
цы, а то и десятки единиц
“г"”.
Т.е. “ра-
диоконтрастность” объекта контроля на
несколько порядков превышает “радио-
контрастность” среды, в которой суще-
ствует электромагнитное поле. Для при-
мера, ИК-датчики имеют “контрастность”
6/2001
предыдущая страница 35 Радиолюбитель 2001-06 читать онлайн следующая страница 37 Радиолюбитель 2001-06 читать онлайн Домой Выключить/включить текст