Электронные системы охраны

      Специально обработанный кусочек кварца на месте косточки выработает при этом электрический ток. Этот сигнал уже может быть использован в системе сигнализации.
      Преимущество такой системы в том, что ток возникает только при сжатии и отпускании кристалла, а напряжение растет пропорционально нажиму. Другими словами, оно будет зависеть от ускорения. В физике эта величина обозначается буквой "а", отсюда и названия запатентованных приборов типа "а-детектор".
      На практике вместо кварца используются синтетические материалы типа титанита бария. Этот тот же сплав, который упоминался в качестве излучателя в ультразвуковых датчиках в главе 15.
      Оконные пьезодатчики
      В предыдущем разделе речь шла об ударе по стеклу витрины. Знать о подобных попытках полезно, но чаще всего это - ложные тревоги. Гораздо важнее заметить уже разбитое стекло. Сделать это можно при помощи все той же чувствительности пьезодетекторов к ускорению. Когда стекло бьется, оно издает сложную гамму звуков (в том числе и в ультразвуковом диапазоне). Происходит это из-за быстрых и медленных изгибов стекла в момент удара. В таких условиях пьезоэлектрические устройства вырабатывают ток максимального напряжения. Достижение этого пика однозначно сигнализирует о реальной опасности.
      Пьезодатчики для охраны стен и оград
      Благодаря высокой способности чувствительных к ускорению пьезоэлектрических материалов различать высоко- и низкочастотные сигналы, они весьма подходят для охраны. Большинство естественных колебаний этих преград - низкочастотные, а вот вибрация при попытке проникновения имеет высокую частоту.
      Поскольку вырабатываемое напряжение прямо пропорционально ускорению, то можно перевернуть формулу и полюбопытствовать, какое смещение необходимо для каждой частоты колебаний, чтобы получить определенное напряжение. Такой подсчет даст нам величину различающей способности прибора.
      Для получения напряжения требуется, к примеру, смещение на десятую долю дюйма при частоте в 10 гц. Согласно правилу прямой пропорции, то же напряжение будет получено при частоте в 100 гц смещением на сотую долю дюйма, а при 1000 гц - на тысячную. Реакция пьезоэлектрических детекторов на редкие сигналы, например, от разрезания проволочного ограждения, впечатляет. Но на самом деле этими свойствами пьезоэлектриков воспользовалось крайне мало фирм-производителей сигнализационного оборудования. И это - несмотря на сочетание в них всех преимуществ инерционных датчиков с бесконтактным срабатыванием.
      Датчики на основе электретного кабеля
      Английское выражение " прижаться ухом к земле" значит "быть осведомленным". Службы промышленной безопасности нуждаются в этом прежде всего. Специально для их нужд и был создан электретный микрофон-кабель (Патент США No 3 673 482). Так же, как сейсмический детектор и пьезоэлектрический микрофон, электретный кабель должен быть соединен с источником информации - землей, оградой, дорожным полотном и т.д.
      А вот отличается он от своих собратьев тем, что передает в точности все, что "слышит". Вы помните, что пьезоэлектрические датчики, чувствительные к ускорению, почти не воспринимают низкие частоты (подобно инерционным ЭУ), а сейсмические детекторы, наоборот, тяготеют к низким частотам.
      Мы уже убедились в том, что полезно, конечно, когда датчик фильтрует сигналы, уменьшая число ложных срабатываний, но хуже, когда он отсекает хоть один раз то, что указывает на реальную опасность. Электретный кабель "слышит" все, оставляя труд по сортировке сигналов на долю создателей электронной системы его обслуживания.
      Если вы уже знакомы с использованием электретного микрофона в громкоговорительных и радиовещательных устройствах, то могли бы предположить, что этому разделу место в главе 21 под подзаголовком "Устройства наведенного поля". Это верно, если бы эта книга была об электронной "начинке" систем сигнализации, но речь-то идет о прикладных применениях электроники. Ведь в тех случаях, когда прибор связан с нашей повседневной жизнью, для нас важнее сначала понять, что он делает, а уже потом - как он устроен.
      Электрет - это диэлектрический материал конденсатора, предварительно заряженного на все время пользования путем подачи на диэлектрик высокого напряжения, близкого к пробивному для этого диэлектрика. Было открыто, что подобным свойством постоянно удерживать на себе электрический заряд обладают некоторые вещества из группы флюорэтиленов. Это открытие практически перечеркнуло использование старых микрофонов, требовавших подведения к ним высокого напряжения. Такое электрическое поле ведет себя подобно магнитному. Это отражено и в названии "Электрет", являющимся сочетанием английских слов "electric" (электрический) и "magnetic" (магнитный).
      Малейшего давления на покрытие, произведенного, например, проволокой в ограде, которая прогнулась под ногой нарушителя, достаточно, чтобы появился сигнал, передаваемый на пульт управления. Конечно, совершенно очевидно, что ограда периметра, обнесенная столь чувствительным кабелем, будет генерировать огромное число сигналов от самых слабых воздействий.
      Преодолеть эту какофонию можно тщательным конструированием и испытанием электронных систем обработки сигнала. Причем, испытывать систему следует до поставки ее заказчику. Для наладки оборудования, как правило, необходимо на основе расчетов, эксплуатационного опыта и полевых испытаний выделить набор типичных ситуаций возникновения ложной тревоги, смоделировать их, записать их электронное отображение и создать погашающую электронную модель-зеркало. Точно так же должен быть зафиксирован "почерк" сигналов о реальной опасности. Затем необходимо выделить характеристики, максимально различающие электронное отображение истинной и ложной тревоги.
      Тем не менее, помните упоминавшуюся в главе "ничейную территорию"? Устанавливать датчики внешней охраны только с той стороны, откуда могут подойти люди - это в буквальном смысле напрашиваться на головную боль от ложных срабатываний. Необходима ограда за оградой, даже если их можно установить не более, чем в полуметре друг от друга.
      Обычные микрофоны
      Традиционные конструкции микрофонов также были спасены создателями систем сигнализации от вымирания. Они работают в этой области как сами по себе, так и в комбинированных устройствах. Там, где требуется обеспечить наблюдение за ограниченным числом зон (например, в здании), звуковые микрофоны просто незаменимы. Усиленные сигналы, переданные на центральный пульт управления, в комментариях не нуждаются.
      Многоканальное прослушивание признано непрактичным из-за того, что оно нуждается в слишком большом количестве персонала. Однако подобно иным типам детекторов аппаратура обработки сигналов с обычных микрофонов была подвергнута усовершенствованию путем фильтрации сигналов. Как уже упоминалось, естественный шум более низкочастотен. Звуки, производимые взломщиками, гораздо выше по частоте. Низкочастотные фильтры способны, таким образом, сильно уменьшить число ложных тревог.
      Как только взлом засечен, контрольный пульт на объекте или центральный пульт приводится в боевую готовность. Такая методика воплощается в жизнь системой "Audiogard" ноттингемской фирмы "Abbey Security". "Audiogard" по сигналу тревоги подключает звук с микрофона к громкоговорящей системе контрольного пульта, чтобы охранник убедился в его характере перед вызовом полиции. На такой основе вполне возможно и многоканальное наблюдение за тревогами. Кроме того, возможность собственноручной проверки укрепляет уверенность в себе личного состава охраны.
      Темы для обсуждения
      Было время, когда создатели сигнализационного оборудования и систем пренебрегали микрофонными датчиками. Постоянная борьба с ложными тревогами заставила некоторых из них заново вернуться к забытой методике. Ныне микрофонам обеспечено подлинное будущее как приборам первоначального обнаружения и проверки.
      Электретный кабель - одно из приятных исключений из правила: "Технические новинки никогда не изобретаются специально для систем сигнализации". Если вы еще не сталкивались с ним на практике, наберитесь смелости провести пробный монтаж и решить, даст ли он вам какие-либо новые возможности. Сравните ваши находки с мнением других людей, и если вы считаете, что они перспективны, то рассмотрите другие возможности использования электретного кабеля.
      То же самое проделайте по отношению к пьезоэлектрическим датчикам, включая датчик, срабатывающий от разбития стекла, и обсудите со своими коллегами, почему такой прогрессивной техникой иногда пренебрегают.
      ГЛАВА 19
      КОМБИНИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА
      Проблема ложных тревог
      Пожалуй, легко упустить из виду, что ни один тип датчиков систем сигнализации не работает безотказно в любых условиях. Наиболее надежно датчик функционирует в тех условиях, для которых создавался.
      Недавно я беседовал с производителем линз для ПИК-детекторов. Незадолго до нашего разговора он отправил заказчикам партию в 70 тысяч линз, и по-моему, считал, что ни одна из них не откажет в процессе эксплуатации. Подобные же мысли характерны и для всех производителей элементов ПИК и иных детекторов. Высокая надежность есть результат многих лет эволюции конструкторской и исследовательской мысли. Элементы датчиков порой выходят из строя, но количество поломок куда ниже количества ложных тревог, вызываемых воздействием окружающей среды, в которой действуют приборы.
      Двойняшки?
      Полиция действует совершенно логично, накладывая санкции на организации, в которых система сигнализации подает излишне много ложных тревог. Однако пользователям и создателям систем от этого не легче. Следовательно, существует и рыночный спрос на улучшение качества сигнализации.
      Надежность систем нынче такова, что среднее время между отказами элементов систем измеряется не часами, как раньше, а годами. Однако не ясно, необходимо ли дальнейшее совершенствование оборудования. Следовательно, основной акцент переносится на адаптацию устройств к рабочей среде. Конструктор не имеет достаточно полной информации о рабочей среде, в которой будет эксплуатироваться система.
      Может возникнуть вопрос: а почему бы не поставить рядом два одинаковых датчика? На первых порах это решило бы проблему. Дублирование средств защиты - правильный путь, если есть проблемы в самом оборудовании. Более уверенного обнаружения можно было бы, в принципе, достичь, включив датчики в сеть параллельно: при поломке одного другой все равно сработает. А вот процент ложных тревог снижается при последовательном включении приборов. Когда один из них выйдет из строя, система тревоги не поднимет.
      Два датчика нельзя включить одновременно - и параллельно, и последовательно - в одну и ту же схему. Приходится выбирать между уверенным обнаружением и малым числом ложных тревог. На практике требуется достичь и того, и другого, а также еще и адаптации системы к рабочей среде. Чтобы распутать этот узел, и были созданы комбинированные устройства.
      Комбинированная технология
      В нашем понимании слово "технология" обозначает любой из описанных выше методов обнаружения преступников - звуковой, ультразвуковой, радиоволновый и инфракрасный. Каждый из них достаточно уверенно фиксирует нарушителя. Каждый имеет свой набор типичных ситуаций, вызывающих ложную тревогу. Почему бы датчики не совместить? И в самом деле, почему бы и нет?
      При внимательном изучении датчиков различных типов вполне можно подобрать два таких, которые, обеспечивая сами по себе уверенное обнаружение, максимально различаются по набору источников ложных тревог. Можно, к примеру, сочетать микроволновый датчик с ультразвуковым. Ультразвук не проходит сквозь стекло, но оба датчика - допплеровского типа. Различие между ними невелико.
      Значительно отличается от них по типу источников ложных тревог пассивный инфракрасный метод.
      Вы помните, что допплеровские системы наиболее чувствительны к продольному движению в зоне луча, а инфракрасные - к поперечному. Их сочетание резко суживает число источников ложных тревог. Обе системы способны обнаружить нарушителя по движению тела (и конечностей) в различных направлениях.
      Ниже приводятся примеры комбинированных устройств, разработанных различными фирмами.
      Запатентованные устройства
      В этом разделе обсуждаются следующие сочетания типов датчиков:
      - ультразвуковой допплеровский и пассивный инфракрасный;
      - микроволновый допплеровский и пассивный инфракрасный;
      - микрофонный и пассивный инфракрасный.
      Ультразвуковой датчик и ПИК устройства
      Обсудим, к примеру, прибор "Aritech DR 244", сочетающий в себе эти два типа датчиков. Для подачи тревоги должны сработать оба датчика сразу, причем в предопределенный период времени. Чувствительность датчиков различна и на ложные тревоги. Они, как правило, реагируют по отдельности, не включая сигнал об опасности. ПИК устройство снабжено собственной системой различения для самостоятельного подавления ложных сигналов (многоэлементное слежение). ПИК детектор может устанавливаться так, чтобы обеспечивать обычное пятисекторное слежение за полом или создавать "шторку". Ультразвуковая часть системы отслеживает в помещении объемную составляющую допплеровского сдвига и чувствительна на расстоянии до 7 метров. Дистанция может регулироваться.
      Микроволновый датчик и ПИК-устройства
      Фирма " С and К Systems" настолько уверена в спросе на свои изделия, что специализируется исключительно на комбинированных устройствах. Эта специализация привела к разработке систем для самого широкого круга пользователей под маркой "Dual Tech".
      Представители этой компании небезосновательно считают, что будущее развитие производства систем сигнализации связано с преодолением проблемы ложных тревог, и гарантируют полный возврат денег покупателю, если прибор "Dual Tech" произведет хотя бы одну ложную тревогу в помещении в течение полугода после приобретения. Очень хотелось бы надеяться, что такой подход станет типичным для всего производства систем охранной сигнализации. Мне, по крайней мере, идея подобной гарантии очень импонирует.
      " С and К Systems" избрала сочетание микроволнового радара и ПИК детектора. Если исходить из проведенного ими же сравнения ультразвуковых и МКВ детекторов, выбор микроволнового излучения оправдан благодаря возможности увеличения дальности надежного обнаружения. Только МКВ радары способны по этому параметру состязаться с ПИК детекторами.
      Микрофонные приборы и ПИК устройства
      Это третья комбинация типов датчиков, получившая широкое распространение. Компания " First Technology PLC", известная своими разработками в области инерционных датчиков, выпустила систему "1СА1 100". Применение этого детектора может быть самым различным, однако наиболее всего он подходит для закрываемых на ночь помещений, проникнуть в которые можно, только разбив окно.
      Один из датчиков в комбинации - электронный микрофон с частотным фильтром, настроенным на звук бьющегося стекла в диапазоне 6-8 килогерц. В этом диапазоне работают и многие другие источники звука, поэтому сам по себе такой микрофонный детектор вызвал бы лавину ложных тревог. Отсюда его сочетание с ПИК устройством, весьма необычное по характеру. ПИК детектор направлен на окно. Когда срабатывает микрофон на стекле, тепловой детектор "просыпается" и начинает активное слежение. Даже если преступники, разбившие стекло, отсиживаются в укрытии "до наступления штиля", лишь только они появятся в проеме разбитого окна, ПИК детектор, ожидающий их, подаст тревогу.
      Темы к обсуждению
      Вы должны решить для себя, что для вас важнее - уверенное обнаружение или независимость от ложных срабатываний. В любом случае следует расставить приоритеты.
      Если вам покажется, что двух- или четырехэлементное ПИК устройство надежнее комбинированного, то сможете ли вы объяснить это логически? Несомненно, что комбинированные устройства создаются прежде всего для снижения числа ложных тревог, хотя некоторые из преимуществ комбинирования датчиков фирма " С and К Systems" пытается использовать и для увеличения дальности уверенного обнаружения.
      Однако, если риск столь велик и для вас важнее уверенное обнаружение злоумышленника, каков будет ваш выбор между комбинированными устройствами и четырехканальным обнаружением посредством ПИК систем?
      ГЛАВА 20
      МИКРОВОЛНОВЫЕ БАРЬЕРЫ
      Термин "микроволновый барьер" говорит сам за себя; понятно, для чего предназначен датчик. Правда, если бы мы могли видеть зону перекрытия и датчики, они бы не показались нам похожими на забор. Концепция "микроволнового барьера" появилась на свет сравнительно недавно.
      Необходимость в микроволновых барьерах
      Первые модели датчиков предназначались для охраны периметров, но были случаи, когда их использовали и в помещениях.
      На охраняемом объекте прежде всего существует необходимость в передней линии обороны, способной первой подать сигнал об опасности. Самое простое, что приходит в голову - это прикрепить к ограде вибрационные датчики или нечто подобное. Но при их использовании крайне трудно избавиться от ложных тревог: скажем, вызванных случайным прикосновением к забору проходящих мимо людей, либо сильными порывами ветра.
      Несомненно, убежденные сторонники вибродатчиков будут их совершенствовать, другие же начнут искать альтернативы.
      Альтернативными датчиками являются прежде всего активные инфракрасные лучевые барьеры, описанные в главе 14. Как уже говорилось, инфракрасное излучение может рассеиваться туманом, а в" поле зрения" инфракрасного луча может попасть пролетающая птица, поэтому и возникает требование дублирования заграждения. Рассеяние инфракрасного света в тумане объясняется тем, что длина его волны практически равна размеру частичек влаги, образующих туман. Они-то и поглощают энергию пучка. Система в таком случае бьет тревогу до тех пор, пока туман не исчезнет. В тех местах, где туманы бывают редко, эта проблема снимается. Но там, где туманы часты, приходится искать иной выход - например, увеличить длину волны. Микроволны в тумане не рассеиваются, поэтому и появилась идея микроволновых заграждений.
      Способы контроля за зоной слежения с использованием МКВ барьеров по мере близкого знакомства с ними пробуждают все больший интерес.
      Системы, срабатывающие при прерывании пучка
      Совершенно очевидно ее сходство с инфракрасной сигнализацией активного типа. Передатчик и приемник расположены друг против друга на любом требуемом расстоянии, вплоть до максимально допустимого производителями. Технически это может быть 100 м. и более, но при практической эксплуатации - меньше: для обеспечения прямого пучка между двумя приборами. Заграждение может следовать контурам зоны охраны, рельефу поверхности и огибать естественные препятствия.
      При каждом значительном повороте - вверх, вниз или в сторону необходима дополнительная пара "передатчикприемник". Устройства, как правило, устанавливаются в метре от земли. При рабочей длине волны в 3 см круглая антенна диаметром 25 см даст конический пучок с расхождением около 10 градусов (5 градусов вверх и вниз от центральной оси).
      Оба прибора срабатывают при прерывании луча, и ни в том, ни в другом случае перекрытие на уровне земли не является их основной задачей.
      Системы, перекрывающие уровень земли
      При сомнении в надежности защиты с помощью конусного пучка из-за возможности подползания под него следует изменить его форму.
      Это можно сделать, используя вытянутый в вертикальной плоскости параболический рефлектор высотой в 1 метр и шириной около 25 см. Он устанавливается за длинной щелевой антенной типа волновода. Если основание антенны соприкасается с землей, опасность подползания под пучком устраняется (при условии, что поверхность достаточно ровная).
      Такое расположение дает высокую вероятность обнаружения и низкую чувствительность к ложным объектам. Единственный недостаток - распластанный в ширину пучок неоправданно увеличивает зону обнаружения. Повернув антенну и рефлектор на 90 градусов и установив ориентированный теперь уже по горизонтали рефлектор в метре от земли, мы получим наиболее интересную конфигурацию микроволнового заграждения.
      Микроволновый барьер, чувствительный к сдвигу фазы волны
      Получившееся вертикальное расположение вобрало в себя многие поучительные черты ультразвукового и микроволнового пространственного обнаружения, поэтому в дальнейшем описании этого барьера мы их повторим.
      Формирование пучка
      Как уже было сказано, основная проблема при поиске альтернативы вибродатчикам на оградах, а также инфракрасным лучам - это крайне ограниченное пространство в периметровой зоне, где могут действовать приборы. Однако грамотно сформированный луч способен вписаться в это пространство.
      Для лучшего представления картины следует иметь в виду, что выход антенны шириной 2 метра при длине волны в 3 см даст ширину пучка в 1 градус. Исходя из этого и применяя упомянутую в главе 16 обратно пропорциональную зависимость сечений отверстия и пучка, можно заключить, что антенна шириной 1 метр даст расхождение пучка в 2 градуса (при той же длине волны). Пучок такой ширины вполне впишется в пространство зоны защиты. Если мы пожелаем воспользоваться преимуществами более длинноволнового излучения, например, 12 см, двухметровая антенна даст пучок в 4 градуса, также вполне подходящий для зоны защиты. Он, правда, "съест" побольше ценного пространства на периметре.
      Чтобы предотвратить возможность подползания злоумышленника под луч, предпринимаются две меры - антенны сужаются в вертикальной плоскости, отчего по вертикали луч расширяется до угла в 15-20 градусов и касается земли в непосредственной близости от антенны, и, во-вторых, используется принцип "стоячей волны".
      Использование принципа "стоячей волны"
      В главе 15 при описании истории разработки ультразвуковых датчиков мы уже упоминали принцип "стоячей волны". Там же отмечалось, как перемещения воздуха существенно влияют на ультразвук. Но в МКВ диапазоне этих воздействий нет, и именно здесь "стоячая волна" проявляет свои свойства наилучшим образом.
      Чтобы легче представить себе, что происходит, вспомните о трудностях с замиранием сигнала у радиолюбителей. Замирание - суть изменение в силе принимаемого сигнала под действием части сигнала, отраженного от ионосферы Земли. Все было бы прекрасно, если бы отраженная энергия совпадала на вхождении приемника по фазе с сигналом, пришедшим по поверхности земли. Но ионосфера нестабильна и нестабильна поэтому фаза отраженного сигнала. Отраженный сигнал, приходя ко входу приемника то в фазе, то в противофазе, складываясь с основным, увеличивает энергию последнего либо уменьшает, что и приводит к эффекту замирания.
      При создании систем сигнализации эффект "замирания" может быть использован для обнаружения нарушителя. Нужно лишь перевернуть только что представленную картинку вверх ногами и подставить на место ионосферы поверхность земли как отражатель, а на место объекта возмущений - нарушителя. Результат будет тот же - фазовый сдвиг частот. Полученное "затухание" заставит систему сработать. Таким образом, система прямого луча, использующая идеи "стоячей волны" и чувствительная к сдвигам не только по амплитуде, но и по фазе, способна обнаружить проползающего под барьером злоумышленника.
      Еще одним интересным моментом является способность микроволнового барьера из "стоячих волн" заполнять небольшие выемки на поверхности. Для этого надо лишь чуть выше закрепить антенну и расширить пучок.
      Нежелательное затухание
      Ультразвуковые системы "стоячей волны" имели массу недостатков. Вполне законный вопрос - а имеются ли указанные недостатки у чувствительных к фазе микроволновых заграждений?
      Действительно, изменения отражающей способности поверхности в МКВ диапазоне могут спровоцировать ложные тревоги. Эти изменения могут быть медленными из-за вырастающей травы и быстрыми при ливневом дожде. Если фазовая "картинка" поверхности меняется сверх установленного допуска, тревоги не избежать.
      К счастью, допуск этот благодаря неровности земной поверхности достаточно велик, чтобы сдвиг по фазе его превысил. Он не идет ни в какое сравнение с допуском сдвига по фазе, приводящим к срабатыванию ультразвукового датчика, установленного в комнате с гладкими стенами.
      И все же и микроволновое заграждение может "занервничать", и при установке длинных цепочек датчиков с этим приходиться бороться. Допустив, что один датчик ошибается раз в году, придется смириться с тем, что ограждение из 52 датчиков будет ошибаться раз в неделю. Если это вам кажется чрезмерным (а так оно и должно быть), то как вы будете решать эту проблему? Ответ на этот вопрос вы можете сами найти в главе 15. Он вынесен также в раздел " Темы для обсуждения" в этой главе.
      Соотношения длины волны, ширины пучка и различающей способности
      Наиболее очевидная выгода замены инфракрасной системы микроволновым барьером связана с изменением поперечного размера пучка. В главе 14 отмечалось, что полезное сечение И К пучка света между передатчиком и приемником - 50 миллиметров. Его может перекрыть и птица, и человек, и различить, кому принадлежат эти сигналы, прибор не в состоянии.
      Полезное сечение пучка волн в микроволновом барьере - около 300 мм. Птица прервать его полностью не в состоянии, а человек наоборот вряд ли способен пройти, не прервав пучка совсем. Следовательно, с увеличением длины волны увеличивается размер антенны и возможность фильтровать ложные тревоги.
      Дальнейшее увеличение длины волны еще больше повысит различающую способность системы. К тому же, более длинные волны проникают без помех через бумагу и высохшие на солнце неметаллические объекты, подобные листьям. Инфракрасные заграждения реагируют на листопад.
      Можно возразить, что электронная система инфракрасных приборов способна "выловить" ложные тревоги. На что я отвечу: микроволновые заграждения тоже могут быть оснащены подобными системами обработки сигналов, и соотношение преимуществ не переменится.
      Предел увеличения длины волны достигается тогда, когда антенна становится слишком большой и неуклюжей для реальной ситуации. Поскольку диапазон используемых частот ограничен также и государством, на практике волны длиннее 12 см не применяются. Этого вполне хватит для создания надежных приемников и передатчиков.
      Использование более коротких волн
      Там, где требования к занимаемому пространству очень суровы, у фазированной системы еще больше преимуществ.
      Чтобы сузить пучок, мы можем или сократить длину волны, или расширить выход антенны. А что, если сделать и то, и другое? Результаты нас удивят.
      Более ста лет назад немецкий ученый фраунгофер открыл, что, производя опыты по методике Янга с пучками света, можно при достаточной ширине щели антенны добиться нулевого расхождения пучка на определенном отрезке за отверстием.
      Фраунгофер установил, что длина нерасходящегося пучка света будет равна частному от деления длины щели антенны на длину волны, умноженному на две длины волны. Это в теории, а на практике можно принять, что нерасходящийся отрезок равен просто длине отверстия, умноженной на это частное. Что нам даст эта формула?
      Начнем вычисление для волн 3,2 см х-диапазона и антенны с длиной щели 32 см. Частное от деления по упрощенной формуле Фраунгофера - 10, а при умножении на 0,32 метра - получим, что пучок не разойдется на отрезке 3,2 метра. Какое разочарование! Если микроволновому заграждению предстоит перекрыть 100 метров пространства, результатом наших вычислений можно пренебречь.
      А вот если перейти на длину волны 8 мм (Q-диапазон), а щель антенны увеличить в четыре раза, т.е. до 128 см, частное от деления 128 см на 0,8 см будет равно 160. Теперь помножим 160 на 1,25 /округленную длину антенны/ и получим, что пучок не будет расходиться на отрезке в 205 метров! Этого достаточно практически для любой области применения микроволновых барьеров. Ничейная полоса под нерасходящимся пучком будет шириной 1 метр, а расстояние между внешним и внутренним ограждением можно вполне сократить до 2 метров.
      Преимущества нерасходящегося пучка таковы:
      1/ Поскольку по горизонтали контуры пучка не меняются и расширяется он лишь по вертикали, удвоение расстояния между передатчиком и приемником уменьшает мощность сигнала на приемнике вдвое, а не вчетверо. Следовательно, лучше используются те малые мощности, которые правительство разрешило для микроволновых приборов.
      2/Пространственная чувствительность вдоль пучка более равномерна, так как соотношение площадей перекрытия пучка телом нарушителя изменяется незначительно на всем участке от передатчика до приемника.
      3/ Наземное пространство, необходимое для установки системы, сокращается до минимума.
      4/ Физический закон падения энергии излучения в четвертой степени с увеличением дистанции превращается в квадратичное ослабление сигнала в обычных микроволновых барьерах и сводится к простой линейной зависимости при использовании барьера с нерасходящимся пучком.
      Нерасходящиеся пучки и методы заполнения непросматриваемых участков в чувствительных к сдвигу по фазе системах "стоячей волны" пока еще слабо используются на практике. Время покажет, кто первым займется освоением этих преимуществ.
      Области применения микроволновых барьеров
      Установить подходящие области применения микроволновых барьеров можно опять-таки методом исключения.
      Как уже говорилось в начале этой главы, микроволновые барьеры создавались как средства раннего обнаружения нарушителя на границе зоны охраны. Позже их стали использовать и для охраны особо рискованных зон внутри объекта, включающих несколько помещений.
      Поскольку "струны" микроволнового барьера практически невидимы, люди вполне могут пересечь их и без дурных намерений - случайно. Чтобы избежать этого, микроволновое заграждение необходимо устанавливать 1 внутри 0 видимого заграждения. Точно так же с внутренней стороны зоны на границе поля микроволнового заграждения лучше поставить еще одну изгородь.