Филипп Уокер - Электронные системы охраны

Дисперсия

Ниже мы рассмотрим другие фундаментальные причины, которые ограничивают дальность действия пространственных детекторов.

Обратно пропорциональная зависимость от квадрата расстояния

Представим себе незаряженный, но включенный диапроектор, стоящий на расстоянии 1 метра от экрана. Он высвечивает светлый квадрат, яркость которого можно замерить. Удвоим расстояние до экрана. Площадь, покрываемая световым пятном, также увеличится. Измерение вертикальных и горизонтальных сторон освещенного участка показывает, что площадь увеличилась в четыре раза по сравнению с первоначальной. Однако мощность лампы диапроектора осталась прежняя, поэтому можно утверждать, что при удвоении расстояния между прибором и экраном яркость освещения сократится в четыре раза по сравнению с первоначальной. Тот же здравый смысл должен подсказать нам, что для сохранения прежней яркости освещения площади, вдвое превышающей изначальную, нам надо было бы увеличить в мощность лампы в четыре раза, например, со 100 до 400 ватт. Такая обратно пропорциональная зависимость от квадрата расстояния получила название закона обратных квадратов. Она в равной степени применима к радио-, микроволновым, ультразвуковым и пассивным инфракрасным датчикам обнаружения. Однако в случае, когда приемник и передатчик детектора располагаются друг возле друга, как это характерно для устройств, использующих радарный принцип, такая зависимость приобретает исключительно важное значение. Об этом как раз и пойдет речь ниже, а также в главе 15.

Обратно пропорциональная зависимость от четвертой степени расстояния

Закон обратного квадрата применим и для энергии, отражающейся от тела нарушителя и достигающей приемника системы, работающей по принципу радара. Прибегнем к аналогии с диапроектором, предположив, что свет отражается от экрана почти идеально. Экран становится передатчиком, а глаз человека, находящегося рядом с аппаратом - приемником. Допустим, нам удалось сохранить без изменений освещенность экрана после того, как мы удвоили расстояние между диапроектором и экраном. В этом случае глаз человека все равно воспринимает это, как будто яркость света уменьшилась в четыре раза, как и вначале, потому что действует уже известная нам закономерность. Вообще же, в ситуациях она действует в двух направлениях сначала от диапроектора к экрану, затем от экрана к глазу наблюдающего. Таким образом, получается, что глаз получает в качестве отражения одну четвертую часть от одной четвертой части первоначального освещения, или другими словами, одну шестнадцатую часть той энергии, которая воспринималась глазом наблюдателя, когда экран находился на расстоянии 1 метра.

К счастью, человеческий глаз автоматически корректирует свою чувствительность, однако приемник детектора не обладает такой способностью. Приемники детекторов почти все время работают при максимальном уровне чувствительности, в то время как мощность передатчиков обычно ограничивается соображениями экономии или правительственными ограничениями.

Если бы вы пожелали увеличить радиус обнаружения цели у допплеровских систем в два раза, вам пришлось бы увеличить мощность передатчика в 16 раз. В обычных условиях такое едва ли возможно, поэтому многие идут по пути увеличения чувствительности приемников и таким образом усугубляют проблему ложных сигналов тревоги, так как приемники начинают фиксировать любые незначительные отклонения от нормы.

Форма пучка

Обнаружение цели в пространстве имеет еще один значимый аспект, который необходимо знать для общего понимания вопроса. Вернемся снова к примеру с диапроектором. Предположим, что в лекционной аудитории аппарат освещает экран с расстояния 10 метров. Случилось так, что потребовалось место и диапроектор передвинули к задней стенке аудитории на расстояние 20 метров от экрана. С учетом сказанного выше нам ясно, что изображение на экране теперь увеличилось в четыре раза, а освещенность уменьшилась. Оператор может исправить ситуацию, заменив объектив аппарата на другой, у которого фокусное расстояние вдвое больше. Если, скажем, в первом случае лучи падали на экран под углом 40 градусов по горизонтали и вертикали, то уменьшив угол до 20 градусов, мы восстановим прежнюю освещенность, сохранив положение диапроектора в глубине аудитории.

Подобное изменение формы пучка применяется и в сигнализационных детекторах пространственного обнаружения. Выше, приводя пример с допплеровскими датчиками, мы говорили, что для удвоения радиуса обнаружения объекта нам необходимо увеличить в 16 раз мощность передатчика. Но если угол излучения и приема энергии уменьшить по вертикали и горизонтали (например, с обычных 80 до 40 градусов), то реальный радиус обнаружения можно увеличить в два раза, оставив прежними и мощность передатчика, и чувствительность приемника. Этот способ широко применяется в радарной технологии с использованием отражателей, рупоров или линз; при условии правильного понимания его сути, он может найти еще большее применение в устройствах обнаружения.

Запросто с пространственным обнаружением

Теперь мы уяснили себе: в принципах работы различных устройств, фиксирующих передвижение в пространстве, нет ничего непонятного, а, следовательно, в последующих главах мы не встретимся с какими либо трудностями.

Если вы разобрались в сути фотографии, а в школьном курсе вы не имели затруднений с понятиями тепла, света и звука, вы разберетесь и с микроволновыми радарами. Микроволны - это тоже электромагнитное излучение, вся разница состоит только в длине волны. Ну а коль скоро вы разобрались в микроволновых допплеровских детекторах, то с ультразвуковыми сложностей у вас не должно быть: при похожести волн здесь изменяется только среда распространения - воздух вместо эфира. Что же касается инфракрасных лучей, то они нашли себе местечко между светом и микроволнами.

В последующих главах мы рассмотрим практические аспекты работы. Пока же помещенные ниже темы для обсуждения помогут вам проверить, как много информации осталось в вашей памяти по прочтении этой главы.

Темы для обсуждения

1. Почему электронные вспышки зачастую приносят фотографам большое разочарование?

2. Можно ли услышать звук, длина волны которого составляет 10 мм? Какую длину волны имеет самый высокий слышимый звук?

3. Какие волны затухают в среде быстрее: МКВ или ИК? Почему?

ГЛАВА 5

НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ВХОДОМ ВО ВНУТРЕННИЕ ПОМЕЩЕНИЯ

Под внутренними помещениями мы понимаем пространство внутри зданий, ограниченное стенами, полом, потолком, крышей, дверьми, окнами и т.д. В это понятие не входят внутренние площадки дворов, огороженные заборами, и подобные им территории.