Какие наиболее важные моменты следует помнить о методе "стоячей вол-
ны"?
Мембраны передатчика и приемника всесторонне ориентированы для прост-
ранственного контроля за проникновением.
Сигнал на входе приемника - это сумма мощностей всех отраженных и
прямых ультразвуковых волн.
Воздух и обстановка помещений неподвижны. Перемещается лишь наруши-
тель.
Прекрасно. Мы получили систему, которая сработает, даже если наруши-
тель обошел все системы сигнализации на периметре. И было время, когда
система "стоячей волны" применялась очень широко.
Проблемы конструкторов и пользователей
К сожалению, эта система использовалась и в тех условиях, когда хотя
бы одно из этих условий не выполнялось. В таком случае система устраива-
ла такое количество ложных, а главное, пустяковых тревог, что начались
поиски новых решений. Практика применения метода "стоячей волны" вскоре
показала его слабости.
Изменения в обстановке помещения
Уже говорилось, что не всегда возможно заново включить систему "стоя-
чей волны" после изменений или перестановок в помещении. Казалось, что
эту проблему решить просто. Для типичной системы с одним приемником она
практически аналогична по характеру трудностям радиолюбителей с уходящей
с диапазона станцией и "мертвыми зонами" приема. Прослушав передачи на
KB или СВ с большого расстояния, вы можете тоже составить себе представ-
ление, как это выглядит. Чтобы избежать затухания, опытные связисты ста-
вят рядом одну или несколько добавочных антенн и подключают их к одному
приемнику так, что они компенсируют друг друга.
Если перенести эту аналогию на ультразвуковые детекторы "стоячей вол-
ны", можно представить, что некоторые отраженные пакеты волн попадут
друг другу в противофазу на мембрану приемника после изменения обстанов-
ки. Они погасятся, сигнал будет слабее, и вместо того, чтобы встать в
положение "готовность", сигнализация забьет тревогу. Совершенно очевид-
но, что эту проблему можно решить усреднением мощности сигнала с нес-
кольких приемников. Но беды системы "стоячей волны" на этом не кончи-
лись.
Движение воздуха
Еще одна слабость систем "стоячей волны" - это постоянные ложные сра-
батывания из-за сквозняков и работающего отопления в помещениях.
Чтобы представить, от чего это происходило, давайте упростим - пусть
даже до предела - ситуацию перемещения воздуха. Сначала представьте, как
излучатель "стоячей волны" посылает на приемник энергию в виде дробинок.
В спокойном воздухе все дробинки будут перемещаться с одной скоростью -
напрямую или рикошетом. А вот если в комнате появился сквозняк и дует от
передатчика к приемнику, дробинки будут летать напрямую быстрее, чем ри-
кошетом. Рисунок волны нарушится, и система забьет тревогу.
Эту проблему решить было невозможно. "Я бы отсюда не шел" - как гово-
рят в Корнуэле, когда их просят показать дорогу.
Альтернатива - радарный принцип
Особенностью и достоинством ультразвукового детектора, работающего на
радарном принципе, является то, что приемник и передатчик стоят рядом,
смотрят в одном направлении, а не висят на противоположных стенах.
Снова воспользовавшись образом дробинок, можно представить, как
действует радар. Передатчик выстреливает шарик по комнате. Тот отражает-
ся от противоположной стены и летит к приемнику. Если в комнате сквоз-
няк, то по пути к стене дробь летит быстрее, а вот зато обратно - мед-
леннее. Ускорение и торможение погашают друг друга, а общее время движе-
ния в спокойном и неспокойном воздухе совпадает. Разброс данных на при-
емнике настолько мал, что сквозняк на такую систему ультразвуковой сиг-
нализации не влияет.
Поэтому появляется возможность за счет наложения избежать ложных тре-
вог от колебания воздуха.
Подобная перспектива была достаточно привлекательной, чтобы радарный
принцип был взят на вооружение системами безопасности. Оставалось дать
ему конкретное воплощение.
Свойства ультразвуковых детекторов, использующих радарный принцип
Поскольку радарный принцип позволял резко снизить процент ложных тре-
вог из-за колебаний воздуха, оставалось посмотреть, какими еще досто-
инствами и недостатками он обладает.
Отраженная энергия
В первую очередь, стоит обратить внимание на то, что работа ультраз-
вукового детектора, основанного на радарном принципе, не зависит от ри-
сунка отраженной волны и не замыкается на рисунок "стоячей волны".
Линия видимости
Однако его работа зависит от наличия отраженного от нарушителя сигна-
ла-эха. Чтобы он появился, необходимо, чтобы в зоне работы ультразвуко-
вого детектора не было какихлибо преград.
Допплеровский сдвиг частоты
Работа ультразвукового детектора основана на допплеровском сдвиге
частот, возникающем при отражении волн от движущегося по помещению нару-
шителя. Механизм этого процесса описан в главе 4.
Неблагоприятные отраженные волны
За исключением случаев, когда просматриваемый объем пространства
очень велик, возможно возникновение многочисленных неблагоприятных отра-
женных волн точно также, как и у систем "стоячей волны". Следовательно,
при создании радарного устройства необходимо экранировать прибор от сра-
батывания при взаимопогашении или, напротив, резонансе приходящих сигна-
лов. Он должен реагировать лишь на допплеровское смещение частот.
Фокусировка
Поскольку необходимости в рисунке "стоячей волны" нет, то можно вос-
пользоваться описанными ниже свойствами ультразвуковых мембран. Ультраз-
вук, как и свет, можно фокусировать и, следовательно, при хорошем
конструировании при подборе мембран добиться любой необходимой ширины
луча.
Направленное пространственное обнаружение
Фокусировка пучка дает возможность направить его именно на те участ-
ки, которые желательно защитить. Кроме того, с помощью фокусировки можно
увести излучение от потенциальных источников ложных срабатываний. Именно
поэтому в практике служб безопасности за радарами укрепилось наименова-
ние "направленные" объемные детекторы, отличающиеся от ненаправленных
детекторов "стоячей волны".
Пределы надежного обнаружения
Если луч поддается фокусировке, то его обнаруживающая сила и
дальность зависят от границ эффективного действия. Дальность эффективно-
го действия есть функция мощности выходного сигнала и способности прием-
ника еще выделять эхо. Дальность эффективного действия также определяет-
ся условиями распространения волн. Ультразвуковой луч не способен про-
никнуть через твердую преграду - стену, дверь, окно, ящик, пол или пото-
лок.
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 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95