Физические принципы построения извещателей на основе ЛВВ и перспективы их применения

Авторы: Рознов С. В., зам. генерального директора по производству

Ларин А. И., к.т.н., генеральный директор ЗАО "Восток-Специальные системы"

Рис. 1. Самый распространенный вариант монтажа – диагональный

В последнее время все чаще стали применяться периметровые средства обнаружения на основе линии вытекающей волны (ЛВВ). Каковы же особенности таких средств и их основные отличия от других?

Зона обнаружения формируется специальными излучающими кабелями, которые представляют собой коаксиальные кабели, имеющие отверстия того или иного вида в экране. Кабель, подключенный к передатчику, выступает в роли распределенной передающей антенны, которая создает вокруг себя электромагнитное поле. Второй кабель, помещенный в это поле параллельно первому, служит приемной антенной и передает наведенный сигнал на вход приемника. Объект, попадающий в зону между кабелями, благодаря отражению и поглощению им радиоволн, меняет распределение поля, а вместе с ним и сигнал на входе приемника. Расстояние между кабелями меньше длины волны излучаемого высокочастотного сигнала, что обуславливает некоторую неравномерность чувствительности по длине зоны обнаружения. В результате зона обнаружения представляет собой неравномерно гофрированный рукав, вытянутый вокруг кабелей. Изгибая кабели, можно отслеживать изгибы поверхности или соответствующего заграждения в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Известно, что характер распространения, поглощения, отражения радиоволн непосредственно связан с частотой (длиной волны) и параметрами среды. Для полупроводящей немагнитной среды коэффициент поглощения выражается формулой

где

λ - длина волны,

ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды,

γ - удельная электрическая проводимость.

В таблице 1 приведены электрические параметры различных сред.

Таблица 1

Среда	Длина волны, м	Относительная диэлектрическая проницаемость	Удельная электрическая проводимость, сим/м
Морская вода	> 1,0; 0,1; 0,03; 0,003	75; 70; 65; 10	1 - 6; 1 - 6; 10 - 20; 10 - 20
Пресная вода рек, озер	> 1,0; 0,1; 0,03; 0,003	80; 75; 65; 10	0,01 - 0,03; 1 - 2; 10 - 20
Влажная почва	> 1,0; 0,1; 0,03	20 - 30; 20 - 30; 10-20	0,02 - 0,3; 0,5 - 1; 1 - 3
Сухая почва	> 1,0; 0,1; 0,03	3 - 6; 3 - 6; 3 - 6	10-5 - 2x10-3; 0,01 - 0,07; 0,1 - 0,2
Мерзлая почва	> 1,0; 0,1; 0,03	3 - 6	0,001 - 0,01;
Лед (-10°С)	> 1,0; 0,1; 0,03	4 - 5; 3 - 5; 3 - 5	0,01 - 0,1; 0,0001 - 0,001; 0,0001 - 0,001
Снег (-10°С)	> 1,0; 0,1; 0,03	1,2; 1,2; 1,2	10-6; 10-5; 10-5
Лес	> 10,0; 0,1	1,004; 1,04 - 1,4	10-6 - 10-5; 10-5 - 10-3

Общей закономерностью является увеличение ослабления сигналов с ростом частоты. Туман, дождь, снег, являющиеся проблемой для датчиков оптического диапазона, не мешают работе приборов сантиметрового и тем более дециметрового диапазона.

Средства обнаружения на основе ЛВВ работают в метровом диапазоне волн (5-8 м), которые, распространяясь в той или иной среде, ослабляются гораздо меньше вышеуказанных. Чем длиннее волна, тем выше проникающая способность. Поэтому излучающие кабели можно закладывать в землю, дерево, кирпич, бетон, асфальт, пластик и другие материалы, обладающие диэлектрическими свойствами для данного диапазона волн. Трава, кусты, деревья не мешают работе.

Все это позволяет сделать средство абсолютно маскируемым, его можно определить только с помощью специальных радиотехнических средств высокой чувствительности и избирательности. Оно не портит интерьер, не меняет внешний вид заграждения.

Отсюда следует широкий спектр вариантов применения таких средств для охраны периметров.

По статистике применения средств обнаружения на основе ЛВВ наиболее часто применяемым является вариант, когда один кабель укрепляется по верхней части забора, а другой - в земле на некотором расстоянии от него (рис. 1). Преимущества такого варианта в том, что нарушитель с большей вероятностью попадает в зону обнаружения, спрыгивая с забора, животные и люди, перемещающиеся за забором, не вызывают срабатывания средства, нижний кабель можно закапывать в землю до 70 - 80 см и более.

Рис. 2. Горизонтальный вариант монтажа

Рис. 3. Горизонтальный замкнутый вариант монтажа

Вторым вариантом по применяемости является укладка обоих кабелей в землю (рис. 2) на глубину не более 20 см. Этот вариант используется, когда забор сделан из металла, железобетонных плит, или, когда сразу за забором идет интенсивное перемещение техники. Можно создать охраняемый рубеж вблизи здания (рис. 3) (меньше протяженность контролируемого периметра - экономия средств), а также упреждающий рубеж, вынесенный за периметр. Однако вероятность обнаружения такого варианта снижается при большой глубине снежного покрова, если нарушитель в него не проваливается.

Рис. 4. Диагональный вариант монтажа на декоративном ограждении

Варианты, когда один кабель поднят над поверхностью на высоту более одного метра, более предпочтительны, так как снежный покров не имеет значения, их характеристики почти не зависят от состояния грунта, допускают более близкое расстояние между кабелями. Верхний кабель в этом случае можно подвешивать на опорах или декоративном заграждении (сетке) из пластика (рис. 4).

Рис. 5. Вертикальный вариант монтажа. Оба кабеля установлены на ограждении

Рис. 6. Вертикальный вариант монтажа. Кабели проложены внутри ограждения

Когда нет возможности закапывать кабель в землю, оба кабеля крепятся на заборе (рис. 5, 6). В этом случае (если верхний кабель идет не по самому верху забора) есть некоторая вероятность с помощью каких-либо подручных средств перепрыгнуть забор, не попав в зону обнаружения. Также такой вариант плохо защищает от подкопа. Транспорт, люди и крупные животные, перемещающиеся в непосредственной близости от периметра, могут вызывать срабатывание средства.

Рис. 7. Защита контура здания

Можно защищать непосредственно здания и сооружения, фиксировать подход к дому (рис. 7). В этом случае необходимо учитывать, что средство может реагировать на перемещение вдоль окон и стен внутри помещения.

Серьезным преимуществом средств на основе ЛВВ является обнаружение нарушителя, преодолевающего охраняемый рубеж не только стандартными способами в рост, согнувшись, бегом, но и ползущего, а также ведущего подкоп. Последние испытания показали, что при укладке кабелей в землю, зона обнаружения распространяется в глубину не менее чем на 50-60 см от кабелей при настройке средства на нарушителя, перемещающегося по поверхности (фото 1).

Фото 1.

Хотя для средства обнаружения на основе ЛВВ указаны расстояния между кабелями в пределах 1,5-3,0 м, в исключительных случаях, где требуется очень узкая зона обнаружения или при очень высоких заграждениях, можно уменьшать эти расстояния до 1 или увеличивать до 6 м. При этом появляется определенная специфика в работе средства и без консультации с разработчиками такие варианты применять нельзя. Последнее относится и к работе средства в болотистой местности.

Трудно найти периметр или местность, где невозможно было бы установить средства обнаружения на основе ЛВВ в том или ином варианте. Основные ограничения носят экономический характер, так как такие средства стоят дорого.

2006 г.

При цитировании и перепечатке материалов ссылка на источник обязательна.