РАДИОВИЗОР

Полезная модель относится к области охранной сигнализации, а именно к радио-оптическим средствам обнаружения нарушителей, вторгшихся на территорию охранного объекта через его периметр (границу).
Известен радио - лучевой датчик охраны (патент RU №2079889, МПК G 08 B 13/24, опубл. 20.05.1997 г.).
Датчик содержит генератор опорной частоты, счетчик-делитель, формирователь линейно-изменяющегося напряжения, генератор СВЧ, антенну, смеситель, усилитель, полосовой фильтр, блок анализа частот с двумя группами селективных каналов и первый исполнительный блок, блок контроля, синтезатор синхрочастот, циркулятор, комутатор, дешифратор, трехполюсные переключатели, элементы И и ИЛИ и второй исполнительный блок, компаратор амплитудного приоритета выполнен трактируемым, в блок анализа частот введены суматор напряжений и пороговый элемент, при этом в блоке анализа каждый селективный канал первой группы содержит соединеные последовательно синхродетектор, фильтр нижних частот и усилитель, каждый селективный канал второй группы содержит последовательно соединенные синхродетектор, фильтр нижних частот, усилитель, первый амплитудный детектор, усилитель-фильтр доплеровского сигнала и второй амплитудный детектор.
Работа датчика осуществляется следующим образом:
Формирователь линейно - изменяющегося напряжения вырабатывает напряжение пилообразной треугольной формы, которое управляет модуляцией несущей
СВЧ-частоты генератора СВЧ. Модулированные по частоте СВЧ колебания проходят по открытой СВЧ - связи в антенну и частично (по изолированной СВЧ связи) просачиваются на вход смесителя. При этом антенна излучает электромагнитное поле в форме сигнала, который после отражения от "объекта" (нарушителя) через антенну по открытой СВЧ-связи поступает на вход смесителя, на выходе которого формируется смешанный суммарно-разностный сигнал, их которого выделяется полоса спектра разностных частот изученного и отраженного сигналов.
Недостатком данного датчика является отсутствие видеоконтроля, что снижает надежность контроля.
Известно радиотехническое средство охраны периметра "ЗЕНИТ" (журнал "Системы безопасности", Россия, 2004 г., стр.43-44), в которое входят: от 1 до 8 пар передатчик-приемник, электронный блок обработки сигналов (БОС), блок юстиратора, схема электрической защиты, выключатель незадействованных каналов, буферный аккумулятор; блок БОС устанавливается в отапливаемом помещении и заземляется.
Работа системы "ЗЕНИТ" осуществляется путем многократной микропроцессорной обработки отраженных от нарушителя и принятых затем радиосигналов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Данная обработка позволяет реализовывать фиксацию нарушителя с указанием в ряде случаев направления его движения.
Недостатком системы "ЗЕНИТ" кроме сложного и дорого аппаратурного оформления и необходимости применения устройств электромагнитной защиты, является отсутствие видеонаблюдения и ограниченный спектральный диапазон, что снижает надежность системы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является «РАДИОВИЗОР» (Вестник АН СССР, 1973 г. №12, стр.15-22).
Радиовизор содержит: приемный люминесцентный экран, ультрафиолетовые излучатели в виде 4-х ртутных ламп, ЛУФ-4 с фильтрами из стекла УФС-6, четыре реостата для регулирования силы тока ламп; переходное кольцо, с помощью которого можно менять расстояние между лампами и экраном. Он предназначен для визуального наблюдения полей ИК-СВЧ излучений. Люминесцентный экран, в частности, из кристаллофосфоров (ZnS×Cds-АgNi с добавлением тонкого слоя металла) люминесцирует под воздействием излучения с длиной волны от 1 мкм до радиоволнового диапазона.
2
При слабом термическом воздействии исследуемого ИК-СВЧ излучения, либо при изменении интенсивности УФ-возбуждения экрана происходит резкое увеличение концентрации свободных неравновесных носителей (электронов) и соответственно, вероятности их излучательной рекомбинации, которая происходит в видимом диапазоне спектра. Порог визуальной регистрации излучения экрана примерно 0,2 мВт/см.
В ближнем ИК диапазоне разрешающая способность экрана 10-12 линий/мм, СВЧ диапазоне она определяется длиной волны регистрируемого излучения.
Недостатком радиовизора является ограниченная область применения из-за невозможности осуществления дистанционного визуального контроля за нарушителем на приемном экране, что обусловлено отсутствием в известном радиовизоре зондирующих ИК-СВЧ излучателей, в результате чего, невозможно осуществлять наблюдение за нарушителем в отраженных ИК-СВЧ лучах.
Перед авторами стояла задача разработать радиовизор, с помощью которого можно было бы осуществлять дистанционный визуальный контроль за нарушителем на приемном экране.
Технический результат достигается тем, что известный радиовизор для наблюдения полей ИК-СВЧ излучений, содержащий корпус, приемный люминесцентный экран, ультрафиолетовые излучатели с оптическими фильтрами, согласно полезной модели, дополнительно содержит объектив, волоконно-оптический жгут, с регулируемой укладкой, окуляр, ИК фильтр, ИК и СВЧ излучатели, при этом ИК фильтр установлен перед экраном со стороны падающего потока излучений, а объектив, волоконно-оптический жгут с регулируемой укладкой и окуляр установлены за экраном последовательно и соосно, при этом ИК и СВЧ излучатели установлены на корпусе.
Предлагаемая конструкция радиовизора позволяет совместить в одном измерительном канале визуализацию изображения во всем ИК-СВЧ диапазоне излучений, что обеспечивает возможность дистанционного наблюдения появления на одном экране в широком спектральном диапазоне отраженного излучения от нарушителя.
Благодаря конструкции заявляемого радиовизора осуществляется следующая обработка ИК, СВЧ сигналов: установленных на радиовизоре, например, GaAs - зондирующие излучатели генерируют импульсы с двойной модуляцией с малой продолжительностью импульсов, но со значительным (>0,8 с) интервалом между ними; отраженное от предметов, расположенных в зоне контроля, ИК, СВЧ зондирующее излучение создает на экране яркое «изображение» охраняемой зоны (фоновое «изображение»), которое резко изменяется при появлении нарушителя.
Заявляемый радиовизор не исключает использование (при необходимости) микропроцессорной обработки видеосигналов на выходе волоконно-оптического жгута. Для уменьшения диаметра жгута можно использовать жгут-фокон, у которого диаметр выходного торца значительно меньше чем входной диаметр.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемого радиовизора. На чертеже приведены следующие обозначения:
1 - отраженный от нарушителя поток ИК, СВЧ излучения;
2 - ИК фильтр;
3 - люминесцентный приемный экран;
4 - ультрафиолетовые излучатели;
5 - объектив;
6 - волоконно-оптический жгут с регулярной укладкой волокон;
7 - окуляр;
8 - ИК излучатель;
9 - СВЧ излучатель;
10 - переходные кольца (предназначенные для регулирования расстояний между ультрафиолетовыми излучателями и приемным экраном);
11 - корпус;
12 - втулки;
13-фильтр УФС-6;
14 - поток ИК-СВЧ излучателей.
Радиовизор работает следующим образом: отраженные ИК и СВЧ-потоки излучения 1 попадают через ИК фильтр 2 на внешнюю поверхность экрана 3, возбужденного ультрафиолетовыми излучателями 4, в качестве которых могут быть использованы, например, ртутная лампа, УФ лазер, УФ светодиод, в результате чего, на внутренней поверхности экрана 3 появляется видимое изображение двухмерного ИК, СВЧ поля излучения, упавшего на экран, которое с помощью объектива 5 проецируется на входной торец волоконно-оптического жгута 6 и по нему передается на окуляр 7, через который оператором ведется наблюдение.
Экран способен регистрировать импульсное монохроматическое и неселективное излучение при минимальной пороговой плотности
2
п
энергии одного импульса 1 мДж/см, а пороговая чувствительность К экрана (определяется по формуле):
п
т
1
2
-2
К=KG/λ+λ (%/мВт см),
где:
G - коэффициент поглощения ИК-СВЧ излучения;
т
К - температурная чувствительность люминофора;
1
2
λ и λ - коэффициенты теплоотвода с каждой поверхности экрана за счет излучения и конвекции.
п
1
2
Следовательно, для увеличения величины К можно использовать уменьшение суммы (λ+λ) за счет применения специальных термостабилизирующих схем в конструкции радиовизора.
При использовании двулучевой схемы контроля радиовизором можно измерять фазу ИК-СВЧ поля.
Предлагаемая полезная модель может найти широкое применение в системах охранной сигнализации для дистанционного визуального контроля за нарушителем на приемном экране, а также в системах дистанционного лазерного зондирования, для визуальной дефектоскопии поверхности изделий, для диагностики полей излучения ИК лазеров.