Лабораторна робота №5

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАХИСТУ ВІД ЛАЗЕРНИХ МІКРОФОНІВ

Мета: ознайомлення з конструкцією та вивчення принципів роботи лазерних мікрофонів. Дослідження ефективності захисту від втрати інформації по оптичному каналу.

1. Теоретичні відомості

Під акустичною розуміється інформація, носієм якої є акустичні сигнали. У тому випадку, якщо джерелом інформації є людська мова, акустична інформація називається мовною.

Акустичний сигнал являє собою збурювання пружного середовища, що проявляються у виникненні акустичних коливань різної форми і тривалості. Акустичними називаються механічні коливання частинок пружного середовища, що поширюються від джерела коливань у навколишній простір у вигляді хвиль різної довжини.

Первинними джерелами акустичних коливань є механічні коливальні системи, наприклад органи мовлення людини, а вторинними - перетворювачі різного типу, у тому числі електроакустичні. Останні являють собою пристрої, призначені для перетворення акустичних коливань в електричні та назад. До них ставляться п’єзоелементи, мікрофони, телефони, гучномовці та інші пристрої.

Залежно від форми акустичних коливань розрізняють прості (тональні) і складні сигнали. Тональний - це сигнал, який викликається коливанням, що відбувається за синусоїдальним законом. Складний сигнал включає цілий спектр гармонійних складових.

Мовний сигнал є складним акустичним сигналом у діапазоні частот від 200÷300 Гц до 4÷6 кГц.

В залежності від фізичної природи виникнення інформаційних сигналів, середовища поширення акустичних коливань і способів їх перехоплення технічні канали витоку акустичної (мовний) інформації можна розділити на повітряні, вібраційні, електроакустичні, оптичноелектронні і параметричні.

Оптичноелектронний (лазерний) канал витоку акустичної інформації утвориться при опроміненні лазерним променем вібруючих в акустичному полі відбиваючих тонких поверхонь (скло вікон, картин, дзеркал і т.д.). Відбите лазерне випромінювання (дифузійне або дзеркальне) модулюється по амплітуді й фазі (за законом вібрації поверхні) і приймається приймачем оптичного (лазерного) випромінювання, при демодуляції якого виділяється мовна інформація. Причому лазер і приймач оптичного випромінювання можуть бути встановлені в одному або різних місцях (приміщеннях).

Для перехоплення мовної інформації з даного каналу використаються складні лазерні акустичні локаційні системи, іноді називаються “лазерними мікрофонами”. Працюють вони, як правило, у ближньому інфрачервоному діапазоні хвиль. Відносяться до систем пасивного типу з використанням природних відбивачів - модуляторів, що представляють собою звичайні внутрішні шибки.

Принцип їх роботи пояснює функціональна блок-схема (рис. 1).

Когерентне лазерне випромінювання від стандартного джерела (1) направляється вбік вікна (2) контрольованого приміщення. Відбите (за законами геометричної оптики) від внутрішнього скла частина випромінювання “повертається” у напрямку контрольного пункту (КП) і попадає в приймач (3). При коливаннях шибки відбуваються зміни у відбитої ІЧ- хвилі - змінюється частота, фаза і напрямок приходу. Залежно від того, який з параметрів поля реєструється, виходять різні по перешкодозахищеності системи.

Найпростішої є система з реєстрацією кута приходу хвилі. Більше складними, однак, більш завдозахищенними, є системи з реєстрацією фазових і частотних змін.

Основним принциповим недоліком всіх таких систем є незахищеність від дії гідрометеорів (дощу, снігу, граду, пилу), рвучкого вітру й інтенсивних вуличних перешкод.

Потенційні їх можливості визначаються не стільки тепловими шумами приймачів ІЧ випромінювання, скільки т.зв. квантовим шумовипромінюванням (випромінювання є не суцільний, а дискретний потік квантів світла). Істотну роль відіграють шуми лазера.

Рівні використовуваних потужностей становлять звичайно 5÷10 мВт.

Дальність контролю принципових обмежень не має, проте, на дистанціях більше 150÷200 м виникають складності по стабілізації системи і її настроюванню.

Системи дорогі й відносяться до числа високопрофесійних погроз.

Як приклад вкажемо на лазерну систему “РК-1035-SS” компанії РК -Electronic(ФРН) Призначення – акустичний контроль віддалених приміщень із вікнами в напрямку КП.

Характеристики:

· джерело випромінювання напівпровідниковий лазер GaAs;

· потужність випромінювання 5 мВт;

· довжина хвилі випромінювання 0,85 мкм (ІЧ діапазон);

· дальність дії до 500 м;

· живлення автономне;

· маса передавача 1,6 кг;

· маса приймача 1,5 кг;

· маса електронного блоку 3,2 кг.

Дата добавления: 2015-11-14