ЛЕКЦИЯ 10 Нелинейные локаторы

10.1. Идея нелинейной локации

10.2. Ложные срабатывания нелинейного локатора

10.3. Основы теории нелинейной локации

10.4. Эффект затухания

10.5. Особенности применения нелинейных локаторов

10.6. Выводы

10.1. Идея нелинейной локации

Нелинейные локаторы (НЛ) используются в поисковых работах в течение многих лет. Часть специалистов в области технической безопасности имеют высокое мнение об этой аппаратуре, некоторые (из-за неудачного опыта использования) относятся к ним скептически. Целью этого раздела является разъяснение ряда вопросов, которые возникают при использовании или приобретении НЛ. Когда пользователь понимает эти технические проблемы, не линейный локатор становится очень полезным инструментом для проведения поисковых работ.

Зачем нужен нелинейный локатор

Многие, кто незнаком с техническим шпионажем, думают о подслушивающих устройствах в основном как о передатчиках. Однако на практике используются различные электронные устройства съема информации, не являющиеся радиопередатчиками. В этом и заключается сильная сторона нелинейного локатора, который может обнаруживать и определять местоположение любых электронных устройств, независимо от того, работают они или нет.

10.2. Ложные срабатывания нелинейного локатора

Наиболее распространенная проблема, возникающая при работе с нелинейным локатором, это ложные срабатывания (отклики). Обычные бытовые электронные устройства (телефоны, электронные часы) вызовут срабатывание НЛ, так как они содержат электронные компоненты. Такие отклики обычно легко идентифицируются. Однако бывают «сложные» случаи, когда от клики вызываются металлическими предметами, не содержащими электронных компонентов. Поэтому качественный нелинейный локатор должен отличать настоящие полупроводники от ложных полупроводников. Далее будут рассмотрены технические проблемы и решения, связанные с уменьшением ложных срабатываний нелинейного локатора.

Многие профессионалы, имеющие неудачный опыт работы с нелинейными локаторами, считают, что для уменьшения ошибок при поисковых работах следует использовать нелинейный локатор совместно с рентгеновской установкой или другой аппаратурой, позволяющей получить изображение исследуемых предметов. Использование рентгеновской аппаратуры часто сопряжено с проблемами: необходим доступ с обеих сторон стены, существует опасность облучения, сложность перевозки из-за габаритов и веса. В большинстве случаев при необходимости рекомендуется использовать бароскоп. Для того чтобы заглянуть внутрь обследуемой структуры, требуется лишь просверлить небольшое, легко заделываемое отверстие. Это очень небольшой прибор для подповерхностной локации, использующий радиоволны для получения изображения. Однако его разрешение составляет лишь около 2 см.

10.3. Основы теории нелинейной локации

Антенна нелинейного локатора облучает объект для выявления наличия электронных компонентов. Когда излучаемый сигнал встречает на своем пути полупроводниковые соединения (диоды, транзисторы и т.д.), он возвращается на гармонических частотных уровнях из-за нелинейных свойств соединения. Однако частой проблемой являются ложные отклики, так как места соединения или касания двух разных металлов, окисления также вызывают гармонические сигналы из-за их нелинейных характеристик. Такие соединения назовем ложными. Ниже приводятся графики характеристик по току и напряжению настоящего и ложного полупроводников, см. рисунок.

Сравнивая вторую и третью гармоники

Из-за различий в нелинейных характеристиках настоящего и ложного полупроводников, отклики на второй и третьей гармониках будут иметь различную интенсивность. Когда НЛ облучает настоящий полупроводник, отклик на второй гармонике сильнее, чем на третьей. Ложный полупроводник дает более сильный отклик на третьей гармонике. На рисунке ниже показан этот эффект.

Качественный НЛ обладает способностью сравнивать величину сигналов на второй и третьей гармониках. Эта способность в значительной мере помогает пользователю отличать настоящие полупроводники от ложных откликов. Однако это качество обычно значительно влияет на стоимость нелинейного локатора, так как в этом случае он имеет два приемника. Для НЛ, работающего на второй и третьей гармониках, также очень важно, чтобы приемные каналы были хорошо изолированы и не влияли на работу друг друга. Испытания большого количества нелинейных локаторов со всего мира показали, что большая часть из них не имеет хорошей радиочастотной изоляции. Это означает, что настоящий полупроводник может иметь сильный отклик на третьей гармонике, а ложный – на второй. Поэтому, даже если НЛ работает на двух гармониках, зачастую трудно различить настоящие и ложные переходы. Если нелинейный локатор принимает вторую и третью гармоники, очень важно чтобы его приемники были калиброваны и не оказывали влияния друг на друга.

10.4. Эффект затухания

Многие профессионалы полагаются на «эффект затухания» при идентификации полупроводниковых соединений (рисунок ниже).

Е сли вы слушаете демодулированный аудио отклик от полупроводника, при приближении к нему антенны НЛ произойдет значительное понижение шумов. При удалении антенны шум усилится и достигнет нормального уровня. Аудиошум имеет наименьшую величину непосредственно над полупроводником и нормальный уровень – в стороне от него. При приближении антенны НЛ к ложному полупроводнику аудиосигнал может усилиться и достигнуть максимума непосредственно над ним. При удалении антенны аудиошум достигнет собственного уровня.

Аудио демодуляция, необходимая для «эффекта затухания», может быть реализована как в импульсных локаторах, так и в НЛ постоянного излучения. Есть несколько НЛ российского производства, имеющих «режим 20К». В этом режиме задействуется «эффект затухания» как метод идентификации типов соединений. При этом многие ложные полупроводники могут идентифицироваться с использованием «эффекта затухания», но некоторые из них вызывают этот эффект (то есть идентифицируются как настоящие полупроводники). Более надежным способом использования этого эффекта является прослушивание аудио с частотной модуляцией непрерывного сигнала.

10.5. Особенности применения нелинейных локаторов

При работе с НЛ зачастую возможно не только обнаруживать электронные устройства, но и определить их тип при прослушивании демодулированных аудио сигналов. Например, при обнаружении работающего магнитофона можно услышать аудиосигнал от записывающей головки. Более того, хороший локатор обеспечивает прослушивание синхронизирующего видеосигнала при обнаружении большинства дешевых видеокамер. При использовании FM-демодуляции иногда можно услышать характерные периодические или другие уникальные звуки, вызываемые переключением фазы в работающих электронных устройствах. Поэтому важно практиковаться в использовании НЛ, чтобы легко распознавать характерные звуки, присущие определенным электронным устройствам. Если обнаружен ложный полупроводник, пользователь легко определит его, прослушивая аудиосигнал и одновременно оказывая на него физическое воздействие (обычно ударяя по стене кулаком или резиновой киянкой). Ложный полупроводник отзовется в наушниках треском. При воздействии на настоящий полупроводник оператор ничего не услышит. Нелинейный локатор должен обеспечивать качественную аудио демодуляцию как в АМ, так и в FМ режимах, чтобы использовать ее возможности для идентификации соединений. В то время как дисплей может показывать незначительный отклик, который может быть принят за повышение фона, прослушиваемый тон однозначно показывает на нелинейное соединение. Использование FM модулированного тона позволяет значительно улучшить возможности НЛ, если приемник имеет качественный аудио демодулятор и хорошую изоляцию от передатчика.

Непрерывное излучение против импульсного излучения

Большинство нелинейных локаторов, разработанных в мире, являются устройствами, излучающими непрерывный сигнал в узкой полосе. Однако существует небольшое количество НЛ, которые используют импульсный режим, что имеет свои преимущества. Преимуществом импульсного режима является меньшее потребление тока при условии хорошей конструкции передатчика. Например, приемник принимает сигналы с частотой, достаточной для человеческого зрения и слуха, и выключает передатчик на достаточно длительные интервалы. Эта характеристика уменьшает требования к емкости аккумуляторов и потреблению. Более того, для реализации «эффекта затухания» приемник нелинейного локатора непрерывного излучения должен иметь качественные усилитель низкой частоты и демодулятор. Другим способом аудио демодуляции является излучение в импульсном режиме. Если частота повторения импульсов выше порога слышимости, то для хорошего качества демодуляции достаточно простой схемы амплитудного детектора. Не имеет значения, какое излучение использует нелинейный локатор, если он обеспечивает хороший прием аудио сигнала и прост в использовании. Можно использовать импульсное излучение для амплитудной модуляции и постоянное – для частотной модуляции. Такая схема создает наилучшие условия для реализации «эффекта затухания».

Частотная несовместимость

Большинство нелинейных локаторов работают на одной фиксированной частоте, некоторые имеют несколько каналов. Из-за увеличивающегося количества средств радиосвязи и правительственного регулирования радиодиапазона нелинейные локаторы с ограниченной частотой излучения часто конфликтуют с другими электронными устройствами. Если нелинейный локатор работает на занятой частоте, его показания могут быть случайными и ненадежными. По этой причине НЛ должен работать в достаточно широком диапазоне и автоматически находить свободные каналы для работы.

Уровень мощности и чувствительность

Многие оценивают НЛ по излучаемой мощности, так как эта характеристика сравнительно легка для восприятия. Однако очень важно понять, что чувствительность приемника так же важна, как и мощность передатчика. Также необходимо понять, что НЛ с низкой мощностью излучения и качественным приемником может иметь более высокие характеристики по обнаружению, чем мощный локатор с плохим приемником. Следует иметь в виду, что мощный локатор может вывести из строя электронные приборы и даже нанести ущерб здоровью людей. Поэтому маломощные НЛ могут иметь лучшие характеристики, чем мощные, если первые имеют лучшие приемники.

Необходимо использовать цифровую обработку сигнала для улучшения чувствительности приемника. Это обеспечивает возможность значительно увеличить дальность обнаружения за счет обработки выходного сигнала с приемника. Оператор может вручную программировать уровень усиления обработанного сигнала для оптимизации режима работы НЛ. Кроме того необходимо использовать алгоритм автоматического управления мощностью. Если на приемник поступает слишком сильный сигнал, то автоматически уменьшается мощность излучения для того, чтобы оператор смог оценить отклик от полупроводникового соединения. Когда сила ответного сигнала уменьшается, мощность излучения передатчика возвращается к первоначальному значению.

10.6. Выводы

Важно понять, что во время работы нелинейного локатора происходят два процесса: (1) Обнаружение нелинейного соединения и (2) Выявление различий между настоящими и ложными полупроводниками. О нелинейном локаторе нужно судить как по дальности обнаружения, так и способности различать эти соединения.

Наиболее важной характеристикой НЛ является дальность обнаружения – глубина проникновения сигнала в предметы, находящиеся в месте поиска. Однако концепция этой характеристики должна пониматься правильно и использоваться только для сравнения НЛ во время испытаний в одинаковых условиях. Более того, большая дальность обнаружения не обязательно хорошо характеризует НЛ; вы можете просто обнаруживать электронные устройства (компьютеры, телефоны) в соседней комнате. Во время работы НЛ должен иметь не только достаточную дальность обнаружения, но и возможность соответствующей регулировки (обычно с помощью регулировки мощности передатчика или за счет регулировки степени усиления сигнала приемника) для обеспечения необходимой глубины обнаружения в обследуемом материале. Также важно использовать методы аудио анализа полупроводниковых соединений, такие, как «эффект затухания» и физического воздействия. Для максимальной надежности хороший нелинейный локатор должен использовать несколько методов идентификации настоящих и ложных полупроводников.