Материал: Груба - Системы охранной сигнализации (2012) 10mb

белой картинки, в которой более нагретым телам соответствуют более светлые тона, либо в виде цветного изображения, где цвета от синего до красного соответствуют последовательному повышению температуры.

Чувствительные матрицы тепловизоров могут быть охлаждаемыми или неохлаждаемыми. Охлаждаемые более чувствительны и имеют более низкий уровень шумов. Но они же и дороже. Охлаждение может быть термоэлектрическим (с помощью элементов Пельтье) или с использованием сжиженных газов. Последний вариант обеспечивает более глубокое охлаждение, однако он связан не только с большими расходами на сложную аппаратуру, но и с постоянными затратами на жидкий азот или гелий. Небольшой элемент Пельтье при потребляемой мощности около 5 Вт обеспечивает охлаждение матрицы площадью 1 см2 на 30°C.

По принципу действия матрицы делятся на фотонные и тепловые. Фотонные преобразуют поток фотонов непосредственно в электрический сигнал, как например, в фотоэмиссионных датчиках. Тепловые сначала поглощают излучение, что приводит к повышению температуры элемента. В свою очередь, нагрев может регистрироваться либо с использованием болометрических элементов, меняющих свою проводимость, либо пироэлектрических, меняющих поляризацию. Для изготовления ЧЭ используются десятки различных материалов, таких как окись ванадия, аморфный кремний, титанат свинца, соединение ртуть-кадмий-теллур (РКТ). Сравнительные характеристики матриц на основе некоторых материалов демонстрируют широкий диапазон изменения их параметров (табл. 2.25.3).

Наиболее часто в тепловизорах применяются микроболометрические матрицы. С одной стороны, болометр превосходит по быстродействию медлительные пироприемники, а его чувствительность (менее 0,1 нВт) весьма высока. С другой стороны, его стоимость не так велика, как у охлаждаемых матриц на основе РКТ.

Достоинства тепловизоров:

—обнаружения человека в полной темноте, ночью, в лесу, во время тумана, дождя, снегопада; длины волн ИК излучения превышают длины волн видимого света, поэтому ИК излучение в меньшей степени рассеивается на капельках тумана или частицах пыли и обеспечивает большую дальность видимости;

—пассивный принцип действия; тепловизор полностью маскируем, он не требует подсветки;

изображение почти не зависит от времени суток или внешнего освещения;

—потенциально высокая помехоустойчивость; возможность отслеживать траекторию движения и отсеивать случайные воздействия, не складывающиеся в непрерывную траекторию; возможность точного указания текущего положения нескольких объектов одновременно; обнаружение не только движущихся, но и неподвижных объектов;

—обнаружение любых нагретых объектов, автомобилей, работающей техники;

—возможность записи изображений.

Недостатки тепловизоров:

—высокая стоимость, хотя имеется заметная тенденция к снижению их цены;

—тепловизор не дает резкого детального изображения; по тепловой картинке трудно идентифицировать личность человека;

—ограниченный срок службы некоторых типов чувствительных матриц;

—отсутствие программного обеспечения для автоматического обнаружения человека на тепловой

картинке; оно отличается от обработки видеоизображений в области видимого света, например, в части обнаружения неподвижных объектов, излучающих тепло.

Параметры типичного тепловизора: ЧЭ – микроболометрическая матрица на основе оксида ванадия; размеры матрицы – от 20×20 до 320×240 элементов; чувствительность к электромагнитному излучению в диапазоне длин волн 7…14 мкм; диапазон измеряемых температур – от минус 10 до плюс 200…300 градусов; минимальный порог обнаружения разности температур – 0,02…0,2 градуса; средний порог – 2 градуса; дальность действия – 100…300 м; угол поля зрения – 10…40 градусов; наработка на отказ – 40 тыс. часов; напряжение питания – 10…20 В; потребляемая мощность

– 15…20 Вт; диапазон рабочих температур – от минус 50…0 до плюс 50…60 градусов; размеры – от 100×100×100 мм до 400×100×100 мм; масса – 0,6…4 кг; часто имеется видеовыход (PAL) или выход для записи на компьютер (RS232); стоимость – 100…250 тыс. рублей (3000…8000 $).

2.26. Фотолучевые СО

Принцип действия фотолучевого СО основан на регистрации прерывания луча электромагнитного излучения во время пересечения его нарушителем. Отличие от радиолучевого СО состоит в использовании излучения с более короткой длиной волны. Малая длина волны позволяет сконцентрировать энергию в виде очень узкого луча. Но она же приводит к более интенсивному рассеянию на частицах малого размера. Фотолучевые СО могут работать в диапазонах ультрафиолетового (УФ) излучения (длина волны λ < 0,38 мкм), видимого света (0,38 < λ < 0,76 мкм) или инфракрасного (ИК) излучения (λ > 0,76 мкм). Обычно выбирается диапазон ИК, поскольку источники видимого света немаскируемы, а УФ – небезопасны, дороги и требуют большего расхода энергии. Длина волны ИК излучения чаще всего составляет 0,8…1,0 мкм, она лежит лишь чуть выше интервала длин волн видимого света и значительно отличается от диапазона, используемого в ИК пассивных СО.

Фотолучевое СО состоит из излучателя (И), приемника (П) и блока обработки (БО), активирующего сигнал тревоги при появлении объекта обнаружения (ОО). Диаграммы направленности (ДН) излучателя и приемника ориентируются своими осями друг на друга (рис. 2.26.1). В результате образуется ЗЧ малого диаметра. Для длины участка L = 10…100 м диаметр первой зоны Френеля в центре участка составит 2R1 = (λL)1/2 ≈ 0,3…1 см. Таким образом, узкий прямолинейный луч диаметром до нескольких сантиметров формируется независимо от величины угла ДН θ. Вблизи от И и П ширина луча несколько уже, чем в средней части участка. Малая величина угла ДН θ выбирается для концентрации энергии в заданном направлении, повышения дальности действия излучателя и избавления от побочных отражений. Минимальное значение угла составляет примерно θ ≈ 0,01…0,02, так как для СО с меньшими его значениями трудно добиться точного совмещения ДН излучателя и приемника.

Рис. 2.26.1 Фотолучевое СО

Фотолучевые СО могут носить другие названия: фотоэлектрические датчики, ИК активные извещатели, ИК лучевые извещатели, активные лучевые ИК извещатели, ИК барьеры, оптические СО, оптические лучевые извещатели или линейные активные оптикоэлектронные извещатели. Названий много, но суть одна. Почти все они работают в диапазоне ИК, даже если об этом не упоминается в названии, а термин оптический относится к принципу действия, основаному на законах геометрической оптики.

Фотолучевые СО имеют давнюю историю, они эксплуатируются в течение многих десятков лет. Первые

из них работали в области видимого света, но затем постепенно перешли в более удобный диапазон ИК. Благодаря предельной простоте устройства, доступности комплектующих и дешевизне, фотолучевые СО находят широкое распространение как внутри, так и вне помещений. Они обладают всеми преимуществами активных линейных СО. Излучатель всегда работает в импульсном режиме, что способствует не только снижению потребляемой мощности, но и повышению помехоустойчивости. Обнаружение постоянного уровня излучения на фоне широкополосного солнечного или искусственного освещения и фликкер-шумов было бы практически невозможно. Любая взвешенная частица размером более длины волны λ ≈ 1 мкм ослабляет ИК излучение, поэтому фотолучевые СО чувствительны к пыли, грязи, осадкам. Их помехоустойчивость ниже по сравнению с радиолучевыми СО, они требуют периодической очистки и протирки, даже при работе внутри помещений.

При разумных уровнях мощности излучателя и воздействии естественных для улицы помех длина участка не превышает 300 м. Внутри помещений, где количество возможных помех значительно меньше, дальность может быть увеличена в несколько раз. Однако, исходя из практических потребностей, комнатные фотолучевые СО имеют дальность до нескольких десятков метров. Внутри зданий и помещений они устанавливаются в коридорах, проходах, холлах, на выходе из лифта, вдоль стен с рядами окон или витрин; вне помещений

– вдоль прямолинейных участков забора, на въездных воротах или калитках. Область использования фотолучевого принципа обнаружения не ограничевается охранной сигнализацией, она гораздо шире и включает в себя автоматическое открывание/закрывание дверей, организацию прохода и подсчет числа людей, в том числе в метро или в лифтах. Большое количество фотолучевых датчиков применяется в промышленной автоматике.

Один узкий луч перекрывает незначительную область пространства. Поэтому однолучевые СО целесообразно устанавливать в верхней части или вдоль полотна забора на расстоянии около 0,3 м от него. В свободномпространствелучшеиспользоватьмноголучевые системы. Они состоят из нескольких лучей, полностью перекрывающих проход или витрину. Например, можно установить излучатели вдоль одной вертикальной штанги высотой 2,5…3,5 м равномерно с шагом около 0,3 м. На другой такой же штанге устанавливаются приемники. Разместив штанги по краям ворот, получим ЗО в виде высокой вертикальной шторы, под которой нельзя проползти и которую невозможно перепрыгнуть. Множество лучей, разнесенных по вертикали, позволяет повысить помехоустойчивость при воздействии мелких животных, птиц, переносимого ветром мусора, когда перекрываются не несколько лучей сразу, а только один отдельный луч. Множество лучей, разнесенных по горизонтали, дают возможность

определять направление движения ОО и оценивать его размеры и скорость. Обычное плоское зеркало небольших размеров позволяет блокировать два смежных линейных участка одним фотолучевым СО. Некоторые фотолучевые СО являются однопозиционными, в них И и П находятся в одном корпусе, а их почти параллельные ДН направляются на специальный отражатель или катафот. В результате не требуется прокладка двух отдельных кабелей к И и П, упрощается монтаж и удешевляется СО.

В основе физической модели обнаружения фотолучевого СО лежат оценки уровней принимаемой мощности ИК излучения при воздействии полезных и помеховых факторов. Модель позволяет определять диапазон изменения амплитуд и длительностей сигналов от различных воздействий в тех или иных условиях. Источник излучения характеризуется, прежде всего, своей мощностью WПРД. Она называется также потоком излучения (или потоком энергии) и измеряется в ваттах (или кратных единицах). В диапазоне видимого света ее аналогом является световой поток, измеряемый в люменах (лм). Связь между световыми и энергетическими единицами определяется соотношением 1 лм = 0,0016 Вт (при длине волны излучения λ = 555 нм). Это единственное выражение, устанавливающее переход от световых единиц к энергетическим и обратно. Для фотолучевых СО обычно WПРД = 0,01…1 Вт.

Излучатель посылает в различных направлениях разные порции мощности. Сила излучения точечного источника I определяется мощностью излучения ΔW, распространяющегося в пределах небольшого телесного угла ΔΩ, измеряемого в стерадианах (ср), то есть I = ΔW/ΔΩ. Величина I измеряется в Вт/ср. В диапазоне видимого света ее аналогом является сила света, измеряемая в канделлах (кд), при этом 1 кд = 1 лм/ср. Сила излучения зависит от направления, она максимальна вдоль оси излучателя, и уменьшается при отклонении от оси. Углом диаграммы направленности (ДН) θ считается плоский угол между направлениями, вдоль которых сила излучения ослабевает до уровня 0,5 от максимального. Чтобы подчеркнуть, что угол измеряется в обе стороны от оси, и что он измеряется по половинному уровню, часто можно встретить обозначение θ = 2θ1/2. Для малых углов ДН телесный угол Ω примерно равен Ω ≈ θ2. Точная связь определяется очевидным выражением Ω = 2π(1-cos(θ/2)). Угол ДН источников излучения, работающих на большие расстояния, обычно составляет около θ = 0,1 (6°). Если считать, что весь поток излучения (или значительная его часть) направляется в пределах угла ДН, то можно оценить среднюю величину силы излучения выражением I ≈ WПРД / θ2.

По мере удаления от источника излучения плотность потока энергии (то есть мощность ΔW, приходящаяся на единичную площадь, перпендикулярную к направлению потока) уменьшается. Она называется облученностью. Поскольку площадь ΔS растет с расстоянием L согласно соотношению ΔS = ΩL2, то облученность в точке приема составит E = ΔW/ΔS = I/L2 ≈ WПРД / (θL)2, где L – расстояние от излучателя до при-

емника, L = 10…100 м. Величина облученности измеряется в единицах Вт/м2. В диапазоне видимого света ее аналогом является освещенность, измеряемая в люксах (лк), 1 лк = 1 лм/м2. Величина облученности для приемников фотолучевых СО составляет около E ≈ WПРД/(θL)2 =(0,01…1)/(0,1 ×(10…100))2 =0,0001…1 Вт/ м2.

Зная уровень облученности в точке размещения приемника, можно найти величину принимаемой мощности WПРМ = ES = WПРДS / (θL)2, где S – площадь приемного элемента (располагаемого перепендикулярно к потоку). Для типичных приемников при отсутствии оптической системы она составляет S = 1…10 мм2. Оптическая система собирает излучение с площади входного отверстия и направляет его на крошечный ЧЭ, тогда в формуле для WПРМ должна фигурировать не площадь ЧЭ, а эффективная площадь SЭФФ, обычно SЭФФ ≈ 100 мм2. В среднем величина принимаемой мощности составляет около WПРМ = ES = 10–10…10– 4 Вт. Сравнивая полученные оценки со средним порогом чувствительности ИК датчика WПРМ = 1 нВт, можно сделать вывод, что на небольших расстояниях фотолучевые СО имеют запас мощности, а на дальних расстояниях необходима максимальная мощность излучателя и использование оптических систем. Обратная квадратическая зависимость WПРМ от L ограничивает длину участка величиной в несколько сотен метров. Теоретический предел составляет Lmax = (WПРДS / WПРМ)1/2 / θ = (1×10–4/10–9)1/2/0,1 = 3000 м. Он может быть достигнут в условиях полной прозрачности атмосферы.

Полученное соотношение между WПРМ и WПРД носит качественный характер и требует уточнения. Распространение излучения сопровождается дополнительными потерями: за счет рассеяния энергии вне угла ДН, потерь в оптических системах И и П, ослабления потока энергии в атмосфере. Для учета потерь необходимо ввести коэффициент ослабления KОСЛ (0 < KОСЛ < 1) и тогда соотношение запишется в виде WПРМ = KОСЛWПРДS / (θL)2.

Обратимся к более детальной модели И, которая позволит с одной стороны оценить долю теряемой в нем мощности, а с другой – уточнить ряд его параметров. Простейший источник ИК энергии представляет собой плоский элемент, испускающий лучи однородно по всем направлениям (рис. 2.26.2). Тогда вдоль нормали к площадке проходит ось максимального излучения элемента. Из точки наблюдения A, находящейся под углом ψ к оси, видимая площадь излучателя пропорциональна величине cosψ, а значит сила излучения в данном направлении I = I0cosψ, где I0 – максимальная сила излучения вдоль оси (ψ = 0). Величина I не зависит от угла ϕ проекции точки наблюдения A на плоскость источника излучения. Такой простейший источник называется ламбертовским. Угол ДН определяется из условия I = I0/2, что всегда дает значение cos(θ/2) = 1/2 или θ = 2π/3 (120°). Поток энергии ламбертовского источника в направлении произвольной точки A определяется соотношением dW = IdΩ = I0cosψsinψdψdϕ. Интегрируя данное выражение в пре-

Рис. 2.26.2 Ламбертовский источник излучения

При сужении ДН плотность потока перераспределяется в пределах угла 0<ψ<π/2 в сторону меньших углов. Зависимость силы излучения от угла можно приближенно описать выражением I = I0(cosψ)n, где n – показатель степени сужения ДН, n>1 и он не обязательно целый. Значение параметра n = 1 соответствует ламбертовскому источнику. Ясно, что чем больше n, тем уже ДН. Угол ДН θ определяется из соотношения (cos(θ/2))n = 1/2, откуда θ = 2arccos((1/2)1/n) или n = ln(0,5) / ln(cos(θ/2)). Аналогично предыдущему интегрированием выражения dW = 2πI0(cosψ)nsinψdψ в пределах 0<ψ<π/2 получаем для излучаемой мощности выражение W = 2πI0/(n+1). Доля мощности, излучаемой в пределах угла ДН, получается интегрированием того же соотношения dW = 2πI0(cosψ)nsinψdψ в пределах 0<ψ<θ/2. Она составляет Wθ/W = 1 – (1/2)1+1/n. Доля мощности убывает от 0,75 до 0,5 при возрастании n от 1 до ∞. Приведенные выражения дают возможность оценивать силу излучения в любом направлении по известным значениям W и θ для источников с узкой ДН. Зависимость отношения W/I0 от угла θ показана на рисунке 2.26.3. Она хорошо согласуется с экспериментальными данными при больших углах θ, но при малых углах дает несколько заниженные значения, так как реально доля мощности, направляемой оптической системой внутрь угла ДН, оказывается в 1,5…2 раза меньше. В связи с этим для излучателей с широкой ДН необходимо брать примерно двухкратный запас по излучаемой мощности, а для узкой – четырехкратный (KОСЛ = 0,25…0,5).

Пример. Оценим силу излучения источника вдоль оси I0 и облученность E на расстоянии L = 100 м, зная его мощность W = 100 мВт и угол ДН θ = 70°. Находим показатель степени сужения ДН n = ln(0,5) / ln(cos(θ/2)) = 3,47. Сила излучения вдоль оси I0 = (n+1)W/2π = 0,07 Вт/ср, облученность в данном направлении на расстоянии 100 м составит E = I0/L2 = 7 мкВт/м2. На границе ДН (ψ = θ/2) сила излучения в два раза меньше

Рис. 2.26.3 Зависимость отношения W/I0 от угла ДН θ

Перейдем к анализу помеховых факторов и степени их влияния на работу фотолучевых СО. Наиболее важным фактором является ослабление ИК излучения за счет рассеяния на частицах, находящихся в воздухе (пыль, дымка, туман, капли дождя). Особенно сильно их влияние проявляется на улице. Интенсивность излучения за счет рассеяния ослабевает (дополнительно к другим факторам) по закону I(L) = IНАЧexp(–γL), где IНАЧ – начальная интенсивность, γ – коэффициент ослабления, L – проходимое расстояние, все линейные размеры традиционно измеряются в километрах. В чистой атмосфере величина γ не превышает 0,01 км–1. При наличии в воздухе различных частиц коэффициент ослабления описывается эмпирической формулой γ = 3,92/D × (λ/λ0)-α, где D – метеорологическая дальность видимости (МДВ) в км, λ – длина волны в мкм, λ0 = 0,55 мкм. Чем больше длина волны, тем меньше рассеяние, и тем больше проходимое лучом расстояние. Величина α = 0, если размеры рассеивающих частиц превосходят длину волны λ (дождь, туман). Для очень мелких частиц, например, для дымки, α = 1,3, правда, дымка не бывает густой с малой МДВ (за исключением дыма во время пожара).

Во время очень сильного ливня интенсивностью 100 мм/час МДВ уменьшается до D = 0,46 км. Для значения α = 0 получаем коэффициент ослабления γ = 3,92/D = 3,92/0,46 = 8,5 км–1. Ослабление (за счет рассеяния) на длине L = 100 м составит KОСЛ = I/IНАЧ = exp(–γL) = exp(–0,85) = 0,43. Следовательно, для работы на улице во время дождя (вплоть до максимальной интенсивности) запас мощности излучателя должен составлять 1/0,43 = 2,4 раза.

Размер капель тумана все еще превосходит длину волны λ ≈ 1 мкм, поэтому показатель α = 0. В средней полосе несколько часов в году наблюдается туман с МДВ D = 0,05 км, откуда коэффициент ослабления γ = 3,92/D = 3,92/0,05 = 78 км–1. Ослабление на длине L = 100 м составит KОСЛ = I/IНАЧ = exp(–γL) = exp(–7,8) = 0,0004. Таким образом, работа на улице во время тумана требует от излучателя запаса мощности 1/0,0004 = 2500 раз (что эквивалентно 34 дБ/100 м = 340 дБ/км = 0,34 дБ/м). Но даже такой запас не спасет, если случит-

ся более густой туман с МДВ менее 50 метров. Для сравнения – средства атмосферной лазерной связи, устанавливаемые на европейской части России, рассчитываютсянамаксимальноезатухание108 дБ/км.Дальность связи обычно не превышает 1,5…2 км. Порог срабатывания дымовых противопожарных извещателей (работающих аналогично фотолучевому СО) рассчитывается на коэффициент ослабления около 0,1 дБ/м.

Пример. Найдем МДВ для дыма, в котором коэффициент ослабления на длине волны λ = 0,85 мкм составляет 0,1 дБ/м. В расчете на 1 км коэффициент ослабления в 1000 раз больше, чем на 1 м, то есть он равен 100 дБ/км. Отсюда exp(–γ) = 10–10 или γ = 10ln(10) = 23 км–1 и далее МДВ D = 3,92/γ × (λ/λ0)–1,3 = 0,097 км ≈ 100 метров. На расстоянии L = 10 м ослабление ИК излучения за счет дыма составит I/IНАЧ = exp(–γL) = exp(–23×0,01) = 0,8.

Другими помеховыми факторами, влияющими на работу фотолучевых СО, являются турбулентности воздуха и различные случайные предметы, способные ослабить интенсивность луча. Следует иметь в виду, что степень проницаемости в ИК диапазоне и в диапазоне видимого света отличаются между собой. Тонкий слой пластмассы или лист бумаги почти прозрачны для ИК излучения. Голая рука ослабляет луч диапазона 0,8…0,9 мкм примерно в 10…20 раз. Полностью задерживают ИК излучение металлы, даже в тонком слое. Отдельные непрозрачные частицы (пыль, загрязнение оптических элементов) также ослабляют ИК излучение.

Подводя итог, получаем, что для стабильной работы фотолучевого СО на улице требуется запас мощности излучателя до 5000 (на длине 100 м), в помещении – около 2.

К помеховым факторам фотолучевых СО относятся также яркий солнечный свет или искусственное освещение, способные привести к засветке ИК приемников. Для защиты от них применяются ИК фильтры, козырьки и юстировка датчиков при установке. Против инея и налипания снега на оптические элементы служат козырьки и внутренние обогреватели блоков И и П.

Обратимся далее к временным параметрам полезных сигналов, формируемых на выходе приемника ИК излучения. Диаметр луча не превосходит нескольких сантиметров, поэтому время его перекрытия T при пересечении луча человеком определяется шириной человека B ≈ 0,35 м. Оно равняется T = B/(vsinϕ), где v – скорость человека, ϕ – угол между направлением скорости и лучом. Реально угол меняется в пределах sinϕ = 0,5…1, так как ОО редко движется вдоль луча. Для скоростей v = 0,3…5 м/с получаем оценку T = 0,07…2,3 с.

Приведенные оценки позволяют определить параметры импульсного режима работы СО. Длительность импульса излучения связана с быстродействием излучателя, приемника и схемы БО. Два первых параметра обычно не превышают долей микросекунд, последний – для недорогих ОУ общего назначения и цифровых КМОП микросхем стандартной логики – составляет единицы микросекунд. Поэтому длительность импульса находится в пределах τ = 10…100 мкс.

Период повторения импульсов TПОВТ должен быть хотя бы на порядок меньше минимального значения длительности перекрытия луча T = 0,07 с, поэтому TПОВТ = 0,5…10 мс. Величину выигрыша импульсного режима по сравнению с непрерывным определяет скважность, равная TПОВТ/τ = 5…1000. Именно во столько раз уменьшается средний ток, потребляемый И, и повышается его надежность. Кроме всего прочего, импульсный режим повышает помехоустойчивость к изменениям фоновой засветки и к фликкершумам.

Импульсные генераторы с большой скважностью могут быть реализованы на транзисторах, операционных усилителях (ОУ) или на цифровых интегральных микросхемах (рис. 1.5.5…1.5.9). Они отличаются степенью сложности и удобством настройки.

В состав И и П входит несколько важных дополнительных элементов. К ним относятся оптические системы и ИК фильтры. Они позволяют сузить ДН и уменьшить влияние излучения вне выбранного ИК диапазона. Данные элементы не являются обязательными, так как часто входят в состав излучающих или приемных преобразователей в качечтве части их корпуса. Встроенная линза формирует узкий луч ДН, благодаря установке излучающего или приемного элемента точно в ее фокусе.

Простейшая оптическая система – это металлическая трубка, в глубине которой располагается излучающий или приемный элемент. При установке на И она не дает почти никакого выигрыша, так как поток энергии, излучаемый в стороны от оси, просто теряется. Небольшой полезный эффект достигается за счет избавления от ложных лучей, образуемых при отражении излучения от окружающих предметов. При установке на П защитная трубка ослабляет влияние фоновой засветки мощными источниками ИК излучения: солнечными лучами, лампами накаливания, автомобильными фарами. Трубка может трансформироваться в козырек, поскольку источники паразитного излучения обычно располагаются сверху.

Редко используемая, но простая и полезная оптическая система – фокон. Он представляет собой металлический конус с отполированной внутренней поверхностью. Излучатель или приемник размещаются внутри конуса вблизи от его вершины. ИК лучи, отражаясь от поверхности конуса, концентрируются вдоль его оси. Угол ДН фокона достигает θ = 0,2 (около 10°). При сравнительной простоте фокон проигрывает другим оптическим системам по потерям мощности.

Следующим шагом на пути уменьшения ДН является вогнутое параболическое зеркало. И или П устанавливаются в его фокусе. Длины волн ИК лучей, используемых в фотолучевых СО, лежат вблизи от видимой области спектра, поэтому качество отражающей поверхности зеркала легко проверяется на глаз. Так же просто определяется положение его фокуса. Хорошее зеркало дает угол ДН до θ = 0,02 (около 1°). Зеркало может быть изготовлено из металла и отполировано. Для обеспечения долгой стабильной работы необходимо покрыть отражающую поверхность защитным