3.Применение электромагнитного поля для целей охраны судов и портовых средств

3.1.Шкала электромагнитных волн

При внимательном рассмотрении состава технических средств охраны можно сделать вывод о том, что принцип действия основных охранных систем связан с электромагнитными излучениями, как активными , так и пассивными. Для электромагнитных волн характерен громадный диапазон частот, который отличается большим разнообразием по способу генерации и приема сигналов, распространению в земной атмосфере, помехозащищенности, сложности реализации, стоимости. Принято весь диапазон электромагнитного излучения делить на следующие виды: радиоволны, оптическое излучение, рентгеновское излучение и гамма- лучи.

Радиоволнами называется электромагнитные волны, длина от λ= 10⁴ метра до λ= 5х10^{- 5} метра, или частоты от ƒ= 3х10⁴ герц до ƒ= 6х10¹² герц, соотношение между длиной волны λ и частотой ƒ определяется по формуле:

λ= С\ƒ, где С- скорость света в вакууме-300 000 км\сек

Весь диапазон радиоволн в связи с особенностями распространения и генерации принято делить на 9 поддиапазонов:

сверхдлинные волны, длинные волны, средние волны, короткие волны, метровые волны, дециметровые волны, сантиметровые волны, миллиметровые волны, субмиллиметровые волны. Согласно международному регламенту радиоволны делятся на 12 поддиапазонов.

Оптическим излучением или светом называются электромагнитные волны, длины которых лежат в диапазоне от 10 нм до 1мм (1нм=10^{- 9}метра). К оптическому излучению относятся инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения.

Инфракрасным излучением (ИК) называется электромагнитное излучение, испускаемое нагретыми телами, длина волны от 1мм до 770нм.

Видимым излучением называется электромагнитное излучение с длинами волн от 770нм до 380нм, которое способно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе.

Ультрафиолетовым излучением (УФ) называется электромагнитное излучение с длинами волн от 380нм до 10нм.

Рентгеновским излучением называется электромагнитное излучение, которое возникает при взаимодействии заряженных частиц с атомами вещества и характеризуется длинами волн от 10нм до 10^{- 12}метра. Гамма- излучением называется электромагнитное излучение, которое испускается возбужденными атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, а также возникает при распаде частиц и других процессах. Длины волн менее 0,1нм. По условиям распространения радиоволны принято делить на диапазоны:

-сверхдлинные волны – частота 3-30кГц, длина волны – 100-10км;

-длинные волны - частота 30- 300кГц, длина волны – 10-1км ;

-средние волны - частота 300кГц – 3МГц, длина волны – 1км-100м ;

-короткие волны - частота 3МГц – 30МГц, длина волны – 100м-10м;

-ультракороткие волны – частота 30МГц-300000МГц, длина волны – 10м-1мм .

Только в космическом пространстве радиоволны распространяются по пря­молинейным траекториям. В условиях Земли на траекторию радиоволн влияют электрические свойства почвы, атмосфера, рельеф местности.

В диапазоне сверх­длинных волн Земля наиболее близка к идеальному проводнику. По этой причине эти волны полностью отражаются от земной поверхности и мало теряют в ней энергии. Для сверхдлинных волн сферическая поверхность земли \высота шаро­вого сегмента соизмерима с длиной волны вызывает дифракцию, в результате которой эти волны огибают земной шар и радиосвязь возможна на очень больших расстояниях при сравнительно небольшой мощности передатчика. В диапазоне сверхдлинных и длинных волн электромагнитная энергия отражается от нижнего слоя ионосферы и от Земли,

распространяясь между ними как в ги­гантском волноводе. Если длина волны более 20км, то поглощение энергии в мор­ской воде и почве не исключает возможности связи с подводными лодками и под­земными объектами.

При переходе к средневолновому диапазону заметно уменьшается проводимость почвы и ионосферы. Радиоволны в этом диапазоне распространяются по двум траекториям: как поверхностная волна \вдоль земной поверхности \ и как пространственная волна \за счет отражения от верхних слоев атмосферы \. Днем ионизированный слой Д достаточно мощный, поэтому энергия пространственной волны уменьшается, дважды пройдя через слой Д. Ночью слой Д отсутствует, поэтому дальность радиосвязи в этом диапазоне резко увеличивается. Для этого диапазона радиоволн характерно наличие зон молчания \области фединга \, которые образуются за счет различной дальности распространения поверхностной и пространственной волн.

Короткие радиоволны достигают слоя ионосферы F1F2, так как потери энергии в ионосфере уменьшаются, вместе с тем потери в почве возрастают. Поэтому, в этом диапазоне связь на большие дальности поверхностными волнами невозможна, тогда как при помощи пространственных волн достаточно небольшой мощности передатчика, чтобы обеспечить связь на 10000-20000км. Для коротких волн характерны следующие особенности:

- наличие зон молчания – расстояние от максимальной дальности поверхностной волны до минимальной дальности пространственной волны;

- в зависимости от времен года и суток существуют наиболее выгодные

частоты для радиосвязи на большие расстояния. В дневное время рекомендуются наиболее короткие волны длиной 10-25м, а ночью – 35-100м.;

- сильно сказываются факторы, влияющие на устойчивость связи из-за замираний \федингов \; пространственная волна может отразиться от F1 и от F2 и в определенной точке земли они могут оказаться в противофазе. Возможно ближнее и дальнее эхо из-за полного огибания радиоволнами поверхности земного шара.

В диапазоне УКВ радиоволны распространяются преимущественно по прямолинейным траекториям. В этом случае, максимальная дальность действия для условий земного шара может быть рассчитана по формуле:

Д=4,12( √ H +√ h )

где Д – дальность связи максимальная -км, Н – высота передающей антенны- м, h – высота приемной антенны -м .

По таким же траекториям распространяются волны оптического диапазона. Следует учитывать, что в этом диапазоне усиливается затухание в атмосфере из-за наличия кислорода, паров воды и капель дождя, так как длина волны соизмерима с указанными препятствиями.