微波探測器氣象觀測儀器

微波探測器分為雷達(dá)式和墻式兩種。

微波探測器工作原理基于多普勒效應(yīng)。微波的波長很短，在1mm~1000mm之間，因此很容易被物體反射。微波信號遇到移動(dòng)物體反射后會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。微波墻式探測器利用了場干擾原理或波束阻斷式原理，是一種微波收、發(fā)分置的探測器。

微波探測器的特點(diǎn)有:1.雷達(dá)式微波探測器對警戒區(qū)域內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)的探測范圍是一個(gè)立體防范空間，范圍比較大，可以覆蓋60°至90°的水平輻射角，控制面積可達(dá)幾十到幾百平方米。2.墻式微波探測器在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的微波電磁場形成了一道看不見的警戒線，可以長達(dá)幾百米、寬2到4米、高3到4米。

微波探測器分為雷達(dá)式和墻式兩種。

雷達(dá)式微波探測器：雷達(dá)式是一種將微波收、發(fā)設(shè)備合置的探測器，工作原理基于多普勒效應(yīng)。微波的波長很短，在1mm～1000mm之間，因此很容易被物體反射。微波信號遇到移動(dòng)物體反射后會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，即經(jīng)反射后的微波信號與發(fā)射波信號的頻率會(huì)產(chǎn)生微小的偏移。此時(shí)可認(rèn)為報(bào)警產(chǎn)生。

采用多普勒雷達(dá)的原理，將微波發(fā)射天線與接收天線裝在一起。使用體效應(yīng)管作微波固態(tài)振蕩源，通過與波導(dǎo)的組合，形成一個(gè)小型的發(fā)射微波信號的發(fā)射源。探頭中的肖基特檢波管與同一波導(dǎo)組成單管波導(dǎo)混頻器作為接收機(jī)與發(fā)射源耦合回來的信號混頻，從而得到一個(gè)頻率差，再送到低頻放大器處理后控制報(bào)警的輸出。微波段的電磁波由于波長較短，穿透力強(qiáng)，玻璃、木板、磚墻等非金屬材料都可穿透。所以在安裝時(shí)不要面對室外，以免室外有人通過引起誤報(bào)。金屬物體對微波反射較強(qiáng)，在探測器防范區(qū)域內(nèi)不要有大面積（或體積較大）物體存在，如鐵柜等。否則在其后陰影部分會(huì)形成探測盲區(qū)，造成防范漏洞。多個(gè)微波探測器安裝在一起時(shí)，發(fā)射頻率應(yīng)該有所差異，防止交叉干擾產(chǎn)生誤報(bào)。另外，如日光燈、水銀燈等氣體放電光源產(chǎn)生的100Hz調(diào)制信號由于在閃爍燈內(nèi)的電離氣體容易成為微波的運(yùn)動(dòng)反射體而引起誤報(bào)。使用微波入侵探測器靈敏度不要過高，調(diào)節(jié)到2/3時(shí)較為合適。過高誤報(bào)會(huì)增多。與超聲波一樣家庭也可以使用。

探測器對警戒區(qū)域內(nèi)活動(dòng)目標(biāo)的探測范圍是一個(gè)立體防范空間，范圍比較大，可以覆蓋60°至90°的水平輻射角，控制面積可達(dá)幾十到幾百平方米。雷達(dá)式微波探測器的發(fā)射能圖與所采用的天線結(jié)構(gòu)有關(guān)，采用全向天線（如1/4波長的單極天線）可產(chǎn)生近乎圓球形或橢圓形的發(fā)射范圍，這種能場適合保護(hù)大面積的房間或倉庫等處。而采用定向天線（如喇叭天線）可以產(chǎn)生寬淚滴形或又窄又長的淚滴形能圖，適合保護(hù)狹長的地點(diǎn)，如走廊或通道等。

微波墻式探測器利用了場干擾原理或波束阻斷式原理，是一種微波收、發(fā)分置的探測器。墻式微波探測器由微波發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、微波接收機(jī)、接收天線、報(bào)警控制器組成。微波指向性天線發(fā)射出定向性很好的調(diào)制微波束，工作頻率通常選擇在9至11GHz，微波接收天線與發(fā)射天線相對放置。當(dāng)接收天線與發(fā)射天線之間有阻擋物或探測目標(biāo)時(shí)，由于破壞了微波的正常傳播，使接收到的微波信號有所減弱，以此來判斷在接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間是否有人侵入。

墻式微波探測器在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的微波電磁場形成了一道看不見的警戒線，可以長達(dá)幾百米、寬2到4米、高3到4米，酷似一道圍墻，因此稱為微波墻式探測器或微波柵欄。

利用壓電陶瓷片的壓電效應(yīng)（壓電陶瓷片在外力作用下產(chǎn)生扭曲、變形時(shí)將會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷），可以制成玻璃破碎入侵探測器。對高頻的玻璃破碎聲音（10k～15kHZ）進(jìn)行有效檢測，而對10kHZ以下的聲音信號（如說話、走路聲）有較強(qiáng)的抑制作用。玻璃破碎聲發(fā)射頻率的高低、強(qiáng)度的大小同玻璃厚度、面積有關(guān)。

玻璃破碎探測器按照工作原理的不同大致分為兩大類：一類是聲控型的單技術(shù)玻璃破碎探測器，它實(shí)際上是一種具有選頻作用（帶寬10到15KHz）的具有特殊用途（可將玻璃破碎時(shí)產(chǎn)生的高頻信號驅(qū)除）的聲控報(bào)警探測器。另一類是雙技術(shù)玻璃破碎探測器，其中包括聲控-震動(dòng)型和次聲波-玻璃破碎高頻聲響型。聲控-震動(dòng)型是將聲控與震動(dòng)探測兩種技術(shù)組合在一起，只有同時(shí)探測到玻璃破碎時(shí)發(fā)出的高頻聲音信號和敲擊玻璃引起的震動(dòng)，才輸出報(bào)警信號。

次聲波-玻璃破碎高頻聲響雙技術(shù)探測器是將次聲波探測技術(shù)和玻璃破碎高頻聲響探測技術(shù)組合到一起，只有同時(shí)探測敲擊玻璃和玻璃破碎時(shí)發(fā)出的高頻聲響信號和引起的次聲波信號才觸發(fā)報(bào)警。

玻璃破碎探測器要盡量靠近所要保護(hù)的玻璃，盡量遠(yuǎn)離噪聲干擾源，如尖銳的金屬撞擊聲、鈴聲、汽笛的嘯叫聲等，減少誤報(bào)警。

隨著高功率微波技術(shù)的發(fā)展,人們對高功率微波(HPM)測量技術(shù)提出了越來越高的要求。然而,由于高功率微波具有峰值功率高(GW量級)、脈寬較短(ns量級)、單脈沖或者脈沖串、其測量環(huán)境存在強(qiáng)電磁干擾甚至射線干擾等特點(diǎn),其功率的準(zhǔn)確測量是一項(xiàng)普遍的難題。目前通常是將高功率首先衰減到中功率或低功率來進(jìn)行直接測試。然而,測量需要大量的衰減,大量的衰減使得測量系統(tǒng)復(fù)雜,并且測量累計(jì)誤差將大大增加;另一方面,基于晶體二極管的小功率檢波器在強(qiáng)電磁輻射條件下存在較大的干擾,因此研究高功率微波探測器尤為重要。

微波脈寬100ns時(shí)探測器測得的波形與檢波器的輸出波形相似,這就說明探測器響應(yīng)比較快;而當(dāng)微波脈寬逐漸增加時(shí)(脈寬大于400ns時(shí)),探測器測得的波形與檢波器的輸出波形不一致,探測器脈沖頂部傾斜。之所以出現(xiàn)波形畸變的情況,分析原因是由探測器電源電路引起的。經(jīng)改善電路后，在外場利用探測器測量相對論返波管的功率波形,測得的微波波形與檢波器和無源探測器所測波形相符,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了100Hz重頻考核,測得探測器波形比較穩(wěn)定。

因此，經(jīng)過改進(jìn)電源電路后,探測器能夠不失真的測量出脈寬20ns~1μs范圍內(nèi)的微波信號;同時(shí)發(fā)現(xiàn),脈寬變化對探測器的靈敏度影響不大。外場實(shí)驗(yàn)表明,探測器能夠在100Hz重頻下穩(wěn)定工作。同時(shí),利用高功率微波探測器系統(tǒng)測量了返波管的微波輻射場分布,采用輻射場功率密度積分法測得返波管的功率為1.02GW。