■南京市第一中學(xué) 楊正簫

目前，國內(nèi)外已有的“非致命聲波武器”可實現(xiàn)對敵方人員或非法人群進行驅(qū)離，但這些聲波裝置存在一些缺陷，如無距離探測功能或?qū)Ρ或?qū)離對象的距離探測不準(zhǔn)確、聲波強度使用不合理等，這會導(dǎo)致過強的聲波使驅(qū)離對象失去聽力而致殘，或者較弱的聲波達不到驅(qū)離效果等不良后果。

為了解決這些問題，我設(shè)計了一種激光與聲波復(fù)合的非致殘驅(qū)離裝置。

一、設(shè)計方案

如圖所示，光聲復(fù)合非致殘驅(qū)離裝置包含低頻脈沖信號發(fā)生器、可調(diào)諧衰減器、激光器、發(fā)射望遠鏡、反射望遠鏡、參考信號取樣器、光電探測器、距離計算單元、信號處理與主控制系統(tǒng)、聲頻脈沖信號發(fā)生器、可調(diào)諧功率放大器和聲波換能器等。

該裝置有2個主要的功能模塊，一個是激光測距與激光照射驅(qū)離模塊，另一個是聲音警告與聲波驅(qū)離模塊。其中，激光測距功能為激光照射驅(qū)離與聲波驅(qū)離提供必要的被驅(qū)離目標(biāo)的距離信息。

二、工作原理

精確測量被驅(qū)離目標(biāo)與操作者的距離時，信號處理與主控制系統(tǒng)控制低頻脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率小于10Hz、脈沖寬度為10ns（納秒）的電脈沖，電脈沖經(jīng)過可調(diào)諧衰減器衰減后，控制激光器輸出相對較低的光脈沖進行激光測距。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

光脈沖經(jīng)發(fā)射望遠鏡擴束發(fā)射到被探測目標(biāo)上，其衣服、頭盔、攜帶裝備或周圍環(huán)境將探測激光束反射進反射望遠鏡，經(jīng)縮束后被光電探測器捕獲。

借助參考信號取樣器，光電探測器會探測到反射激光束與發(fā)射激光束之間的時間差，這一時間差與激光在空氣中的光速乘積的一半，就是被探測目標(biāo)與光聲復(fù)合非致殘驅(qū)離裝置之間的距離。在測量距離的同時，被探測目標(biāo)可被準(zhǔn)確定位。

需要對目標(biāo)實施驅(qū)離時，信號處理與主控制系統(tǒng)根據(jù)人眼非致盲激光最大能量和人耳非致聾噪聲最大能量、激光與聲波在空氣中的衰減系數(shù)及距離信息，確定激光器與聲波換能器需要輸出的能量。

為了達到這些特定的輸出能量，信號處理與主控制系統(tǒng)根據(jù)激光器與聲波換能器最大可輸出能量，確定并控制可調(diào)諧衰減器與可調(diào)諧功率放大器的參數(shù)。

需要說明的是，在實施激光照射驅(qū)離時，低頻脈沖信號發(fā)生器發(fā)射的脈沖為脈寬為5s以上的長脈沖，以保證對驅(qū)離目標(biāo)的眼睛有足夠的作用時間。

該光聲復(fù)合非致殘驅(qū)離裝置使用1.57um波長的人眼安全激光器，脈沖測距模塊的測量距離可達5km，測量精度小于±1m。聲頻脈沖信號發(fā)生器的工作頻率為2 100～3 100Hz。

光聲復(fù)合非致殘驅(qū)離裝置的作用距離為3km左右。

三、使用方法

1.當(dāng)發(fā)現(xiàn)被驅(qū)離目標(biāo)時，啟動激光測距功能對其方位及距離進行快速精確測定。

2.在驅(qū)離前可啟動信號處理與主控制系統(tǒng)中的警告功能，發(fā)射較弱的長脈沖激光或語音喊話，警告被驅(qū)離目標(biāo)。

3.對目標(biāo)進行驅(qū)離時，激光器和聲波換能器發(fā)射較強的激光和噪聲能量，實施非致殘驅(qū)離。

四、創(chuàng)新點

1.激光測距可以精確控制驅(qū)離裝置發(fā)射的激光能量與聲波能量，有效驅(qū)離目標(biāo)的同時不使其致殘。

2.被驅(qū)離目標(biāo)同時遭受激光與聲波攻擊，在激光致眩與聲波暫時致聾的共同作用下，產(chǎn)生更大的心理恐懼，逃離作用區(qū)域的愿望更強烈，驅(qū)離效果更好。

3.使用激光與聲波這兩種定向能發(fā)射器，可同時實現(xiàn)激光與聲波驅(qū)離兩種功能，加大驅(qū)離目標(biāo)對定向能武器的防護難度。

該裝置不僅可用于邊境及領(lǐng)海的反越境與反入侵，還可用于防范恐怖分子的恐襲活動、邊防部隊緝毒緝私和公共安全執(zhí)法工作等。