光聲復合非致殘驅離裝置

■南京市第一中學 楊正簫

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

為了解決這些問題，我設計了一種激光與聲波復合的非致殘驅離裝置。

一、設計方案

如圖所示，光聲復合非致殘驅離裝置包含低頻脈沖信號發生器、可調諧衰減器、激光器、發射望遠鏡、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、聲頻脈沖信號發生器、可調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離模塊，另一個是聲音警告與聲波驅離模塊。其中，激光測距功能為激光照射驅離與聲波驅離提供必要的被驅離目標的距離信息。

二、工作原理

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

系統結構示意圖

光脈沖經發射望遠鏡擴束發射到被探測目標上，其衣服、頭盔、攜帶裝備或周圍環境將探測激光束反射進反射望遠鏡，經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，就是被探測目標與光聲復合非致殘驅離裝置之間的距離。在測量距離的同時，被探測目標可被準確定位。

需要對目標實施驅離時，信號處理與主控制系統根據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根據激光器與聲波換能器最大可輸出能量，確定并控制可調諧衰減器與可調諧功率放大器的參數。

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

該光聲復合非致殘驅離裝置使用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。聲頻脈沖信號發生器的工作頻率為2 100～3 100Hz。

光聲復合非致殘驅離裝置的作用距離為3km左右。

三、使用方法

1.當發現被驅離目標時，啟動激光測距功能對其方位及距離進行快速精確測定。

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

3.對目標進行驅離時，激光器和聲波換能器發射較強的激光和噪聲能量，實施非致殘驅離。

四、創新點

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

2.被驅離目標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，產生更大的心理恐懼，逃離作用區域的愿望更強烈，驅離效果更好。

3.使用激光與聲波這兩種定向能發射器，可同時實現激光與聲波驅離兩種功能，加大驅離目標對定向能武器的防護難度。

該裝置不僅可用于邊境及領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法工作等。