雷射防護罩 應該說他是被動式防禦
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作者是SAAB的車友


雷射防護罩原理

光罩的迷思 - 還記得去年東森採訪過某一業者,他說 ”….雷射防護罩的原理,是利用光學的方式產生一道不可見光,將警方雷射槍的雷射光折射掉….就測不出速度來了…..” 。也有聽有些業者說 ”…可產生一道看不見的光牆(光罩)….防護時,雷射槍的雷射進不來…..”。 別傻了~~!!!!! 叫妳小時候多念點書妳不念。出來見笑。請問你拿兩支手電筒照在一起時他們會互相反射嗎??? 妳如果可以讓他光跟光之間反射那下一屆諾貝爾物理獎一定是閣下您。 光牆?? 我還拿磚塊契一道牆比較快。 兩個光在一起是不會互相干擾的。 下次,再有白目的業者這樣解釋,請妳叫他去撞這一道”光牆”吧。

言歸正傳,希望不要得罪人,笑笑就好。防護罩防護的原理其實很複雜,我也只略懂一二。 其複雜程度可能需要專業的電子工程師才能解答了。 我只能把我所知道以及翻譯一些國外專家及論壇上的見解提出跟大家分享。若有錯誤請指正。

之前有提到,雷射槍測速的原理基本上是在一定的時間裡發出連續的光脈衝波(pulse),並讓他們從目標物反射回來並接收,並且記錄來回的時間來換算相對的距離。而當一系列的距離在一定的時間差裡計算後,就可以換算成速度。 而防護罩的基本原理簡單來說就是先接收雷射槍發出的光波訊號,並且計算出其脈衝波頻率(pulse rate),也就是預測槍每秒鐘會發出幾個光波,以便在適當時機發出干擾訊號使得雷射槍接收時誤以為是他本身反射回來的訊號。

雷射槍在發出光脈衝波後會有一段很短時間,期待著他的訊號反射回來,我稱做”黃金期”。只有在這段黃金期裡所接收到反射訊號才會拿來運算其速度,而其他時間接收到的訊號則會被忽視掉不與理會,一直到下一個脈衝波發射為止。因此任何的訊號或著干擾在這個時間以外都無法對雷射槍有任何作用。

要讓防護罩的訊號在這一個短短”黃金期”裡被接受並拿來做速度運算,防護罩必須先接收先期幾個雷射槍的光脈衝波,以便先用來計算這支槍的脈衝波率(pulse rate),並預測何時下一個光脈衝波會被接收到。 如此,防護罩才能在短短數奈秒 (10^-9 秒)內趁雷射槍尚未開始接受他自己的反射訊號時發射干擾光脈衝波,讓這個干擾脈衝波在雷射槍開始等待其反射訊號時,比槍本身的反射訊號還早一步到達雷射槍的接收器,而當成是他自己本身的反射訊號,並且用來做運算。


當雷射槍的脈衝波率被計算出來後,不同的防護罩針對不同的槍會有些不同的作法,以達到最佳的干擾而不會在雷射槍上出現”JAM”的訊號。 例如,干擾的訊號可以在不同的時間點放出,以便讓雷射槍在每次距離的判讀上有極大的差異性,使得雷射槍必須繼續測量而無法即時顯示出速度來。

有些防護罩則使用高頻率的脈衝波來達到干擾效果。 這種防護罩會持續發出大概2 MHz的脈衝波,也就是每250奈秒理會發射一個干擾脈衝波。這意味著至少會有一個干擾訊號會在這個所謂”黃金期”的時間裡被接受並且拿來運算速度,但距離必須在100公尺以上。而當目標物距離在100公尺以下時,則這個黃金期已經只有200奈秒,而干擾脈衝波是250奈秒一個干擾脈衝波。因此有些雷射槍的脈衝波將不會被干擾到。

舉例: 干擾脈衝波以每秒2000000次干擾訊號發出 = 1/2000000 = 每0.5微秒發出一個干擾訊號。
在目標物距離100公尺時,雷射槍光打到目標物再反射回來的時間為0.526微秒。
因此在一百公尺時,至少會有一個干擾訊號可以被接受到。

因此在越短的距離時,需要越高的干擾脈衝波頻率,而這會overdrive防護罩裡的雷射二極體,超過他的負荷量(一般都只能用在KHz)。因此這種防護罩都只能短暫的overdrive他的雷射二極體(~5秒),以免過量而燒壞。而且,這樣的方法對眼睛也是會有傷害的。而LED在這裡是不適用的; 因為LED的rise/fall time (升期/降期)比laser diode 更久,因此無法如此的用高頻率來驅動。而這個方法是最簡單的干擾方法之一。可以自己試看看。 LED與雷射二極體在下面會有更詳細的敘述。



而目前大部分的防護罩都是使用第一個方法,也就是比較聰明的方法。先測量出雷射槍的脈衝波率,以做辨識與預測下一個脈衝波的時間點。然後在適當的黃金時機,發射出干擾脈衝波,使得雷射槍誤以為這個訊號釋字幾本身反射的訊號,並且可以拿來做運算速度用。而每此的干擾脈衝波都在不同的黃金期時間點送出,使得所算出的速度都不一致,因此雷射槍就會不停的測,而使得速度測不出來。

第三種方法就是雜訊干擾。 用一個很大能量的904nm光源架在妳的車上,並且持續不停的照射。可是這個方法並不是很實際。首先妳必須要架一很多台CW雷射,還要載他的power supply。 然後瞄準雷射槍發射。此時你會聽到警察伯伯的哀嚎聲,因為你以經把他的眼睛燒到冒煙了。而就算妳使用比較低功率的雷射,或著LED, 雷射槍也是可以利用訊號處裡的方式把雜訊平均掉。因此充其量也只能夠把雷射槍有效的距離減低而已。

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