Способ акустического воздействия на биологические объекты и устройство для его осуществления

Способ акустического воздействия на биологические объекты и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к технике акустического воздействия на биологические объекты и может быть использовано, например, для пресечения беспорядков при проведении различных массовых мероприятий, охране и обороне объектов от несанкционированного проникновения путем создания уровней звукового давления, вызывающего у нарушителя труднопереносимое состояние дискомфорта, вплоть до появления болевых ощущений.

Известно устройство акустического воздействия на человека, реализующее способ акустического воздействия с помощью звукового пучка, создаваемого акустическим генератором с антенной из когерентных излучателей (LRAD - The Long Range Acoustic Device, American Technology Corporation, www. atcsd.com). Этот способ и устройство выбраны в качестве прототипа.

Недостатком способа-прототипа является то обстоятельство, что при приемлемых массогабаритных характеристиках устройства, реализующего этот способ, дальность формирования труднопереносимых уровней звукового давления оказывается сравнительно небольшой; в частности, для устройства LRAD эта дальность составляет порядка 20 м.

Решаемая техническая задача состоит в разработке способа увеличения дальности формирования уровня звукового давления, обеспечивающего возникновение у биологических объектов труднопереносимого состояния дискомфорта, вплоть до появления болевых ощущений.

Технический результат заключается в повышении эффективности акустического воздействия на биологические объекты, затрудненности защиты от воздействия, оперативности выбора объекта воздействия.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в предлагаемом способе акустического воздействия на биологические объекты используют несколько пространственно разнесенных акустических генераторов, ориентируют антенны генераторов в место нахождения биологического объекта, обеспечивают синфазность звуковых пучков всех генераторов на биологическом объекте, при этом рабочие частоты выбирают наиболее чувствительными для слуховой системы биологического объекта, а мощность генераторов задают вызывающую у биологического объекта труднопереносимое состояние дискомфорта, вплоть до появления болевых ощущений.

В заявляемом способе акустического воздействия на биологические объекты поставленная задача решается всей совокупностью заявляемых признаков.

В устройстве-прототипе увеличение продольного размера области труднопереносимых уровней звукового давления посредством повышения акустической мощности генератора оказывается малоэффективным, так как из-за нелинейных эффектов существенно снижаются как кпд устройства, так и направленность излучения [Зарембо Л.К., Тимошенко В.И. Нелинейная акустика, М., Изд-во МГУ, 1984].

Указанный выше технический результат достигается реализующим заявляемый способ устройством, содержащим несколько пространственно разнесенных акустических генераторов с антеннами из когерентных излучателей, а также управляющий блок с измерителем углов и расстояний между объектом воздействия и центрами антенн генераторов.

В частности, для воздействия на человека целесообразно использовать звуковые волны с рабочей частотой 2…4 кГц, т.к. слуховая система человека наиболее чувствительная именно к этому диапазону частот [Физиология человека, под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса, т.1. М., Мир, 1996.]. Результирующее звуковое поле пучков должно обеспечивать уровни звукового давления в диапазоне от 125 до 130 дБ, т.к. эти уровни звукового давления приводят к возникновению у человека труднопереносимых ощущений [Лапаев Э.В., Крылов Ю.В., Кузнецов B.C. Функция слухового и вестибулярного анализаторов при действии факторов авиакосмического полета. М., Наука, 1983.].

Сопоставительный анализ заявляемого способа и устройства с прототипом показывает, что заявляемые объекты соответствуют критерию "новизна".

В подтверждение критерия "промышленная применимость" рассмотрим пример конкретного выполнения устройства по осуществлению заявляемого способа в случае использования n акустических генераторов для воздействия на человека.

На чертеже представлено устройство акустического воздействия на человека, использующее вышеуказанный способ:

1 - объект воздействия;

2 - измеритель углов и расстояний;

3 - управляющий блок;

4 - генераторы с антенной из когерентных излучателей (n штук).

После выбора оператором объекта воздействия (1) включается измеритель (2) углов α_i и расстояний L_i. Результаты измерений углов и расстояний, характеризующих положения объекта воздействия (1) и центров излучающих антенн генераторов (4-i), (i=1, …, n), поступают в управляющий блок (3), где вычисляются сдвиги начальных фаз и уровни мощности. Затем управляющий блок (3), например, по радиоканалу выдает каждому из генераторов (4-i) как команду на разворот антенны в точку нахождения биологического объекта (1), так и данные по сдвигу начальной фазы и уровню мощности. После запуска генераторов (4-i) акустические колебания в месте нахождения биологического объекта (1) будут практически синфазны. Такая последовательность действий является наиболее оптимальным способом формирования звукового поля.

Человек, находясь под воздействием акустического излучения с интенсивностью не менее 125 дБ, начинает испытывать труднопереносимое состояние дискомфорта, вплоть до появления болевых ощущений. Это заставит его удаляться от источников излучения или предпринимать иные действия, несовместимые с его противоправным поведением.

Расчеты и эксперименты показывают, что предложенные способ и устройство акустического воздействия применительно к человеку обеспечивает создание труднопереносимых для правонарушителя уровней звукового давления на расстояниях 50-100 метров (в зависимости от числа задействованных генераторов). Модульная структура устройства позволяет легко варьировать дальность воздействия и упрощает реализацию различных сценариев применения устройства.

1. Способ акустического воздействия на биологические объекты, заключающийся в облучении биологических объектов звуковым пучком с помощью акустического генератора с антенной из когерентных излучателей, отличающийся тем, что дополнительно используют несколько пространственно разнесенных акустических генераторов, ориентируют антенны генераторов в место нахождения биологического объекта, обеспечивают синфазность звуковых пучков всех генераторов на биологическом объекте, при этом рабочие частоты выбирают наиболее чувствительными для слуховой системы биологического объекта, а мощность генераторов задают вызывающую у биологического объекта труднопереносимое состояние дискомфорта, вплоть до появления болевых ощущений.

2. Устройство акустического воздействия на биологические объекты, содержащее акустический генератор с антенной из когерентных излучателей, отличающееся тем, что дополнительно содержит несколько пространственно разнесенных акустических генераторов с антеннами из когерентных излучателей, при этом рабочие частоты соответствуют наиболее чувствительной области слуховой системы биологического объекта, а мощность генераторов вызывает у биологического объекта труднопереносимое состояние дискомфорта, вплоть до появления болевых ощущений, кроме того, дополнительно введен управляющий блок с измерителем углов и расстояний между объектом воздействия и центрами антенн генераторов, предназначенный для задания сдвига начальной фазы и уровня мощности каждого генератора, а также для выдачи команд на ориентацию антенн генераторов в место нахождения биологического объекта.