【怎样构建远程激光窃听系统?(下)】

创新大赛资料 徐 自远 686℃

怎样构建远程激光窃听系统?(下)

AI大时代 2018-10-02 23:01:32

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光电晶体管对光的反应更快速,更灵敏

光敏电阻能够将激光器的运动转换成电压变化,但由于响应速度慢且具有较大的接收表面,它实际上不是工作的最佳选择。光电晶体管是一种更好的光接收器,因为它的作用类似于放大器,具有更快的响应时间,并且提供更小的接收区域,以帮助捕捉返回激光束的非常微小的运动变化。光电晶体管只是一个晶体管,在一个明亮的容器中,有一个感光区域。换句话说,它像一个标准的小信号晶体管,但没有引脚连接到它的基座。

任何NPN光电晶体管都可用于这个项目中,他们有各种风格和形状。最常见的品种实际上看起来与一个明亮的LED相同,但可能有一个平顶帮助将光聚焦到感光基底上。这种明亮的平顶类型将是你最好的选择。如果你喜欢节省你的零件,那么你可以在一个旧的光电鼠标找到它,因为里面通常有几个小的光电晶体管。另一个来源是包括红外遥控器的任何设备。

为接收器选择最佳光电晶体管

由于激光与任何其他类型的光相比都是如此明亮,所以光电晶体管的实际波长和透镜类型并不那么重要。一些光电晶体管对红外光比可见光更敏感,但是它们仍然可以用任何颜色的激光束工作。如果你为这个项目选择一个新的光电晶体管,那么看看数据表来确定镜头样式,最佳波长,并确保它是一个NPN类型,而不是PNP。有数以百计的制造商和零件号码,所以只要去一个在线电子供应商如Digikey,进入“NPN光电晶体管”开始搜索。

如果你试着找到一个特定激光波长有最好的敏感度的产品,但是要记住,对于激光间谍的完全隐蔽操作,你可能想要切换到红外光,它介于800纳米和1000纳米之间。红色激光器的波长通常在650nm左右,绿光激光器的波长为530nm,较新的蓝光激光器的波长约为470nm。同样,不要过分苛求光电晶体管波长图,因为任何光都会产生响应,特别是由于其亮度而产生的激光。我在评估光电晶体管时,在红外区域被认为最佳,但经过测试发现可见红光激光器,以及绿色激光工作更好。

激光侦察光声接收机原理图

光声电路的第二个版本更为技术化,但在原理图方面仍然是非常基础的。光电晶体管被设置为放大器,如果LM386音频放大器IC将耳机的输出直接输入到输入端,以将耳机驱动到一个像样的音量水平。奇怪的是,输出的水平从来不是问题,它总是激光对齐引起的,我还没有卷起来的音量控制超过10%的方式。从所谓的“间谍商店”定价过高的钻机通常会在接收机中包括某种类型的声带滤波器或降噪电路,但实际上,当你可以简单地将未经滤波的输出从该设备输入计算机声卡并处理音频U时,这些都是毫无意义的。唱出比任何过滤硬件都要有效很多的软件。你最好的办法是在电脑上录制和存储原始的音频,这样的前端过滤器硬件真的是浪费时间。

LM386是一种非常常见的音频放大器IC,它需要很少的外部元件来操作。它有足够多的输出功率来驱动一组耳机到非常高的音量,因此,在使用时,控制音量电平的可变电阻器通常设置得非常低。你当然可以将光电晶体管的输出馈送到任何音频放大器,甚至是计算机声卡。如果你计划包括某种类型的超前实时音频滤波,那么从光电晶体管的输出中获取音频,以便在放大信号时不包括额外的噪声。许多音频编辑程序包括对实时过滤器和音频处理的支持,所以对于非常少的钱,你可以创建一个实时的后处理系统,它将与数年前最受资助的间谍机构所能获得的任何东西相匹敌。有音频处理程序可供你的OC,可以恢复最嘈杂的谈话从最嘈杂的背景。

在电路板测试基于光电晶体管的电路

在对硬件进行任何设计之前,在无焊板上测试电路是一个好主意,这样您就可以解决任何错误并添加任何必要的修改。我发现新的基于光电晶体管的光声电路比以前的光敏电阻器版本要好得多,而且放大到最大限度时,它的伤害超过了我的耳朵。有一个点,一个响亮的信号是毫无意义的,因为你只会放大噪音,这是更先进的音频处理可能会派上用场。如果你计划在你的示意图中添加一些后处理音频滤波器,那么最有用的是50或60赫兹陷波滤波器,以减少来自环境交流电光源的嗡嗡声。

尝试你的新系统使用不同级别的声音从你的音频源,甚至试图捕捉光束从一个反射对象在你的房间。正如你将看到的,这不是一件微不足道的任务!我能把镜子带到灯罩上,听到房间里传来的音乐声,但是这项任务涉及到非常小心地调整光束和灯罩,这是一种在秘密间谍活动中潜伏在阴影中的奢侈品。

将激光接收器安装在盒子中

一旦你对你的光到声音接收器的性能感到满意,它将需要安装在某种类型的机柜中,这样你就可以把它安装在一个三脚架上,用于真实世界的使用。最佳的安装方式是将光电晶体管的镜头放置在机柜的前部,并将耳机插孔和音量控制放在后部。任何有足够空间用于电池、控制和小电路板的方形金属或塑料盒都能起到作用。我找到了一个3英寸2英寸的塑料盒子,它的空间足够大。

穿孔板(试验板)是这个电路所需要的

由于基于LM386的光声电路非常简单,所以只需要一小孔板就可以为设备创建电路板。事实上,有这么少的组件,你可以把引脚焊接在一起,如果你愿意,就把它们直接放在可变电阻上。这种类型的安装被称为“死虫”电路,因为IC看起来像一个已经死亡和翻转的虫子。我更喜欢使用 试验板 方法,因为它以后更容易改变电路。LM386只需要与2个电容器和一个电阻器共享板,因为其他组件被放置在可变电阻端子上。所有布线都是在 试验板 的下侧。

让所有部件尽量接近声源以减少噪音干扰

而不是运行从光电晶体管的电线板和背面,少数部分焊接到可变电阻器。当处理可能是有噪声的信号时,您需要创建最无噪声的放大器,以便问题信号在稍后的音频处理程序上有机会被恢复。令人惊讶的是,在一个像样的音频处理软件上,可以对嘈杂的信号做些什么。

安装硬件到盒子里

一旦您的小电路已经完成,安装所有的硬件到项目框,如电源开关,音量控制,耳机插孔和光电晶体管。希望,你仍然有空间的电池,以及小电路板!我差点挤占了所有的空间,但还是设法把所有的零件挤进了小塑料盒子里。

最终激光间谍光到声音接收器示意图

安装电线到电路板

我使用的垫板在底部有焊料垫,这样就容易焊接导线和连接线。有些垫板只是带有孔的玻璃纤维晶片,所以你必须使用下边的电线或者弯曲半导体的引线来制造痕迹。只要电路简单,任何方法都会很好。还增加了9伏电池连接器和连接到开关、耳机插孔和音量控制的所有电线。

安装所有硬件到盒子中

如果您的盒子没有槽来固定电池或电路板,一个双面胶带,尼龙搭扣或热胶可以用来保持所有的部分从盒子内跳动。确保小电路板的下侧不与电池上的任何其他部件或金属外壳接触,否则可能会导致短路。当安装所有的组件时,请考虑这样一个事实,即最终您将不得不更换电池,因此将其放置在一个便于拆卸或插入的位置。在测试设备之前把盖子放在箱子上也是不吉利的,因为“墨菲定律”肯定会使你的单元失效,如果你认为一切都正常的话!戴上耳机,让激光穿过光电晶体管的表面,如果一切正常工作,当放大器被电压饱和时,你会听到一声巨响。你也可以“听”到其他光源,比如白炽灯泡,甚至你的电视遥控器,当你指向该单元并按下任何按钮时,它会发出一个“哔哔”声。

完成的带有三脚架的接收器

激光侦察系统将需要一个三脚架安装的激光和接收器,以便它可以在现实世界中使用。将塑料工程箱固定在任何三脚架上,钻一个略小于三脚架螺栓尺寸的孔,然后将其螺纹入孔中。记住,螺栓不能压入任何部件,所以如果项目箱中的空间紧,请选择螺栓孔的位置。一点尼龙搭扣也可以用来把装置安装在三脚架上,但要记住,位置的任何微小变化都会轻易地使光束偏离对准,从而确保所有部件都安全安装。

三脚架安装在光声接收器上

因为你和远处窃听任务之间唯一的真正障碍是对齐,你必须确保一旦你成功锁定到返回波束上,就不会有任何移动。由于大多数相机三脚架相当轻且容易移动,所以耳机线应该固定在三脚架的底座上,这样当戴耳机时,它不会振动三脚架。只需使用拉链或带子将耳机电缆保持在三脚架的底部,但允许足够松弛,这样就可以瞄准该单元。正如你很快会发现的,使用激光间谍装置只是一个对齐的问题,如果你能学会捕捉返回光束的黑色艺术,它是非常有能力的。不要期望每一个任务都成功,特别是目标窗口在你视线之上的时候。

制作一个双激光对齐模块

如果你打算进行严肃秘密间谍行动,那么你不能在夜间暴露你的位置。即使你在一英里之外,如果你把一个激光器指向他们的方向,观察窗外的人可以很容易地精确地指出你的确切位置,所以你唯一真正的隐蔽操作的选择是使用人眼看不见的激光束。3-5毫瓦的红外激光模块并不比典型的可见红色单元贵,也可以工作得很好,尽管你确实增加了捕捉返回光束的复杂性。

那么,当光束完全看不见的时候,你如何发送一个无形的光束穿过街道并试图使它正好在1mm光电晶体管上?嗯,你不能,所以你需要两个激光器-一个做最初的目标,另一个做隐蔽的监视工作。现在,这听起来完全是不可能的,但我可以向你保证,它确实有效,并且我已经成功地使用红外线激光器来瞄准一个窗口。这是非常困难的,但是如果所有的条件都对你有利的话,它是可以做到的。至于接收器的性能,它实际上更好地使用红外激光器,因为在实际模块上的准直透镜通常优于点式激光,并且大多数光电晶体管以红外波段为中心。所以,如果你能瞄准目标,它就会完成!

使用两个激光器的关键是让它们指向完全相同的方向,这样当你有了一个可见的目标后,你就不必乱弄太多。你可以试着用某种夹子把两个激光器的身体固定在一起,或者像我所做的那样,通过一个半英寸厚的铝片钻两个非常精确的孔。两个激光器之间的距离可以忽略不计,但是两个激光器的角度必须尽可能精确。即使是一个错误的程度也可能意味着20英尺的误差从500英尺的往返返回的光束!你将需要使用一个钻床来制造孔,这样它们就可以以完全相同的角度穿过材料。如果你有一个无限的预算,有一个机器商店做这个钻探,并向他们解释,对齐是非常重要的。

安装激光到带开关的盒子上

这两个激光器还需要安装在一个盒子上,它可以容纳电池组和开关来打开或关闭每个激光器。一旦你找到了一种安装两种激光器的方法,使它们指向完全相同的方向,就把它们固定在一个塑料或金属盒子上,它也可以像接收器盒一样连接在三脚架上。因为你将无法控制目标的位置,所以你必须移动激光和接收器,以便锁定光束。不要忘记给红外激光标签贴上标签,因为在运行时你不能看到光束。

完成的激光间谍组件(发射器和接收器)

当这两个单元完全被装箱和操作时,使用你的扬声器和镜子安排做一些基本的测试,从只有几英尺的距离开始,然后沿着你的房间一直延伸到房间的长度。如果我能完全控制所有三个部件的放置,我可以很容易地从一个房间的任何距离和甚至穿过街道的任何地方找到我的系统。在现实世界中使用一个遥远的目标对准是另一个故事,但系统可以工作,如果你能让激光束回到同一个房间,它来自。我不得不说,你有1/10的几率从一个窗口中获取一个目标,这个窗口看起来几乎在你自己的窗口的同一个角度和水平位置。记住,当目标离你的位置只有几英尺远时,每一个错位程度都会造成很大的距离。对齐确实是一种黑色的艺术。

完成的可使用的激光间谍系统

如果你和你的邻居相处得很好,他们会从你邪恶的天才实验中得到乐趣,问问他们你是否可以在家里建立你的镜像扬声器系统进行远程测试。您将需要通过窗口发送光束,然后设置扬声器,使光束返回到自己的位置。所有这些测试都需要在夜间完成,而且在白天你很少有机会看到户外的低功率激光束。一旦你能把光束带回你的接收器,验证你可以听到音频系统的输出,然后关闭输出,以便只有来自房间的声音是来自扬声器的振动。扬声器的行为就像窗格一样,让你看到一个控制的音频源和一个单独的振动驱动的区别。正如你将看到的,音质是非常不同的,因为物体振动的方式。较大的物体会产生更多低音的声音,这就是你的计算机可以用来对接收到的信号进行各种魔法处理的地方。

当你在现实世界中使用你的激光间谍系统时,你可能会被锁定在光束上,但是由于振动和周围环境噪声的影响,无法理解接收到的音频。如果有一个电炉或风扇在房间里运行,巨大的波将产生极低的频率,或者可能是一个明亮的灯光正在创建一个响亮的交流嗡嗡声在您的音频信号。一个好的音频均衡器或某种类型的实时计算机过滤软件可以真正做很多清理这些环境背景噪声,所以学习如何使用陷波,带通,或噪声过滤软件,你将能够对一些有噪声的信号进行魔法。

可进行噪音信号处理的软件

一旦你习惯于设置激光间谍系统来获取音频信号,那么你就可以决定是否需要某种前端或后过滤。事实上,我发现,在大多数情况下,过滤不是必需的,尤其是晚上和单位合作时。一种简单的8频带均衡器是去除60赫兹交流哼声或蓬勃低音的好方法,但是这些噪声源大多存在于源位置,并且易于控制。如果您正在录制捕获的音频,那么简单的60赫兹陷波滤波器将几乎消除由环境光源拾取的大部分交流电嗡嗡声,并且使用带通滤波器进一步增强声频,该带通滤波器设置为仅在80赫兹到100赫兹之间的频率。我还发现,经过我的位置的车辆会在返回光束中产生弹跳,向信号中添加一个砰击信号,但大部分都是通过在均衡器上切割低音频率来消除的。再次,你将不得不尝试这些测试为自己,因为你很可能会遇到非常不同的噪音来源在你的位置。

返回的激光束不再是墙上的一个小光斑

随着激光束的进一步传播,光束扩展变得更大。一些激光指示器具有非常便宜的塑料准直透镜,最终会使光束扩展得如此之大,以至于它在横跨街道的窗口反弹时会覆盖整个墙壁。出于这个原因,一个像样的激光模块具有可调透镜将总是更好的远程操作。当然,你只需要抓住返回光束的边缘,只要它碰到感光器,就会有声音。有时,单调、伸展的光束比高度聚焦的光束给了我更好的结果。

为了对准,我通常在我放置接收器的区域后面的墙壁上贴一个纸目标,这样我可以在看墙壁时仔细调整激光束三脚架,而不是等待在我的眼睛中返回返回光束。5mw激光器在穿过街道和背部时不会有很大的聚焦强度,但这并不意味着你可以忽略激光安全。这个目标也是唯一的方法来验证红外激光器的校准,如果你使用一个,因为你需要用摄像机拍摄激光光斑,因为人眼看不到红外光。我用可见红光来瞄准,然后在目标区域附近切换到红外光束。从这一点,精细的调整是通过监视器上的摄录取景器或安全摄像机来完成的。这使排列成为单调乏味的琐事!

波束的边缘是清晰音频的最佳点

一旦光束进入目标区域,打开光到声音接收器,并将其放置在大激光点的前面,使得光束的边缘位于光传感器表面。通常,最佳接收将接收到光束的边缘上的光电传感器,但这将需要一些实验。如果目标房间是安静的,那么就不会有窗口振动,所以你必须对齐系统的“滴答声”你听到的光束饱和光电传感器。当光束不适当地撞击光传感器时,会有类似于FM收音机的噼啪声,它失去了它的站,当你过度饱和感光器时,将会有一个响亮的“WUMP”,然后是完全的沉默。当你从一个安静的目标出发时,你想要听到的最佳的“噪音”是轻微的嘶嘶声。

除非你在一层或一块混凝土板上,当你在房间里走动或者附近的车辆驶过时,激光可能会跳过整个地方。我发现这种激光弹跳并没有降低接收到的声音,但确实有一些事情可以做,以减少这个问题。在三角架顶部增加重量会减少任何振动,或者至少减慢它们的速度。固定在三脚架顶部中心的5磅钢重量在某些情况下运行良好。当然,你只需要实验和使用创造性思维,以便使你的安装运行最佳。

穿过街区向窗户发射激光束

激光侦察系统的最终测试将包括在一个远离设备的房间里听对话。当然,你将永远不会窃听一个不知情的聚会,所以你需要在远程位置有一个助手来帮助你测试你的系统。我最初建造这个单元是为了消除关于它的“易用性”的许多神话,但是对它能真正地使返回光束正确对齐的工作感到非常惊讶。在我的测试中,我设置了单元,然后转到目标位置,在窗口大声说话,期望接收到的音频将是大麦可以理解的。嗯,如果你看过视频,你就会看到接收非常大声和清晰,以至于它听起来像是一个无线电传输!我真的没想到它能很好地工作。

当然,不要犯错——穿过街道不是一件容易的事情,每一个因素都必须完全有利于你获得成功的机会。目标窗口必须在一个非常精确的角度允许光束回到你的位置,并且对话必须足够大声,以在窗口上产生一个像样的振动。充气高效率的窗户进一步减少你的机会,并且房间里的任何噪音都会完全压倒谈话。记住,我在完全寂静的房间里,几乎直接对着窗子大叫。进一步的测试证明,低级会话也是可能的,但是计算机过滤是必要的。在我的测试中,我还发现红外激光比可见的红色激光好,但要获得适当的对准更困难。所以,我的结论是激光间谍装置绝对是一个强大的工具,但是你在黑暗的车辆上“点和射”的几率几乎为零。安装和对准需要非常仔细和乏味的计划,常常导致失败。失败的不是硬件,而是激光束的路径。

完成的激光间谍系统是一个伟大的演示平台,证明一个有足够动机的人可能会偷听到一英里之外的谈话而没有进入这个位置。这种情况发生的可能性极为罕见,但仍然是可能的!所以,下次你从眼睛的角落里看到激光束的闪烁时,问问自己:“是不是只是一个带有钥匙链的点状激光笔的孩子,或者是一个很有动机的人,刚刚读了这篇文章”?是的,的确,激光束可以窃取你的秘密,所以你最好的选择是在光束的接收端,而不是发射端。

 

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