Способ обнаружения взрывчатых веществ

 

Сущность изобретения: на обследуемый объект воздействуют двумя линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) импульсами со средней частотой заполнения, равной разности двух соседних переходов, и одним РЧ-импульсом с частотой заполнения, равной частоте одного из соседних переходов, на котором наблюдают сигнал отклика, причем первым и третьим подают ЛЧМ-импульсы, с девиацией, обеспечивающей возбуждение всей линии, вторым - РЧ-импульс, а временные интервалы между ними устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксации. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 24/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4953149/25 (22) 06,06.91 (46) 30,03.93. Бюл, N. 12 (71) Пермский государственный университет им.А,М.Горького (72) А.С.Ким (73) Пермский государственный университет им.А.М.Горького (56) Nirschfeld T„Klainer S,М, Short Range

Remote NQR Mefrusemants j, Mol Structure, 1980. ч.58, р.63-77, Анферова С,В, и др. Двухчастотный метод повышения отношения сигнал/шум ЯКР

14 N низкочастотных переходов. Изд-во Вузов, Физика, 1987, 30, ¹ 11, с,61-64, Изобретение относится к способам обнаружения взрывчатых веществ и может быть использовано при дистанционном обнаружении взрывчатых веществ, содержащих ядра азота, Цель изобретения — повышкение чувствительностии, При обнаружении взрывчатых веществ, содержащих ядра азота, на обследуемый объект воздействуют двумя линейно-частотно-модулированными (ЛЧМ) импульсами средней частотой заполнения, равной разности двух соседних переходов, и одним радиочастотным импульсом с частотой заполнения, равной частоте одного из соседних переходов, на котором регистрируют сигнал отклика, причем первым и третьим подают ЛЧМ-импульсы с девиацией, обеспечивающей возбуждение всей линии; и

„„5U„„1806356 А3 (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ (57) Сущность изобретения: на обследуемый обьект воздействуют двумя линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) импульсами со средней частотой заполнения, равной разности двух соседних переходов, и одним РЧ-импульсом с частотой заполнения, равной частоте одного из соседних переходов, на котором наблюдают сигнал отклика, причем первым и третьим подают ЛЧМ-импульсы, с девиа 1ией, обеспечивающей возбуждение всей линии, вторым — РЧ-импульс, а временные интервалы между ними устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксации, 4 ил. вторым — РЧ-импульс, а временные интервалы между ними устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксации, а о присутствии взрывчатого вещества судят по сигналу отклика, На фиг.1 приведена схема квадруполь-, (Я ной спин-системы ядер N; на фиг.2 — им-; 0с

14 пульсные программы возбуждения сигналов эха, на фиг.3 — блок-схема устройства, с помощью которого реализован предлагаемый способ обнаружения взрывчатых веществ; на фиг.4 — спектр исследуемого вещества.

Рассмотрим возбуждение сигналов по импульсным программам на фиг.2,.

Первое радиочастотное поле (фиг.2) воздействует со средней чаетотой Ah1,-1, т.е. на разностной частоте вв,+1- во 1= ай1, 1, Вто1806356 рое радиочастотное поле воздействует на частоте 6а,+1, Первое радиочастотное поле (фиг.2б) воздействует с той же средней частотой oh 1, а второе радиочастотное поле — на частоте г Ф,-1.

По сравнению с обычными сигналами эха в случае ЯКР азота получается увеличение амплитуд сигналов эха (0,1-1,2) 10 .

Способ реализован с помощью устройства, блок-схема которого приведена на

10 фиг.3, где: 1 — программатор, 2 — блок управления задающими генераторами, 3 — первый задающий генератор, управляемый напряжением, 4 — второй задающий генератор, управляемый напряжением, 5 — первый стробируемый усилитель, 6 — второй стробируемый усилитель, 7 — первый широкополосный усилитель мощности, 8 — второй широкополосный усилитель мощности, 9— двухчастотную резонансную систему, выполненную в виде антенны, 10 — предвари- тельный усилитель, 11 — приемник сигналов, 12 — индикатор.

Устройство работает следующим образом., Программатор 1 обеспечивает необходимую импульсную последовательность, т;е. позволяет установить необходимые длительности импульсов, их .количество, вре. менные интервалы между ними, частоту следования импульсной последовательности, различные импульсы для блока управления задающими генераторами, строб-импульсы для стробирования усилителей, а также синхроимпульс. С помощью блока управления задающими генераторами 2 устанавливают (за счет изменения уп 1авляк)щего напряжения и длительности управляющих импульсов) необходимые час- 40 тоты во,+1 (или eo,-<) в зависимости от частоты возбуждения) и со+1,1 второго 4 и первого 3 задающего генераторов, а также девиацию частоты первого 3 генератора.

Первый стробируемый усилитель 5 и 45 первый широкополосный усилитель мощности 7 формируют и обеспечивают ЛЧМ-им пульсы с необходимой амплитудой.

Средняя частота заполнения ЛЧМ импульсов равна в+1,-1 (то есть равна разности час- 50 тотдвух соседних переходов: 0 — +1 и 0-1).

Второй стробируемый усилитель 6 и второй широкоплосный усилитель мощности 8 формируют РЧ-импульс с необходимой амплитудой и в частотой заполнения, равной аз,+1 (или во.->, в зависимости от того, на какой частоте будет наблюдаться сигнал отклика).

Воздействие радиочастотными импульсами на объект осуществляется с помощью двухчастотой резонансной системы 9, выполненной в виде антенны (из двух витков связи; каждый виток связи для своей частоты). Сигнал отклика усиливается предусилителем 10, который одновременно является и селектором сигнала. В приемнике 11 сигнал отклика усиливается до необходимой амплитуды (если нужно и накапливается), затем подается на индикатор 12, который выполнен в виде. звукового сигнализатора (можно выполнить его также в виде светового индикатора).

В качестве вещества, на котором будет продемонстрирован данный способ, используемый тринитротолуол — СтРз(й02)з.

На фиг,4 приведен спектр исследуемого вещества, Три нитрогруппы (N02) дают в этом веществе двенадцать линий (по шесть попарно связанных. Они ° наблюдаются как одночастотным, так и обычно двухчастотным методом ЯКР, но амплитуды наблюдаемых сигналов малы, Верхние частоты этих линий (частоты во,+1) занимают диапазон примерно от 860 до 900 кГц, а нижние частоты (юо,->) от 730 до 810 кГц. Причем минимальная разностная частота между верхними и нижними соседними переходами составляет примерно 70 кГц. а максимальная 155 кГц, Поэтому в нашем случае средняя частота заполнения ЛЧМ импульсов должна изменяться для этого вещества от 60 до 170 кГц, чтобы можно было наблюдать нашим способом отклики сигналов от всех шести попарно связанных линий, .

В ЯКР ширины линий составляют максимум 10-15 от величины резонансной частоты (еще меньше для ядер азота). Если взять девиацию -20о средней частоты заполнения ЛЧМ-импульсов, то будет выполнено необходимое условие возбуждение всей линии (для получения наибольшего отношения С/Ш). Частота заполнения второго. импульса (РЧ импульса) должна изменяться от 730 до 810 кГц (если на нижних переходах наблюдать сигналы отклика) или от 860 до

900 кГц (если сигналы отклика наблюдаются на верхних переходах).

Временные интервалы т1 и т2 между первым ЛЧМ-импульсом и РЧ-импульсом и между РЧ-импульсом и вторым ЛЧМ-импульсом устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксации.

В нашем случае наблюдаются сигналы отклика, амплитуда которых увеличена в (70 10 -155 10 ) раз (в зависимости от

5 величины разностной частоты) по сравнеwe с обычными сигналами, Для получения такого увеличения амплитуд сигналов необ1806356. ходимо, чтобы первым подавался ЛЧМ импульс.

Если необходимо обнаружить неизвестное другое взрывчатое вещество, содержащее ядра азота, то тогда необходимо 5 поочередно и плавно менять частоты заполнения ЛЧМ и РЧ импульсов до тех пор, покэ не будут наблюдаться сигналы отклика, Возможность получения сигналов зхэ тэкой большой интенсивности позволяет 10 значительно повысить чувствительность способа, можно обнаружить взрывчатых веществ нэ расстоянии -1,2-6,0 м. Этэ величина во многом зависит от массы взрывчэтых веществ, частот возбуждения, мощности из- 15 лучения, конструкции антенны и т.д.

Формула изобретения

Способ обнаружения взрывчатых веществ, включающий двухчастотное воздей- 20 ствие на обследуемый объект сериями радиочастотных импульсов, регистрацию сигнала отклика на одном из резонансных переходов, по которому судят о присутствии взрывчатого вещества в обследуемом объекте, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности обнаружения взрывчатых азотсодержащих веществ, нэ обследуемый объект воздействуют двумя линейно частотно модули рова н н ыми (ЛЧ М) импульсами со средней частотой зэполнения, равной разности частот двух соседних переходов, и одним радиочастотным (РЧ) импульсом с частотой зэполнения, равной частоте одного из соседних переходов, на котором регистрируют сигнал отклика, при этом первым и третьим подают ЛЧМ-импульсы с девиацией, обеспечивающей возбуждение всей линии, вторым — РЧ-импульс, а временные интервалы между импульсами устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксаций, +

1806356.

ЕОО КГц

800

700

Составитель А.Ким

Редактор А.Павловская Техред М.Моргентал КоРРектоР М,Керецман

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 974 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5