Способ тепловизионного контроля объектов

 

Изобретение относится к области исследования анализа материалов с помощью тепловых средств и может быть использовано при обнаружении различных видов оружия, скрытого у человека. Сущность: способ и анализ тепловизионного контроля объектов включает регистрацию теплового излучения, формирование и анализ теплового изображения объекта. При этом предварительно измеряют собственное тепловое излучение объекта в СВЧ- и ИК-диапазонах, формируют тепловые изображения объекта в этих диапазонах, а затем дополнительно нагревают поверхность объекта. Через время, не менее чем 20 с, измеряют тепловое излучение и формируют тепловые изображения объекта в тех же диапазонах. Путем сравнения всех полученных изображений определяют положение оружия. Кроме того, дополнительный нагрев поверхности объекта в синтетической и кожаной одежде производят до температуры, выше окружающей на 1-20°C. Технический результат: повышение точности контроля формы поверхности, составленной из сопрягаемых частей.

Изобретение относится к области специальной техники и может быть использовано при обнаружении различных видов оружия, скрытого у человека.

Известен способ тепловой дефектоскопии, заключающийся в получении тепловых изображений объекта контроля и их анализе [1]. Однако этот способ не решает задачу обнаружения оружия, находящегося под одеждой человека.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежности определения наличия и местоположения скрытого оружия без вредного воздействия на объект.

Поставленная цель достигается тем, что сначала измеряют собственное тепловое излучение объекта в сверхвысокочастотном и инфракрасном диапазонах, получают тепловые изображения в этих диапазонах, а затем дополнительно нагревают поверхность объекта и по прошествии времени не менее 20 с измеряют тепловое излучение и получают изображения в тех же диапазонах и путем сравнения первых и вторых полученных изображений определяют положение оружия.

Поскольку объект контроля - человек является источником тепла, наличие оружия под одеждой будет изменять распределение температуры по поверхности одежды человека. На тепловом изображении при регистрации инфракрасного излучения оружие будет выделяться в виде холодных участков. Однако четкое изображение оружия будет получаться лишь в том случае, если оно располагается под тонкой тканью одежды. При большой толщине одежды (телогрейка, пальто и др.) форма оружия на изображении не проявляется, что создает затруднения при интерпретации полученных изображений.

При регистрации собственного излучения в сверхвысокочастотном диапазоне без поверхностного нагрева одежда хорошо пропускает излучение этого диапазона.

Регистрируется, таким образом, теневое изображение оружия, находящегося под одеждой, поскольку металл не пропускает излучение в этом диапазоне. Однако в некоторых случаях наличие, например, жидкостей может привести к помехам, неопределенностям при интерпретации наличия оружия. Поэтому получение изображений при нагреве поверхности позволяет получать дополнительную информацию и однозначно выявлять оружие, поскольку картины будут резко различаться между собой. При нагреве вследствие различий в тепловых характеристиках металлических (оружия) и неметаллических предметов, тепловое изображение неметаллических объектов будет значительно резче изменять интенсивность излучения (температуру) во времени, чем металлических.

Длина волны регистрируемого излучения СВЧ-диапазона находится в области 1 мм - 10 см, а в инфракрасной области 1-25 мкм. Таким образом, оружие может быть выявлено и в случае наличия помех для сверхвысокочастотного излучения.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Тепловое изображение объекта в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне может быть получено с помощью, например, сканирующих СВЧ-радиометров и других методов регистрации излучения в СВЧ-диапазоне. Современные методы СВЧ-термографии позволяют получать изображения и измерять распределение температуры с точностью 0,1°С. Тепловое изображение в инфракрасном диапазоне после нагрева получают, например, посредством тепловизора (области спектральной чувствительности 8-14, 2-25 мкм.). Нагрев производится до температур, превышающих окружающую на 1-20°С. Полученные изображения в инфракрасном и СВЧ-диапазонах наблюдаются визуально, сравниваются и, если это необходимо, фотографируются на пленку в одном и том же масштабе. Пленки накладываются друг на друга и совмещаются изображения. Визуально отмечается положение оружия. Для быстрой интерпретации возможно сопоставление и обработка изображений посредством ЭВМ.

Температура нагрева Т_Н поверхности объекта выбирается исходя из следующих соотношений:

1) Т_н должна быть ниже температуры плавления материала Т_м, Т _н<Т_м;

2) T_н должна быть выше температуры окружающей среды Т_окр, Т_н >Т_окр, при этом разность температур Т_н -Т_окр должна фиксироваться аппаратурой с высокой надежностью (для современных приборов она обеспечивается, если эта разность больше 1°С). Т_н зависит от времени нагрева.

3) Время нагрева выбирается в зависимости от теплофизических свойств материала по формуле:

где а - температуропроводность, L - толщина материала,

С и К - теплоемкость и теплопроводность материала,

ρ - плотность,

t_1/2 - время достижения половины максимального значения температуры.

Расчет для синтетических тканей и кожи дает значение Т_н в интервале 1-20°С.

Использование предлагаемого теплового способа обнаружения оружия обеспечивает такие преимущества, как скрытность, значительное повышение разрешающей способности и четкости визуальной картины изображения оружия, выделение его на фоне помех.

Источники информации

1. Н.А.Бекешко. Активные тепловые методы неразрушающего контроля металлических и неметаллических изделий и материалов, в сб. "Измерения, контроль, автоматизация". М., 1981, №2(36), с. 27-39(прототип).

Формула изобретения

1. Способ и анализ тепловизионного контроля объектов, включающий регистрацию теплового излучения, формирование и анализ теплового изображения объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности при обнаружении скрытого оружия у человека, предварительно измеряют собственное тепловое излучение объекта в СВЧ- и ИК-диапазонах, формируют тепловые изображения объекта в этих диапазонах, а затем дополнительно нагревают поверхность объекта, через время, не менее чем 20 с, измеряют тепловое излучение и формируют тепловые изображения объекта в тех же диапазонах, и путем сравнения всех полученных изображений определяют положение оружия.

2. Способ тепловизионного контроля объектов по п.1, отличающийся тем, что дополнительный нагрев поверхности объекта в синтетической и кожаной одежде производят до температуры, выше окружающей на 1-20°С.