Способ локализации магнитного диполя



Способ локализации магнитного диполя
Способ локализации магнитного диполя
Способ локализации магнитного диполя

 


Владельцы патента RU 2456642:

Закрытое акционерное общество "МЕРА" (RU)

Изобретение относится к поиску скрытых ферромагнитных объектов с помощью переносной штанги с датчиками трехкомпонентных магнитометров. Согласно изобретению с помощью шести датчиков на одном конце штанги измеряют приращения индукции магнитного поля относительно опорного датчика на другом конце штанги. По этим приращениям определяют градиент вектора индукции в центре системы координат штанги и вектор приращения индукции между центром и опорным датчиком. По комбинации градиента и приращения осуществляют пеленгацию источника магнитного поля, а также находят расстояние до источника. Способ обеспечивает повышение устойчивости и надежности пеленгации, что позволяет осуществлять локализацию источника магнитного поля (представляемого дипольной моделью) в движении. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области определения координат местоположения скрытых ферромагнитных объектов, от подводных лодок и неразорвавшихся боеприпасов (бомб, снарядов, донных мин), до зарытых в земле единиц стрелкового оружия (винтовка, автомат, пистолет) и т.д.

Многие сосредоточенные источники магнитного поля можно аппроксимировать (точечным) диполем с магнитным моментом М=Mm, где М - модуль магнитного момента, m - единичный вектор направления магнитного момента. Различают задачи обнаружения, пеленгации и локализации (неподвижного или движущегося) диполя по параметрам его магнитного поля, измеренным в одной или нескольких точках наблюдения. При локализации определяют радиус-вектор X=Xn, где X - модуль расстояния, n - единичный вектор направления. Другими словами, при локализации определяют неизвестные координаты вектора X в системе координат наблюдения. При пеленгации определяют единичный вектор направления n или направляющие косинусы углов его в системе координат наблюдения. При обнаружении определяют параметры неоднородного магнитного поля на фоне поля Земли, по которым судят о том, что «где-то что-то есть». Некоторые специалисты под обнаружением понимают и пеленгацию и локализацию. Однако мы для определенности будем различать эти задачи.

Задачу пеленгации магнитного диполя, по-видимому, впервые поставил О.П.Хвостов [Магнитный пеленгатор. // Геофизическое приборостроение. - Л.: Гостехиздат. 1963. С.3-11], который также предложил приближенное решение ее по градиенту модуля дипольной индукции.

Первое аналитическое (явное) решение задачи пеленгации диполя по градиенту вектора дипольной индукции получил C.Frahm [W.M.Wynn а.о. Advanced Superconducting Gradiometer. / Magnetometer Arrays and a Novel Signal Processing Technique. // IEEE Transactions on Magnetics, vol. MAG-11, no.2, March 1975 Р.701-707]. Решение Frahm′a было неоднозначным. Оно включало 4 направления, одно из которых было истинным, остальные три - ложными. Вместе с тем решение Frahm′a осталось нераскрытым, поскольку не было найдено удобной формы представления этого решения.

Затем T.Kolbenhayer [Prispevok krieseniu obratenej magnetometrickey ulohy predipol. // Banickey listy. 1976. #4 31-35 (Реферативный Журнал Геология. 1980. №12. C.20)] нашел явное решение задачи локализации по заданным вектору и градиенту вектора дипольной индукции, опираясь на теорему Эйлера для однородных функций. Однако решение Kolbenhayer′a оказалось неустойчивым к ориентации искомого диполя.

Позднее оба упомянутых решения были радикально усовершенствованы в работе [В.Г.Семенов. Решение обратной задачи для источника физического поля дипольной или квадрупольной модели. // Методы и средства точных магнитных измерений. / Сб. научных трудов НПО «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева». 1980. С.3-19]. В результате задача локализации обрела устойчивость, а для задачи пеленгации было найдена простая и удачная форма выражения этого решения. В последующие годы работы Frahm′a [1975] и Семенова [1980] подверглись несправедливой критике в части неоднозначности решения в статье [В.В.Тихонов и Б.Н.Шалаев Особенности решения обратных задач при электромагнитном исследовании подводных сред. Известия ЛЭТИ им.Ульянова (Ленина). Выпуск 327 Л-д 1983 г. Стр.28] и монографии [под редакцией лауреата Гос. премии СССР Е.Г.Пащенко «Оптико-физические средства исследования океана». Л-д. Судостроение 1984. Стр.207]. Авторы этих публикаций предложили якобы однозначное решение задачи вместо решения [Семенов 1980]. Ответная статья [В.Г.Семенов и А.Я.Зайончковский. Сравнительный анализ градиентных методов локализации источников магнитного поля дипольной модели. Сб. научных трудов «Создание средств измерений для метрологического обеспечения прецизионных нанотесламетров». ВНИИМ им. Менделеева Л-д. 1988 г. С.56-67] показала несостоятельность претензий на однозначность решения Тихонова и Шалаева. Вместе с тем, Семенов и Зайончковский [1988] получили аналитическое выражение погрешности способа Frahm′a [1975]/Семенова [1980], выявившее некоторую неустойчивость этого способа, который ранее считался полностью устойчивым. Много лет спустя это аналитическое выражение было перепроверено компьютерным моделированием [Ю.М.Иванов и В.Г.Семенов. Оценки погрешностей пеленгации и локализации источника магнитного поля дипольной модели. // Измерительная техника №5. 2008. С.30-35 и №7. 2008. С.72]. Результаты компьютерного моделирования подтвердили существование наличие области неустойчивости.

Итак, известны два на сегодня лучших способа явного решения, а потому и высокого быстродействия:

а) способ локализации [Семенов, 1980]. Этот способ устойчив и однозначен, но он не позволяет осуществлять локализацию в движении носителя средств измерения;

б) способ пеленгации [Семенов и Зайончковский, 1988]. Этот способ позволяет выполнять измерения при движении средств измерения, но он неоднозначен, так как дает четыре решения (какое из них истинное неизвестно), к тому же в некоторой узкой области этот способ неустойчив. Но самое главное, это способ пеленгации, а не локализации.

Наконец, известны следующие приемы повышения точности измерения пространственного приращения магнитной индукции, а также базы приращения:

- Патент РФ №2256930 Способ минимизации погрешностей в переносном дифференциальном магнитометре. Приоритет изобретения от 07.04.2003 г.;

- Патент РФ №2257593 Способ минимизации погрешностей в дифференциальном магнитометре. Приоритет изобретения от 07.04.2003 г.;

- Патент РФ №2290657 Способ определения местоположения и ориентации трехкомпонентного датчика магнитометра относительно меры магнитного момента. Приоритет изобретения от 09.08.2005 г.;

- Патент РФ №2313801 Способ измерения приращения индукции магнитного поля трехкомпонентным дифференциальным магнитометром. Приоритет изобретения от 04.05.2006 г.

В качестве прототипа заявляемого способа выбран способ пеленгации источника магнитного поля дипольной модели [Семенов и Зайончковский, 1988] (далее, просто [1988]) по совокупности существенных признаков, наиболее близких к заявляемому способу.

Известный способ [1988] включает предварительные измерения расстояний между датчиками трехкомпонентных магнитометров, которыми измеряют градиент индукции магнитного поля источника, определение по градиенту его собственных чисел и векторов, через которые выражают единичный вектор направления радиус-вектора между точкой измерения градиента и искомым источником, а также единичное направление магнитного момента этого источника, причем оба направления определяют с точностью до одного из четырех возможных решений, лежащих в одной плоскости (одно из решений истинное, три другие - ложные), кроме того через найденные собственные числа определяют скалярную интенсивность градиента и косинус угла между найденными направлениями.

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата для известного способа, является то, что известный способ не располагает достаточным объемом входной измеряемой информации для решения задачи локализации, а именно он использует пять измеряемых чисел, или пять независимых компонент градиента, которые после обработки определяют пять выходных параметров: четыре числа на два единичных направления и пятое число - скалярная интенсивность градиента.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в доработке способа пеленгации до способа локализации, а также в устранении его неоднозначности и в снижении его неустойчивости.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении возможности локализации источника магнитного поля в движении.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый способ локализации магнитного диполя, включающий предварительные измерения расстояний между датчиками трехкомпонентных магнитометров, затем измерения с помощью этих датчиков градиента индукции магнитного поля, определение собственных чисел градиента λ2≥λ1≥λ3, которыми определяют скалярную интенсивность его , а также определение соответствующих собственных векторов u1, u2, u3, по которым находят четыре единичных направления на диполь ni и направления его магнитного момента mi по формулам

где i=1, 2, 3, 4 - индекс пары решений (одно истинное, три ложных), отличается тем, что с помощью датчиков трехкомпонентных магнитометров, размещенных у одного из концов переносной штанги на полуосях ее системы координат, соосно и на одинаковом удалении от ее центра, измеряют пространственные приращения индукции магнитного поля относительно опорного датчика на другом конце штанги, по которым вычисляют среднее приращение по всем полуосям, а также разности приращений для каждой одноименной пары полуосей, строят симметричную матрицу разностей, при этом из каждого диагонального элемента матрицы вычитают треть ее следа, а единичные направления находят по формулам, зависящим от размера числа φ=λ1/N:

при -0.95≤φ<0.95:

при -1≤φ<-0,95:

при 0,95<φ≤1:

после чего, нормируя вектор среднего приращения, получают векторное уравнение с одним неизвестным k=a/r:

где В07 - вектор среднего приращения;

a - расстояние между центром опорного датчика и центром системы координат;

ρ=(1+k2-2kna·n)1/2;

na - единичный вектор направления штанги,

в свою очередь, векторное нормированное уравнение сводят к модульному |B07|/Na=f(k), решая которое для каждой из четырех пар найденных векторов ni и mi, получают соответствующее значение ki, затем каждую пару величин ni, mi, если ей соответствует физически приемлемое значение ki, подставляют в векторное нормированное уравнение, рассчитывают его и отбирают тройку истинных решений n, m и k по минимуму модуля разности рассчитанной и измеренной версий этого уравнения, после чего определяют искомое расстояние до источника r=a/k.

На Фиг.1 изображена схема реализации заявляемого способа.

Схема, изображенная на Фиг.1, содержит датчики трехкомпонентных магнитометров, установленные на переносной штанге. Датчики 1-6 расположены у одного конца штанги, опорный датчик 7 - у другого конца ее. Датчики 1-2 размещены на полуосях х+ и х- системы координат (СК) штанги, на одинаковом расстоянии от центра 0 СК, датчики 3-4 - на полуосях y+ и y-, датчики 5-6 - на полуосях z+ и z-. Все датчики 1-7 сориентированы своими осями вдоль осей СК штанги.

Заявляемый способ действует следующим образом. Датчики 1-6 включены по схеме измерения приращений магнитной индукции относительно опорного датчика 7. Это означает, что при измерении вектора приращения магнитной индукции, например, парой 1-7, регистрирующие устройства отсчитывают три проекции разности В1717, но не сами векторы В1 и В7. Предварительно измеряют расстояния между датчиками, а также их взаимную ориентацию с помощью внешней трехкомпонентной меры магнитного момента (ММ). Для этого используют способ определения местоположения и ориентации трехкомпонентного датчика магнитометра относительно меры ММ [Патент РФ №2290657]. При работе оперируют следующими результатами измерения: приращениями магнитной индукции В17, В27, В37, В47, В57, В67 и заранее определенными расстояниями между соответствующими датчиками a 12, a 34, a 56, а также расстоянием между центрами СК 0 и датчика 7 - a.

Если штанга находится в магнитном поле Земли, которое можно считать однородным, то есть не зависящим от координаты, то показания магнитометров штанги будут нулевыми. Если на некотором расстоянии от штанги находится источник магнитного поля дипольной модели, то есть источник неоднородного поля, или зависящего от координаты, то показания магнитометров отличаются от нулей. Задача пеленгации заключается в том, чтобы по этим показаниям определить направление на диполь, а задача локализации - в том, чтобы определить и расстояние до него вдоль этого направления.

Сначала с помощью измеренных приращений строят матрицу 3×3:

с помощью которой находят матрицу градиента

где А′ - транспонированная матрица А,

A11+A22+A33 - след матрицы А,

I - единичная матрица 3×3.

Операции (2) придают матрице градиента симметрию и обнуляют его след, поскольку известно, что градиент вектора магнитной индукции симметричен и бесследен. Затем стандартными приемами по матрице градиента находят его собственные числа λ2≥λ1≥λ3 и векторы u1, u2, u3, которыми определяют скалярную интенсивность градиента N, число φ, которое является скалярным произведением единичных векторов направлений на источник из центра СК n и магнитного момента m, а также сами направления n и m по формулам, зависящим от размера φ:

где µ0=4π×10-7 Гн/м - магнитная постоянная;

М - размер магнитного момента источника;

r - расстояние между источником и центром СК;

(Обратим внимание на то, что сами величины М и r по градиенту не определяются);

при -0.95≤φ<0.95:

при -1≤φ<-0,95:

при 0.95<φ≤1:

где i=1, 2, 3, 4.

Формулы (5)-(7) дают неоднозначное решение, т.к они определяют 4 пары решений, одна пара - истинное решение, три - ложные. Какая пара истинная, неизвестно, так как все решения удовлетворяют градиенту. Проявляется это в том, что собственные векторы определяются с точностью до знака.

Обратим внимание, что формулы (5)-(7) применяют в зависимости от размера φ. Анализ погрешностей показал, что первые две строчки (5), каждая из двух слагаемых, методически безупречны, но при наличии погрешностей одно слагаемое расходится при φ≈-1, а другое при φ≈+1. Поэтому выгодно, при |φ|≈1÷0,95 использовать одно из этих слагаемых, допуская незначительную методическую погрешность, но повышая устойчивость к погрешностям входных данных. Таким образом, разбивка (5) на подвыражения, зависящие от размера φ, устраняет неустойчивость, имеющую место в известном способе [1988].

Далее определяют вектор среднего приращения

Равенство (8) основано на общеизвестной теореме Гаусса о среднем. Для источника дипольной модели вектор среднего приращения можно записать как

В правой части (9) помимо неизвестного k=a/r фигурирует еще два неизвестных: М и r. Для того чтобы избавиться от этих двух неизвестных, используют отношение

Выражение (10) представляет собой векторное нелинейное уравнение относительно только одного скалярного неизвестного k, учитывая, что величины φ, ni, mi известны из вышеприведенных решений, а вектор na известен как орт СК вдоль продольной оси штанги. Далее из (10) составляют модульное уравнение вида

где φa=m·na,

решая которое для каждой пары ni, mi, получают соответствующее ki. Иногда полученное ki не является физически приемлемым решением, например слишком большим, (NaN - термин МатЛаб′а), такие решения отбрасывают. Каждую тройку решений ni, mi, ki, где ki физически приемлемое решение, подставляют в уравнение (10) и рассчитывают его. Истинную тройку решений определяют по наименьшему модулю разности Δi измеренной и рассчитанной версий уравнения (10).

Таким образом в заявляемом способе устраняется неоднозначность решений, присущая известному способу [1988].

Затем по найденному истинному k определяют искомое расстояние до источника r=a/k, что завершает переход от (устойчивой и однозначной) пеленгации к (устойчивой и однозначной) локализации источника.

Заявляемый способ проверен с помощью компьютерного моделирования в пакете МатЛаб. По МатЛаб′у рассчитывают компоненты градиента, к ним добавляют случайные погрешности с нулевым средним и заданным уровнем СКО компоненты , и осуществляют пеленгацию по известному способу [1988] 500 раз для каждого из 21 значения φ=-1, -0.9, -0.8 …, 1. Всю совокупность обрабатывают для определения СКО пеленгации σn.

На Фиг.2 кривая 1 соответствует СКО пеленгации по уравнению (5), кривая 2 - по (6), 3 - по (7). Таким образом, при только одно из слагаемых (5) содержит почти всю полезную информацию, а другое слагаемое (5) - только «шумит», поэтому его отбрасывают. Отбрасывание второго слагаемого (5) создает методическую погрешность пеленгации, которая в диапазоне 0.95≤|φ|≤1 еще не велика и ею можно пренебречь в этой части диапазона. Кривая 2 представляет СКО первого члена (5), кривая 3 - СКО второго члена (5), кривая 4 - сумму методической погрешности плюс удвоенное СКО первого члена (5), кривая 5 - сумму методической погрешности плюс удвоенное СКО второго члена (5). Как показано на Фиг.2, при -1≤φ≤-0.95 пеленгация по методически неточному уравнению (6) выгоднее, чем по точному уравнению (5), а при 0.95≤φ≤1 по уравнению (7) выгоднее, чем по (5). Значение φ определяют в начале пеленгации по уравнению (4).

Пример, представленный на Фиг.2, соответствует погрешностям пеленгации диполя с магнитным моментом М=0.8 Ам2 на расстоянии r=2.5 м от центра 0 СК штанги при расстоянии между датчиками 1-6 1=0.75 м. Уровень СКО шумов компоненты датчика σB=10-10 Тл.

Аналитическое выражение СКО пеленгации (определения направления на искомый источник) по уравнению (5) имеет следующий вид:

Как видно из кривой 6 (гладкая линия) на Фиг.2, аналитическое выражение (12) практически полностью совпадает с результатами компьютерного моделирования. Это совпадение доказывает, что выражение (12) выведено правильно, а также что моделирование проведено правильно.

Таким образом, разбивка по заявляемому способу уравнения (5) на два дополнительных (6) и (7) снижает неустойчивость пеленгации, присущую известному способу [1988] при 0.95≤|φ|≤1.

Далее в Таблице 1 представлены примеры устранения по заявляемому способу неоднозначности пеленгации, присущей известному способу [1988]. Эти примеры подготовлены также компьютерным моделированием пеленгации/локализации источника, удаленного на расстояние r=3.5 м от центра 0 СК штанги, у которой опорный датчик 7 расположен на расстоянии а=1.5 м от центра 0.

Таблица 1
Определение параметра ki (11) и соответствующего ему Δ - модуля разности измеренной и рассчитанной частей уравнения (10) для четырех пар решений (5), определяемых знаками собственных векторов u2, u3
φ +u2, +u3 -u2, +u3 -u2, -u3 +u2, -u3
k1 Δ1, нТл k2 Δ2, нТл k3 Δ3, нТл k4 Δ4, нТл
-0.9 0.4286 0.000… 0.2573 21.4 0.2619 24.8 0.4574 15.2
-0.7 0.4286 0.000… 0.2328 11.5 0.2499 21.1 0.0411 13.4
-0.5 0.4286 0.000… 0.1927 7.0 0.2286 17.8 0.0678 17.4
-0.3 0.4286 0.000… 0.1285 12.4 0.1885 15.3 0.0751 20.4
-0.1 0.4286 0.000… 0.0415 18.5 0.1066 13.8 0.0403 21.2
0 0.4286 0.000… NaN* - NaN - NaN -
+0.1 0.4286 0.000… 0.0403 21.2 0.1066 13.8 0.0415 18.5
+0.3 0.4286 0.000… 0.0751 20.4 0.1885 15.3 0.1285 12.4
+0.5 0.4286 0.000… 0.0678 17.4 0.2286 17.8 0.1927 7.0
+0.7 0.4286 0.000… 0.0411 13.4 0.2499 21.1 0.2328 11.5
+0.9 0.4286 0.000… 0.4574 15.2 0.2619 24.8 0.2573 21.4
*NaN - not a number (термин МатЛаб′а).

Как видно из каждой строки Таблицы 1, значение модуля разности Δ1 - наименьшее, поэтому тройку решений n1, m1, k1 в данном примере принимают за истинные направления n, m и истинное отношение k=a/r. Остальные тройки отбрасывают как ложные.

Таким образом, заявляемый способ устраняет неоднозначность решений, присущую известному способу [1988].

Наконец, по найденному и отобранному истинному значению отношения k=a/r определяют искомое расстояние до источника r=a/k.

Для примера в Таблице 1 r=1.5/0.4286=3.4998 м. Отклонение от расчетного расстояния 3.5 м произошло из-за округления числа 0.4285714286 до 0.4286.

Таким образом, заявляемый способ осуществляет не только однозначную (и устойчивую) пеленгацию, но однозначную (и устойчивую) локализацию источника, в то время как известный способ [1988] выполняет только (неоднозначную и неустойчивую) пеленгацию источника.

При этом, поскольку заявляемый способ основан на измерениях приращений магнитной индукции датчиками на переносной штанге, включенными по дифференциальной схеме, то заявляемый способ позволяет локализовать источник и в движении, так как само дифференциальное включение защищает от вредного влияния однородного поля Земли при перемещении штанги после коррекции нулей ее датчиков.

Способ локализации магнитного диполя, включающий предварительные измерения расстояний между датчиками трехкомпонентных магнитометров, затем измерения с помощью этих датчиков градиента индукции магнитного поля, определение собственных чисел градиента λ2≥λ1≥λ3, которыми определяют скалярную интенсивность его , а также определение соответствующих собственных векторов u1, u2, u3, по которым находят четыре единичных направления на диполь ni и направления его магнитного момента mi, где i=1, 2, 3, 4 - индекс пары решений (одно истинное, три ложных), отличающийся тем, что с помощью датчиков трехкомпонентных магнитометров, размещенных у одного из концов переносной штанги на полуосях ее системы координат, соосно и на одинаковом удалении от ее центра, измеряют пространственные приращения индукции магнитного поля относительно опорного датчика на другом конце штанги, по которым вычисляют среднее приращение по всем полуосям, а также разности приращений для каждой одноименной пары полуосей, строят симметричную матрицу разностей, при этом из каждого диагонального элемента матрицы вычитают треть ее следа, а единичные направления находят по формулам, зависящим от размера числа φ=λ1/N:
при -0,95≤φ<0,95:

при -1≤φ<-0,95:

при 0,95<φ≤1:

после чего, нормируя вектор среднего приращения, получают векторное уравнение с одним неизвестным k=а/r:

где В07 - вектор среднего приращения;
а - расстояние между центром опорного датчика и центром системы координат;
ρ=(1+k2-2kna·n)1/2;
na - единичный вектор направления штанги,
в свою очередь, векторное нормированное уравнение сводят к модульному |В07|/Na=f(k), решая которое для каждой из четырех пар найденных векторов ni и mi получают соответствующее значение ki, затем каждую пару величин ni, mi, если ей соответствует физически приемлемое значение ki, подставляют в векторное нормированное уравнение, рассчитывают его и отбирают тройку истинных решений n, m и k по минимуму модуля разности рассчитанной и измеренной версий этого уравнения, после чего определяют искомое расстояние до источника r=а/k.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обнаружения ферромагнитных объектов и может быть использовано при морском гуманитарном разминировании, для выявления металлического мусора на прибрежных акваториях, а также при поиске стальных нефте- и газопроводов в водной среде.

Изобретение относится к технике обнаружения скрытых коммуникаций: кабелей металлических и пластмассовых трубопроводов, находящихся под слоем грунта, снега, асфальта.

Изобретение относится к технике обнаружения металлических и металлосодержащих объектов и может быть использовано для поиска и идентификации скрытых подповерхностных объектов, находящихся в непроводящих и слабопроводящих средах.

Изобретение относится к технике обнаружения скрытых токопроводящих объектов, например кабелей, трубопроводов и иных металлических предметов, расположенных под слоем грунта, асфальта, снега и др.

Изобретение относится к области интроскопии и может быть использовано при неразрушающем контроле для обнаружения различных электрофизических неоднородностей в различных укрывающих средах, а также при поиске металлических предметов в указанных средах.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения глубины залегания и расстояния до кабеля, расположенного в земле.

Изобретение относится к технике обнаружения металлических предметов в потоках материалов. .

Изобретение относится к области обнаружения электропроводящих тел в непроводящих или слабопроводящих электрический ток средах. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на горных предприятиях цветной металлургии для определения величины разубоживания добываемой медно-никелевой сульфидной руды

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для генерирования гармонических сигналов в составе измерительного комплекса для реализации индукционного метода поиска и диагностики подземных коммуникаций

Изобретение относится к металлоискателям для целей диагностики и дефектоскопии, археологии, входного контроля в системах безопасности и т.п

Изобретение относится к электроизмерительной технике, и может быть использовано для генерирования гармонических сигналов в составе измерительного комплекса для реализации индукционного метода поиска и диагностики подземных коммуникаций

Изобретение относится к обеспечению безопасности и может быть использовано при создании технических средств, предназначенных для выявления взрывных устройств, имеющих короткие контактно-проводные датчики цели с электрическими замыкателями, борьбе с терроризмом, гуманитарном разминировании, а также при поиске подземных кабельных линий связи и управления. Способ обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели заключается в том, что возбуждение проводника осуществляется перестраиваемым по частоте электромагнитным полем с коэффициентом перекрытия диапазона частот не менее двух и регистрируемой скоростью изменения амплитуды отраженного сигнала. Устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели содержит генератор, передающую магнитную антенну, приемник, приемную магнитную антенну, индикаторное устройство. Кроме того, устройство дополнительно включает блок перестройки несущей частоты генератора и дифференцирующую цепочку, включенную между выходом приемного усилителя и входом индикаторного устройства. Технический результат заключается в увеличении скорости поиска, повышении безопасности при разминировании. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов. При реализации способа измеряют индукцию магнитного поля над осью трубопровода и глубину заложения трубопровода с определенным шагом, выбираемым исходя из глубины заложения трубопровода, определяют расположение источников аномалий магнитного поля. Из проектной или эксплуатационной документации получают дополнительную информацию о местоположении кольцевых сварных швов трубопровода и расчетным путем определяют индукцию магнитного поля, создаваемую элементами трубопровода, ограниченными кольцевыми сварными швами. По величине отклонения значений, полученных в результате измерений индукции магнитного поля трубопровода, от расчетных значений судят о наличии дефектов. Техническим результатом является повышение достоверности выявления дефектов металла подземного трубопровода без вскрытия грунта. 1 табл., 4 ил.

Предложенная группа изобретений относится к области геофизических исследований, а именно поиску протяженных подводных объектов, например трубопроводов или кабелей, проложенных по дну моря. Предложенный способ определения пространственного положения протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, включает перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта, измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте. Последующую обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки, построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей ее оптимизацией. При этом при определении точек максимума используют полуширину максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки, обеспечивая при этом измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления, а также без искажения и потери данных. Трассоискатель электромагнитный оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем и компьютерными средствами обработки данных согласно описанному способу. Предложенная группа изобретений позволяет повысить точность и качество исследований пространственного расположения подводных протяженных электропроводящих объектов за счет снижения дисперсии полученных результатов измерения. 2 н. и 2 з.п ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области технических средств обнаружения металлических объектов и может быть использовано в системах безопасности, при производстве продовольственных товаров, при проведении ремонтных и строительных работ, при археологических изысканиях. Сущность: металлоискатель содержит блок управления, приемные и возбуждающую катушки, блок формирования тока возбуждающей катушки, схему обработки сигнала. Периодический импульс тока возбуждающей катушки содержит участки сравнительно медленного возрастания и убывания тока и участки его постоянного значения. Схема обработки сигнала содержит блок амплитудно-временного анализа сигнала, блок обработки гармонических составляющих сигналов, фильтры низких и высоких частот, синхронные детекторы и позволяет определять расстояние до объекта, его электромагнитные и геометрические параметры. Технический результат: повышение достоверности результатов обследования. 7 ил.

Использование: изобретение относится к технике, использующей излучение и отражение акустических волн для поиска смотровых колодцев трубопроводов, покрытых слоем земли, асфальта, снега и т.п. Сущность: генератором в незаполненный трубопровод, являющийся волноводом, подают сигнал определенной частоты, который принимается излучателем акустического сигнала, преобразуется в акустический сигнал, который передается далее по волноводу, попадает в замкнутый объем смотрового колодца и распространяется по грунту. Наличие разрыва трубопровода в месте сообщения со смотровым колодцем и меньшей толщины грунта над колодцем, чем над трубопроводом, способствует тому, что уровень акустического сигнала над колодцем больше, чем над трубопроводом. По увеличенному уровню акустического сигнала, принимаемого акустическим датчиком, соединенным с приемником, сонастроенным по частоте с частотой генератора, определяют местоположение смотрового колодца. Указанный способ и устройство могут найти применение в работе коммунальных служб при необходимости поиска и обнаружения смотровых колодцев, скрытых под слоем земли, асфальта, снега и т.п. Технический результат: возможность обнаружения смотровых колодцев, покрытых слоем земли, асфальта, снега и т.п., независимо от материала, из которого изготовлены крышки люков смотровых колодцев или сами коммуникации; увеличение дальности обнаружения колодцев от источника сигналов; снижение стоимости оборудования, необходимого для обнаружения смотровых колодцев; снижение затрат на обучение персонала в связи с упрощением способа поиска; повышение безопасности работы персонала. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области интроскопии, более конкретно к датчикам металлоискателей, и может быть использовано для решения задачи обнаружения металлических объектов, находящихся в различных укрывающих средах, в частности в слабо- и высокоминерализованном грунте, стенах строений и т.п. Технический результат: упрощение конструкции датчика, повышение информативности поиска металлических объектов, а так же расширение функциональных возможностей датчика. Сущность: датчик металлоискателя содержит первый блок катушек, состоящий из первой возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, и второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки. Первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены. Величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку. Вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены. Величина зоны совмещения второй возбуждающей катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку. Плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки. При этом, зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх