Способ дистанционного обнаружения вещества



Способ дистанционного обнаружения вещества
Способ дистанционного обнаружения вещества

 


Владельцы патента RU 2488810:

Открытое акционерное общество "Авангард" (RU)

Использование: для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ посредством магнитного резонанса. Сущность: заключается в том, что осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и левой круговой поляризацией, отраженных от наркотического вещества, находящегося в укрывающей среде, при этом отраженный сигнал с правой круговой поляризацией стробируют по времени, пропорциональному глубине залегания наркотического вещества, а отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют но частоте с использованием частоты wг1 первого гетеродина, выделяют первое напряжение промежуточной частоты, а затем выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте wг1 первого гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте wг1 первого гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде, при этом отраженный сигнал с левой круговой поляризацией одновременно преобразуют по частоте с использованием частоты wг2 второго гетеродина. Технический результат: повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам. 2 ил.

 

Предлагаемый способ относится к физическим измерениям, а именно к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявленных для исследования веществ, а также поляризационную селекцию и фазовый анализ для поиска и обнаружения наркотиков, упакованных в неметаллическую оболочку и находящихся в укрывающих средах, например в брюшной полости человека, используемого для транспортировки наркотических средств, багаже, чемоданах, дипломатах, сумках и т.п., и может найти применение в аэропортах, таможенных терминалах, блокпостах, автопарковках, железнодорожных вокзалах и т.п.

Известны способы дистанционного обнаружения вещества (патенты РФ №№2.128.832, 2.148.817, 2.150.105, 2.161.300, 2.165.104, 2.179.716, 2.185.614, 2.226.686, 2.244.942, 2.249.202, 2.308.734, 2.340.913; патенты США №4.756.866, 5.986.455, 6.194.898, 6.392.408; патенты Великобритании №2.159.626, 2.254.923, 2.289.344, 2.293.885; Гречишкин В.Д. и др. Локальный ЯКР в твердых телах. Успехи физических наук, 1993, т.163, №10; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека. СПб, 2007, с.446-467 и др.).

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ дистанционного обнаружения вещества» (патент РФ №2.308.734, G01R 33/20, 2006), который и выбран в качестве прототипа.

В указанном способе отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, выделяют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с отраженным сигналом с правой круговой поляризацией, выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде.

В известном способе для приема отраженных сигналов с левой круговой поляризацией используется супергетеродинный приемник, в котором одно и то же значение промежуточной частоты wup может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах wc и wз1, т.е.

wc-wг1=wup и wг1-wз1=wup.

Следовательно, если частоту настройки wc принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота wз1 которого отличается от частоты wc на 2wup и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты гетеродина wг1 (фиг.2). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость супергетеродинного приемника.

Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнений условия

w u p = | ± m w к i ± n w г 1 | ,

где wki - частота i-го комбинационного канала приема;

m, n, i - целые положительные числа.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность приемника по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты

wк1=2wг1-wup и wк2=2wг1+wup.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.

Поставленная задача решается тем, что согласно способа дистанционного обнаружения вещества с использованием дистанционного возбуждения электромагнитной волной магнитного резонанса в веществе и с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества, при этом возбуждающий электромагнитный сигнал излучают на частоте, много большей частоты магнитного резонанса подлежащего обнаружению вещества, и модулируют излучаемый возбуждающий электромагнитный сигнал по поляризации на частоте магнитного резонанса, а отклик регистрируют на частоте модуляции, осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и левой круговой поляризацией, отраженных от наркотического вещества, находящегося в укрывающей среде, при этом отраженный сигнал с правой круговой поляризацией стробируют по времени, пропорциональном глубине залегания наркотического вещества, а отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют по частоте с использованием частоты wг1 первого гетеродина, выделяют первое напряжение промежуточной частоты, а затем выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте wг1 первого гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте wг1 первого гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде, отличается от ближайшего аналога тем, что отраженный сигнал с левой круговой поляризацией одновременно преобразуют по частоте с использованием частоты wг2 второго гетеродина, выделяют второе напряжение промежуточной частоты, перемножают его с первым напряжением промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), сравнивают его с пороговым напряжением Uпop и в случае его превышения разрешают дальнейшую обработку принимаемых сигналов, которую начинают с перемножения первого напряжения промежуточной частоты с отраженным сигналом правой круговой поляризацией, причем частоты wг1 и wг2 первого и второго гетеродинов разносят на удвоенное значение промежуточной частоты

wг2-wг1=2wup

и выбирают симметричными относительно частоты wc основного канала приема

wc-wг1=wг2-wc=wup.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, показана на фиг.2.

Устройство содержит последовательно включенные генератор 3 импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора 4, передатчик 2, управляющий вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 4, и передающую антенну 1, последовательно включенные первую приемную антенну 5, первый приемник 6, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, накопитель 7, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, и блок регистрации 22, последовательно включенные вторую приемную антенну 13, второй приемник 14, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, первый смеситель 15, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 16, первый усилитель 17 промежуточной частоты, второй ключ 28, перемножитель 18, узкополосный фильтр 19, фазовый детектор 20, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 16, и блок 21 сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока 22 регистрации, последовательно подключенные к четвертому выходу синхронизатора 4 блок 11 временной задержки и первый ключ 12, второй вход которого соединен с выходом второго приемника 6, а выход подключен к второму входу перемножителя 18, последовательно подключенные к выходу второго приемника 14 второй смеситель 23, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 24, второй усилитель 25 промежуточной частоты, коррелятор 26, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 17 промежуточной частоты, и пороговый блок 27, выход которого соединен с вторым входом второго ключа 28.

Передающая антенна 1, приемные антенны 5 и 13 образуют антенный блок 10. Кроме того, устройство содержит исследуемое вещество 8 и наркотическое вещество 9, помещенное в укрывающую среду. Передатчик 2, приемники 6 и 14 снабжены поляризаторами.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, может работать в двух режимах.

Первый режим основан на дистанционном возбуждении электромагнитной волной магнитного резонанса в исследуемом веществе с последующим измерением частоты отклика.

Второй режим основан на электромагнитном радиолокационном зондировании плоскополяризованной волной предполагаемого места закладки наркотического вещества, упакованного в неметаллическую оболочку и размещенного в укрывающей среде, с последующим измерением сдвига фаз между двумя отраженными составляющими, которые в общем случае имеют эллиптическую поляризацию с противоположными направлениями вращения вектора электромагнитного поля.

В первом режиме импульсы с частотой заполнения w1 и (w1-w), формируемые в генераторе 3 импульсов, поступают на передатчик 2 и излучаются передающей антенной 1 в направлении исследуемого вещества 8. Последнее может располагаться, например, на теле человека под его одеждой. Передающая 1 и приемные 5, 13 антенны выполнены, например, в виде рупорных антенн, которые снабжены поляризаторами. Сигнал на передающую антенну 1 поступает с круглого волновода, на который в свою очередь с передатчика 2 подаются две ортогональные (по поляризации) составляющие, одна на частоте w1, а другая - на частоте (w1-w), в результате чего излучаемая антенной 1 волна будет модулирована по поляризации с частотой магнитного резонанса w.

Исследуемое вещество 8, облученное электромагнитной волной, содержащей составляющую на частоте магнитного резонанса w, возбуждается и по окончании импульса облучения излучает сигнал отклика на этой же частоте. Сигнал отклика принимается приемной антенной 5, содержащей четыре ферритовых стержня диаметром 8 мм и длиной 138 мм, при этом на стержни намотаны катушки индуктивности, содержащие по 20 витков и соединенные параллельно. Работой устройства управляет синхронизатор 4.

Сигнал с приемной антенны 5 поступает на приемник 6, на который поступает также опорное напряжение с выхода синхронизатора 4, запирающее приемник 6 на время излучения импульсов. С выхода приемника 6 сигнал поступает на накопитель 7, где сигналы постепенно накапливаются, что позволяет увеличить дальность от приемной антенны 5 до исследуемого вещества 8 в 2-3 раза. На накопитель 7 поступает также опорное напряжение, обеспечивающее синхронизацию накапливаемых импульсов.

В случае модуляции по поляризации излучаемого сигнала с частотой w, равной частоте магнитного резонанса исследуемого вещества 8, при частоте излучаемого сигнала w1>w, вектор напряженности Н магнитного поля излучаемого электромагнитного сигнала содержит составляющую

H ¯ = C o s w 1 t ( S i n w t C o s w t ) .

Исследуемое вещество 8 будет активно взаимодействовать с магнитным полем H ¯ на частоте w (Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Основы квантовой электроники. СПб-ГТУ, 2001). Поскольку частота w1 может быть выбрана достаточно высокой w1>w, то в этом случае реализации передающая антенна 1 может быть осуществлена, например, с помощью техники антенн сверхвысоких частот (СВЧ), на которую модулированный по поляризации сигнал поступает из круглого волновода, на который, в свою очередь, поступают две линейно-поляризованные ортогональные волны H ¯ ' и H ¯ ' ' , частоты которых равны соответственно w1 и (w1-w).

Переход на частоту возбуждающего излучения в диапазоне СВЧ позволяет обеспечить «дальнюю зону» для излучаемого электромагнитного сигнала уже при дальности в несколько десятков сантиметров. В результате на расстояниях порядка нескольких метров от излучателя обеспечивается уровень электромагнитного излучения, достаточный для возбуждения резонанса в веществе.

Во втором режиме генератор 3 импульсов формирует зондирующий сигнал

u1(t)=U1·Cos(w1t+φ1), 0≤t≤T1,

где U1, w1, φ1, T1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала (импульса),

который поступает на вход передатчика 2, где он приобретает плоскую поляризацию. Указанный сигнал через передающую антенну 1 излучается в направлении поверхности укрывающей среды, под которой может находиться наркотическое вещество 9.

Обнаружение наркотических веществ в укрывающих средах осуществляется оператором путем перемещения антенного блока 10 над предполагаемым местом закладки наркотического вещества 9. При этом в укрывающей среде создается электромагнитное поле путем его электромагнитного зондирования. При достижении зондирующим сигналом наркотического вещества происходит его частичное отражение в сторону поверхности укрывающей среды.

Когда плоскополяризованная электромагнитная волна отражается от наркотического вещества 9, на которое воздействует внешнее магнитное поле Земли, то она разделяется на две независимые составляющие, которые в общем случае имеют эллиптическую поляризацию с противоположными направлениями вращения вектора электромагнитного поля. На частотах дециметрового диапазона обе составляющие имеют круговую поляризацию. Наркотическое вещество 9 имеет отличные от укрывающей среды электрические параметры (проводимость и диэлектрическую проницаемость).

Обе волны отражаются и распространяются с различными скоростями, вследствие чего фазовые соотношения между этими волнами изменяются. Это явление обычно называют эффектом Фарадея, из-за которого отраженный сигнал испытывает вращение плоскости поляризации. Угол поворота плоскости поляризации, который определяется разной скоростью распространения и отражения сигналов с правой и левой круговой поляризацией от наркотического вещества, находится из соотношения

δ Z = 1 2 ( ϕ п ϕ л ) ,

φп, φл - фазовые запаздывания отраженных сигналов с правой (вращение плоскости поляризации по часовой стрелке) и левой (вращение плоскости поляризации против часовой стрелки) круговой поляризации соответственно.

Отраженный сигнал улавливается приемными антеннами 5 и 13. При этом приемная антенна 5 восприимчива только к отраженному сигналу с правой круговой поляризацией, а приемная антенна 13 - только к отраженному сигналу с левой круговой поляризацией.

На выходе приемников 6 и 14 образуются следующие сигналы:

uп(t)=Uп·Cos[(w1±Δw)t+φп],

uл(t)=Uл·Cos[(w1±Δw)t+φл], 0≤t≤T1,

где индексы «п» и «л» относятся соответственно к сигналам с правой и левой круговой поляризацией;

±Δw - нестабильность несущей частоты, обусловленная некогерентным отражением и другими дестабилизирующими факторами.

Сигнал uп(t) с выхода приемника 6 через ключ 12 поступает на первый вход перемножителя 18. Чтобы измеряемая разность фаз соответствовала глубине h залегания наркотического вещества 9, перемножитель 18 стробируется по времени с помощью ключа 12, на управляющий вход которого поступают стробирующие импульсы, формируемые блоком 11 временной задержки. Последний управляется синхронизатором 4. Временная задержка импульсов определяется глубиной h залегания наркотического вещества 9 в укрывающей среде. При изменении глубины меняется и время задержки.

Отраженный сигнал uл(t) с выхода приемника 14 поступает на первые входы первого 15 и второго 23 смесителей, на вторые входы которых подаются напряжения первого 16 и второго 24 гетеродинов соответственно

uг1(t)=Uг1·Cos(wг1t+φг1),

uг2(t)=Uг2·Cos(wг2t+φг2).

Причем частоты wг1 и wг2 первого 16 и второго 24 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

wг2-wг1=2wup

и выбраны симметричными относительно частоты wc основного канала приема (фиг.2)

wc-wг1=wг2-wc=wup.

Это обстоятельство приводит к удвоению количества дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки принимаемых сигналов, на выходе смесителей 15 и 23 образуются напряжения комбинационных частот.

Усилителями 17 и 25 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты

u u p 1 ( t ) = U п p 1 C o s [ ( w u p ± Δ w ) t + ϕ u p 1 ] ,

u u p 2 ( t ) = U п р 2 C o s [ ( w u p ± Δ w ) t + ϕ u p 1 ] , 0≤t≤T1,

где U п р 1 = 1 2 U л U г 1 ; U п р 2 = 1 2 U л U г 2 ;

wup=wc-wг1=wг2-wc - промежуточная (разностная) частота;

φup1лг1; φup2г2-φл,

которые поступают на два входа коррелятора 26. Последний представляет собой последовательно соединенные перемножитель и фильтр нижних частот. На выходе коррелятора 26 образуется низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается с пороговым напряжением Uпop в пороговом блоке 27. Пороговый уровень Uпop превышается только при максимальном значении корреляционной функции R(τ). Так как канальные напряжения uup1(t) и uup2(t) образуются одним и тем же отраженным сигналом, принимаемым по двум каналам на одной и той же частоте wc основного канала (фиг.2), то между указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Корреляционная функция достигает максимального значения и превышает пороговый уровень Uпop в пороговом блоке 27. При превышении порогового уровня Uпop в пороговом блоке 27 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 28, открывая его. В исходном состоянии ключ 28 всегда закрыт. При этом напряжение uup1(t) с выхода первого усилителя 17 промежуточной частоты через открытый ключ 28 поступает на второй вход перемножителя 18. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение

u 2 ( t ) = U 2 C o s ( w г 1 t + ϕ п + Δ ϕ ) , 0≤t≤T1,

где U 2 = 1 2 K 2 U п U п р 1 ;

K2 - коэффициент передачи перемножителя;

Δφ=φпл - разность фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией,

которое выделяется узкополосным фильтром 19 и поступает на первый вход фазового детектора 20, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина uг1(t). На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение

uн(Δφ)=Uн·CosΔφ,

где U н = 1 2 K 3 U 2 U г 1 ;

K3 - коэффициент передачи фазового детектора, пропорциональное измеряемому сдвигу фаз Δφ.

Это напряжение сравнивается в блоке 21 сравнения с эталонным напряжением.

uэ(Δφэ)=Uэ·CosΔφэ,

где Δφэ - неизменяемый фазовый сдвиг, получаемый при зондировании укрывающей среды при отсутствии наркотического вещества 9.

Сдвиг фаз Δφ определяется частотой зондирующего сигнала и электрическими параметрами укрывающей среды. Этот сдвиг фаз остается неизменным при зондировании укрывающейся среды в отсутствие наркотических средств.

Если uн(Δφ)≈uэ(Δφэ), то в блоке 21 сравнения не формируется постоянное напряжение.

При uн(Δφ)>uэ(Δφэ) в блоке 21 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает на второй вход блока 22 регистрации. Причем факт регистрации этого напряжения свидетельствует о наличии наркотического вещества в данной укрывающей среде.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема полезных сигналов по основному каналу на частоте wc (фиг.2).

Если ложный сигнал (помеха) поступает по первому зеркальному каналу на частоте wз1

u з 1 ( t ) = U з 1 C o s ( w з 1 t + ϕ з 1 ) , 0≤t≤Tз1,

то на выходе смесителей 15 и 23 образуются следующие напряжения:

u u p 3 ( t ) = U п p 3 C o s ( w u p t + ϕ u p 3 ) ,

u u p 4 ( t ) = U п р 4 C o s ( 3 w u p t + ϕ u p 4 ) , 0≤t≤Tз1,

где U п р 3 = 1 2 U з 1 U г 1 ;

U п р 4 = 1 2 U з 1 U г 2 ;

wup=wг1-wз1 - промежуточная частота;

3wup=wг2-wз1 - утроенное значение промежуточной частоты;

φup3г1з1; φup4г2з1.

Однако только напряжение uup3(t) выделяется первым усилителем 17 промежуточной частоты. На выходе коррелятора 26 в этом случае напряжение отсутствует, ключ 28 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте wз1, подавляется.

Если ложный сигнал (помеха) поступает по второму зеркальному каналу на частоте wз2

u з 2 ( t ) = U з 2 C o s ( w з 2 t + ϕ з 2 ) , 0≤t≤Tз2,

то на выходе смесителей 15 и 23 образуются следующие напряжения:

u u p 5 ( t ) = U п p 5 C o s ( 3 w u p t + ϕ u p 5 ) ,

u u p 6 ( t ) = U п p 6 C o s ( w u p t + ϕ u p 6 ) , 0≤t≤Tз2,

где U п р 5 = 1 2 U з 2 U г 1 ; U п р 6 = 1 2 U з 2 U г 2 ;

3wup=wз2-wг1 - утроенное значение промежуточной частоты;

wup=wз2-wг2 - промежуточная частота;

φup5з2-φг1; φup6з2-φг2.

Однако только напряжение uup6(t) выделяется вторым усилителем 25 промежуточной частоты. На выходе коррелятора 26 в этом случае напряжение также отсутствует, ключ 28 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте wз2, подавляется.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте wk1, по второму комбинационному каналу на частоте wk2 и по любому другому дополнительному каналу.

Если ложные сигналы (помехи) принимаются одновременно по первому wз1 и второму wз2 зеркальным каналам, то усилителями 17 и 25 промежуточной частоты выделяются напряжения uup3(t) и uup6(t) соответственно, на выходе коррелятора 26 появляется низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции. Но ключ 28 в этом случае не открывается. Это объясняется тем, что разные ложные сигналы (помехи) uз1(t) и uз2(t) принимаются на разных частотах wз1 и wз2. Поэтому между канальными напряжениями uup3(t) и uup6(t) существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 26 в этом случае не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня Uпop в пороговом блоке 27, ключ 28 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому wз1 и второму wз2 зеркальным каналам, подавляются.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по двум другим дополнительным каналам.

Предлагаемый способ обеспечивает поиск и обнаружение наркотических веществ, упакованных в неметаллическую оболочку и находящихся в укрывающих средах, например в брюшной полости человека, используемого для транспортировки наркотических средств, багаже, чемоданах, дипломатах, сумках и т.п.

При этом предлагаемый способ позволяет повысить достоверность поиска и обнаружения и разрешающую способность по глубине при определении местоположения наркотических веществ, находящихся в укрывающих средах. Это достигается за счет использования поляризационной селекции и устранения неоднозначности фазовых измерений, что обеспечивается тем, что фазовые измерения осуществляются между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией, а не между зондирующим и отраженным сигналами. При этом фазовый сдвиг между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией измеряется на стабильной частоте wг1 первого гетеродина. Поэтому процесс измерения фазового сдвига Δφ инвариантен к нестабильности несущей частоты отраженного сигнала, возникающей при некогерентном отражении сигнала от наркотического вещества и других дестабилизирующих факторах, что позволяет повысить точность измерения фазового сдвига Δφ и, следовательно, точность определения местоположения наркотических веществ.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным каналам и комбинационным каналам, за счет корреляционной обработки принимаемых сигналов.

Способ дистанционного обнаружения вещества с использованием дистанционного возбуждения электромагнитной волной магнитного резонанса в веществе и с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества, при этом возбуждающий электромагнитный сигнал излучают на частоте, много большей частоты магнитного резонанса подлежащего обнаружению вещества, и модулируют излучаемый возбуждающий электромагнитный сигнал по поляризации на частоте магнитного резонанса, а отклик регистрируют на частоте модуляции, осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и левой круговой поляризацией, отраженных от наркотического вещества, находящегося в укрывающей среде, при этом отраженный сигнал с правой круговой поляризацией стробируют по времени, пропорциональном глубине залегания наркотического вещества, а отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют по частоте с использованием частоты wг1 первого гетеродина, выделяют первое напряжение промежуточной частоты, а затем выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте wг1 первого гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте wг1 первого гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде, отличающийся тем, что отраженный сигнал с левой круговой поляризацией одновременно преобразуют по частоте с использованием частоты wг2 второго гетеродина, выделяют второе напряжение промежуточной частоты, перемножают его с первым напряжением промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), сравнивают его с пороговым напряжением Uпор и в случае его превышения разрешают дальнейшую обработку принимаемых сигналов, которую начинают с перемножения первого напряжения промежуточной частоты с отраженным сигналом правой круговой поляризацией, причем частоты wг1 и wг2 первого и второго гетеродинов разносят на удвоенное значение промежуточной частоты
wг2-wг1=2wup
и выбирают симметричными относительно частоты wc основного канала приема
wc-wг1=wг2-wc=wup.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области применения ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) для исследования и анализа веществ и может использоваться в исследовательских целях, в медицине, в установках таможенного досмотра багажа и осмотра входящей корреспонденции в почтовых учреждениях (письма, бандероли, посылки) без их вскрытия.
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения локальной температуры внутри вещества или живого организма. .

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля пиловочных бревен и может быть использовано при проведении исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии, результаты которого могут быть использованы в процессах лесопиления, гидротермической обработки, сушки, фанерном производстве, при сортировке пиловочных бревен, фанерных кряжей и т.д.

Изобретение относится к области техники, связанной с магнитным резонансом. .

Изобретение относится к технической экспертизе по определению давности события создания различного вида объектов из целлюлозосодержащего материала или объектов, содержащих на поверхности фрагменты, выполненные из целлюлозосодержащего материала, и имеющих на поверхности целлюлозосодержащего материала, по меньшей мере, один открытый участок, не имеющий покрытия, и, по меньшей мере, один участок покрытый, а также к способам определения давности события нанесения покрытия на указанный объект или на указанный фрагмент.

Датчик якр // 2476865

Изобретение относится к средствам досмотра на пропускных пунктах для обнаружения скрытых веществ (например, наркотиков и/или взрывчатых веществ), в частности к системам обеспечения безопасности пассажирских перевозок.

Изобретение относится к области исследования горных пород и может найти применение при определении параметров граничных слоев в нефтеводонасыщенных образцах горных пород, влияния этих параметров на фильтрационные характеристики горных пород и смачиваемость поверхности пор.

Изобретение относится к устройству для диагностической визуализации, содержащему систему для исследований с использованием магнитного резонанса, а также систему для эмиссионной томографии.

Использование: для детектирования трехчастотного ядерного квадрупольного резонанса. Сущность: заключается в том, что осуществляют облучение образца на частоте υ- первым радиочастотным импульсом, вторым радиочастотным импульсом на частоте υ0, импульсы прикладываются на частотах соответствующих ЯКР переходов, регистрация сигнала осуществляется на третьей частоте ЯКР υ+, при этом все катушки датчика взаимно ортогональны, причем применяется многоимпульсная последовательность, состоящая из составных (композитных) импульсов, в которой каждый импульс представляет собой комбинацию из трех импульсов - первый импульс прикладывается на частоте υ-, второй импульс прикладывается на частоте υ0, затем прикладывается третий импульс на частоте υ-, при этом первые N циклов многоимпульсной последовательности содержат композитный импульс, в котором второй импульс имеет фазу 0°, вторые N циклов многоимпульсной последовательности содержат композитный импульс, в котором второй импульс имеет фазу 180°, регистрация сигнала происходит на частоте υ+, далее происходит когерентное накопление полученных сигналов в каждой последовательности и последующим вычитанием из сигналов, накопленных после первых N импульсов, сигналов накопленных после вторых N импульсов. Технический результат: увеличение отношения сигнал/шум. 7 ил.

Предложено устройство прецизионного перемещения полноразмерного керна в датчике ЯМР. Устройство содержит подающий и приемный конвейерные модули. Контейнер керна вместе с капроновым буксировочным тросиком, объединяющим подающий и приемный конвейерные модули, образует замкнутый контур. Техническими результатами являются упрощение конструкции, повышение надежности и уменьшение веса устройства. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: для диагностической визуализации. Сущность: заключается в том, что выполняют комбинированное формирование изображений посредством РЕТ-МР томографии (позитронно-эмиссионная (РЕТ)-магниторезонансная (MP) томография) для создания гибридных или улучшенных изображений, которые объединяют в себе преимущества обоих способов воздействия. В такой комбинированной конфигурации способов воздействия можно использовать контрастное вещество (80), которое включает в себя как РЕТ-метку (82), так и магниторезонансное средство усиления контраста (86). Контрастное вещество (80) также включает в себя систему (84) нацеливания, которая позволяет контрастному веществу (80) накапливаться в области, представляющей интерес. Технический результат: повышение качества диагностической визуализации. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Предложен способ поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ, находящихся в неметаллической оболочке и в укрывающих средах. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения наркотического вещества. В веществе возбуждают магнитный резонанс с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества. Предполагаемое место закладки вещества зондируют плоскополяризованным сигналом. Сигналы, отраженные от наркотического вещества, имеют правую и левую круговую поляризацию. Сигнал с правой круговой поляризацией дифференцируют по времени и перемножают с зондирующим сигналом, формируют производную корреляционной функции и определяют расстояние до вещества. Диаграммы направленности приемных антенн создают равносигнальную зону. Отраженные сигналы с правой и левой круговой поляризацией сравнивают по фазе, формируют управляющее напряжение, зависящее от степени и стороны отклонения направления на вещество от равносигнальной зоны, вращают антенный блок в горизонтальной плоскости, при этом фиксируют азимут на вещество и определяют его местоположение. 3 ил.

Использование: для магниторезонансного обследования объектов. Сущность: заключается в том, что принимают множество групп магниторезонансных сигналов от объекта для различных положений опоры в двумерной области, причем по меньшей мере первое из положений и второе из положений смещены относительно друг друга в первом направлении, и причем по меньшей мере первое из положений и третье из положений смещены относительно друг друга во втором направлении, ортогональном первому направлению. Технический результат: обеспечение возможности высокого качества изображения крупного объекта. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 17 ил.

Использование: для определения содержания твердого жира по данным ЯМР-релаксации. Сущность: заключается в том, что осуществляют помещение исследуемого образца в ампулу для ЯМР измерений, проведение стандартной процедуры темперирования, помещение ампулы в датчик ЯМР-анализатора, поляризацию образца намагничивающим импульсом, при этом при помощи ЯМР-анализатора, работающего в комплексе с персональным компьютером, получают полную кривую спада магнитной индукции, которая записывается на ПК в виде файла, содержащего пары чисел - время и соответствующее значение амплитуды в каждой точке, затем осуществляют автоматизированный подбор параметров математической модели, описываемой соответствующей формулой до наилучшего совпадения с формой полной кривой спада, и рассчитывают содержание твердого жира по определенной формуле. Технический результат: повышение точности измерения содержания твердого жира. 4 ил.

Использование: для определения содержания твердого жира по данным ЯМР-релаксации. Сущность заключается в том, что осуществляют помещение исследуемого образца в ампулу для ЯМР измерений, проведение стандартной процедуры темперирования, помещение ампулы в датчик ЯМР-анализатора, поляризацию образца намагничивающим импульсом, при этом при помощи ЯМР-анализатора, работающего в комплексе с персональным компьютером, получают полную кривую спада магнитной индукции, которая записывается на ПК в виде файла, содержащего пары чисел - время и соответствующее значение амплитуды в каждой точке, затем осуществляют автоматизированный подбор параметров математической модели, описываемой соответствующей формулой до наилучшего совпадения с зарегистрованной полной кривой спада и рассчитывают содержание твердого жира по определенной формуле. Технический результат: упрощение процедуры измерений, исключение использования эталонного вещества. 3 ил.

Изобретение относится к области нефтегазовой геологии и может быть использовано при поиске углеводородов. Сущность: выполняют съемку рельефа акватории. По результатам съемки выявляют затопленные речные долины, пересекающие континентальный шельф. Зондируют донные осадки акустическими импульсами. Восстанавливают слои грунта и донных отложений до глубин 2-4 км. Анализируют структурно-денудационные формы рельефа и выделяют терригенные отложения. При выявлении предпосылок существования нефтегазовых участков выполняют зондирование грунта когерентным импульсным протонным спиновым эхом. Выполняют томографическое восстановление изображения исследуемого геологического разреза грунта на уровне призматических кристаллов. Дополнительно устанавливают не менее двух донных сейсмических станций для регистрации и анализа микросейсмических волн. С помощью пенетрометров, размещенных на указанных сейсмических станциях, определяют коэффициенты сопротивления и трения грунта, по которым определяют его прочностные характеристики. После этого отбирают пробы горных пород и растительности вдоль водотоков. Пробы горных пород разделяют на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм. Первую фракцию анализируют на содержание Si, Al, Ti, Y, a вторую - на содержание Hg. Пробы растительности анализируют на содержание Ba, Cu, Pb, Zn, Ag. Результаты анализа фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций. Строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg. Отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазоперспективными участками. Анализируют водную толщу на содержание метана. Определяют координаты газового образования. При выявлении разливов транспортируемого жидкого продукта с образованием нефтяного пятна процессы растекания и переноса нефти рассчитывают с учетом гидродинамических параметров водной среды. При зондировании грунта путем воздействия когерентным импульсным протонным спиновым эхом дополнительно зондируют гидросферу, при этом исследуемую среду подвергают одновременному воздействию СВЧ-излучения и переменного магнитного поля в области частот ядерно-магнитного резонанса, при этом СВЧ-излучение и постоянное магнитное поле поддерживаются в условиях резонанса, при этом измеряют уменьшение интенсивности одного сверхтонкого перехода при одновременном насыщении за счет большой мощности соответствующей СВЧ-частоты второго сверхтонкого перехода, дополнительно электронный парамагнитный резонанс подвергают оптическому детектированию, при этом спиновое состояние радикальной пары (синглетное или триплетное) изменяют вынужденным путем, вызывая спиновые переходы партнеров пары под действием резонансного микроволнового поля во внешнем магнитом поле, спектр электронного магнитного резонанса при этом регистрируется путем изменения выхода продуктов из радикальной пары аналитическим методом. Технический результат: расширение функциональных возможностей способа, повышение достоверности выявления перспективных нефтегазовых участков. 1 ил.

Использование: для измерения характеристик вещества методом ЯМР. Сущность: заключается в том, что для определения параметров самодиффузии исследуемого образца используют цикл импульсной последовательности, состоящий из заданного количества градиентных импульсов, длительность, форма, амплитуда и интервалы между которыми постоянны, и двух радиочастотных импульсов - 90-градусного и 180-градусного с интервалом т между ними, подаваемых в промежутках между третьим с конца и предпоследним градиентным импульсом и между предпоследним и последним градиентным импульсом соответственно. Амплитуда сигнала эха измеряется в момент его максимума - через время т после 180-градусного импульса или получается усреднением по интервалу времени вокруг этого момента. Для получения диффузионного спада циклы измерения повторяются с изменением одного из параметров цикла - амплитуды градиента, длительности градиентных импульсов или интервала между градиентными импульсами. Период повторения определяется временем релаксации образца. Положительный эффект достигается за счет установления квазистационарного состояния в серии градиентных импульсов, в результате чего последняя пара импульсов, входящая в измерительный цикл последовательности, становится близкой к эквивалентности. Технический результат: повышение точности получения диффузионного спада и определения коэффициента самодиффузии, расширение диапазона его измерения. 8 ил.
Наверх