Способ и устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели


 


Владельцы патента RU 2497155:

Анцелевич Михаил Александрович (RU)
Щербаков Григорий Николаевич (RU)

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 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 так же при поиске подземных кабельных линий связи и управления.

Известны георадары, предназначенные для выявления различных объектов в грунте [1].

Недостатком таких приборов является сильная подверженность помеховому влиянию различных неоднородностей грунта и посторонних предметов (камней, ветвей деревьев и др.), что резко снижает темп поиска и его безопасность.

Известен обнаружитель кабельных линий «Зонд-И» [2, 3], который реализует способ обнаружения, включающий возбуждение кабеля зондирующим электромагнитным полем от передающей ферритовой антенны, являющейся источником собственного электромагнитного поля обнаружителя, ось которой перпендикулярна оси приемной ферритовой антенны, что обеспечивает их минимальную магнитную связь, и регистрацию вторичного электромагнитного поля, переизлученного кабельной линией. Данный прибор работает на фиксированной частоте в области резонансных частот обнаруживаемого кабеля. Он способен обнаруживать под землей провода длинной более 20 метров [3].

Недостатком такого прибора является затрудненность обнаружения обесточенных изолированных проводников, расположенных в грунте и длиной не более нескольких метров. Но именно такие короткие тонкие изолированные провода используются в датчиках цели современных террористических взрывных устройствах, устанавливаемых на пеших маршрутах движения войск.

Сложность обнаружения обусловлена высоким уровнем помех от поверхности грунта и его неоднородностей на высоких частотах. Но именно такие частоты необходимо использовать, чтобы обеспечить резонансное переизлучение от коротких объектов поиска, длиной в несколько метров. Длина волны зондирующего поля должна так же составлять единицы метров. Указанный недостаток ограничивает скорость поиска данного прибора в реальной полевой обстановке и снижает безопасность разминирования.

Техническим результатом изобретения является увеличение скорости поиска и повышение безопасности при разминировании.

Поставленный технический результат достигается возбуждением искомого подземного проводника зондирующим электромагнитным полем с изменяемой несущей частотой. Наличие резонансных свойств у изолированного металлического провода обуславливает ярко выраженный отклик отраженного от него сигнала при совпадении резонансной частоты провода с частотой возбуждающего сигнала. В то же время амплитуда сигнала помехи от полупроводящего грунта имеет плавный характер изменения при перестройке частоты зондирующего электромагнитного поля. При этом коэффициент перекрытия ожидаемого диапазона резонансных частот объекта поиска берется не менее двух, что обеспечивает хотя бы один резонансный отклик от искомого изолированного проводника. Регистрация скорости изменения амплитуды отраженного сигнала, а не его амплитудного значения позволяет селектировать сигнал на фоне помех от неоднородностей грунта, не обладающего резонансными свойствами.

Для уменьшения собственных паразитных резонансов устройства поиска в качестве его излучающей и приемной антенн используются магнитные антенны из коаксиального провода с минимальной магнитной связью между ними с включенными на их входе резисторами с активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению коаксиального провода. Для уменьшения емкостного влияния грунта внешний проводник коаксиального провода (его оплетка) используется в качестве заземленного электростатического экрана. На входе каждой рамочной антенны делается незамкнутая щель в экранирующей оплетке.

На рис.1 показана структурная схема устройства для обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели.

Устройство обнаружения содержит передающую широкополосную рамочную антенну 1, согласующий резистор 2, генератор 3, блок перестройки частоты генератора 4, широкополосную приемную рамочную антенну 5, согласующий резистор 6, приемник 7, дифференцирующая цепь 8 и индикаторной устройство 9.

Причем передающая и приемная антенны расположены компланарно с частичным противофазным «нахлестом» друг на друга, что обеспечивает минимальную магнитную связь между ними.

Устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели работает следующим образом. Контактно-проводной датчик цели, попадая в зону облучения передающей антенны 1, подключенной через резистор 2 к генератору 3, переизлучает наведенную высокочастотную энергию в широкополосную приемную рамочную антенну 5. Блок перестройки частоты 4 обеспечивает плавное изменение несущей частоты генератора 3 с коэффициентом перекрытия не менее двух. С выхода широкополосной рамочной антенны 5 через согласующий резистор 6 на вход приемника 7, где усиливается. С выхода приемника 7 сигнал поступает на вход дифференцирующей цепи 8, где происходит выделение отклика отраженного сигнала от резонансного объекта поиска. С выхода дифференцирующей цепи сигнал поступает на вход индикаторного устройства 9.

Опробование способа было проведено в полевых условиях на большом (более 30) коротких тонких изолированных проводов длиной от двух до пяти метров. Глубина залегания проводов составляла 3…10 см. Испытания проводились в различных грунтах (песок, суглинок и др.). Помехами служили небольшие камни, куски дерева, обломки кирпича. Антенная система устройства обнаружения состояла из двух компланарных одновитковых рамочных антенн диаметром 20 см из коаксиального кабеля РК-50. С целью уменьшения взаимной магнитной связи рамочные антенны располагались на стеклотекстолитовой антенной плате с частичным «нахлестом» друг на друга. В конструкцию обеих коаксиальных антенн входили резисторы 50 Ом, подключенные последовательно в центральную жилу. В качестве генератора использовали высокочастотный генератор Г4-119А в диапазоне частот от 50 до 100 МГц. Выходная мощность составляла 0.1 Вт. Для повышения общей чувствительности измерительной установки использовалась внутренняя амплитудная модуляция частотой 1 кГц. Приемная рамочная антенна была подключена к амплитудному детектору на диоде Д2Е. В его выходу был подключен селективный низкочастотный вольтметр В6-9, настроенный на частоту 1 кГц. При перемещении поискового элемента над укрытыми в земле проводами наблюдался характерный отклик переотраженного сигнала, амплитуда которого превышала помеховый фон на 7…12 дБ во влажном грунте и 10…12 дБ - в сухом.

Источники информации:

1. Изюмов С.В. и др. Теория и методы георадиолокации. - Москва. «Горная книга», 2008 г., с.178…183.

2. Щербаков Г.Н. и др. Обнаружитель кабельных линий. Патент РФ на полезную модель RU 45195, 27.04.2005 г.

3. Щербаков Г.Н., Анцелевич М.А. Новые методы обнаружения скрытых объектов. Москва. «Эльа ИПР», 2011 г., с 68-72.

1. Способ обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели, отличающийся тем, что возбуждение проводника осуществляется перестраиваемым по частоте электромагнитным полем с коэффициентом перекрытия диапазона частот не менее двух и регистрируемой скоростью изменения амплитуды отраженного сигнала.

2. Устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели, содержащее генератор, передающую магнитную антенну, приемник, приемную магнитную антенну, индикаторное устройство, отличающееся тем, что в него введены блок перестройки несущей частоты генератора и дифференцирующая цепочка, включенная между выходом приемного усилителя и входом индикаторного устройства.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве излучающей и приемной магнитных антенн используются одновитковые рамочные антенны из коаксиального провода с минимальной магнитной связью между собой с включенным на их входе резисторами с активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению коаксиального провода, при этом внешний проводник коаксиального провода является заземленным электростатическим экраном.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к поиску скрытых ферромагнитных объектов с помощью переносной штанги с датчиками трехкомпонентных магнитометров. .

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 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.

Изобретение относится к области интроскопии, более конкретно к металлоискателям, 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 металлоискателя, повышение информативности поиска металлических объектов, расширение функциональных возможностей металлоискателя. Сущность: металлоискатель содержит генератор, датчик металлоискателя, первый блок выделения квадратурных составляющих (БВКС), второй БВКС, микропроцессор и блок индикации. 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. 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.

Изобретение относится к области интроскопии. Технический результат: повышение чувствительности датчика. Сущность: датчик содержит последовательно соединенные первый конденсатор С1 и возбуждающую катушку L1, параллельно соединенные вторую сигнальную катушку L2 и второй конденсатор С2, последовательно соединенные катушку L3 и конденсатор С3, последовательно соединенные катушку L4 и конденсатор С4. Свободный контакт конденсатора С1 является входом тока возбуждения первой частоты. Свободный контакт возбуждающей катушки L1 является входом тока возбуждения второй частоты. Первый контакт сигнальной катушки L2 является первым выходом датчика. Второй контакт сигнальной катушки L2 подключен к общей точке схемы. Свободный контакт катушки L3 подключен к входу тока возбуждения первой частоты. Свободный контакт конденсатора С3 подключен к средней точке последовательного соединения конденсатора С1 и возбуждающей катушки L1. Свободный контакт катушки L4 подключен к первому выходу датчика. Свободный контакт конденсатора С4 подключен к общей точке схемы. Точка соединения катушки L4 и конденсатора С4 является вторым выходом датчика. Катушки L1 и L2 размещены на одной плоскости и частично совмещены друг с другом с величиной зоны совмещения, выбранной таким образом, чтобы величина потока индукции через сигнальную катушку L2, продуцируемого возбуждающей катушкой L1, была минимальна. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обнаружению скрытого металлического объекта. Сущность: устройство содержит две передающие катушки для создания наложенных магнитных полей, приемную катушку, находящуюся в зоне действия обоих магнитных полей, и управляющее устройство для управления передающими катушками таким образом, чтобы минимизировать по модулю наводимое в приемной катушке напряжение, синхронное с тактом подачи чередующихся по фазе переменных напряжений. Микрокомпьютер, содержащийся в устройстве, выполнен с возможностью обнаружения скрытого металлического объекта в случае, если соотношение чередующихся по фазе переменных напряжений не соответствует соотношению расстояний от приемной катушки до передающих катушек. Технический результат: сокращение затрат при высокой чувствительности устройства. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обнаружению запрещенных предметов и идентификации их носителей в потоке людей, поочередно пересекающих проем арочного металлодетектора. Сущность: осуществляют излучение зондирующего сигнала в виде последовательности коротких импульсов с высокой скважностью. Принимают отражённый сигнал двумя парами приёмных катушек, установленных на высоте h12 и h34 в левой и правой арочных стойках соответственно. Формируют из выходных сигналов S1(t) и S2(t) первой и второй S2(t) приёмных катушек и выходных сигналов S3(t) и S4(t) третьей и четвертой приемных катушек градиентометрический сигнал S34(t)=S3(t)-S4(t). Формируют арочный сигнал S∑(t)=S12(t)-S34(t). Осуществляют частотную фильтрацию и временную селекцию арочного сигнала S∑(t) с последующим выделением мгновенных значений его амплитуды A(t). Формируют плавающий порог P(t) путём усреднения A(t) на интервале (t-T;t), где Т - время, отводимое для мониторинга одного лица в потоке. Носителем запрещённого предмета определяется лицо, пересекающее арочный проём в момент превышения A(t) порога P(t). Технический результат: повышение помехозащищенности арочно-импульсных металлодетекторов по отношению к внешней помехе, создаваемой удаленными источниками радиоизлучения. 3 ил.
Наверх