магнітометричнихзасоби виявлення
Введення
магнітометричних засоби виявлення призначенідля реєстрації факту пронесення в їх чутливої вЂ‹вЂ‹зоні предметів, виконанихз металів або їх сплавів.
1. Види магнітометричних СО,принципи їх дії
МСО розрізняють по фізичним принципам дії,закладеним в основу побудови засобів виявлення, як то:
- з використанням ефекту перевипромінювання сигналу;
- з використанням ефекту биття частоти;
- з використанням ефекту самоіндукції;
- з використанням ефекту локального спотвореннямагнітного поля Землі.
Розглянемо коротко фізичну суть викладенихпринципів.
СО з використанням ефектуперевипромінювання сигналу. СОПмістить дві котушки - передавальну і приймальню. На передавальну котушку подаєтьсяопорний сигнал, частота і амплітуда якого постійні в часі. За допомогоюпередавальної котушки цей сигнал випромінюється в навколишнє середовище. За рахунок явищасамоіндукції під зустрінутим на шляху сигналу провідному предметі наводиться ЕРС,яка в свою чергу викликає випромінювання цим предметом "вторинного"поля, тобто має місце переизлучение сигналу.
перевипромінювання сигнал приймається приймальною котушкоюСОП. Для ослаблення ефекту прямого наведення ЕРС на приймальну котушку відпередавальної, котушки розташовують під кутом один до одного або навіть розносять впросторі.
Дане МСО володіє селективністю - чітковираженою здатністю розрізняти об'єкти, виготовлені з різних металіві сплавів, по фазі відбитого сигналу за рахунок оптимізації вибору частотисигналу випромінюючої котушки.
Рівень сигналу, що наводиться в приймальній котушці,обернено пропорційний 6-7-го ступеня відстані до знайденого предмета, тобтопри збільшенні відстані від приймальні котушки до виявляти предмети в 2рази рівень сигналу U в приймальній котушці зменшиться більш ніж в 2 рази ійого нова величина Ui будезнаходитися в межах:
СОП має чітко виражену діаграму спрямованості.За рахунок цього він теоретично володіє максимальною завадостійкістю попорівнянні з іншими типами СО аналогічного призначення.
Схема застосовується в переважній більшостізарубіжних СО. Володіє властивістю виявляти об'єкти з мінімальними розмірамив порівнянні з іншими СО.
СО з використанням ефектуперевипромінювання сигналу, що містить одну котушку індуктивності для передачі іприйому сигналів. Це приватнийвипадок СОП. Соін містить тільки одну котушку індуктивності, збуджуєзмінним струмом. При наближенні котушки до металевого предмету з'являєтьсяперевипромінювання сигнал, який наводить у ній додаткову ЕРС.
Рівень сигналу, що наводиться в котушці, назадпропорційний 6-й ступеня відстані до знайденого предмета, тобто призбільшенні відстані від котушки до виявляти предмети в 2 рази рівеньсигналу U в котушці зменшиться більш ніж в 2 рази і його новавеличина Ui складе:
Соін поєднують в собі чутливість іселективність до металів СОП і простоту конструкції СВБ, який будерозглянуто нижче. Недолік - необхідність компенсації зміни параметрівкотушки індуктивності від температури, так як в принципі дії Соін закладеноне тільки реагування на корисний відбитий сигнал, але і на будь-яку змінупараметрів чутливого елемента.
СО з використанням ефектубиття частоти. СОБ містить двагенератора, частоти яких за відсутності зовнішніх дестабілізуючих факторівдорівнюють.
Генератори відрізняються один від одного тим, що частотаперший стабільний і не залежить від зовнішніх дестабілізуючих факторів, а частотадругого може змінюватися.
Частоти генераторів надходять на пристрій порівняння,виокремлює різницеву частоту. Сигнал на виході пристрою з'являється тільки ввипадку нерівності частот і він тим вище, чим більше ця нерівність.
Зміна частоти другого генератора відбувається зарахунок зміни параметрів коливального контуру, визначального частотуналаштування генератора. Індуктивність коливального контуру може мінятися зарахунок наближення останнього до металевого предмету.
Таким чином, за відсутності металу частотигенераторів рівні і різницевий сигнал дорівнює нулю. Наявність металу призводить доперебудові контуру не стабільного по частоті генератора і появірізницевого сигналу.
Рівень різницевого сигналу обернено пропорційний6-й ступеня відстані від знайденого предмета, тобто при збільшеннівідстані до виявляти предмети в 2 рази рівень сигналу зменшитьсябільш ніж в 2 рази і його нова величина Ui складе:
У порівнянні з іншими типами МСО, СОБ володіємалої дальністю виявлення внаслідок ефекту паразитної синхронізації.Селекція по металах відсутня.
Розглянутий принцип дії СО широковикористовувався в перших промислових моделях міношукачів.
СО з використанням ефектусамоіндукції. Принцип діїСОІМ схожий на СОП. Відмінність полягає в тому, що в СОП сигнал випромінюється іприймається безперервно, наприклад, у вигляді імпульсної послідовності, а вСОІМ - у вигляді одиночних імпульсів. До складу СОІМ зазвичай входять генераторімпульсів струму, приймальня і випромінює котушки, пристрій комутації та блокобробки сигналів.
Рівень сигналу, що наводиться в приймальній котушці,обернено пропорційний 4 ... 6-й ступеня відстані до знайденого предмета,тобто при збільшенні відстані від приймальні котушки до виявляти предметив 2 рази рівень сигналу в приймальній котушці зменшиться більш ніж в 2 рази і йогонова величина буде знаходитися в межах:
Практично відсутня селекція по металах.Істотний недолік СОІМ в тому, що він є джерелом перешкодімпульсного характеру.
СО з використанням ефектулокального спотворення магнітного поля Землі. Принцип дії цього виду СО заснований на явищілокального спотворення магнітного поля Землі феромагнітними матеріалами. Вінволодіє максимальною дальністю виявлення. Це пояснюється тим, що аналогомвипромінюваного поля для магнітометрів є сильне однорідне магнітне полеЗемлі, тому відгук на феромагнітний предмет обернено пропорційний третійступеня відстані, тобто при збільшенні відстані від котушки довиявляти предмети в 2 рази рівень сигналу в котушці зменшиться більшніж в 2 рази і його нова величина 1 складе:
До недоліків СОМ, як правило, слід віднестивеликі габаритні розміри і масу, а також неможливість виявлення предметівз кольорових металів.
2. Основні характеристики МСО
Умовно всі МСО можна розділити на пасивні іактивні. На практиці в оперативних заходах намагаються застосовувати пасивніМСО, тобто такі, власне випромінювання у яких відсутній. Пасивні МСОзначно важче виявити, а значить легше камуфлювати. Активні МСО застосовуютьв тих випадках, коли не потрібна їх камуфлювати по випромінюванню.
До активних МСО можна віднести СОП, СОБ, Соін і СОІМ,до пасивних - СОМ.
Головне призначення МСО - пошук зброї. Тому, доосновними характеристиками МСО можна віднести дальність виявлення металевихпредметів і завадостійкість.
Основні характеристики розглянутих типів МСОзведені в морфологічну табл. 1.
З табл. 1. видно, що найбільшу дальністьвиявлення має пасивний засіб СОМ, а найбільш перешкодостійким єактивний засіб СОП. У той же час СОП дозволяє визначити вид металу, зякого виготовлений виявлений предмет.
На практиці СОМ часто використовується в камуфліруемойапаратурі для виявлення зброї. Така апаратура встановлюється скритно іможе працювати тривалий час в автономному режимі, так як власнеспоживання СОМ незначно або відсутній. Завдяки пасивного характеруроботи СОМ виявити таку апаратуру за власним випромінюванню дуже важко.Найбільш важливою характеристикою СОМ в цьому випадку є саме дальністьвиявлення, так як спеціальні методи обробки сигналів дозволяютьістотно компенсувати чутливість пристрою до перешкод.
Найбільш характерна область застосування СОП -міношукачі. У цій апаратурі ідеально поєднуються порівняно малімасогабаритні характеристики СОП з його високою зав...
