Устройство для дистанционного обнаружения вещества
Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно, к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявляемых для исследования партий веществ. Цель изобретения - определение местоположения вещества при его дистанционном обнаружении. Это достигается тем, что устройство для дистанционного обнаружения вещества 2, содержащее излучающую антенну 8, передатчик 9, на выход которого включена излучающая антенна 8, генератор импульсов 10, выход которого включен на один из входов передатчика 9, СВЧ-генератор 13, выход которого включен на вход генератора импульсов 10, приемную антенну 1, приемник 5, на один вход которого подключена приемная антенна 1, накопитель 7, ко входу которого подключен выход приемника 5, синтезатор 6, первый выход которого подключен на отдельные входы передатчика 9, приемника 5 и накопителя 7, отличается тем, что оно снабжено смесителем 14, один вход которого подключен к выходу СВЧ-генератора 13, а второй вход подключен ко второму выходу синтезатора 6, усилителем 11, вход которого подключен к выходу смесителя 14, вторым генератором импульсов 12, вход которого подключен к выходу усилителя 11, вторым передатчиком 4, отдельный вход которого подключен к первому выходу синтезатора 6, а второй вход второго передатчика 4 подключен к выходу второго генератора импульсов 12, второй излучающей антенной 3, вход которой подключен к выходу второго передатчика 4.
Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявляемых для исследования партий веществ.
Известно наиболее близкое по своей технической сущности к заявляемому устройство для дистанционного обнаружения вещества [Дудкин В.И., Плешаков И.В., Полянский В.А. Устройство для дистанционного обнаружения вещества, Патент на полезную модель N41879, Бюллетень N31 от 10.11.2004].
Известное устройство содержит излучающую антенну, передатчик, на вход которого включена излучающая антенна, генератор импульсов, выход которого включен на один из входов передатчика, синтезатор, один из входов которого включен на второй вход передатчика, приемную антенну, приемник, на вход которого подключена приемная антенна, накопитель, на вход которого подключен выход приемника, а отдельные входы приемника и накопителя параллельно подключены к одному из выходов синтезатора, модулятор и СВЧ-генератор, выход которого подключен на вход модулятора, выход которого подключен на вход генератора импульсов, а на другой вход модулятора включен
второй выход синтезатора.
По сигналу на частоте модуляции (совпадающей с частотой магнитного обнаруживаемого вещества), полученному от вещества, известное устройство определяет только направление на вещество, но не позволяет определить местоположение обнаруживаемого вещества.
Задачей заявляемого технического решения является определение местоположения обнаруживаемого вещества.
Это достигается тем, что применяемое устройство для дистанционного обнаружения вещества, содержащее излучающую антенну, передатчик, на выход которого включена излучающая антенна, генератор импульсов, выход которого включен на один из входов передатчика, СВЧ-генератор, выход которого включен на вход генератора импульсов, приемную антенну, приемник, на один вход которого подключена приемная антенна, накопитель, ко входу которого подключен выход приемника, синтезатор, первый выход которого подключен на отдельные входы передатчика, приемника и накопителя, отличается тем, что оно снабжено смесителем, один вход которого подключен к выходу СВЧ-генератора, а второй вход подключен ко второму выходу синтезатора, усилителем, вход которого подключен к выходу смесителя, вторым генератором импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя, вторым передатчиком, отдельный вход которого подключен к первому выходу синтезатора, а второй вход второго передатчика подключен к выходу второго генератора импульсов, второй излучающей антенной, вход которой подключен к выходу второго передатчика.
Прилагаемый чертеж поясняет суть устройства. На фиг. приведена блок-схема его реализации.
В качестве излучающих антенн 3 и 8 используются рупорные антенны миллиметрового диапазона, на которые поступают сигналы соответственно с передатчиков 4 и 8. С первого входа СВЧ-генератора 13 сверхвысокочастотный сигнал поступает на генератор импульсов 10, с выхода которого импульсы с высокочастотным заполнением (на частоте СВЧ-генератора 13) поступают на вход передатчика 9, с выхода которого эти импульсы поступают на излучающую антенну 8, которая излучает сигнал в некотором заданном направлении.
Синтезатор 5 вырабатывает сигнал на частоте магнитного резонанса обнаруживаемого вещества (порядка нескольких мегагерц), поступающий на вход смесителя 14, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода СВЧ-генератора 13. С выхода смесителя 14 сигнал на разностной частоте, равной разности сверхвысокой частоты, вырабатываемой СВЧ-генератором 13, и частоты магнитного резонанса обнаруживаемого вещества, вырабатываемой синтезатором 6, поступает на усилитель 11, в котором происходит резонансное усиление сигнала на резонансной частоте. С выхода усилителя 11 сигнал на разностной частоте поступает на второй генератор импульсов 12, с выхода которого импульсы с высокочастотным заполнением на разностной частоте поступают на вход второго передатчика 4, с выхода которого эти импульсы поступают на вторую излучающую антенну 3, которая облучает некоторую точку пространства (элемент пространственного
разрешения), облучаемую одновременно излучающей антенной 8. Если в точке пространства, которая одновременно облучается антеннами 3 и 8, находится обнаруживаемое вещество 2, то в результате нелинейного взаимодействия сверхвысокочастотных колебаний на частотах излучения антенн 3 и 8 в веществе 2 возникают колебания на их разностной частоте, равной частоте магнитного резонанса вещества 2. При этом в веществе 2 возбуждается сигнал ЭХА (отклик) на частоте магнитного резонанса вещества 2, который излучается в окружаемое пространство и принимается приемной антенной 1. Сигналы с выхода приемной антенны 1 подаются на приемник 5, обеспечивающий необходимое усиление сигнала, и с выхода приемника сигнал поступает на накопитель 7, используемый для повышения отношения сигнал/шум. Синтезатор 6 управляет работой приемника 5, накопителя 7, передатчиков 4 и 9, осуществляя синхронизацию работы устройства.
Работает устройство следующим образом. Антенны 3 и 8 излучают радиочастотные импульсы такие, что частоты заполнения импульсов, излучаемые каждой из этих антенн, фиксированы и много больше частоты магнитного резонанса обнаруживаемого вещества 2, при этом значения частот заполнения импульсов, излучаемых каждой из антенн 3 и 8, отличаются друг от друга на величину, равную значению частоты магнитного резонанса вещества 2. Поскольку вещество 2, в котором наблюдается магнитный резонанс (как, например, в наркотиках или взрывчатых веществах), является нелинейной системой, то в нем происходит преобразование частотных спектров импульсов, излучаемых каждой из антенн 3 и 8 [ Корпел А., Чаттерджи
М. Нелинейное ЭХО, фазовое сопряжение, обращение времени и электронная голография, ТИИЭР, т.69, N12, 1981]. В результате этого в веществе 2 образуются электромагнитные колебания, частота которых равна разности частот заполнения импульсов, излучаемых антеннами 3 и 8, то есть образуются электромагнитные колебания на частоте магнитного резонанса вещества 2, что приводит к возникновению в веществе 2 сигнала ЭХА, который принимается антенной 1.
Частота СВЧ-генератора 13 выбирается таким образом, чтобы при линейных размерах апертуры излучающих антенн 3 и 8 менее одного метра обеспечить формирование каждой из диаграмм направленности антенн 3 и 8 на расстоянии порядка одного метра. При частоте магнитного резонанса вещества 2 несколько мегагерц значение частоты заполнения импульсов (а значит и частоты СВЧ-генератора) должно быть более нескольких сотен мегагерц (что в данном случае соответствует выражению "много больше"). Подобный выбор частоты заполнения импульсов позволяет обеспечить формирование достаточно узких диаграмм направленности излучающих антенн 3 и 8. Например, при линейном размере апертуры антенны равном 30 см и частоте заполнения импульсов порядка 40 ГГц ширина диаграммы направленности антенны в соответствующей плоскости составляет около 2 градусов. Разнос частот заполнения импульсов, излучаемых антеннами 3 и 8, равный частоте магнитного резонанса обнаруживаемого вещества 2, обеспечивает отклик от элемента
пространственного разрешения облучаемого пространства только тогда, когда именно в этом элементе находится обнаруживаемое вещество 2. Установка антенн 3 и 8 таким образом, что оси их диаграмм направленности пересекаются в заданном элементе пространственного разрешения, позволяет обнаружить вещество 2 в заданном направлении и на заданной дальности, то есть позволяет определить местоположение обнаруживаемого вещества.
Устройство для дистанционного обнаружения вещества, содержащее излучающую антенну, передатчик, на выход которого включена излучающая антенна, генератор импульсов, выход которого включен на один из входов передатчика, СВЧ-генератор, выход которого включен на вход генератора импульсов, приемную антенну, приемник, на один вход которого подключена приемная антенна, накопитель, ко входу которого подключен выход приемника, синтезатор, первый выход которого подключен на отдельные входы передатчика, приемника и накопителя, отличающееся тем, что оно снабжено смесителем, один вход которого подключен к выходу СВЧ-генератора, а второй вход подключен ко второму выходу синтезатора, усилителем, вход которого подключен к выходу смесителя, вторым генератором импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя, вторым передатчиком, отдельный вход которого подключен к первому выходу синтезатора, а второй вход второго передатчика подключен к выходу второго генератора импульсов, второй излучающей антенной, вход которой подключен к выходу второго передатчика.
