Устройство для дистанционного обнаружения вещества

Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно, к радиотехническим средствам, использующим тепловое излучение для поиска и обнаружения заданных веществ, преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ, в составе предъявляемых для исследования партий веществ. Цель изобретения - дистанционное обнаружение вещества среди других веществ, в случае когда его температура не отличается от температуры других веществ. Это достигается тем, что устройство для дистанционного обнаружения вещества 10, содержащее оптическую систему 1, приемник инфракрасного излучения 2, вход которого подключен к выходу оптической системы 1, усилитель 3, вход которого подключен к выходу приемника инфракрасного излучения 2, индикатор 4, один вход которого подключен к выходу усилителя 3, отличается тем, что оно снабжено излучающей антенной 5, нелинейным резонансным усилителем 6, выход которого подключен к входу излучающей антенны 5, генератором несущих колебаний 9, выход которого подключен к одному входу нелинейного резонансного 6, модулятором 7, выход которого подключен ко второму входу нелинейного резонансного усилителя 6, синхронизатором 8, один выход которого подключен к входу модулятора 7, а второй выход подключен ко второму входу индикатора 4. 1 н.п.ф.,1 илл.

Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно, к радиотехническим средствам, использующим тепловое излучение для поиска и обнаружения заданных веществ, преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ, в составе предъявляемых для исследования партий веществ.

Известно наиболее близкое по своей сущности к заявляемому устройство для дистанционного обнаружения полезных ископаемых [Шрайбер Г. Инфракрасные лучи в электронике, М., ДМК, 2001].

Известное устройство содержит оптическую систему, приемник инфракрасного излучения, вход которого подключен к выходу оптической системы, усилитель, вход которого подключен к выходу приемника инфракрасного излучения, индикатор, вход которого подключен к выходу усилителя.

Интенсивность инфракрасного (ИК) излучения всякого тела, состоящего из любого вещества, пропорционально температуре тела, поэтому, если тела, состоящие из различных веществ, имеют различную температуру, то ИК излучение, после преобразования его в соответствующий электрический сигнал и необходимого усиления этого сигнала, позволяет получить на индикаторе изображение температурного портрета наблюдаемой области пространства, что дает возможность обнаружить тело, температура которого определенным образом отличается от температуры других тел в наблюдаемой области. При этом, если тела, состоящие из различных веществ, имеют одинаковую

температуру, то обнаружение искомого вещества среди других веществ по ИК излучению становится невозможным.

Задачей заявляемого технического решения является дистанционное обнаружение вещества, относящегося к заданной группе веществ, среди других веществ даже в случае, когда его температура не отличается от температуры других веществ.

Это достигается тем, что применяемое устройство для дистанционного обнаружения вещества, содержащее оптическую систему, приемник инфракрасного излучения, индикатор, один вход которого подключен к выходу усилителя, отличается тем, что оно снабжено излучающей антенной, нелинейным резонансным усилителем, выход которого подключен к входу излучающей антенны, генератором несущих колебаний, выход которого подключен к одному входу нелинейного резонансного усилителя, модулятором, вход которого подключен ко второму входу нелинейного резонансного усилителя, синхронизатором, один выход которого подключен к входу модулятора, а второй выход подключен ко второму входу индикатора.

Прилагаемый чертеж поясняет суть устройства. На фиг. приведена блок-схема его реализации.

В качестве оптической системы 1 используется объектив, представляющий собой линзу, изготовленную из материала (германия, кремния или оптической керамики) с большим коэффициентом пропускания ИК излучения в диапазоне 8-14 мкм. С выхода оптической системы 1 ИК излучение от наблюдаемой области поступает на приемник инфракрасного излучения 2, который содержит матрицу из n×k элементов (фотодиодов или фоторезисторов), где n и k - натуральные числа, значения которых выбирают в соответствии с заданной дальностью действия, зависящей от линейного разрешения и чувствительности. С выхода приемника инфракрасного излучения 2 электрический сигнал поступает на вход усилителя 3, с выхода которого

сигнал поступает на вход индикатора 4, на экране которого образуется видимое глазом температурное изображение наблюдаемой области. Синхронизатор 8 вырабатывает импульсы с заданным периодом, которые с одного его выхода поступают на второй вход индикатора 4, а со второго его выхода поступают на вход модулятора 7. Модулятор 7 вырабатывает прямоугольные импульсы заданной длительности, которые с выхода модулятора 7 поступают на один вход нелинейного резонансного усилителя 6. Генератор несущих колебаний 9 вырабатывает сигнал, представляющий собой гармонические колебания сверхвысокой частоты (СВЧ), который поступает на второй вход нелинейного резонансного усилителя 6. В нелинейном резонансном усилителе 6 формируются импульсы с СВЧ заполнением, которые с его выхода поступают на излучающую антенну 5, в качестве которой используется рупорная антенна СВЧ диапазона, которая излучает электромагнитные импульсы с СВЧ заполнением в наблюдаемую область пространства.

Работает устройство следующим образом. Антенна 5 облучает наблюдаемую область электромагнитными импульсами с СВЧ заполнением. Длительность импульса формируется в модуляторе 7 и выбирается таким образом, чтобы под его действием происходило изменение температуры только поверхностного слоя облучаемого вещества 10, при этом мощность излучаемого импульса выбирается таким образом, чтобы величина изменения температуры поверхностного слоя вещества 10 была достаточной для ее надежной регистрации на индикаторе 4, а период следования импульсов, формируемых в синхронизаторе 8, выбирается таким образом, чтобы за интервал времени между двумя соседними импульсами температура поверхностного слоя облученного вещества 10 возвратилась к тому значению, которое он имел до его облучения. Частота заполнения импульсов определяется генератором несущих колебаний 9, а в нелинейном резонансном усилителе 6 формируются импульсы с СВЧ заполнением, амплитуда

которых обеспечивает требуемую мощность излучаемых импульсов. ИК излучение от вещества 10 поступает на оптическую систему 1, пропускающая только ИК излучение, с выхода которой ИК излучение поступает на вход приемника инфракрасного излучения 2, где происходит преобразование ИК излучения в электрический сигнал, который с выхода приемника инфракрасного излучения 2 поступает на усилитель 3, с выхода которого сигнал поступает на индикатор 4, где электрический сигнал преобразуется в изображение температурного портрета наблюдаемой области пространства, при этом развертка изображения синхронизируется импульсами, поступающими с выхода синхронизатора 8 на вход индикатора 4.

В силу различной теплоемкости различных групп веществ [Физический энциклопедический словарь, М., Сов. Энциклопедия, 1983] температура их поверхностного слоя изменится под действием электромагнитного импульса на величину, которая определяется типом вещества. Таким образом, по температурному портрету наблюдаемой области на индикаторе 4, обеспечивается дистанционное обнаружение вещества, относящегося к заданной группе.

Устройство для дистанционного обнаружения вещества, содержащее оптическую систему, приемник инфракрасного излучения, вход которого подключен к выходу оптической системы, усилитель, вход которого подключен к выходу приемника инфракрасного излучения, индикатор, один вход которого подключен к выходу усилителя, отличающееся тем, что оно снабжено излучающей антенной, нелинейным резонансным усилителем, выход которого подключен к входу излучающей антенны, генератором несущих колебаний, выход которого подключен к одному входу нелинейного резонансного усилителя, модулятором, выход которого подключен ко второму входу нелинейного резонансного усилителя, синхронизатором, один выход которого подключен к входу модулятора, а второй выход подключен ко второму входу индикатора.