Якр-обнаружитель взрывчатых веществ
Полезная модель относится к области применения ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), в частности для обнаружения взрывчатых веществ. ЯКР - обнаружитель взрывчатых веществ, содержит приемник, блок управления, антенну, фазовый детектор, усилитель мощности, демпфер и датчик ЯКР. Первый выход блока управления, первый вход-выход которого является входом-выходом ЯКР - обнаружителя взрывчатых веществ, соединен с первым входом усилителя мощности, второй выход блока управления соединен с первым входом демпфера, третий выход блока управления подключен к антенне и первому входу фазового детектора. Выход фазового детектора соединен с первым входом датчика ЯКР, выход которого подключен к первому входу приемника, вход-выход датчика ЯКР соединен со вторым входом-выходом блока управления, вторым входом демпфера и вторым входом усилителя мощности. Кроме того, осуществляется электромагнитная связь датчика ЯКР с приемником, демпфером и усилителем мощности. Для повышения помехозащищенности и снижения уровня ложных тревог в ЯКР -обнаружитель взрывчатых веществ введен аналогово-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом приемника, а также N компенсационных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика ЯКР, приемника и аналогово-цифрового преобразователя. Выходы каждого из N+1 аналогово-цифровых преобразователей соединены с соответствующими входами блока управления, вторые входы N+1 приемников объединены и подключены к четвертому выходу блока управления, а вторые входы N+1 аналогово-цифровых преобразователей объединены и подключены к пятому выходу блока управления, где N целое число от 1 до 6.
Полезная модель относится к области применения ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), в частности к устройствам для обнаружения взрывчатых веществ.
Известно «Устройство для одновременного обнаружения нескольких взрывчатых веществ и наркотиков в багаже» [2128832 С1 опубл.10.04.1999] содержащее приемник, связанный с накопителем, блок опорной частоты, несколько синтезаторов частот ЯКР, причем число этих синтезаторов равно числу обнаруживаемых веществ. Эти синтезаторы связаны через усилитель с первым входом ключа и приемником. Устройство также содержит генератор серии импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключа, причем ключ преобразует поступающее с усилителя сигналы в серии импульсов, каждый из которых содержит радиочастотное заполнение из всех частот, вырабатываемых синтезаторами частот ЯКР.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является «ЯКР - обнаружитель взрывчатых веществ» [0069253 опубл.10.12.2007] содержащий приемник, блок управления, антенну, фазовый детектор, усилитель мощности, рабочую камеру и устройство перемещения багажа. Первый выход блока управления, первый вход-выход которого является входом-выходом ЯКР - обнаружителя взрывчатых веществ соединен с первым входом усилителя мощности, второй выход блока управления соединен с первым входом демпфера, третий выход блока управления подключен к антенне и первому входу фазового детектора. Четвертый выход блока управления соединен с первым входом приемника, первый выход приемника подключен к первому входу блока управления. Выход
фазового детектора соединен с входом рабочей камеры, выход которой соответственно соединен со вторым входом приемника, вторым входом демпфера и вторым входом усилителя мощности. Вход-выход рабочей камеры подключен ко второму входу-выходу блока управления, вход-выход устройства перемещения багажа подключен к третьему входу-выходу блока управления, кроме того, осуществляется электромагнитная связь рабочей камеры с приемником, демпфером и усилителем мощности.
Недостатками известных устройств является большое влияние на характеристики ЯКР - обнаружителей взрывчатых веществ окружающей помеховой обстановки (например, шумов эфира, помех от исследуемых объектов и т д.), что отражается на вероятности правильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ. Техническим результатом предлагаемого ЯКР - обнаружителя взрывчатых веществ является повышение его помехозащищенности и снижение уровня ложных тревог.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что ЯКР -обнаружитель взрывчатых веществ содержит приемник, блок управления, антенну, фазовый детектор, усилитель мощности, демпфер и датчик ЯКР. Первый выход блока управления, первый вход-выход которого является входом-выходом ЯКР - обнаружителя взрывчатых веществ, соединен с первым входом усилителя мощности. Второй выход блока управления соединен с первым входом демпфера, третий выход блока управления подключен к антенне и первому входу фазового детектора. Выход фазового детектора соединен с первым входом датчика ЯКР, выход которого подключен к первому входу приемника. Вход-выход датчика ЯКР соединен со вторым входом-выходом блока управления, вторым входом демпфера и вторым входом усилителя мощности. Кроме того, осуществляется электромагнитная связь датчика ЯКР с приемником, демпфером и усилителем мощности.
Новым в предлагаемом ЯКР - обнаружителе взрывчатых веществ является введение аналогово-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом приемника, а также N компенсационных каналов. Каждый
компенсационный канал состоит из последовательно соединенных датчика ЯКР, приемника и аналогово-цифрового преобразователя. Выходы каждого из N+1 аналогово-цифровых преобразователей соединены, с соответствующими входами блока управления, вторые входы N+1 приемников объединены и подключены к четвертому выходу блока управления, а вторые входы N+1 аналогово-цифровых преобразователей объединены и подключены к пятому выходу блока управления, где N целое число от 1 до 6.
На фиг.1 представлена функциональная схема ЯКР - обнаружителя взрывчатых веществ.
На фиг.2 пример выполнения блока управления.
ЯКР - обнаружитель взрывчатых веществ состоит из блока управления 1, антенны 2, фазового детектора 3, приемника 4, демпфера 5, усилителя мощности 6, датчика ЯКР 7, аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 8, датчика ЯКР первого компенсационного канала 9, приемника первого компенсационного канала 10, АЦП первого компенсационного канала 11, датчика ЯКР N компенсационного канала 12, приемника N компенсационного канала 13, АЦП N компенсационного канала 14.
Первый выход блока управления 1, первый вход-выход которого является входом выходом ЯКР обнаружителя взрывчатых веществ, соединен с первым входом усилителя мощности 6, второй выход блока управления 1 соединен с входом дешифратора 5, третий выход блока управления 1 подключен к антенне 2 и первому входу фазового детектора 3. Выход фазового детектора 3 соединен с первым входом датчика ЯКР 7, выход которого подключен ко входу приемника 4. Вход-выход датчика ЯКР соединен со вторым входом-выходом блока управления 1, вторым входом демпфера 5 и вторым входом усилителя мощности 6. Вход АЦП 8 соединен со входом приемника 4. Датчик ЯКР первого компенсационного канала 9 подключен к последовательно соединенным приемнику первого компенсационного канала 10 и АЦП первого компенсационного канала 11. Датчик ЯКР N компенсационного канала 12
подключен к последовательно соединенным приемнику N компенсационного канала 13 и АЦП N компенсационного канала 14. Выходы N+1 АЦП 8,11,14 соединены с соответствующими входами блока управления 1. Вторые входы N+1 приемников 4,10,13 объединены и соединены с четвертым выходом блока управления 1. Вторые входы N+1 АЦП 8,11,14 объединены и подключены к пятому выходу блока управления 1.
Блок управления 1, пример выполнения которого, приведен на фиг.2, состоит из устройства синхронизации 15, дешифратора 16, устройства принятия решения 17, устройства компенсации 18, устройства анализа вектора помех 19, накопителя 20, накопителя первого компенсационного канала 21, накопителя N компенсационного канала 22, оптимального фильтра 23, оптимального фильтра первого компенсационного канала 24, оптимального фильтра N компенсационного канала. 25. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы устройства синхронизации 15 являются соответствующими выходами блока управления 1. Первый вход-выход устройства синхронизации 15 соединен со вторым входом-выходом дешифратора 16, первый вход-выход которого является первым входом-выходом блока управления 1. Третий вход-выход дешифратора 16 соединен с входом - выходом устройства принятия решения 17, к первому входу которого подключен шестой выход устройства синхронизации 15. К второму входу устройства принятия решения 17 подключен выход устройства компенсации 18. Выход оптимального фильтра 23 соединен с первым входом накопителя 20, выход которого подключен к первому входу устройства компенсации 18. Ко второму входу устройства компенсации 18 подключен выход устройства анализа вектора помех 19. К N входам устройства анализа вектора помех 19 подключены соответственно выходы накопителей N компенсационных каналов 21,22, к первым входам которых подключены выходы соответствующих оптимальных фильтров N компенсационных каналов 24, 25. Седьмой выход устройства синхронизации 15 соединен со вторыми входами накопителей 20,21,22, а восьмой выход
устройства синхронизации подключен ко вторым входам оптимальных фильтров 22,24,25.
ЯКР - обнаружитель взрывчатых веществ работает следующим образом: Перед началом работы по обнаружению ВВ проводится операция подготовки. В ходе этой операции при отсутствии каких-либо объектов в рабочей зоне датчика ЯКР 7 проводится настройка резонансного контура датчика на частоту ЯКР первого ВВ. Затем с устройства синхронизации 15 блока управления 1 производится запуск последовательности зондирующих импульсов, прием, накопление и оптимальная обработка сигнала по основному и компенсационным каналам приема. После этого производится оценка уровня шума основного и компенсационных каналов, и устанавливаются параметры обнаружения, обеспечивающие требуемую вероятность ложного срабатывания. Перечисленные операции подготовки повторяются на частотах ЯКР других ВВ.
После операции подготовки исследуемый объект помещается в рабочую зону датчика ЯКР 7. На вход блока управления от оператора поступает команда на дешифратор 16 блока управления 1 на начало работы устройства обнаружения взрывчатых веществ. Устройство синхронизации 15 блока управления 1 выдает в антенну 2, а также в фазовый детектор 3 опорный сигнал на частоте ЯКР первого ВВ. Через электромагнитную связь сигнал с антенны 2 поступает в датчик ЯКР 7. Принятый датчиком ЯКР 7 сигнал через приемник 4 поступает в фазовый детектор 3, который сравнивает его с опорным сигналом, поступающим из устройства синхронизации 15, и формирует сигнал ошибки. По величине сигнала ошибки производится подстройка колебательного контура датчика ЯКР 7 до тех пор, пока сигнал ошибки не станет ниже установленного порогового уровня. После этого с датчика ЯКР 7 в устройство синхронизации 15 поступает сигнал готовности. По этому сигналу устройство синхронизации 15 начинает формирование и выдачу в усилитель мощности 6 последовательности радиоимпульсов с несущей частотой близкой или равной частоте ЯКР первого ВВ, а также
стробов и сигналов управления демпфером 5, приемниками 4,10,13, устройствами аналогово-цифрового преобразования 8,11,14, с которых сигналы поступают на оптимальный фильтры 23,24,25 блока управления 1. Усилитель мощности 6 осуществляет усиление зондирующих импульсов и выдачу их через электромагнитную связь в датчик ЯКР 7. В контуре датчика ЯКР 7 в течение каждого зондирующего импульса происходит формирование переменного магнитного поля требуемой напряженности на частоте ЯКР первого ВВ. По окончании каждого импульса излучения демпфер 5 в течение строба, получаемого из устройства синхронизации 15, через электромагнитную связь осуществляет подавление собственных колебаний контура датчика ЯКР, а приемник 4 в течение строба, также получаемого из устройства синхронизации 15, осуществляет прием сигнала из датчика ЯКР 7. Одновременно с этим в течении того же строба, получаемого из устройства синхронизации 15 осуществляется прием из датчиков ЯКР 9,12 компенсационных каналов. Принятые сигналы в каждом канале после приемников 4,10,13 оцифровываются в устройствах аналогово-цифрового преобразования 8,11,14 и поступают в оптимальный фильтр своего канала 23,24,25 в блоке управления 1, где производится оптимальная обработка, а затем когерентное накопление в накопителях 20,21,22. С компенсационных каналов (с выходов накопителей 21,22) результаты поступают на устройство анализа вектора помех 19. Здесь формируется компенсационный сигнал, поступающий вместе с накопленным в накопителе 20 полезным сигналом на устройство компенсации 18. Итоговый сигнал с устройства компенсации поступает на устройство принятия решения 17, где происходит сравнение его с порогом. В случае превышения порога принимается решение о наличии в проверяемом объекте ВВ, по которому проводилась процедура обнаружения. Если превышение порога отсутствует, производится настройка контура датчика ЯКР 7 на частоту ЯКР следующего ВВ и процедура обнаружения (пуск последовательности зондирующих импульсов, прием, накопление, обработка, компенсация сигнала и сравнение с порогом) повторяется. По
окончании проверки по всем ВВ объект считается прошедшим контроль.
Ввод компенсационных каналов и применение устройств аналогово-цифрового преобразования непосредственно после приема сигнала позволяет применить высокоэффективную цифровую обработку с использованием оптимальной фильтрации и вводом устройства анализа вектора помех, что позволяет уменьшить влияние эфирных помех и шумов аппаратуры, - тем самым увеличить помехозащищенность прибора и снизить уровень ложных тревог.
ЯКР-обнаружитель взрывчатых веществ, содержащий приемник, блок управления, антенну, фазовый детектор, усилитель мощности, демпфер, датчик ЯКР, причем первый выход блока управления, первый вход-выход которого является входом-выходом ЯКР-обнаружителя взрывчатых веществ, соединен с первым входом усилителя мощности, второй выход блока управления соединен с первым входом демпфера, третий выход блока управления подключен к антенне и первому входу фазового детектора, выход фазового детектора соединен с первым входом датчика ЯКР, выход которого подключен к первому входу приемника, вход-выход датчика ЯКР соединен со вторым входом-выходом блока управления, вторым входом демпфера и вторым входом усилителя мощности, кроме того, осуществляется электромагнитная связь датчика ЯКР с приемником, демпфером и усилителем мощности, отличающийся тем, что введен аналогово-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом приемника, а также N компенсационных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика ЯКР, приемника и аналогово-цифрового преобразователя, причем выходы каждого из N+1 аналогово-цифровых преобразователей соединены с соответствующими входами блока управления, вторые входы N+1 приемников объединены и подключены к четвертому выходу блока управления, а вторые входы N+1 аналогово-цифровых преобразователей объединены и подключены к пятому выходу блока управления, где N - целое число от 1 до 6.
