Портативный индукционный металлоискатель

Полезная модель относится к индивидуальным техническим средствам электроразведки, предназначенным для поиска и обнаружения металлосодержащих объектов, в том числе взрывоопасных, в различных диэлектрических и слабопроводящих средах (почво-грунт, вода, снег, бетон…).
Аналогами полезной модели являются портативные устройства поиска на основе индукционного принципа зондирования и проводной передачи информации с датчика в блок электронной обработки сигналов. Из Российских таковыми являются индукционный металлоискатель переносной селективный ИМПС производства ОАО «ТЗИА» [1], селективный индукционный металлоискатель СИМ разработки СФТИ ТГУ [2] и принятый на снабжение ИМП-С2 производства ЗАО «Группа защиты-ЮТТА» [3].
Перечисленные аналоги включают в себя датчик в виде диэлектрической рамки, шарнирно соединенного с телескопической штангой, блок электронной обработки сигналов (БОС) с комплектом электропитания, коммутационный кабель внутри штанги, соединяющий датчик с БОС и систему индикации звуковую и (или) визуальную; имеют близкие поисковые характеристики, отличаются друг от друга конструктивными особенностями и, как следствие, техническим результатом.
Известные металлоискатели ИМПС и СИМ выполнены в виде складной разборной конструкции и отличаются друг от друга геометрией датчиков - круглый датчик у ИМПС, прямоугольный у СИМ. Конструктивные особенности этих аналогов: блок обработки сигналов крепится к верхнему колену штанги с помощью механического крепления «ласточкин хвост»; коммутационный кабель подключается к БОС байонетным разъемом; электрическое соединение коммутационного кабеля с датчиком осуществляется распайкой на его нижней плоскости. Положительный технический результат - преимущества блочной конструкции, в которой при необходимости относительно просто снять БОС с целью его замены или удобства работы вследствие уменьшения веса оставшейся носимой в руке штанги с датчиком.
Недостатком рассматриваемых аналогов является невозможность ремонта или замены датчика без нарушения его герметичности, что обусловлено отсутствием специальных разъемов подключения и распайкой проводов датчика и коммутационного кабеля непосредственно в датчике. Кроме того, к недостаткам можно отнести незащищенность коммутационного кабеля, поскольку он выходит наружу для подключения блока обработки сигналов к датчику, и некомпактность конструкции крепления блока обработки сигналов к штанге с помощью хомута и «ласточкиного хвоста».
Известный аналог ИМП-С2 является модификацией ИМПС, выполнен в виде складной неразборной конструкции, в которой блок обработки сигналов выполнен цилиндром, закрепленным хомутами на верхнем колене штанги с отверстием гермоввода коммутационного кабеля в БОС без выхода наружу; электрокоммутация проводов кабеля осуществляется распайкой непосредственно в коробке блока обработки сигналов. А из нижнего колена штанги коммутационный кабель выходит наружу, через гермоввод на нижней плоскости датчика заводится в датчик, где и производится его распайка с проводами приемной и излучающей катушек индуктивности. Положительный технический результат такой конструкции - компактность изделия в рабочей конфигурации и исключение висячего кабеля из верхнего колена штанги.
Основные недостатки аналога ИМП-С2, ухудшающие его технические характеристики:
- Конструкция складная неразборная, ремонтонепригодная в полевых условиях, что обусловлено безразъемной коммутацией концов коммутационного кабеля с датчиком и блоком электронной обработки сигналов - коммутация осуществляется непосредственной распайкой проводов в соответствующих блоках;
- Коммутационный кабель не защищен от внешних механических воздействий, вследствие того, что шарнирное соединение датчика со штангой не предназначено для внутреннего проведения коммутационного кабеля в датчик и эта проводка осуществляется снаружи - кабель выходит из нижнего колена штанги и заводится в датчик снизу посредством герметичного ввода; во время работы с прибором кабель свисает под датчиком.
Аналогичными недостатками обладают иные российские и зарубежные аналоги. У большинства из них коммутационный кабель вообще не защищен (обматывается вокруг штанги) или защищен частично, как у ИМП-С2.
Наиболее близкий к нашей модели является миниатюрный индукционный металлоискатель Mimid Австрийской фирмы Schiebel [4], выбранный нами в качестве прототипа.
Прототип Mimid представляет собой складную моноконструкцию, включающую в себя рамочный датчик, шарнирно соединенный с телескопической штангой прямоугольного сечения, блок электронной обработки сигналов, коммутационный кабель, размещенный полностью внутри штанги, блок электропитания, систему звуковой и видео индикации, ручку оператора и подлокотник, шарнирно соединенные с концом верхнего колена штанги.
Конструктивные особенности прототипа:
- Складная неразборная конструкция;
- Коммутация проводов датчика и блока обработки сигналов с коммутационным кабелем осуществляется непосредственно в датчике и в блоке обработки сигналов посредством распайки;
- Телескопическая штанга прямоугольного сечения, ее нижнее колено оканчивается пустотелой горизонтальной шарнирной осью с отверстиями герметичного ввода коммутационного кабеля в датчик для распайки;
- Корпус блока обработки сигналов выполнен в виде плоской прямоугольной коробки, узкой стороной монолитно скреплен с боковой поверхностью верхнего колена штанги;
- Верхнее колено штанги оканчивается закрытым шарнирным соединением с ручкой оператора и подлокотника. Через этот шарнир посредством герметичных отверстий (гермовводов) вводится коммутационный кабель в блоке обработки сигналов для распайки.
Положительный технический результат конструкции прототипа заключается в ее компактности в любых конфигурациях и полной защите коммутационного кабеля.
Основным конструктивным недостатком прототипа является неразборность и, как следствие, ремонтонепрогодность путем замены дефектных элементов, что обусловлено безразъемной коммутацией в датчике и в блоке обработки сигналов соответствующих проводов коммутационного кабеля - коммутация осуществляется пайкой. К недостаткам можно отнести и однорожковое шарнирное соединение датчика со штангой, что ослабляет механическую прочность шарнира.
Технической задачей заявленной полезной модели является улучшение технических характеристик устройства на основе устранения конструктивных недостатков аналогов и прототипа. Конструкция должна быть быстроразъемной, ремонтопригодной путем оперативной замены дефектных конструктивных элементов при полной защите коммутационного кабеля от внешних механических воздействий и сохранении компактности в любых конфигурациях.
Решение поставленной технической задачи осуществлено с помощью использования пятиугольной штанги и оригинальной конструкции быстроразъемного электромеханического соединения встык штанги с блоком обработки сигналов и распаячной ниши на боковой поверхности шарнирной стойки датчика.
Заявленное устройство - портативный индукционный металлоискатель выполнен в виде разборной складной конструкции (Фиг. 1), включающей в себя рамочный датчик (1), шарнирно соединенный с телескопической штангой пятиугольного сечения (2) и с размещенным внутри коммутационным кабелем, блок электронной обработки сигналов (3) со сменным блоком электропитания (4).
Отличительные конструктивные особенности полезной модели:
1. Одна из проушин пустотелой шарнирной вилки снабжена на наружной боковой поверхности распаячной нишей (5) с отверстиями гермоввода в нее проводов катушек датчика и коммутационного кабеля. Аналогичными отверстиями гермоввода кабеля в распаячную нишу снабжена и шарнирная пустотелая ось. В результате появилась возможность распайки проводов коммутационного кабеля и датчика в специализированной нише вне плоскости датчика. Такая конструкция обеспечивает возможность оперативной замены датчика без нарушения его герметичности.
2. Верхний конец штанги выполнен пятиугольной разъемной вилкой электромеханического подключения к блоку обработки сигналов; соответственно торцевая передняя часть блока обработки сигналов выполнена в виде пятиугольного разъема типа розетки (7) с фиксатором (8) для электромеханического подключения со штангой и коммутационным кабелем. При этом пятиугольная геометрия разъема обеспечивает безошибочность электрического подключения. Преимущества такого механизма соединения блока обработки сигналов со штангой и кабелем очевидны - исключена необходимость распайки проводов коммутационного кабеля непосредственно в блоке обработки сигналов и этим обеспечена возможность оперативной сборки и разборки конструкции без механических повреждений.
Примером осуществления заявляемого изобретения является портативный индукционный металлоискатель, выполненный из PLA пластика по аддитивной 3D - печатной технологии; его фото представлено на (Фиг. 1) в развернутом для работы и в разобранном видах; конструкция собирается из трех блоков - поискового элемента; блока обработки сигналов и сменного блока электропитания. Поисковый элемент - шарнирно соединенные датчик и штанга. Датчик - диэлектрическая рамка (240×110×12) мм с размещенными в специальном пазе по периметру на нижней плоскости излучающей и приемной катушкек индуктивности, концы которых выведены герметично в распаячную нишу через шарнирную стойку. Телескопическая штанга четырех коленная пятиугольная, выполнена по патенту [5] с тем отличаем, что конец верхнего колена выполнен пятиугольным разъемом типа вилки, а противоположный конец штанги снабжен пустотелой цилиндрической шарнирной осью с отверстиями гермоввода коммутационного кабеля в распаячную нишу. Коммутационный кабель полностью размещен в штанге без выхода наружу, его концы распаяны в распаячной нише на боковой поверхности шарнирной стойки и на разъеме типа вилки. Блок обработки сигналов выполнен вытянутой коробкой; ее торцевая передняя верхняя часть выполнена пятиугольным разъемом типа розетки с фиксатором для электромеханического соединения со штангой; а на нижней торцевой части размещены элементы управления работой прибора; в тыльной части БОС размещен сменный блок электропитания. Блок электропитания выполнен в виде кассеты контейнера с фиксатором. Процесс перевода устройств в рабочее положение осуществляется следующим образом. Открывается эксцентриковый зажим (8) (Фиг. 1) фиксатора разъема типа розетки (7) на БОС и вставляется в него встык разъем типа вилки (6) поискового элемента (2), разъем защелкивается и закрывается фиксатор (8). Затем поочередно открываем фиксаторы (клипсы) (9) на штанге и выдвигаем колено на необходимую длину и фиксатор (9) закрываем до щелчка и так на остальных трех коленах штанги. Рабочая фиксируемая длина штанги (350-1200) мм. Фиксатором (10) выбирается и фиксируется необходимый рабочий угол наклона датчика к контролируемой поверхности. Прибор готов к работе. Процесс перевода устройства из рабочего в собранное положение осуществляется в обратном порядке.
Полезная модель и ее практическая реализация, в отличие от прототипа, обладают преимуществом блочной конструкции.
Таким образом, совокупность конструктивных особенностей новой полезной модели обусловила следующий положительный технический результат:
- Улучшены технические характеристики устройства, в частности, конструкция ремонтопригодная путем замены дефектных блоков; конструкция обеспечивает быстрое и удобное развертывание устройства в рабочее состояние; упрощена конструкция и, как следствие, улучшена портативность изделия в любых конфигурациях. При этом коммутационный кабель размещен в штанге и защищен от внешних механических воздействий.
Технический результат достигается за счет конструкций быстроразъемного электромеханического соединения встык штанги с блоком обработки сигналов и распаячной ниши на боковой поверхности шарнирной стойки датчика.
Литература:
1. Селективный переносной индукционный миноискатель ИМП-С2 [Электронный ресурс]: Энциклопедия / Минобороны РФ. - URL: https://encyclopedia.mil.ru/encyclopedia/weapons/more.htm?id=1201053 4@morfMilitaryModel.
2. Селективный переносной индукционный металлоискатель "ИМПС" [Электронный ресурс]: Техника для спецслужб / Бюро научно-технической информации. - URL: http://www.bnti.ru/des.asp?itm=2448&tb1=07.01.01.
3. Донченко В.А., Парватов Г.Н., Потекаев А.И., Светличный В.А., Сынков С.А., Сайфутдинов Р.Х., Замбалов С.Д., Яковлев И.А., Яковлева С.В. / Селективный индукционный металлоискатель // Патент РФ на полезную модель № RU 159147 U1, дата приоритета 05.05.2015. Опубликовано 10.02.2016. Бюл. №4.
4. Миниатюрный миноискатель "MIMID" [Электронный ресурс]: Техника для спецслужб / Бюро научно-технической информации. - URL: http://www.bnti.ru/des.asp?itm=623&tb1=07.01.01.
5. Донченко В.А., Парватов Г.Н., Потекаев А.И., Светличный В.А., Сынков С.А., Сайфутдинов Р.Х., Замбалов С.Д., Яковлев И.А., Яковлева С.В. / Пятиугольная телескопическая штанга с быстрозажимным соединением // Патент РФ на полезную модель № RU 168300 U1, дата приоритета 10.02.2016. Опубликовано 31.01.2017. Бюл. №4.