УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ
APPARATUS FOR SEARCHING FOR SUBSURFACE OBJECTS

Изобретение относится к поисковой технике и может применяться для бесконтактного обнаружения мин и миноподобных объектов, инженерных сетей, а также поиска археологических ценностей.
Известно устройство для комбинированного поиска подповерхностных объектов с помощью двухканального миноискателя на основе использования индукционного металлоискателя и радиоволнового датчика определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта (георадара). При этом поиск объектов, содержащих металлические элементы, производится индукционным датчиком, а нахождение неметаллических элементов определяется с помощью георадара (патент US 8174429 В2, дата публикации 08.05.2012).
Недостатком аналога является большое количество ложных срабатываний как индукционного канала обнаружения, реагирующего на все металлические предметы, находящиеся в зоне поиска, так и георадара, регистрирующего границу объекта по измерению диэлектрической проницаемости, отличной от вмещаемой среды. В связи с этим, при большом замусоривании территории металлическими предметами, а также при наличии объектов с размерами, большими сектора захвата миноискателя, необходимо проведение дополнительных работ по доразведке, что приводит к снижению скорости проведения поисковых работ и их безопасности.
Известно устройство для реализации способа поиска объектов искусственного происхождения в земле, основанного на возбуждении объекта поиска на частоте его механического резонанса сейсмоакустическим сигналом и одновременном облучении радиолокационным сигналом с регистрацией отраженного эхо-сигнала цели. При этом устройство для поиска объектов искусственного происхождения в земле содержит радар с передатчиком и приемником, коммутируемую приемопередающую антенну, последовательно соединенные запоминающее устройство, микроконтроллер и ЭВМ, а также генератор СВЧ, блок измерения расстояния от поисковой установки до объекта поиска, генератор опорного акустического сигнала, источник сейсмоакустического сигнала, воздействующий на опорную плиту (патент RU 2390801, дата приоритета 16.12.2008, дата публикации 27.05.2010, автор Шайдуров Г.Я., RU).
Недостатком известного аналога является повышенная вероятность пропуска объекта поиска из-за достаточно широкого пятна диаграммы направленности радиолокатора на поверхности земли по сравнению с размером искомого объекта.
В качестве прототипа принято устройство для поиска мин и минных полей, используемое при реализации способов поиска скрытых объектов в земле, основанных на возбуждении сейсмоакустических и зондирующих радиолокационных сигналов, включающее генератор сейсмоакустического сигнала, смонтированный совместно с опорной плитой в санях, буксируемых базовым транспортным средством, в котором расположены компьютеризированные пульты управления, оснащенные управляющими пультами и дисплеями наблюдения. На крыше транспортного средства установлена передающая антенна. За пределы транспортного средства вынесены дистанционно управляемые малогабаритные самодвижущиеся носители поисковых элементов, соединенные с компьютеризированными пультами управления кабельными либо радиоканальными линиями передачи оперативных данных по разведке подстилающей поверхности. При этом самодвижущиеся носители поисковых элементов представляют собой группу приемников, каждый из которых снабжен антенной системой в виде поперечной рамы с установленными на ней радиолокационными датчиками считывания механических вибраций почвы и радиоволновыми датчиками определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта (патент РФ №2681271 С1, дата приоритета 17.05.2018, дата публикации 05.03.2019, автор Шайдуров Р.Г., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: использование двух информационно-поисковых каналов, а также высокая энергоемкость, большие габариты аппаратуры и трудозатраты при подготовке к использованию.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание переносного компактного устройства для поиска подповерхностных объектов, обладающего повышенной информативностью за счет дополнительного информационно-поискового канала - индукционного металлоискателя со снижением энергоемкости и трудозатрат при использовании.
Для решения технической проблемы предложено устройство для поиска подповерхностных объектов, содержащее сейсмоакустический генератор, радиоволновой датчик определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта, параметрический радиолокатор, блок управления. Новым является то, что устройство содержит переносной поисковый модуль, представляющий собой установленный на штанге корпус, в котором размещены индукционный металлоискатель, радиоволновой датчик и параметрический радиолокатор с совмещенной приемо-передающей антенной, формирующие три схемы получения информации и передачи ее по соответствующим поисковым каналам, на штанге также установлены блок обработки сигналов поисковых каналов и блок индикации и управления, при этом выходы металлоискателя, радиоволнового датчика и параметрического радиолокатора соединены с блоком обработки сигналов, выход которого соединен с входом блока индикации и управления, а сейсмоакустический генератор вынесен из зоны поиска и дистанционно удален от переносного поискового модуля.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для поиска подповерхностных объектов, общий вид; на фиг. 2 укрупненно показан переносной поисковый модуль; на фиг. 3 представлена блок-схема переносного поискового модуля.
Устройство для поиска подповерхностных объектов содержит сейсмоакустический генератор 1, генерирующий сейсмическую волну 2, и ряд переносных поисковых модулей 3 для обнаружения объекта поиска 4. При этом сейсмоакустический генератор 1 дистанционно удален от переносных поисковых модулей. Переносной поисковый модуль 3 представляет собой установленный на штанге 5 корпус 6. В корпусе 6 размещены индукционный металлоискатель 7, радиоволновой датчик 8 и параметрический радиолокатор 9 с совмещенной приемопередающей антенной (условно не показано). На штанге 5 также установлены блок обработки сигналов поисковых каналов 10 и блок индикации и управления 11. При этом выходы металлоискателя 7, радиоволнового датчика 8 и параметрического радиолокатора 9 соединены с блоком обработки сигналов 10, выход которого соединен с входом блока индикации и управления 11, как показано на приведенной на фиг. 3 блок-схеме переносного поискового модуля.
Устройство для поиска подповерхностных объектов работает следующим образом. Перед началом работы включается сейсмоакустический генератор 1. Генерируемая им сейсмическая волна 2 вызывает вынужденные механические колебания оболочки объекта поиска 4. Поиск объектов осуществляется с помощью переносных поисковых модулей 3. При срабатывании одного или нескольких поисковых каналов производится идентификация объекта 4 по основным получаемым информационным признакам: наличие металла, глубина залегания, резонансные частоты, на которых возбуждается оболочка объекта 4.
Включение в состав устройства для поиска подповерхностных объектов параметрического радиолокатора 9, регистрирующего вибрацию оболочки объектов поиска, возникающую под воздействием сейсмической волны 2, генерируемой выносным сейсмоакустическим генератором 1, позволяет дополнить наблюдаемые сигналы с выходов индукционного металлоискателя 7 и радиоволнового датчика определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта 8 (георадара) новыми информационными параметрами: амплитудой, частотой и длительностью вынужденных колебаний. Полученные характеристики объекта поиска 4 сравниваются с помощью вычисления взаимно-корреляционной функции (ВКФ) с заранее записанными в блоке обработки сигналов поисковых каналов 10 акустическими характеристиками, что дает возможность избирательного поиска и определения заданных объектов.
Взаимно-корреляционная функция вычисляется по формуле:
где R(τ) - функция взаимной корреляции;
Т - время наблюдения импульсной характеристики объекта;
- нормированные по энергии соответственно ожидаемая импульсная характеристика объекта поиска и наблюдаемая на выходе приемника параметрического радиолокатора,
τ - параметр сдвига по времени.
Таким образом, достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении информативности устройства за счет использования трехканального переносного поискового модуля.
К дополнительным преимуществам устройства также относятся: упрощение устройства, снижение энергоемкости и трудозатрат при использовании.