СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОТИВОПЕХОТНЫХ ВЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ С КОНТАКТНО-ПРОВОДНЫМИ ДАТЧИКАМИ ЦЕЛИ
METHOD AND DEVICE TO DETECT ANTIPERSONNEL EXPLOSIVE DEVICES WITH CONTACT-WIRE TARGET SENSORS

Изобретение относится к обеспечению безопасности и может быть использовано при создании технических средств предназначенных для выявления взрывных устройств, имеющих короткие контактно-проводные датчики цели с электрическими замыкателями, борьбе с терроризмом, гуманитарном разминировании, а так же при поиске подземных кабельных линий связи и управления.
Известны георадары, предназначенные для выявления различных объектов в грунте [1].
Недостатком таких приборов является сильная подверженность помеховому влиянию различных неоднородностей грунта и посторонних предметов (камней, ветвей деревьев и др.), что резко снижает темп поиска и его безопасность.
Известен обнаружитель кабельных линий «Зонд-И» [2, 3], который реализует способ обнаружения, включающий возбуждение кабеля зондирующим электромагнитным полем от передающей ферритовой антенны, являющейся источником собственного электромагнитного поля обнаружителя, ось которой перпендикулярна оси приемной ферритовой антенны, что обеспечивает их минимальную магнитную связь, и регистрацию вторичного электромагнитного поля, переизлученного кабельной линией. Данный прибор работает на фиксированной частоте в области резонансных частот обнаруживаемого кабеля. Он способен обнаруживать под землей провода длинной более 20 метров [3].
Недостатком такого прибора является затрудненность обнаружения обесточенных изолированных проводников, расположенных в грунте и длиной не более нескольких метров. Но именно такие короткие тонкие изолированные провода используются в датчиках цели современных террористических взрывных устройствах, устанавливаемых на пеших маршрутах движения войск.
Сложность обнаружения обусловлена высоким уровнем помех от поверхности грунта и его неоднородностей на высоких частотах. Но именно такие частоты необходимо использовать, чтобы обеспечить резонансное переизлучение от коротких объектов поиска, длиной в несколько метров. Длина волны зондирующего поля должна так же составлять единицы метров. Указанный недостаток ограничивает скорость поиска данного прибора в реальной полевой обстановке и снижает безопасность разминирования.
Техническим результатом изобретения является увеличение скорости поиска и повышение безопасности при разминировании.
Поставленный технический результат достигается возбуждением искомого подземного проводника зондирующим электромагнитным полем с изменяемой несущей частотой. Наличие резонансных свойств у изолированного металлического провода обуславливает ярко выраженный отклик отраженного от него сигнала при совпадении резонансной частоты провода с частотой возбуждающего сигнала. В то же время амплитуда сигнала помехи от полупроводящего грунта имеет плавный характер изменения при перестройке частоты зондирующего электромагнитного поля. При этом коэффициент перекрытия ожидаемого диапазона резонансных частот объекта поиска берется не менее двух, что обеспечивает хотя бы один резонансный отклик от искомого изолированного проводника. Регистрация скорости изменения амплитуды отраженного сигнала, а не его амплитудного значения позволяет селектировать сигнал на фоне помех от неоднородностей грунта, не обладающего резонансными свойствами.
Для уменьшения собственных паразитных резонансов устройства поиска в качестве его излучающей и приемной антенн используются магнитные антенны из коаксиального провода с минимальной магнитной связью между ними с включенными на их входе резисторами с активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению коаксиального провода. Для уменьшения емкостного влияния грунта внешний проводник коаксиального провода (его оплетка) используется в качестве заземленного электростатического экрана. На входе каждой рамочной антенны делается незамкнутая щель в экранирующей оплетке.
На рис.1 показана структурная схема устройства для обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели.
Устройство обнаружения содержит передающую широкополосную рамочную антенну 1, согласующий резистор 2, генератор 3, блок перестройки частоты генератора 4, широкополосную приемную рамочную антенну 5, согласующий резистор 6, приемник 7, дифференцирующая цепь 8 и индикаторной устройство 9.
Причем передающая и приемная антенны расположены компланарно с частичным противофазным «нахлестом» друг на друга, что обеспечивает минимальную магнитную связь между ними.
Устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели работает следующим образом. Контактно-проводной датчик цели, попадая в зону облучения передающей антенны 1, подключенной через резистор 2 к генератору 3, переизлучает наведенную высокочастотную энергию в широкополосную приемную рамочную антенну 5. Блок перестройки частоты 4 обеспечивает плавное изменение несущей частоты генератора 3 с коэффициентом перекрытия не менее двух. С выхода широкополосной рамочной антенны 5 через согласующий резистор 6 на вход приемника 7, где усиливается. С выхода приемника 7 сигнал поступает на вход дифференцирующей цепи 8, где происходит выделение отклика отраженного сигнала от резонансного объекта поиска. С выхода дифференцирующей цепи сигнал поступает на вход индикаторного устройства 9.
Опробование способа было проведено в полевых условиях на большом (более 30) коротких тонких изолированных проводов длиной от двух до пяти метров. Глубина залегания проводов составляла 3…10 см. Испытания проводились в различных грунтах (песок, суглинок и др.). Помехами служили небольшие камни, куски дерева, обломки кирпича. Антенная система устройства обнаружения состояла из двух компланарных одновитковых рамочных антенн диаметром 20 см из коаксиального кабеля РК-50. С целью уменьшения взаимной магнитной связи рамочные антенны располагались на стеклотекстолитовой антенной плате с частичным «нахлестом» друг на друга. В конструкцию обеих коаксиальных антенн входили резисторы 50 Ом, подключенные последовательно в центральную жилу. В качестве генератора использовали высокочастотный генератор Г4-119А в диапазоне частот от 50 до 100 МГц. Выходная мощность составляла 0.1 Вт. Для повышения общей чувствительности измерительной установки использовалась внутренняя амплитудная модуляция частотой 1 кГц. Приемная рамочная антенна была подключена к амплитудному детектору на диоде Д2Е. В его выходу был подключен селективный низкочастотный вольтметр В6-9, настроенный на частоту 1 кГц. При перемещении поискового элемента над укрытыми в земле проводами наблюдался характерный отклик переотраженного сигнала, амплитуда которого превышала помеховый фон на 7…12 дБ во влажном грунте и 10…12 дБ - в сухом.
Источники информации:
1. Изюмов С.В. и др. Теория и методы георадиолокации. - Москва. «Горная книга», 2008 г., с.178…183.
2. Щербаков Г.Н. и др. Обнаружитель кабельных линий. Патент РФ на полезную модель RU 45195, 27.04.2005 г.
3. Щербаков Г.Н., Анцелевич М.А. Новые методы обнаружения скрытых объектов. Москва. «Эльа ИПР», 2011 г., с 68-72.