ОБНАРУЖИТЕЛЬ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ОБЪЕКТОВ
DETECTOR OF FERROMAGNETIC OBJECTS

Изобретение относится к области обнаружения ферромагнитных объектов и может быть использована в качестве стационарного и мобильного средства для борьбы с терроризмом, для выявления огнестрельного и холодного оружия, гранат и любых ферромагнитных объектов, спрятанных под одеждой или в багаже.
Известен патент №2297018,металлообнаружитель, мпк G01V 3/11, 2006 г. Устройство предназначено для обнаружения металлических объектов, огнестрельного оружия. Металлообнаружитель выполнен в виде вертикальной монопанели, в которой установлена намагничивающая катушка, подключенная к генератору и две приемные катушки. Выходы приемных катушек соединены со схемой, содержащей усилитель, синхронный детектор, блок индикации и устройство управления. Двухкомпонентный анализ полезного сигнала позволяет обнаружить как ферромагнитные материалы, так и цветные металлы. Данное устройство имеет недостатки, присущие излучающим катушкам - влияние излучений катушек друг на друга, повышенное энергопотребление и не высокая чувствительность к ферромагнитным материалам. Устранение этих недостатков усложняет конструкцию и удорожает себестоимость металлообнаружителя.
Известен патент на полезную модель №42329,мпк G01V 3/11, обнаружитель ферромагнитных объектов, 2004 г. Техническим результатом является обеспечение возможности обнаружения объектов поиска внутри и вблизи сооружений и увеличение скорости обнаружения объектов поиска. Обнаружитель ферромагнитных объектов содержит два датчика Холла и дифференциальный усилитель, индикаторное устройство и корпус из немагнитного материала. Обнаружитель ферромагнитных объектов работает следующим образом. Ферромагнитный объект поиска, попадая в зону обнаружения, искажает силовые линии магнитного поля Земли, данные искажения фиксируются двумя датчиками Холла и через усилитель попадают на индикаторное устройство. Недостатком данного прибора является низкая чувствительность. Внешнее влияние ферромагнитных объектов (машины, трамваи, металлические двери и другие), не входящее в зону контроля, влияет на достоверность полученных результатов изменений магнитного поля Земли и допускает возможность ложного срабатывания обнаружителя, что также является существенным недостатком, не позволяющим использование обнаружителя в местах, подверженных этому влиянию.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является патент на полезную модель №53023, Обнаружитель ферромагнитных объектов, мпк G01V 3/11,2006 г., который взят нами за прототип. Обнаружитель ферромагнитных объектов содержит блок сбора-передачи информации и индикаторное устройство. Блок сбора-передачи информации содержит датчики магнитного поля Земли в виде линейки из магниторезисторов, телевизионную камеру, контроллер, приемопередающее устройство, корпус из немагнитного материала. Автономное индикаторное устройство включает приемопередающее устройство и блок сопряжения с ЭВМ. Обнаружитель ферромагнитных объектов работает следующим образом. Объект поиска, попадая в зону обнаружения, искажает силовые линии магнитного поля Земли, о чем поступает сигнал на контроллер. При превышении искажений выше установленной нормы с контроллера поступает команда на телевизионную камеру для фиксации изображения. При помощи приемо-передающих устройств информация через блок сопряжения поступает на ЭВМ, где происходит обработка, визуализация и озвучивание результатов.
Обнаружитель ферромагнитных объектов не лишен недостатка в части достоверности обнаружения объекта. Это связано с тем, что перемещающиеся магнитные объекты существенной массы (трамваи, троллейбусы, автомашины, металлические двери и другие), не пересекающие непосредственно контролируемое пространство, значительно влияют на достоверность полученных результатов, что вызывает ложные срабатывания обнаружителя. Решаемая техническая задача-повышение достоверности обнаружения ферромагнитных объектов и исключение ложных срабатываний обнаружителя.
Решаемая техническая задача в обнаружителе ферромагнитных объектов, содержащем магниторезисторы - датчики магнитного поля, каждый из которых соединен с дифференциальным усилителем, контроллер, блок индикации и корпус из немагнитного материала, достигается тем, что обнаружитель дополнительно содержит устройство обработки изменений магнитного поля в виде полосовых фильтров, сумматора и вычитателей, входы полосовых фильтров соединены с выходами дифференциальных усилителей, выходы полосовых фильтров соединен с входами сумматора и первыми входами вычитателей, выход сумматора соединен с вторыми входами вычитателей, выходы которых соединены с мультиплексором, выход мультиплексора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом микроконтроллера, осуществляющим управление и синхронизацию работы всей схемы, выходы микроконтроллера соединены с блоком индикации, магниторезисторами и двухлучевым инфракрасным барьером, выходы которого соединены с микроконтроллером.
На фиг. 1 схематично представленное устройство; на фиг 2 - структурная схема обнаружителя ферромагнитных объектов.
Обнаружитель ферромагнитных объектов содержит корпус из немагнитного материала, выполненный в виде стоек 1, внутри стойки равномерно по ее высоте установлены магниторезисторы 2, 3, 4, 5, подключенные к дифференциальным усилителям 6, 7, 8, 9. Магниторезисторы могут быть размещены на двух стойках, их количество определяется технической целесообразностью. Сигналы с усилителей поступают в устройство обработки изменений магнитного поля 10, которое содержит полосовые фильтры 11, 12,13 14, сумматор 15 и вычитатели 16, 17, 18, 19. Входы полосовых фильтров 11, 12, 13, 14 соединены с выходами дифференциальных усилителей 6, 7, 8, 9, выходы с полосовых фильтров соединены с входами сумматора 15 и первыми входами вычитателей 16, 17, 18, 19, выход сумматора соединен со вторыми входами вычитателей, выходы которых соединены с мультиплексором 20, выход с мультиплексора соединен с аналого-цифровым преобразователем 21,выход которого соединен с микроконтроллером 22, который соединен с блоком индикации, представленным дисплеем 23 и звуковым извещателем 24, двухлучевым инфракрасным барьером 25, а также с магниторезисторами 2, 3, 4, 5 для их перемагничивания.
Металлообнаружитель ферромагнитных объектов работает следующим образом. Магнитное поле Земли воздействует на магниторезистивные датчики 2-5, сигнал с которых поступает на дифференциальные усилители 6-9 и затем в устройство обработки изменений магнитного поля 10, содержащее полосовые фильтры 11-14, необходимые для отсечения постоянного уровня величины магнитного поля Земли в конкретной зоне установки магниторезисторов, а также для подавления высокочастотных помех.. Затем сигналы со всех фильтров поступают в сумматор 15, где вычисляется среднее арифметическое значение изменений магнитного поля, которое вычитается в вычитателях 16-19 из текущих значений изменений магнитного поля Земли, поступающие от магниторезисторов. Отсутствие положительного сигнала в выходах вычитателей говорит об отсутствии нахождения ферромагнитного объекта 26 непосредственно в контролируемой зоне, наличие положительного сигнала, на выходе какого -либо из вычитателей, говорит о перемещении в контролируемой зоне ферромагнитного объекта. Перемещение ферромагнитного объекта 26 в контролируемой зоне вызывает наличие положительного сигнала на выходе или выходах соответствующих вычитателей, тогда как перемещение ферромагнитных объектов с существенной массой вне контролируемой зоны, одинаково изменяя сигналы выходов магниторезисторов, не вызывает положительного изменения сигнала на выходах вычитателей. Полученные значения изменений магнитного поля поступают последовательно в мультиплексор 20, аналого-цифровой преобразователь 21 и микроконтроллер 22. Микроконтроллер осуществляет синхронизацию работы всей схемы, выходы с которого соединены с блоком индикации 23, 24, магниторезисторами 2-5 и двухлучевым инфракрасным барьером 25, выходы с которого соединены с входами микроконтроллера 22. Соединение микроконтроллера с магниторезисторами необходимо для их периодического перемагничивания. Двухлучевой инфракрасный барьер содержит два инфракрасных передатчика 27-28 и два инфракрасных приемника 29-30. При превышении пороговых значений изменений магнитного поля микроконтроллер также с помощью инфракрасного барьера определяет наличие досматриваемого субъекта непосредственно в контролируемой зоне и в случае его наличия выдает сигнал тревоги на блок индикации. Применение двухлучевого инфракрасного барьера позволяет определить направление перемещения субъекта через контролируемую зону и выдать сигнал тревоги только на вход, только на выход или на вход и на выход. Таким образом, обнаружитель ферромагнитных объектов позволяет повысить достоверность в обнаружении ферромагнитных объектов и исключить или значительно снизить ложные срабатывания обнаружителя.