1.1. Принципы работы
Термины "передача-прием" и "отраженный сигнал" в различных поисковых приборах обычно ассоциируются с методами типа импульсной эхо- и радиолокации, что является источником заблуждений, когда речь заходит о ме-таллоискателях. В отличие от различного рода локаторов, в металлоискателях рассматриваемого типа как передаваемый (излучаемый), так и принимаемый (отраженный) сигналы являются непрерывными, они существуют одновременно и совпадают по частоте.
Принцип действия металлоискателей типа "передача-прием" заключается в регистрации сигнала, отраженного (или, как говорят, переизлученного) металлическим предметом (мишенью), см. , стр. 225-228. Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки ме-таллоискателя. Таким образом, прибор данного типа подразумевает наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая, приемной.
Основная принципиальная проблема, которая решается в металлоискателях данного типа, заключается в таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит нулевой сигнал в приемной катушке (или в системе приемных катушек). Таким образом, необходимо предотвратить непосредственное воздействие излучающей катушки на приемную. Появление же вблизи катушек металлической мишени приведет к появлению сигнала в виде переменной электродвижущей силы (э.д.с.) в приемной катушке.
Поначалу может показаться, что в природе существуют всего два варианта взаимного расположения катушек, при котором не происходит непосредственной передачи сигнала из одной катушки в другую (см. рис. 1, а и б) - катушки с перпендикулярными и со скрещивающимися осями.
Более тщательное изучение проблемы показывает, что подобных различных систем датчиков металлоискате-лей может быть сколь угодно много. Но это - более сложные системы с количеством катушек больше двух, соответствующим образом включенных электрически. Например, на рис. 1, в изображена система из одной излучающей (в центре) и двух приемных катушек, включенных встречно по сигналу, наводимому излучающей катушкой. Таким образом, сигнал на выходе системы приемных катушек в идеале равен нулю, так как наводимые в катушках э.д.с. взаимно компенсируются.
Особый интерес представляют системы датчиков с компланарными катушками (т.е. расположенными в одной плоскости). Это объясняется тем, что с помощью металлоискателей обычно проводят поиск предметов, находящихся в земле, а приблизить датчик на минимальное расстояние к поверхности земли возможно только в том случае, если его катушки компланарны. Кроме того, такие датчики обычно компактны и хорошо вписываются в защитные корпуса типа "блина" или "летающей тарелки".
Основные варианты взаимного расположения компланарных катушек приведены на рис. 2, а и б. В схеме на рис. 2, а взаимное расположение катушек выбрано таким, чтобы суммарный поток вектора магнитной индукции через поверхность, ограниченную приемной катушкой, равнялся нулю. В схеме рис. 2, б одна из катушек (приемная) скручена в виде "восьмерки", так что суммарная э.д.с, наводимая на половинки витков приемной катушки, расположенные в одном крыле "восьмерки", компенсирует аналогичную суммарную э.д.с, наводимую в другом крыле "восьмерки". Возможны и другие разнообразные конструкции датчиков с компланарными катушками, например рис. 2, е.
Приемная катушка расположена внутри излучающей. Наводимая в приемной катушке э.д.с. компенсируется специальным трансформаторным устройством, отбирающим часть сигнала излучающей катушки.
Название "металлоискатель на биениях" является отголоском терминологии, принятой в радиотехнике еще со времен первых супергетеродинных приемников. Биениями называется явление, наиболее заметно проявляющееся при сложении двух периодических сигналов с близкими частотами и приблизительно одинаковыми амплитудами и заключающееся в пульсации амплитуды суммарного сигнала. Частота пульсации равна разности частот двух складываемых сигналов. Пропустив такой пульсирующий сигнал через выпрямитель (детектор), можно выделить сигнал разностной частоты. Такая схемотехника долгое время была традиционной, однако в настоящее время она уже не используется ни в радиотехнике, ни в металлоискателях. И там, и там - на смену амплитудным детекторам пришли синхронные детекторы, но термин "на биениях" остался до сих пор.
Принцип действия металлоискателя на биениях очень прост и заключается в регистрации разности частот от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик - катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи. Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению его параметров и, как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, как правило, очень мало, однако изменение разности частот двух генераторов уже существенно и может быть легко зарегистрировано.
Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны или через громкоговоритель, и кончая цифровыми способами измерения частоты. Чувствительность металлоискателя на биениях зависит, кроме всего прочего, от параметров преобразования изменения полного сопротивления датчика в частоту.
Обычно преобразование заключается в получении разностной частоты стабильного генератора и генератора с катушкой датчика в частотозадающей цепи. Поэтому, чем выше будут частоты этих генераторов, тем больше будет разность частот в отклик на появление металлической мишени вблизи датчика Регистрация небольших отклонений частоты представляет определенную сложность. Так, на слух можно уверенно зарегистрировать уход частоты тонального сигнала не менее 10 Гц. Визуально, по миганию светодио-да, можно зарегистрировать уход частоты не менее 1 Гц. Другими способами можно добиться регистрации и меньшей разности частот, однако, эта регистрация потребует значительного времени, что неприемлемо для металлоис-кателей, которые всегда работают в реальном масштабе времени.
Селективность по металлам на таких частотах, весьма далеких от оптимальной, проявляется очень слабо. Кроме того, по сдвигу частоты генератора определить фазу отраженного сигнала практически невозможно. Поэтому селективность у металлоискателя на биениях отсутствует.
Положительной для практики стороной является простота конструкции датчика и электронной части металлоис-кателей на биениях и по принципу частотомера. Такой прибор может быть очень компактным. Им удобно пользоваться, когда что-либо уже обнаружено более чувствительным прибором. Если обнаруженный предмет небольшой и находится достаточно глубоко в земле, то он может "затеряться", переместиться в ходе раскопок. Чтобы по многу раз не "просматривать" громоздким чувствительным металлоискателем место раскопок, желательно на завершающей стадии контролировать их ход компактным прибором малого радиуса действия, которым можно более точно узнать местонахождение предмета.
Слово "индукционный" в названии металлоискателей данного типа полностью раскрывает принцип их работы, если вспомнить смысл слова "inductio" (лат.) - наведение. Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку любой удобной формы, возбуждаемую переменным сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета вызывает появление отраженного (переизлученного сигнала), который "наводит" в катушке дополнительный сигнал -электрический. Остается этот дополнительный сигнал только выделить.
Металлоискатель индукционного типа получил право на жизнь, главным образом, из-за основного недостатка приборов по принципу "передача-прием" - сложности конструкции датчиков. Эта сложность приводит либо к высокой стоимости и трудоемкости изготовления датчика, либо к его недостаточной механической жесткости, что обусловливает появление ложных сигналов при движении и снижает чувствительность прибора.
Если задаться целью исключить у приборов по принципу "передача-прием" этот недостаток путем устранения самой его причины, то можно прийти к необычному выводу - излучающая и приемная катушки у металлоискателя должны быть объединены в одну! В самом деле, весьма нежелательные перемещения и изгибы одной катушки относительно другой в данном случае отсутствуют, так как катушка только одна и она одновременно и излучающая, и приемная. Налицо также предельная простота датчика. Платой за эти преимущества является необходимость выделения полезного отраженного сигнала на фоне значительно большего сигнала возбуждения излучающей/приемной катушки.
Выделить отраженный сигнал можно, если вычесть из электрического сигнала, присутствующего в катушке датчика, сигнал той же формы, частоты, фазы и амплитуды, что и сигнал в катушке при отсутствии металла вблизи. *Как это можно реализовать одним из способов, показано на рис. 3.
Генератор вырабатывает переменное напряжение синусоидальной формы с постоянной амплитудой и частотой. Преобразователь "напряжение-ток" (ПНТ) преобразует напряжение генератора Ur в ток Iг, который задается в колебательный контур датчика. Колебательный контур состоит из конденсатора С и катушки L датчика. Его резонансная частота равна частоте генератора. Коэффициент преобразования ПНТ выбирается таким, чтобы напряжение колебательного контура ид равнялось напряжению генератора Ur (в отсутствие металла вблизи датчика). Таким образом, на сумматоре происходит вычитание двух сигналов одинаковой амплитуды, а выходной сигнал - результат вычитания -равен нулю. При появлении металла вблизи датчика возникает отраженный сигнал (иными словами, меняются параметры катушки датчика), и это приводит к изменению напряжения колебательного контура 11д. На выходе появляется сигнал, отличный от нуля.
На рис. 3 приведен лишь простейший вариант одной из схем входной части металлоискателей рассматриваемого типа. Вместо ПНТ в данной схеме в принципе возможно использование токозадающего резистора. Могут быть использованы различные мостовые схемы для включения катушки датчика, сумматоры с различными коэффициентами передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, частичное включение колебательного контура и т.д.
В схеме на рис. 3 в качестве датчика используется колебательный контур. Это сделано для простоты, чтобы получить нулевой сдвиг фаз между сигналами Ur и 11д (контур настроен на резонанс). Можно отказаться от колебательного контура с необходимостью точной настройки его на резонанс и использовать в качестве нагрузки ПНТ только катушку датчика. Однако коэффициент передачи ПНТ для этого случая должен быть комплексным, чтобы скорректировать сдвиг фазы на 90°, возникающий из-за индуктивного характера нагрузки ПНТ.
В рассмотренных ранее типах электронных металлоискателей отраженный сигнал отделяется от излучаемого либо геометрически - за счет взаимного расположения приемной и излучающей катушки, либо с помощью специальных схем компенсации. Очевидно, что может существовать и временной способ разделения излучаемого и отраженного сигналов. Такой способ широко используется, например, в импульсной эхо- и радиолокации. При локации механизм задержки отраженного сигнала обусловлен значительным временем распространения сигнала до объекта и обратно.
Применительно к металлоискателям, таким механизмом может быть и явление самоиндукции в проводящем объекте. Как использовать это на практике? После воздействия импульса магнитной индукции в проводящем объекте возникает и некоторое время поддерживается (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока, обусловливающий задержанный по времени отраженный сигнал. Он и несет полезную информацию, его и надо регистрировать.
Таким образом, может быть предложена другая схема построения металлоискателя, принципиально отличающаяся от рассмотренных ранее по способу разделения сигналов. Такой металлоискатель получил название импульсного. Он состоит из генератора импульсов тока, приемной и излучающей катушек, которые могут быть совмещены в одну, устройства коммутации и блока обработки сигнала.
Генератор импульсов тока формирует короткие импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы магнитной индукции. Так как излучающая катушка - нагрузка генератора импульсов - имеет ярко выраженный индуктивный характер, на фронтах импульсов у генератора возникают перегрузки в виде всплесков напряжения. Такие всплески могут достигать по амплитуде десятков-сотен (!) вольт, однако использование защитных ограничителей недопустимо, так как оно привело бы к затягиванию фронта импульса тока и магнитной индукции и, в конечном счете, к усложнению отделения отраженного сигнала.
Приемная и излучающая катушки могут располагаться друг относительно друга достаточно произвольно, так как прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены по времени. В принципе, одна катушка может выполнять роль как приемной, так и излучающей, однако в этом случае гораздо сложнее будет развязать высоковольтные выходные цепи генератора импульсов тока и чувствительные входные цепи.
Устройство коммутации призвано произвести упомянутое выше разделение излучаемого и отраженного сигналов. Оно блокирует входные цепи прибора на определенное время, которое определяется временем действия импульса тока в излучающей катушке, временем разрядки катушки и временем, в течение которого возможно появление коротких откликов прибора от массивных слабопрово-дящих объектов типа грунта. По истечении же этого времени устройство коммутации должно обеспечить передачу сигнала с приемной катушки на блок обработки сигнала.
Блок обработки сигнала предназначен для преобразования входного электрического сигнала в удобную для восприятия человеком форму. Он может быть сконструирован на основе решений, используемых в металлоискателях других типов. К недостаткам импульсных металлоискателей следует отнести сложность реализации на практике дискриминации объектов по типу металла, сложность аппаратуры генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой амплитуды, высокий уровень радиопомех.
Магнитометрами называется обширная группа приборов, предназначенных для изменения параметров магнитного поля (например, модуля или составляющих вектора магнитной индукции). Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив с помощью магнитометра отклонение от обычного для данной местности модуля или направления вектора магнитной индукции поля Земли, можно с уверенностью говорить о наличии некоторой магнитной неоднородности (аномалии), которая может быть вызвана железным предметом.
По сравнению с рассмотренными ранее металлоискателями, магнитометры имеют гораздо большую дальность обнаружения железных предметов. Очень впечатляет информация о том, что с помощью магнитометра можно зарегистрировать мелкие обувные гвозди от ботинка на расстоянии 1 м, а легковой автомобиль - на расстоянии 10 м! Такая большая дальность обнаружения объясняется следующим. Аналогом излучаемого поля обычных металлоискателей для магнитометров является однородное (в масштабах поиска) магнитное поле Земли. Поэтому отклик прибора на железный предмет обратно пропорционален не шестой, а всего лишь третьей степени расстояния.
Принципиальным недостатком магнитометров является невозможность обнаружения с их помощью предметов из цветных металлов. Кроме того, даже если нас интересует только железо, применение магнитометров для поиска затруднительно - в природе существует большое разнообразие естественных магнитных аномалий самого различного масштаба (отдельные минералы, залежи минералов и т.п.). Однако при поиске затонувших танков и кораблей такие приборы вне конкуренции!
Общеизвестен факт, что с помощью современных радиолокаторов можно обнаружить самолет на расстоянии нескольких сотен километров. Возникает вопрос: неужели современная электроника не позволяет создать компактное устройство, позволяющее обнаруживать интересующее нас предметы хотя бы на расстоянии нескольких метров9 Ответом является ряд публикаций, в которых такие устройства описаны.
Типичным для них является применение достижений современной микроэлектроники СВЧ, компьютерной обработки полученного сигнала. Использование современных высоких технологий практически делает невозможным самостоятельное изготовление этих устройств. Кроме того, большие габаритные размеры пока не позволяют их широко применять в полевых условиях.
К преимуществам радиолокаторов следует отнести принципиально более высокую дальность обнаружения -отраженный сигнал в грубом приближении можно считать подчиняющимся законам геометрической оптики и его ослабление пропорционально не шестой и даже не третьей, а лишь второй степени расстояния.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Введение
В современном мире безопасность играет огромную роль во всех сферах деятельности, будь то экономика или политика, наука или военная промышленность. В условиях действий криминальных и радикальных группировок, активизации террористической деятельности на территории РФ, актуальность выявления огнестрельного оружия, гранат, холодного оружия, замаскированных под одеждой или в багаже определяется необходимостью решения задачи обеспечения безопасности населения. Довольно часто мы наблюдаем картину досмотра сотрудниками органов безопасности граждан их вещей с целью поиска предметов являющихся источником повышенной опасности для населения. Для проведения досмотров используются различные технические устройства. Одним из наиболее распространенных, предназначенных для проведения досмотров в местах массового скопления людей, являются проходные металлодетекторы.
Цель реферата - ознакомление с описанием, общими характеристиками, устройством и принципами работы металлодетекторов а также сфера их применения.
1. Общие сведения
Первый металлоискатель был изобретен в начале XX века в США, эти аппараты были чересчур велики и неудобны для массового использования, но в начале 60-х годов были разработаны более компактные модели. Первоначально прибор разрабатывался для предотвращения воровства металлических деталей с заводов, но, впоследствии, польза металлоискателей была замечена и в других отраслях, как промышленных, так и военных.
1.1 Термины и определения
Металлодетектор (металлообнаружитель) - техническое средство обнаружения запрещенных к несанкционированному проносу металлических предметов, скрываемых под одеждой людей или в их ручной клади.
Металлодетектор (металлоискатель) - устройство, позволяющее регистрировать запрещенные и опасные металлические предметы в непроводящей среде.
Контрольная зона обнаружения (далее КЗ) - зона, характеризуемая высотой, шириной и глубиной свободного пространства, в которой металлодетектором обеспечивается обнаружение заданного объекта или селелективное необнаружение заданного предмета.
Объект обнаружения - металлосодержащие предметы, запрещенные к несанкционированному проносу.
ОП - объект поиска.
ПЛП - предмет личного пользования.
Селективное обнаружение - способность устанавливать факт наличия ОП на фоне одновременного присутствия ПЛП и не давать ложных тревог от ПЛП при отсутствии объектов поиска.
Сигнал срабатывания - реакция металлодетектора световой и/или звуковой индикацией (и/или в виде изображения на экране дисплея) на внесение в его КЗ объекта обнаружения.
Ложное срабатывание - реакция металлодетектора сигналом срабатывания при отсутствии внесения в его КЗ объекта обнаружения или при внесении в его КЗ допустимого предмета необнаружения.
1.2 Область применения
Металлодетекторы применяются в следующих областях:
Военное дело;
Контроль систем;
Службы безопасности;
Дефектоскопия;
Поиск метеоритов;
Кладоискатели и поиск реликвий, археология.
Поиск полезных ископаемых;
Пищевая сфера;
Строительство;
1.3 Назначение
Металлодетекторы - это индукционно-электронные приборы, предназначенные для обнаружения металлических предметов в различных средах: воде, грунте, древесине и т.д.
Так в военной промышленности металлодетекторы (миноискатели) предназначены преимущественно для поиска мин.
В сфере безопасности и управлении контролем доступа металлодетекторы играют роль обнаруживающего устройства переноса оружия, взрывных устройств и запрещенных предметов злоумышленниками и террористами, а также для управления потоком людей, например, в зданиях банков, аэропортов, метро и ж/вокзалов;
В сфере пищевой промышленности металлодетекторы используют как средство обнаружения нежелательных предметов, случайно или умышленно, попавших в пищевое изделие;
Широко распространено использование металлодетекторов для поиска полезных ископаемых, ценных цветных металлов, важных исторических реликвий, ценных кладов и т.д.;
В области строительства металлодетектор выполняют всю ту же поисковую роль. С его помощью выполняется обнаружение скрытых кабелей в грунте или стенах при реконструкциях зданий.
2. Классификация металлодетекторов
Согласно ГОСТу Р 53705-2009 металлодетекторы классифицируются по:
Функциональному назначению;
Условиям применения;
Конструкции;
Размерам контрольной зоны.
По функциональному назначению металлодетекторы подразделяют на предназначенные для досмотра:
Человека;
Ручной клади.
По условиям применения металлодетекторы подразделяют как на стационарные, так и на переносные/передвижные.
По конструктивному исполнению металлодетекторы подразделяют на:
Арочные;
Стоечные (с механически не связанными панелями обнаружения, выполненными в виде вертикальных стоек или колонн);
Имеющие один проход через контрольную зону;
Имеющие два прохода и более через контрольную зону.
По размерам контрольной зоны металлодетекторы для досмотра человека подразделяют на:
С полной контрольной зоной;
С ограниченной контрольной зоной.
Классификации металлодетекторов других свободных источников
Грунтовый: предназначен для сканирования грунта на предмет наличия металлосодержащих предметов, сканирования стен зданий;
Арочный металлодетектор (бывает стационарным и мобильным): предназначен для обеспечения общественного порядка (сканирует людей);
Компактный ручной металлодетектор: используется для проверки людей и их ручной клади или багажа.
Грунтовый металлодетектор (как самый популярный среди кладоискателей) в свою очередь можно разделить по бюджетной стоимости на три группы:
Бюджетные модели: обладают минимумом регулировок и настроек. Используются новичками для обучения и для поиска любых металлических объектов.
Средний класс: оборудуются электронным блоком с широким диапазоном настроек и продвинутых программ. Такие металлодетекторы приобретают уже продвинутые операторы, профессионалы и любители с целью поиска интересных предметов на глубине.
Профессиональное оборудование: предназначается для использования в профессиональных целях, потому что набор функций компьютера может поразить воображение новичка и отпугнуть любителя. Цена на такие аппараты от 1000$ до бесконечности.
3. Устройство и принципы работы металлодетектора
3.1 Устройство металлодетектора
В настоящее время существует множество различных видов металлоискателей: от больших и неподъемных, до сравнительно маленьких и едва заметных. На примере компактного ручного и грунтового металлодетекторов рассмотрим их «архитектуру».
Компактный ручной металлодетектор.
Рисунок 3.1 - Устройство ручного металлодетектора
Стандартный грунтовой металлодетектор
Рисунок 3.2 - Строение грунтового металлодетектора
1. «Катушка». Данная часть прибора включает в себя две антенны (передатчик и приемник сигналов), конструктивно соединенные в одном корпусе. Обычно катушка представляет собой круглую или эллиптическую решетчатую конструкцию, выполненную из пластика. Сигнал от катушки к блоку управления прибора передается по кабелю, выполненному заодно с катушкой. На конце кабеля имеется резьбовой электрический соединитель для подключения к блоку управления. Катушка крепится винтами к нижней штанге прибора с помощью проушин на корпусе. Катушка и ее соединение с кабелем выполняются герметичными во избежание попадания влаги и грязи на антенны прибора. Негерметичным является соединение кабеля с блоком управления(кроме приборов для подводного, реже - для пляжного поиска). Будьте внимательны при работе в сильный дождь или на пляже! Практически каждый прибор позволяет заменять катушки, что позволяет оператору подстраиваться при необходимости под конкретные условия поиска. Различия видов катушек мы рассмотрим в статье «Виды поисковых катушек».
2. Нижняя штанга. Штанга представляет собой полую пластиковую или металлическую трубку. Нижняя штанга МД предназначена для фиксации поисковой катушки и позволяет пользователю регулировать угол наклона катушки для более точной проводки над землей. В большинстве моделей приборов, штанга имеет приспособление для регулировки высоты прибора и телескопическое соединение со следующей штангой.
3. Средняя штанга. Для примера, в металлодетекторе Garrett Ace 250 средняя штанга является промежуточным звеном между нижней штангой, на которой расположена поисковая катушка, и верхней штангой с блоком управления. Существуют также конструкции МД, которые состоят из двух штанг. Средняя штанга также имеет приспособления для крепления и изменения высоты прибора.
4. Верхняя штанга. Обычно имеет S-образную форму для удобства работы с прибором. На верхней штанге прибора обычно расположены - подлокотник, блок управления, рукоятка.
5. Подлокотник. Служит для упора локтя пользователя. Обычно выполняется из пластика и имеет ленту с «липучкой» для фиксации локтевого сустава во время долгой работы. Также подлокотником прибор опирается о землю во избежание попадания грязи при выкапывании находок.
6. Блок управления. Блок управления предназначен для обработки поступающей от катушки информации, преобразования ее в удобный для пользователя вид, а также для настройки режимов прибора. Блок управления может быть как съемным, так и жестко фиксированным к штанге прибора. К блоку управления подключается кабель от поисковой катушки с помощью быстросъемного резьбового разъема. В некоторых (особенно профессиональных, требующих большой энергии для питания) приборах отдельно от блока управления может располагаться батарейный отсек (6А). Более детально блок управления рассматривается в статье «Начало работы».
7. Рукоятка. Расположена на верхней штанге выполняется из пористого материала и служит для удобства удержания прибора пользователем.
3.2 Принципы работы
По принципу работы выделяют следующие виды металлодетекторов:
Устройства с зависимым генератором (BFO - излучающий генераторный детектор);
Металлодетекторы работающие на индукционном балансе (уравновешенная индукция);
Металлодетекторы с импульсно-индуктивным методом поиска;
Металлодетекторы работающие на принципе расстройки;
Магнитометры;
Приборы типа «приём-передача»;
Приборы -- измерители частоты;
Индукционные металлоискатели;
Приборы, фиксирующие изменение добротности колебательного контура, входящего в состав LC-генератора;
Импульсные металлодетекторы.
Приборы типа «прием-передача». В основе их лежат две катушки индуктивности -- приёмная и передающая, расположенные так, чтобы сигнал, излучаемый передающей катушкой, не просачивался в приёмную катушку. Когда вблизи прибора появляется металлический предмет, то сигнал передающей катушки переизлучается им во всех направлениях и попадает в приёмную катушку, усиливается и подаётся на блок индикации.
В основе приборов-измерителей частоты лежит LC-генератор. При приближении металла к контуру его частота изменяется. Это изменение фиксируется различными методами:
Смешивание частоты генератора с эталонной и измерение частоты биений;
Подача сигнала с генератора на систему ФАПЧ и измерение напряжения в цепи обратной связи.
Индукционные металлодетекторы представляют собой разновидность приборов типа «приём-передача», однако в отличие от последних содержат не две, а только одну катушку, которая одновременно является и передающей и приёмной.
При приближении металлического предмета к катушке добротность контура уменьшается и амплитуда колебаний на выходе LC-генератора также уменьшается.
Принцип работы импульсных металлодетекторов основан на возбуждении в зоне расположения металлического объекта импульсных вихревых токов и измерении вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи. В данном случае, возбуждающий сигнал передается в катушку датчика не постоянно, а периодически, в виде импульсов. В проводящих объектах наводятся затухающие вихревые токи, которые возбуждают затухающее электромагнитное поле. Поле, в свою очередь, наводит в катушке датчика затухающий ток. Соответственно, в зависимости от проводящих свойств и размера объекта, сигнал меняет свою форму и длительность.
4. Промышленные образцы
Classic -- стационарный арочный металлодетектор, разработанный для применения в общественных учреждениях, таких как аэропорты, школы, гостиницы, развлекательные центры и государственные учреждения.
Металлодетектор Сlassic позволяет обеспечить максимальный уровень безопасности в сочетании с высокой эффективностью работы.
Применение передовых технологий даёт возможность добиться высокой скорости прохода людей через металлодетектор с минимальным количеством ложных сигналов тревоги от предметов личного пользования, таких как монеты, ключи и пряжки ремней.
Характеристики.
Соответствие требованиям всех международных стандартов безопасности в сочетании с высокой эффективностью;
Легкость и быстрота установки;
Простота эксплуатации;
Отсутствие требований к специальному техническому обслуживанию;
Ширина прохода до 820 мм;
Наличие специального влагозащищённого исполнения для установки вне помещений;
Рисунок 4.1 - Арочный металлодетектор CEIA Classic
Особенности.
Цифровая регулировка чувствительности в широком диапазоне;
Микропроцессорное управление всеми функциями;
Автоматическая синхронизация между двумя или более металлодетекторами, установленными на расстоянии до 5 см друг от друга, без применения дополнительных кабелей;
Высокая степень интеграции и надежности электронных компонентов;
Электронный блок интегрирован непосредственно в конструкцию антенн металлодетектора;
Не требуется начальная и периодическая калибровка;
Простота в обслуживании и ремонте;
Цвет: светло-серый RAL 7040;
Установочные данные.
Электропитание: ~230 В +10%/-20%, 45 ... 60 Гц, макс. 20 ВА.
Диапазон рабочих температур: -20°С...+70°С.
Температура хранения: от -35°С до +70°С.
Относительная влажность: от 0 до 95% (без конденсации).
Режимы сигнализации тревоги.
Визуальная сигнализация :
Высококонтрастный дисплей;
Зеленая и красная зоны для отображения уровня сигнала, пропорционального массе металлов;
Заключение
металлодетектор индукционный опасный
В рамках данного реферата была поставлена цель ознакомиться с теоретическими сведениями, характеристиками, описаниями, классификациями и функциями металлодетекторов; ознакомиться с устройством металлодетекторов и проанализировать принципы их действия. Данная цель достигнута.
Исследования в работе над данным рефератом показали, как много сфер деятельности охватывают металлодетекторы и насколько они важны. Также анализ механизмов работы этих устройств показал, что они являются важным элементом в создании систем контроля доступа.
Список литературы
1. ГОСТ Р 53705-2009 Системы безопасности комплексные. Металлообнаружители стационарные для помещений.
2. Зайцев А.П., Шелупанов А.А. Техническая защита информации. Учеб. пособие. - М.: «Горячая линия Телеком», 2007 г.
3. Щербаков Г.Н. Обнаружение скрытых объектов - для гуманитарного разминирования, криминалистики, археологии, строительства и борьбы с терроризмом. - М.: Арбат-Информ, 2004 г.
4. Корякин-Черняк С.Л., Семьян А.П. Металлоискатели своими руками.: НиТ, 2009 г.
Размещено на Allbest.ru
...Основные принципы построения металлодетекторов, обзор аналогичных технических решений, патентный поиск. Анализ электрической функциональной и принципиальной схемы устройства. Расчет функциональных узлов. Выбор материалов, конструкции, комплектующих.
дипломная работа , добавлен 26.11.2013
Характеристика системы беспроводного удаленного доступа в телефонную сеть (WLL): функциональная схема радиосвязи, устройство и принцип работы станционного полукомплекта. Технические характеристики и схемотехника передающего устройства абонентской станции.
дипломная работа , добавлен 08.06.2012
Техника безопасности и охраны труда на предприятии. Общие сведения о диспетчерском радиолокаторе, его технические характеристики, принцип работы и структура. Устройство и принцип работы прибора передатчик-приемник, электрические параметры ячейки Д2ХК251.
отчет по практике , добавлен 21.12.2010
Устройство и принцип работы лампы бегущей волны типа М. Путь построения теории лампы: продольная и переменная составляющие, решение характеристического уравнения. Амплитудно-частотная характеристика лампы. Устройство и принцип работы лампы обратной волны.
реферат , добавлен 20.08.2015
Принцип устройства и работа интегральной микросхемы. Пробник для проверки цифровых микросхем. Устройство и принцип работы светодиода. Общие сведения об управлении автоматизации и метрологии. Функции и задачи центральной лаборатории измерительной техники.
аттестационная работа , добавлен 19.06.2010
Электрокардиограф как переносное устройство, позволяющее оперативно и качественно снимать электрокардиограмму: состав его стандартной комплектации и функциональные особенности. Принцип действия прибора, схема устройства, порядок поверки по стандарту.
контрольная работа , добавлен 19.12.2012
Плоские электромагнитные волны в однородной изотропной среде, их поляризация. Поток энергии в плоской волне. Закон сохранения электромагнитной энергии для однородной линейной непроводящей среды. Отражение и преломление волн на плоской границе раздела.
реферат , добавлен 20.08.2015
Генератор звуковой частоты ГЗЧ-2500: предназначение, основные технические характеристики, масса, габариты, устройство и принцип работы. Гарантийные обязательства, сведения о рекламациях. Меры предосторожности при обращении с техническими устройствами.
курсовая работа , добавлен 22.01.2016
Угроза безопасности – потенциальное нарушение безопасности, любое обстоятельство, которое может явиться причиной нанесения ущерба предприятию. Нарушитель – лицо, предпринявшее попытку выполнения запрещенных операций при помощи различных методов.
реферат , добавлен 15.12.2008
Цифровая веб-камера как сетевое устройство и его основные составляющие: видеокамера (ПЗС-матрица), процессор компрессии и встроенный веб-сервер. Устройство и принцип работы веб-камеры, ее подключение и установка, программное обеспечение и функции.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.
УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ )
ФАКУЛЬТЕТ «ПОДГОТОВКИ АВИАЦИОННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ»
КАФЕДРА «ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой ОАБ
профессор В.М. Ильин
Доцент Вербицкий Ю.А.
ЛЕКЦИЯ
по учебной дисциплине
«Организация досмотра»
ТЕМА 4. Технические средства проведения досмотра.
Лекция 4.1. Общие сведения о металлодетекторах.
Обсуждено на заседании кафедры ОАБ
Протокол № от « « 2011г.
Ульяновск 2011
Введение
Учебные вопросы
1.Технические характеристики металлодетекторов.
2. Принципы действия металлодетектора.
Заключение
Литература.
Основная:
1.Авиационная безопасность: учеб. пособие: в 2 ч. Ч.1А.В. Дормидонтов, С.И. Краснов, Н.В. Павлов; под общей редакцией С.И. Краснова, - Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2009. _ 192с.
2.Авиационная безопасность: Учеб. пособие: под общ. ред. Ю.М. Волынского-Басманова, - 2-е издю, перераб. и доп. – М.: - М.: НУЦ «АБИНТЕХ», 2005. – 800 с., ил.
Учебно-материальное обеспечение.
1. Наглядные пособия.
2. Технические средства обучения.
3. Приложения.
Введение
В настоящее время широкое распространение в различных областях человеческой деятельности получили устройства, решающие с помощью магнитных методов задачи обнаружения проводящих объектов в непроводящей среде. Металлодетекторы (металлоискатели, металлообнаружители) применяются сегодня в дефектоскопии (поиск металлических включений в различных материалах), рудной электроразведке, в системах контроля доступа, предотвращения хищений и т. д.
Потребность в создании досмотровой техники возникла после ряда террористических актов, захвата воздушных судов и других транспортных средств, повлекших за собой не только материальный ущерб, но и человеческие жертвы. Возникла необходимость контроля пассажиров, их ручной клади и багажа в целях недопущения возможности проноса оружия, взрывчатых средств и других предметов, которые могут представлять опасность.
Технические характеристики металлодетекторов.
По своим задачам досмотровая техника разделяется на три группы:
Эти группы досмотровой техники при одновременном использовании позволяют обеспечить эффективный контроль потока проверяемых объектов.
Металлообнаружители (металлоискатели и металлодетекторы предназначаютсядля поиска металлосодержащих предметов, скрытых в одежде, обуви или на теле человека.
Они применяются в аэропортах, банках, правительственных учреждениях, на АЭС, таможнях, предприятиях, заводах и других объектах.
По способу проведения досмотра металлообнаружители подразделяются на портативные (ручные) и стационарные. Первые применяются преимущественно при индивидуальном досмотре. Для массового досмотра большого пассажиропотока практичнее вторые.
Способность металлодетектора решать различные задачи при обнаружении металлических предметов позволяет классифицировать металлодетекторы по их применению. Определение объекта поиска позволяет выбрать класс металлодетектора. Классифицировать металлодетекторы (МД) для персонального досмотра можно следующим образом:
Арочные МД общего назначения (предназначены для обнаружения металлического оружия);
- арочные МД повышенной чувствительности (предназначены для обнаружения достаточно малых металлических объектов);
- арочные МД очень высокой чувствительности (предназначены для обнаружения объектов из цветных металлов весом от единиц граммов);
- ручные МД (применяются во всех вышеназванных случаях как самостоятельное устройство, так и дополнительное локализующее устройство при совместном использовании с арочными МД).
К предметам, запрещенным к проносу посетителями на охраняемые объекты и выявляемым металлодетектором (далее ОП - объекты поиска), в первую очередь относятся:
Огнестрельное оружие;
- ручные гранаты;
- ножи,
Функциональное назначение металлодетекторов в общем случае довольно широкое: от поиска цветных металлов массой ~ 1 г до обнаружения предметов из ферромагнитных металлов, значительно превышающих ОП по массе.
Задачи, которые решают металлодетекторы в системах защиты и охраны, более узкие и имеют свои особенности, определяющие специфические требования к таким устройствам. К ним относятся:
Надежное обнаружение ОП;
- обеспечение селективности по отношению к металлическим предметам, разрешенным к проносу на охраняемый объект;
- обеспечение помехоустойчивости в условиях работы на пунктах досмотр;
- обеспечение специальной безопасности.
Похожая информация.
Ниже мы рассмотрим принипы работы металлоискателей. Но не зависимо от того, с помощью чего прибор обнаруживает метал в земле, все металлоискатели можно разделить на процессорные и аналоговые.
Пример аналогового металлоискателя- Golden Mask 4WD PRO .
Аналоговые металлоискатели не имеют задержек и сообщают оператору в тот момент, когда цель находится под катушкой. А процессорные имеют задержку. Катушка уже в стороне от цели, а сигнал только пришел.
С этой точки зрения аналоговые металлоискатели предпочтительней, но процессор дает больше возможностей по поиску: дополнительные программы поиска, графическое представление, специальная обработка сигнала для отсева нежелательных помех, как от грунта, так и от целей, которые дискриминируются, кроме того выборочная дискриминация (на аналоговых дискриминация последовательная).
Как выбрать металлоискатель
Каждого начинающего кладоискателя интересует вопрос о выборе лучшего устройства для поиска. Какую модель лучше купить? Как выбрать лучший металлоискатель? На что обратить внимание при покупке?
Самостоятельно определиться с выбором достаточно трудно, ведь приборы этого рода имеют разную направленность, одни предназначены для глубинных поисков на уровне нескольких метров, другие могут быть заточены под определенный металл или поиск монет.
Несомненно, существуют и универсальные металлоискатели, но с ними может быть затруднен поиск поверхностных предметов, например, монет. Статья поможет вам определиться с выбором и примерной стоимостью металлодетектора.
Существует три вида устройств по поиску:
В дальнейшем расскажем – как выбрать лучший металлоискатель для поиска монет и кладов.
Первое на что обращают внимание большинство покупателей — это глубина поиска, такой подход правильный только частично, как мы уже разобрались, приборы с большим расстоянием поиска не очень нужны обыкновенному искателю.
Точней узнать о возможной глубине залегания можно исследовав состав грунта на предмет обнаружения степени минерализации. Чем выше степень минерализации, тем ближе к поверхности располагаются металлические предметы.
Влажность грунта частично влияет на максимальную глубину поиска, чем влажней почва, тем дальше проникает сигнал прибора.
Разобравшись с простейшими характеристиками, стоит перейти к более подробному изучению прибора. Металлодетекторы имеют следующие показатели:
Интернет полон сайтов, где приведена схема металлоискателя, которая предположительно должна помочь собрать металлоискатель своими руками. Если вы имеете соответствующие навыки, то с некоторыми неудобствами, но можете собрать свой прибор. Например, металлоискатель Пират, который оснащен унифицированной настройкой, конструкция и схема металлоискателя — очень простая. Такой искатель годен разве что в качестве детской игрушки, которая с трудом находит консервную банку на глубине нескольких сантиметров и не приближается по своим характеристикам даже к современным аппаратам из бюджетной линейки.
Как уже стало понятно, практически в 99% случаях на первое место в выборе металлоискателя становится цена.
Производители металлодетекторов не ограничивают искателей и выпускают приборы в различных ценовых категориях, начиная от простейших аппаратов, доступных любому покупателю, до приборов премиум класса, способных определить не только размер находки, но и ее примерный вес.
Металлоискатель: цена в магазинах разниться в зависимости от представленных мировых брендов и размеров прибора.
Бюджетные модели (цена до 16 тысяч рублей):
Аппараты для продвинутых пользователей (цена от 16 до 25 тысяч рублей):
Профессиональные аппараты (цена от 26 до 34 тысяч рублей):
Модели премиум класса (цена свыше 35 тысяч рублей):
Подбор лучшего металлоискателя может зайти в тупик, если будут выставлены неправильные приоритеты, поэтому старайтесь избегать следующих критериев поиска:
Отправляясь на поиски клада, стоит в первую очередь понимать, что будущие находки напрямую зависят от выбранной местности.
В деревне вы с большой вероятностью отыщите различные предметы быта, украшения или россыпи монет.
Рассчитывать в лесу или поле на золотую цепочку или кольцо можно с большой натяжкой, а вот оружие, медали, значки или награды отыскать вполне реально.
Подводя итог, хочется сказать, что выбор качественного устройства для поиска по большей части зависит от ваших целей на будущее и цены, которую вы можете заплатить за устройство.
Если детектор приобретается новичком для недолгих вылазок на природу, чтобы почувствовать себя настоящим охотником за сокровищами или клада с большим количеством монет, то не стоит тратить огромные средства на сложный и высокоточный прибор.
Можно обойтись бюджетным вариантом, такие модели в широком ассортименте предлагает любой магазин металлоискателей. Имея серьезные планы на будущий прибор, стоит внимательно ознакомиться со статьей и подобрать лучший металлоискатель, исходя из собственного бюджета.
