Способ и устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств

Авторы патента:

Прохоркин Александр Геннадьевич (RU)

G01V3/12 - с использованием электромагнитных волн

G01N22/00 - Исследование или анализ материалов с использованием сверхвысоких частот (G01N 3/00- G01N 17/00,G01N 24/00 имеют преимущество)

F42D5/04 - обезвреживание зарядов взрывчатых веществ, например уничтожение боеприпасов (извлечение инициирующих устройств, разборка боеприпасов F42B 33/04,F42B 33/06); уменьшение детонации при взрыве заряда взрывчатых веществ

Владельцы патента RU 2540726:

Щербаков Григорий Николаевич (RU)
Анцелевич Михаил Александрович (RU)

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано в системах защиты объектов. Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств содержит СВЧ передающее устройство с частотой f1, СВЧ передающее устройство с частотой f2, СВЧ приемное устройство комбинационных частот второго порядка, СВЧ приемное устройство комбинационных частот третьего порядка. Дополнительно в устройство введены блоки измеритель отношения амплитуд сигналов комбинационных частот второго и третьего порядка, регистратор низкочастотного контактного шума и регистратор периодической инфразвуковой составляющей. Изобретение позволяет повысить дальность обнаружения осколочных взрывных устройств на фоне помех от электронных компонентов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано в системах защиты объектов.

Известен одночастотный миноискатель, работающий на принципе нелинейной радиолокации [1]. Принцип его работы заключается в следующем. Мина с электронными компонентами, находящаяся на местности, засоренной маскирующими металлическими предметами (осколками, обрезками проволоки и т.д.), облучается одночастотными СВЧ-сигналами. Прием отраженного сигнала ведется на частотах второй и третьей СВЧ-гармоник. При этом вторая гармоника создается в основном p-n переходами электронных устройств, а третья - металлическими контактами. Это позволяет выявлять мины с электронными компонентами на засоренной металлом местности. Данный принцип реализован в переносном искателе неконтактных взрывных устройств «Детектор нелинейных переходов NR900EK», выпускаемом серийно [2]. Недостаток аналога - низкая эффективность обнаружения осколочных взрывных устройств из-за малого уровня сигнала на 3-й гармонике. Это объясняется усилением шунтирующего влияния емкости металлических контактов на высоких частотах 3-й гармоники. Кроме того, сильное помеховое влияние оказывают собственные гармоники СВЧ-передатчика. В совокупности данные недостатки снижают дальность обнаружения осколочных взрывных устройств.

Наиболее близким к заявленному изобретению является двухчастотный способ нелинейной радиолокации [3] с регистрацией комбинационных частот второго и третьего порядка. Недостатком данного способа является сложность отстройки от помехового влияния носимых электронных устройств (мобильных телефонов, радиоприемников и т.д.), создающих помеху на комбинационных частотах.

Техническим результатом изобретения является повышение дальности обнаружения осколочных взрывных устройств на фоне помех от электронных компонентов.

Осколочные взрывные устройства, как правило, имеют в своем составе радиопрозрачную диэлектрическую емкость, наполненную готовыми поражающими металлическими элементами. В совокупности данные элементы представляют собой большую группу металлических контактов, имеющих различную площадь и усилие соприкосновения. Для выявления осколочных взрывных устройств, на фоне «нелинейных» отражений от носимых электронных устройств, предлагается использовать три демаскирующих признака, присущих большой группе контактирующих металлических элементов:

- наличие модулированного по амплитуде «фликкер-шума». «Фликкер-шум» представляет собой низкочастотную шумоподобную амплитудную модуляцию отраженного СВЧ-сигнала на комбинационных частотах, которая возникает при облучении группы нелинейных металлических контактов [4, 5]. Принятие решения о наличие «фликкер-шума» осуществляется при наблюдении отраженных сигналов на комбинационных частотах с одновременным увеличением среднего уровня шумовой составляющей. Кроме того, при периодических микровстрясываниях, формируемых в большой группе металлических контактов при ходьбе человека, «фликкер-шум» будет дополнительно промодулирован по амплитуде с инфранизкой частотой, соответствующей темпу совершения шагов;

- низкочастотная шумовая модуляция отраженного сигнала на комбинационных частотах, возникающая вследствие плазменного пробоя в тонких оксидных пленках металлических контактов при их облучении СВЧ электромагнитным полем [6]. Решение о наличии данного признака принимается при наблюдении скачкообразного увеличения уровня шума, что свидетельствует о начале возникновения плазменных пробоев в тонких диэлектрических оксидных пленках большой группы металлических контактов;

- значительно больший уровень амплитуды комбинационной частоты третьего порядка по сравнению с амплитудой комбинационной частоты второго порядка при регистрации отражений от многочисленных контактов [8, 9]. Физическая сущность природы данного признака заключается в следующем. Нечетность функции, описывающей вольт-амперную характеристику группы металлических контактов, приводит к тому, что амплитуда комбинационных частот второго порядка будет меньше амплитуды комбинационных частот третьего порядка. В тоже время вольт-амперная характеристика полупроводниковых p-n переходов имеет форму, описываемую четной квадратичной функцией, соответственно амплитуды комбинационных частот второго порядка, будут доминировать над амплитудами комбинационных частот третьего порядка. Таким образом, данный признак позволит разделить сигналы, отраженные от полупроводниковых элементов и больших групп металлических контактов.

Совместная обработка и учет рассмотренных демаскирующих признаков позволяет обеспечить обнаружение и селекцию осколочных взрывных устройств на фоне различных носимых радиоэлектронных устройств. Влияние одежды, под которой осуществляется скрытое ношение осколочных взрывных устройств, не учитывается, поскольку она является «радиопрозрачной» для СВЧ электромагнитных полей и искажений в отраженные сигналы не вносит.

На рисунке 1 показана структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств.

Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств содержит объект поиска (1), СВЧ передающее устройство с частотой f1 (2), СВЧ передающее устройство с частотой f2 (3), СВЧ приемное устройство комбинационных частот второго порядка (4), СВЧ приемное устройство комбинационных частот третьего порядка (5), измеритель отношения амплитуд сигналов комбинационных частот второго и третьего порядка (6), регистратор низкочастотного контактного шума (7), регистратор периодической инфразвуковой составляющей (8).

Устройство СВЧ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств работает следующим образом.

Узконаправленные лучи СВЧ электромагнитного поля с помощью передающего устройства (2) на частоте f1 и передающего устройства (3) на частоте f2 излучаются в направлении объекта поиска (осколочного взрывного устройства). Отраженный от объекта поиска СВЧ электромагнитный сигнал принимается приемными устройствами комбинационных частот второго порядка (4) и третьего порядка (5). С выхода СВЧ приемных устройств (4) и (5) сигналы, несущие информацию об амплитуде и текущем уровне шума в переотраженном объектом поиска СВЧ электромагнитном поле на второй и третьей комбинационной частотах, поступают в измеритель отношения амплитуд сигналов комбинационных частот второго и третьего порядка (6), регистратор низкочастотного контактного шума (7), регистратор периодической инфразвуковой составляющей (8). Измеритель отношения амплитуд сигналов комбинационных частот второго и третьего порядка (6) отображает численное значение соотношения их амплитуд. Регистратор низкочастотного контактного шума (7) обеспечивает регистрацию текущего уровня шумовой составляющей на комбинационных частотах второго и третьего порядка и непрерывное его сравнению со средним значением в интересах выявления и отображения момента появления признаков «фликкер-шума» и плазменного пробоя. Регистратор периодической инфразвуковой составляющей (8) осуществляет анализ амплитуды шума на комбинационных частотах второго и третьего порядка в целях выявления модуляции с характерной инфранизкой частотой. Решение об обнаружении осколочного взрывного устройства принимается на основе анализа совокупности данных, выработанных измерителем отношения амплитуд сигналов комбинационных частот второго и третьего порядка (6), регистратором низкочастотного контактного шума (7), регистратором периодической инфразвуковой составляющей (8).

Источники информации

1. Щербаков Г.Н. и др. Миноискатель. Авторское свидетельство на изобретение №131578 по заявке №2236420 с приоритетом от 6 мая 1978 г.

2. NR-900EK Детектор нелинейных переходов. URL: http://stt-180-900ek-detektor-nelinejnyh.html. (дата обращения 30.12.2012).

3. Щербаков Г.Н. Применение нелинейной радиолокации для дистанционного обнаружения малоразмерных объектов // Специальная техника. 1999. №6. С.36-37.

4. Коган Ш.М. Низкочастотный токовый шум со спектром типа 1/f в твердых телах. Уфа: Изд-во «УФН», 1985. Т.145, С.285.

5. Weissman M.B. 1/F noise and other slow, nonexponential kinetics in condensed matter. «Rev. Mod. Fhys.». 1988. v.60, №2. C.537.

6. Воробьев Г.А., Черняев B.A. Пробой тонких диэлектрических пленок. М.: Советское радио, 1977.

7. Смирнов B.C. и др. Теория конструкций контактов в электронной аппаратуре. М.: Советское радио, 1974.

8. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1988. С.278-283.

9. Клементенко А.Я. и др. Контактные помехи радиоприему. М.: Военное издательство МО СССР, 1979. С.52-56.

1. Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств, включающий двухчастотное облучение СВЧ электромагнитным полем и регистрацию комбинационных СВЧ составляющих второго и третьего порядков в спектре отраженного сигнала, отличающийся тем, что на принимаемых комбинационных частотах второго и третьего порядков регистрируют низкочастотный контактный шум, а также периодическую инфразвуковую составляющую.

2. Способ по п.2, отличающийся тем, что в процессе поиска измеряют отношение амплитуд принимаемых комбинационных составляющих второго и третьего порядков между собой.

3. Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств, содержащее два СВЧ-передатчика и приемники комбинационных частот второго и третьего порядков, отличающееся тем, что в него введены регистраторы контактного низкочастотного шума и периодической инфразвуковой составляющей, а также измеритель отношения амплитуд СВЧ-сигналов комбинационных частот, входы которого подключены к выходам СВЧ-приемников.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения электрофизических параметров объектов, с которыми пространственно связаны месторождения полезных ископаемых в условиях техногенной инфраструктуры, построенной с применением металлоконструкций.

Устройство обнаружения людей под завалами и поиска взрывчатых и наркотических веществ // 2526588

Предлагаемое устройство относится к контрольно-поисковым средствам, а именно к устройствам обнаружения местоположения людей, оказавшихся под завалами, образовавшимися в результате стихийного (землетрясения, торнадо, цунами и др.) или иного бедствия, и поиска взрывчатых и наркотических веществ, и может быть использовано при техногенных авариях, природных катастрофах, террористических актах и при предотвращении опасных для населения акций.

Способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления // 2515191

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска засыпанных биообъектов или их останков. Заявлен способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления.

Способ радиолокации объектов в слабопроводящих средах // 2513671

Использование: изобретение относится к области техники, занимающейся подповерхностной радиолокацией объектов. Сущность изобретения заключается в зондировании среды сверхнизкочастотными гармоническими электромагнитными колебаниями.

Устройство и способ для детектирования электромагнитного излучения // 2507544

Использование: для детектирования электромагнитного излучения. Сущность: заключается в том, что быстродействующая и миниатюрная система детектирования, в частности, электромагнитного излучения в гигагерцовом и терагерцовом диапазонах содержит полупроводниковую структуру, имеющую двумерный слой носителей заряда или квазидвумерный слой носителей заряда с включенным одним дефектом или многочисленными дефектами, по меньшей мере первый и второй контакты для слоя носителей заряда и устройство для измерения фотоэлектродвижущей силы между первым и вторым контактами.

Способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности и устройство для его осуществления // 2490672

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для исследования подповерхностных структур. .

Способ георадиолокации многолетнемерзлых пород // 2490671

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для зондирования многолетнемерзлых пород с целью изучения их строения и свойств. .

Способ прогноза землетрясений // 2488846

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в области сейсмологии и геоэлектричества и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. .

Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов // 2482518

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах.

Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления // 2480794

Изобретение относится к геоэлектроразведке с использованием электромагнитного поля изменяющейся частоты и может быть применено при выполнении различного рода поисковых и инженерно-геологических исследований.

Концентратомер // 2536184

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения концентрации бинарных смесей различных жидких веществ, перекачиваемых по трубопроводам.

Устройство для определения концентрации смеси веществ // 2536164

Устройство для измерения физических свойств жидкости в емкости // 2534747

Изобретение относится к устройству измерения физических свойств жидкости в емкости. Повышение точности измерения является техническим результатом заявленного устройства, которое представляет собой первый рабочий чувствительный элемент в виде первого резонатора - отрезка коаксиальной линии, заполняемого контролируемой жидкостью, между полым внутренним и наружным проводниками которого размещена совокупность одного или более соосных с ними и вложенных один в другой металлических цилиндров, поочередно короткозамкнутых и разомкнутых на одном из их концов, и эталонный чувствительный элемент в виде второго резонатора, заполняемого эталонной жидкостью, являющегося полостью внутреннего проводника первого резонатора, при этом оба резонатора подключены через соответствующие элементы возбуждения и съема колебаний и линии связи этих резонаторов с соответствующими электронными блоками, выходы которых подсоединены к входу функционального преобразователя, подсоединенного выходом к индикатору.

Устройство для приема миллиметровых волн // 2533929

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования биологических объектов. Приемное устройство радиометра включает в себя по меньшей мере один радиометр (83) и установочный модуль (824) для фиксации радиометра (83).

Обнаружение минерала в материале // 2533774

Предложенное изобретение относится к способу обнаружения минерала в целевом материале, способу сортировки сырьевого потока материла и устройству для определения присутствия целевого минерала в материале.

Детектор микроволнового излучения и содержащее его устройство тепловой обработки // 2532892

Настоящее изобретение относится к детектору микроволнового излучения для измерения внутренней температуры образца белковосодержащего вещества, например мяса. Заявлено устройство тепловой обработки, предназначенное для тепловой обработки белковосодержащих пищевых продуктов (3) и включающее детектор (1) микроволнового излучения для измерения внутренней температуры белковосодержащего пищевого продукта (3), средство перемещения для транспортировки продуктов (3) через устройство в направлении перемещения (y-направление), так что продукты (3) проходят под неподвижным детектором (1), и средства воздействия на тепловую обработку, управляемые по сигналу детектора (1).

Резонансное устройство для ближнеполевого свч-контроля параметров материалов // 2529417

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано для измерения электрофизических параметров материалов. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности до порядка 1 микрометра, а также повышении чувствительности до уровня, достаточного для определения параметров материалов с диэлектрической проницаемостью в диапазоне 1.5÷400 и проводимостью в диапазоне 2·10-2 Oм-1·м-1÷107 Ом-1·м-1.Заявленное устройство содержит СВЧ-генератор с подключенным к нему прямоугольным волноводом, имеющим измерительное устройство с волноводной резонансной системой в качестве оконечного устройства, причем оконечное устройство содержит емкостную металлическую диафрагму, согласно решению на емкостную металлическую диафрагму наложен плоскопараллельный образец диэлектрика с площадью, равной площади фланца волновода, а на образец диэлектрика наложен зонд в виде металлической проволоки с длиной от 12 до 20 мм и диаметром от 0,1 до 0,5 мм с заостренным концом, изогнутым под прямым углом, отрезок зонда большей длины расположен на диэлектрической пластине перпендикулярно щели в диафрагме, отрезок зонда с заостренным концом меньшей длины перпендикулярен плоскости образца диэлектрика, при этом толщина плоскопараллельного образца диэлектрика t выбрана из условия t ε 〈 〈 λ в , где λв - длина волны основного типа в волноводе, ε - диэлектрическая проницаемость пластины.

Контрольное устройство миллиметрового диапазона // 2521781

Использование: для контроля человеческого тела посредством волн миллиметрового диапазона. Сущность изобретения заключается в том, что устройство обнаружения миллиметровых волн включает в себя оптические устройства (30, 50, 60), используемые для приема излучения миллиметровых волн от обнаруживаемого объекта и сбора принимаемых миллиметровых волн; радиометрическое приемное устройство (80), используемое для приема энергии собранных миллиметровых волн и преобразования энергии миллиметровых волн в электрический сигнал; и устройство формирования изображения, используемое для формирования температурного изображения обнаруживаемого объекта в соответствии с электрическим сигналом.

Система и способ досмотра субъекта // 2517779

Использование: для досмотра людей с использованием излучения. Сущность изобретения заключается в том, что система для досмотра субъекта (Р) содержит кабину (10), в которой имеется зона (16) анализа, предназначенная для размещения субъекта (Р), подлежащего досмотру, рамку (30), расположенную внутри кабины (10), при этом в рамке имеется полая часть (32), множество датчиков (31), расположенных на рамке (30), причем каждый датчик выполнен с возможностью сбора информации из полой части (32) и формирования сигналов, представляющих указанную информацию, привод (20) для перемещения рамки (30) внутри кабины (10), причем движение полой части (32) при перемещении рамки (30) определяет область (33) действия рамки, при этом указанная зона анализа является частью области действия рамки, устройство (60) обработки для анализа сигналов, сформированных каждым из множества датчиков (31), и для обнаружения, на основе указанных сигналов, возможного присутствия искомых предметов в зоне (16) анализа.

Способ определения электропроводности и толщины полупроводниковых пластин или нанометровых полупроводниковых слоев в структурах "полупроводниковый слой - полупроводниковая подложка" // 2517200

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Технический результат - расширение функциональных возможностей одновременного определения электропроводности и толщины полупроводниковых пластин и электропроводности и толщины тонких полупроводниковых эпитаксиальных слоев в структурах «полупроводниковый слой - полупроводниковая подложка».

Способ утилизации боеприпасов // 2533995

Изобретение относится к области взрывных работ, проводимых при утилизации вооружений, военной техники, обычных видов боеприпасов, в том числе артиллерийских снарядов, минно-торпедных боеприпасов и боевых частей.