12

Лабораторная работа № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАЛЛОДЕТЕКТОРОВ

Цель работы: изучить принцип действия и технические характеристики арочного металлодетектора «Блокпост РС-800СД» и ручного металлодетектора «Sphinx-BM-611», приобрести навыки использования устройств для контроля доступа.

Приборы и материалы: арочный металлодетектор «Блокпост РС-800СД»; ручной металлодетектор «Sphinx-BM-611».

Теоретические сведения

Задачи поиска и обнаружения оружия, боеприпасов, взрывных устройств, металли­ческих предметов и изделий, как в ручной клади, багаже и одежде контролируемых лиц, в международных почтовых отправлениях, так и в сы­пучих и пакетированных грузах, решают с помощью различного типа металлоискателей (металлодетекторов).

Металлодетекторы классифицируют по способу применения:

• стационарные арочные металлообнаружители – большие рамки, через которые проходят пассажиры;

• портативные металлоискатели для проведения «ручного» досмотра пассажиров.

Работа современных металлоискателей и металообнаружителей основана на регистрации изменений переменного электромагнитного поляпри помещении в него металлических предметов. По принципу действия металлоискатели разделают на три группы: локационные, параметрические и магниточувствительные. Датчики первых двух групп металлоискателей относятся киндукционному типу, т. е. их основой является одна или несколько индукционных катушек. Датчики различаются:

• физическим принципом преобразования изменения структуры электромагнитного поля при появлении в нем металлического предмета в выходной сигнал;

• видом выходного сигнала – постоянный или переменный ток;

• свойствами выходного сигнала;

• конструкцией.

Наибольшее распространение получили следующие виды датчиков: вихретоковые, дифференциально-мостовые и трансформаторные.

Вихретоковый датчик

Принцип действия этого датчика основан на явлении возникновения в металлическом образце под действием переменного магнитного поля кольцевых микротоков, называемых индукционными или токами Фуко. Эти металлоискатели еще называют локационного типа или «прием-передача» (TR - transmitter-receiver). Такие металлоискатели имеют две катушки – передающую (излучающую) и приемную, которая регистрирует сигналы, появляющиеся вследствие наведения вихревых токов в металлическом предмете (мишени). Как излучаемый, так и принимаемый сигналы являются непрерывными и совпадают по частоте. В зарубежной терминологии металлоискатели, работающие по этому принципу обозначаютIB(Induction Balance) илиVLF(Very Low Frequency).

Принципиальным моментом для металлоискателей такого типа является выбор взаимного расположения приемной и передающей катушек. Они должны быть расположены так, чтобы при отсутствии металлических предметов поле излучающей катушки наводило нулевой сигнал в приемной катушке. Катушки могут быть расположены с перпендикулярными или скрещивающимися осями, когда не происходит наведение тока в приемной катушке. Используют систему из трех катушек – одной излучающей и двух приемных, которые включены встречно, поэтому в отсутствии металлических предметов их суммарная Э. Д. С. равна нулю. Компланарное (в одной плоскости) расположение катушек позволяет уменьшить габариты поисковой рамки, так как ее можно выполнить в плоском корпусе с малой толщиной. Катушки можно наложить друг на друга, чтобы суммарное электромагнитное поле через плоскость приемной катушки равнялось нулю.

Рабочая частота излучения от одного до нескольких десятков кГц. Генератор создает переменное прямоугольное или синусоидальное напряжение, которое усиливают по мощности и подают на излучающую катушку (рис. 1).

Сигнал с приемной катушки усиливают и осуществляют компенсацию паразитного сигнала, обусловленного некоторым нарушением симметрии конструкции системы, проводимостью грунта и пр.

С этой целью используют регулируемую противофазную долю сигнала с излучающей катушки, чтобы минимизировать (в идеале довести до нуля) выходной сигнал при отсутствии вблизи металлических предметов. Для настройки вставляют регулирующий элемент (обычно, потенциометр). При появлении вблизи металлоискателя металлического предмета в нем наводятся токи от излучающей катушки и возникает вторичное электромагнитное излучение, которое воспринимается приемной катушкой. Частота наводимого сигнала такая же, как и в излучающей катушке. В схеме применено синхронное детектирование, которое значительно повышает соотношение сигнал-шум и позволяет выделить слабый полезный сигнал на фоне шумов и помех, значительно превышающих его по амплитуде. Выходной сигнал синхронного детектора усиливают и подают на световой или звуковой индикатор. Применяют пороговое ограничение, чтобы отфильтровать слабые сигналы, связанные с движением металлодетектора и внешними помехами.