JP7184899B2 - 横コイル付きデュアル検出器 - Google Patents

Description

本発明は、対象物体を検出する分野に関し、より詳細には、地面に埋設された地雷などの爆薬の検出に関する。

爆発性電荷を検出するために、誘導センサと地中レーダとを収容する検出ヘッドを含むデュアル技術検出器（「デュアル検出器」）を、検出された材料の種類（材料の誘電率の違いとレーダの相対位置に対する誘導センサの金属）に関してこれらの技術が補完的である限り、使用することが知られている。

しかしながら、出願人は、使用時に、地面が電磁的観点から中立ではなかったため、巻線間の結合を妨害する可能性があることに気付いた。また、地面が均一な磁性であることはまれであるため、操作者が検出器で地面を走査している間、検出された信号は、金属の破片の存在や地面の構成によってのみ変化する可能性があり、誤警報をトリガすることさえある。

さらに、これらの検出器を使用する操作者は、訓練が不十分であり、検出器を適切に保持していないか、不適切な走査動作を実行している可能性がある。次に、検出ヘッドは地面に対して横方向の角度を形成するため、一方のコイルが他方のコイルよりも地面に近くなり、信号の変調が強くなるため、誤警報が発生する危険がある。また、操作者が十分な訓練を受けており、走査動作の任意の時点で検出ヘッドを地面とほぼ平行に保とうとした場合でも、地面の凹凸を考慮してその傾斜を局所的に変更することはできない。

これらの困難を克服するために、製造業者はこれらの検出器の感度を下げる傾向がある。ただし、地面に埋もれた対象物を検出できなくなり、操作者の命を危険にさらすことになるリスクがある。

したがって、本発明の目的は、誘導センサと地中探知レーダなどの別のセンサとを収容する検出ヘッドを備え、より高い感度を持ちながら、地面の走査中に発生する可能性のある誤警報を低減することができるデュアル検出器を提案することである。

このために、本発明は、機械式リンクによってハンドルに固定された検出ヘッドを備えたデュアル検出器を提案し、検出ヘッドは、
機械式リンクが取り付けられているカバーと、カバーの反対側にあり、プローブされる地面に面するように構成された基部とを含む筐体と、
筐体に固定して取り付けられた誘導センサと、
筐体に固定して取り付けられた地中探知レーダと、を含む。

レーダは、誘導センサと基部との間に延在するように筐体に配置されている。さらに、誘導センサは、それぞれループを形成する別個の送信コイルおよび受信コイルを含み、送信コイルおよび受信コイルのうち一方の中央に送信アンテナが収容され、送信コイルおよび受信コイルのうち他方の中央に受信アンテナが収容されている。

上記のデュアル検出器のいくつかの好ましいが非限定的な特徴は、以下のとおり、個別にまたは組み合わせて取得される。
レーダと基部との間の最小距離は、１センチメートル以下、好ましくは約１ミリメートル～約５ミリメートルである。
誘導センサと基部との間の最大距離は、約１５ミリメートル～約３０ミリメートルの間に含まれる。
検出器は、レーダに接続されたインピーダンスアダプタをさらに備えている。
インピーダンスアダプタは、誘導センサとカバーとの間において筐体に収容されている。
送信コイルおよび受信コイルは、別個であり、同心ではない。
送信コイルおよび受信コイルの少なくとも１つは、所与の方向に細長い形状を有し、送信アンテナおよび受信アンテナもまた、それらの放射面を最大化するために上記方向に細長い形状を有する。
送信コイルおよび受信コイルの両方が、所与の方向に細長い形状を有する。
送信コイルおよび受信コイルは同極である。
送信コイルおよび受信コイルは巻線を含み、送信コイルは受信コイルよりも巻数が多い。
送信コイルおよび受信コイルはプラットフォームに直接印刷され、プラットフォームはプリント回路を形成する。
レーダは、クワッドリッジホーン無線アンテナ、蝶ネクタイアンテナ、長方形の蝶ネクタイアンテナ、アルキメデススパイラルアンテナ、対数スパイラルアンテナ、ビバルディアンテナ、細長い対数スパイラルアンテナ、の種類のうち１つの送信アンテナおよび受信アンテナを備えている。
送信アンテナおよび受信アンテナは、少なくとも部分的にニッケルまたはクロムで作成されている。
送信アンテナおよび受信アンテナの中央部分は、銅で作られ、且つその表面に金で作られた保護層を含む。
送信アンテナおよび受信アンテナは、例えば、約２００ｎｍに等しい、１００ナノメートル～１ミクロンの間に含まれる厚さを有する。

本発明の他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細な説明を読み、非限定的な例として与えられる添付の図面を参照すると、より明確になるであろう。

本発明による検出器の例示的な実施形態の斜視図である。 図１の検出器の検出ヘッドの斜視分解平面図である。 図１の検出器の検出ヘッドの透視分解底面図である。 図１の検出器の検出ヘッドの平面Ｐ１に沿った断面図である。

本発明によるデュアル検出器１は、機械式リンク２１によってハンドル２０に固定された検出ヘッド１０を備えている。

検出ヘッド１０は、対象製品を検出するために地面に近づくことを目的とした部分に相当する。この目的のために、検出ヘッド１０は、
機械式リンクが取り付けられているカバー１５と、カバー１５の反対側にあり、プローブされる地面に面するように構成された基部１６とを含む筐体１８と、
筐体１８に固定して取り付けられた誘導センサ１２、１３と、
筐体１８に固定して取り付けられた地中探知レーダ６０と、を含む。

ここで「固定して取り付けられる」とは、通常の動作条件下では、誘導センサ１２、１３およびレーダ６０が筐体１８に対して動かないことを意味する。誘導センサ１２、１３およびレーダ６０は、例えば保守作業のために、損傷することなく取り外すことができ、または逆に、筐体１８に永久的に固定することができる。

誘導センサ１２、１３は、送信および受信を形成する単一のコイル、または互いに異なる送信コイル１２および受信コイル１３を備えている。次いで、送信コイル１２および受信コイルのそれぞれがループを形成する。一実施形態では、送信コイル１２のループおよび受信コイルのループは、送信コイル１２のループが受信コイル１３のループと少なくとも部分的に重なり、結合領域１４を形成するように形成される。この構成により、相互誘導が最小限の誘導センサを得ることができる。

比較として、送信と受信とを構成する単一のコイルを含み、外部干渉の影響を無効化するために反対方向の直列の２つのループで形成される誘導センサと比較して、送信コイル１２および受信コイル１３として２つの異なるコイル１２、１３を使用することにより、信号を増幅することができ、したがって、誤警報のリスクを回避するために検出閾値を下げる必要がない。

以下において、本発明は、誘導センサが互いに異なる送信コイル１２および受信コイル１３を備える場合において、より詳細に説明される。ただし、これは限定的なものではなく、本発明は、単一のコイルを備える誘導センサの場合にも適用される。

送信コイル１２および受信コイル１３は、同極コイルである。それ自体既知の方法において、送信コイル１２および受信コイル１３は、３００Ｈｚ～１８０ｋＨｚの間に含まれる周波数を有する波を送信および受信するように構成される。

地中探知レーダ６０は、例えば１００ＭＨｚ～８ＧＨｚの間に含まれる周波数で地中の電磁波を送信または受信するように構成された送信アンテナ６１および受信アンテナ６２を含む。これらの波が媒体の変化に遭遇すると、波の一部が地表に戻り、受信アンテナ６２によって記録される。

レーダ６０と地面との間の結合を最適化するために、レーダ６０は、誘導センサ１２、１３と基部１６との間に延びるように筐体１８内に配置される。実際、レーダで送受信される電磁波の高周波（１ＧＨｚ以上）の場合、対応する波長は１０センチメートル程度であるため、全体として、電磁波は２～５センチメートルごとに互いに追随する。したがって、レーダ６０を基部１６に隣接して配置することによって、レーダ６０は、操作者による走査中に地面近くに、したがって、その感度が最大になる位置に配置される。

さらに、誘導センサ１２、１３を基部１６から離れた場所に配置することにより、誘導センサは走査中に地面から遠ざけられ、地面または地磁気に存在する磁気破片に対するその感度が低下する。実際、対象物は破片よりも大きく、対象物信号は、誘導センサ１１、１２がシフトされると、ゆっくりと減少する。したがって、対象物信号の振幅と破片信号の振幅との間の比率が改善される。

最後に、誘導センサ１２、１３およびレーダ６０のこの空間構成は、それらの分離を改善し、干渉のリスクを制限または回避さえする。

したがって、基部１６に対するレーダ６０および誘導センサ１２、１３のそれぞれの位置は、最適な結合を保証し、その結果、検出器１の感度を高める。

好ましくは、レーダ６０は、基部１６に可能な限り近くに配置されるか、または基部１６と接触してさえ配置される。例えば、レーダ６０は、レーダ６０と基部１６との間の最小距離ｄが１センチメートル未満、好ましくは約１ミリメートルから約５ミリメートル（１０％以内）になるように筐体１８内に配置される。

送信アンテナ６１および受信アンテナは、検出時に地面と平行に延びるように配置されることが好ましい。実際、この種の空間構成は、レーダ６０による媒体の変化の検出を最適化する。この目的のために、送信アンテナ６１および受信アンテナ６２は、好ましくは、筐体１８の基部１６に平行な平面内に延びるように筐体１８内に配置される。したがって、レーダ６０と筐体１８の基部１６との間の最短距離は、それらを分離する空隙の厚さに等しい。

誘導性センサ１２、１３は、カバー１５の近く、特に機械式リンクを含むカバー１５の部分に配置することができ、検出器１の使用中に誘導性センサ１２、１３を地面から遠ざけることができる。例えば、誘導センサ１２、１３は、基部１６から数センチメートルの距離Ｄ、典型的には約１５ミリメートルから約３０ミリメートル（１０％以内）の間に配置され得る。

検出器１の回路が高い電気抵抗（すなわち、５０オーム程度）を有するため、検出器１は、送信アンテナ６１および受信アンテナ６２に接続されたインピーダンスアダプタ３０も備えている。好ましくは、インピーダンスアダプタ３０は、各アンテナ６１、６２の中央部分に接続される。

インピーダンスアダプタ３０は、特に、カバー１５と誘導センサ１２、１３との間の筐体１８内に収容することができる。

第１の実施形態では、送信コイル１２および受信コイル１３は、プラットフォーム１１の面に直接印刷される。したがって、プラットフォーム１１ならびに送信コイル１２および受信コイル１３は、プリント回路を形成する。この実施形態は、検出ヘッド１０内の誘導センサのコンパクトさおよび検出器１の全体の重量を低減するという利点を有する。ただし、そのコストはかなりのものである。その結果、図２および図３に示される第２の実施形態では、送信コイル１２および受信コイル１３は巻線を含んでもよく、送信コイル１２は受信コイル１３よりも巻数が多い。

機械式リンク２１は、埋め込み、ピボットまたはボールジョイント型の接続を含み得る。好ましくは、図に示されるように、機械式リンク２１はピボットを含む。

必要に応じて、検出器１はまた、操作者による検出器１の把持のための手段４０を備える。通常、把持手段４０は、操作者の腕をスライド可能に受け入れるように構成されたフープ４１と、操作者が握るように構成されたグリップ４２とを備え得る。

ハンドル２０は、入れ子式であってもよく、および／または、例えばねじ止めによって互いに固定される前に互いに組み立てられるように構成されたいくつかの別個の部品を備えてもよい。

それ自体が既知の方法で、検出器１は、特に、誘導センサ１２、１３によって検出された信号を処理するように構成されたマイクロプロセッサを含む処理手段５０、例えば１つまたはいくつかの電子ボード、メモリおよび必要に応じて警告手段および／または表示装置５１も備えている。

処理手段５０は、全体的にまたは部分的に把持手段４０に収容され得る。

送信コイル１２および受信コイル１３のループは、細長い形状を有することができ、すなわち、それらは、プラットフォーム１１の平面において別の寸法よりも大きい寸法を有する。送信アンテナ６１および受信アンテナ６２の両方がそれぞれ送信コイル１２および受信コイル１３のループの１つの中心に収容されている場合、送信および受信１２、１３アンテナ６１、６２もまた、それらの放射面積を最大化し、それにより透過能力を最大化するために、送信コイル１２と受信コイル１３のループのより大きな寸法に沿って細長い形状を有する。例えば、送信アンテナ６１および受信アンテナ６２は、放射面およびアンテナの利得を最大化する一方、パルスを増加させないようにアンテナ６１、６２のスパイラルを形成する各ストランド６３の長さを最小化するために長くされた対数スパイラルの形状を有することができる。細長い対数スパイラルアンテナでは、スパイラルのストランド６３間の間隔は実際に大きく、対数的に増加する。例えば、アンテナ６１、６２を形成する細長い対数スパイラルは、８０ｃｍで約１５０ｃｍの高さを有し得る。変形として、レーダ６０の送信アンテナ６１および受信アンテナ６２は、以下の、クワッドリッジホーン無線アンテナ、蝶ネクタイアンテナ、長方形の蝶ネクタイアンテナ、アルキメデスのスパイラルアンテナ、対数スパイラルアンテナ、ビバルディアンテナ、の種類うちの１つであり得る。

それ自体既知の方法で、送信アンテナ６１および受信アンテナ６２は、良好な導電体である銅で作ることができる。

しかしながら、アンテナの酸化のリスクを低減するために、送信および受信１２、１３アンテナ６１、６２は、部分的にニッケルおよび／またはクロムでできており、部分的に銅で形成され得る。実際、ニッケルとクロムは、導電性でありながら、時間の経過とともに酸化しない。

例えば、各アンテナ６１、６２の中心６４は、銅でできており、金を含む層によって保護されており、アンテナ６１、２６の残りの部分６５は、ニッケルおよび／またはクロムでできている。各アンテナ６１、２６の中心６４と残りのアンテナ６１、６２との間に延在する領域は、銅で作られ、ニッケル（および／またはクロム）の層で覆われ得る。

さらに、送信コイル１２および受信コイル１３との相互作用を制限するために、送信アンテナ６１および受信アンテナ６２の厚さは、コイル１２、１３の吸収の深さよりも小さい。このようにして、アンテナ６１、６２は、誘導センサの磁場から見えなくなる。しかしながら、送信アンテナ１２および受信アンテナ１３の厚さは、アンテナ６１、６２の十分な堅牢性を保証し、破損のリスクを回避するために、閾値厚さよりも大きくなければならないことに留意されたい。したがって、送信アンテナ６１および受信アンテナ６２の厚さは、１００ナノメートル～１ミクロンの間に含まれるように選択される。例えば、送信アンテナ６１および受信アンテナ６２は、２００ｎｍ程度（１０％以内）の厚さを有し得る。

この厚さのアンテナ６１、６２を製造するために、特に物理蒸着（ＰＶＤ）技術を使用することができる。この技法により、実際に、非常に薄い厚さのアンテナ６１、６２を高い寸法精度で得ることができ、一度にいくつかのアンテナを製造することができる。

Claims (15)

1. 機械式リンクによってハンドルに固定された検出ヘッドを備えたデュアル検出器（１）であって、前記検出ヘッドが、
   前記機械式リンクが取り付けられているカバー（１６）と、前記カバー（１６）の反対側にあり、プローブされる地面に面するように構成された基部（１５）とを含む筐体（１８）と、
   前記筐体（１８）に固定して取り付けられた誘導センサ（１２、１３）と、
   前記筐体（１８）に固定して取り付けられており、前記誘導センサ（１２、１３）と前記基部（１５）との間に延在するように前記筐体（１８）に配置された地中探知レーダ（６０）と、
   を含み、
   前記地中探知レーダ（６０）は、送信アンテナ（６１）及び受信アンテナ（６２）を含み、
   前記検出器は、前記誘導センサ（１２、１３）が、それぞれループを形成する別個の送信コイル（１２）および受信コイル（１３）を含み、前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）のうち一方の中央に前記送信アンテナ（６１）が収容され、前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）のうち他方の中央に前記受信アンテナ（６２）が収容されている、
   ことを特徴とする、デュアル検出器（１）。
2. 前記レーダ（６０）と前記基部（１５）との間の最小距離（ｄ）は、１センチメートル以下、好ましくは約１ミリメートル～約５ミリメートルである、請求項１に記載のデュアル検出器。
3. 前記誘導センサ（１２、１３）と前記基部（１５）との間の最大距離（Ｄ）が、約１５ミリメートル～約３０ミリメートルの間に含まれる、請求項１に記載のデュアル検出器。
4. 前記レーダに接続されたインピーダンスアダプタをさらに備えている、請求項１～３のいずれか一項に記載のデュアル検出器。
5. 前記インピーダンスアダプタは、前記誘導センサ（１２、１３）と前記カバー（１６）との間において前記筐体（１８）に収容されている、請求項４に記載のデュアル検出器。
6. 前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）は、別個であり、同心ではない、請求項１～５のいずれか一項に記載のデュアル検出器。
7. 前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）の少なくとも１つは、所与の方向に細長い形状を有し、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナ（６１、６２）もまた、それらの放射面を最大化するために前記方向に細長い形状を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のデュアル検出器。
8. 前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）の両方が、前記所与の方向に細長い形状を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のデュアル検出器。
9. 前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）が同極である、請求項１～８のいずれか一項に記載のデュアル検出器。
10. 前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）が巻線を含み、前記送信コイル（１２）が前記受信コイル（１３）よりも巻数が多い、請求項１～９のいずれか一項に記載のデュアル検出器。
11. 前記送信コイル（１２）および前記受信コイル（１３）がプラットフォーム（１１）に直接印刷され、前記プラットフォーム（１１）がプリント回路を形成する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のデュアル検出器（１）。
12. 前記レーダ（６０）が、クワッドリッジホーン無線アンテナ、蝶ネクタイアンテナ、長方形の蝶ネクタイアンテナ、アルキメデススパイラルアンテナ、対数スパイラルアンテナ、ビバルディアンテナ、細長い対数スパイラルアンテナ、の種類のうち１つの送信アンテナ（６１）および受信アンテナ（６２）を備えている、請求項１～１１のいずれか一項に記載のデュアル検出器（１）。
13. 前記送信アンテナ（６１）および前記受信アンテナ（６２）は、少なくとも部分的にニッケルまたはクロムで作成されている、請求項１０に記載のデュアル検出器（１）。
14. 前記送信アンテナ（６１）および前記受信アンテナ（６２）の中央部分は、銅で作られ、且つその表面に金で作られた保護層を含む、請求項１３に記載のデュアル検出器（１）。
15. 前記送信アンテナ（６１）および前記受信アンテナ（６２）が、例えば、約２００ｎｍに等しい、１００ナノメートル～１ミクロンの間に含まれる厚さを有する、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のデュアル検出器（１）。
    

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