RU2064177C1 - Method of identification of substance and device for its implementation - Google Patents
Method of identification of substance and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2064177C1 RU2064177C1 RU93008262A RU93008262A RU2064177C1 RU 2064177 C1 RU2064177 C1 RU 2064177C1 RU 93008262 A RU93008262 A RU 93008262A RU 93008262 A RU93008262 A RU 93008262A RU 2064177 C1 RU2064177 C1 RU 2064177C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coils
- measuring
- substance
- transmitting
- coil
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к исследованию или анализу веществ с помощью электромагнитных полей. The invention relates to the study or analysis of substances using electromagnetic fields.
Известен детектор объектов, реализующий способ идентификации веществ, в соответствии с которым используют передающую и измерительную катушки индуктивности, предварительно через передающую катушку пропускают переменный ток и измеряют значение переменного тока в измерительной катушке. Значение переменного тока через передающую катушку поддерживают постоянным. Затем, между катушками помещают идентифицируемое вещество, еще раз измеряют значение переменного тока в измерительной катушке, сравнивают полученное значение тока с эталонным и по результатам сравнения идентифицируют вещество (США, N 4668499, 19.09.89, G 01 N 27/72, G 01 R 33/13). A known object detector that implements a method for identifying substances, according to which a transmitting and measuring inductor is used, first an alternating current is passed through the transmitting coil and the value of the alternating current in the measuring coil is measured. The AC value through the transmitting coil is kept constant. Then, an identifiable substance is placed between the coils, the AC value in the measuring coil is measured once more, the obtained current value is compared with the reference value, and the substance is identified by comparison (USA, N 4668499, 09/19/89, G 01 N 27/72, G 01 R 33/13).
Наиболее близким к предлагаемому является способ и устройство определения природы и свойств материала по изменяющемуся электромагнитному полю. В соответствии со способом первичным контуром генерируют изменяющеeся со временем высокочастотное электромагнитное поле, затем в область электромагнитного поля первичного контура помещают вторичный контур и регистрируют во вторичном контуре активную и реактивную компоненту наведенного сигнала. После этого в область генерируемого первичным контуром электромагнитного поля помещают идентифицируемое вещество и вновь регистрируют активную и реактивную компоненту наведенного во вторичном контуре сигнала. Затем путем сравнения результатов регистрации, идентифицируют вещество (ЕПВ (ЕР) N 0375366, 27.06.90, G 01 N 27/02, G 01 N 33/02). Closest to the proposed is a method and apparatus for determining the nature and properties of a material by a changing electromagnetic field. In accordance with the method, the primary circuit generates a time-varying high-frequency electromagnetic field, then a secondary circuit is placed in the electromagnetic field of the primary circuit and the active and reactive component of the induced signal is recorded in the secondary circuit. After that, an identifiable substance is placed in the region of the electromagnetic field generated by the primary circuit and the active and reactive component of the signal induced in the secondary circuit is again recorded. Then, by comparing the registration results, the substance is identified (EPO (EP) N 0375366, 06/27/90, G 01 N 27/02, G 01 N 33/02).
Недостаток известных способов заключается в том, что изменение электромагнитного поля фиксируют путем измерения электрических параметров измерительного контура (значение переменного тока в патенте США N 4868499 или активную и реактивную компоненты навед нного сигнала в патенте ЕПВ N 0375366). Это приводит к низкой информативности исходных данных при идентификации вещества, а следовательно, снижает достоверность идентификации. Кроме того, по этой же причине известный способы не позволяют проводить идентификацию веществ, близких по своей структуре, так как несущественный отличия я показаниях приборов могут быть соизмеримы с разбросами на допустимые погрешности при измерениях. В результате это приводит к снижению разрешающей способности известных способов. Расположение идентифицируемого вещества в области электромагнитного поля первичного контура также снижает достоверность результатов идентификации, так как при этом изменяются и параметры электромагнитного поля первичного контура, что изменяет начальные условия в способах. A disadvantage of the known methods is that the change in the electromagnetic field is recorded by measuring the electrical parameters of the measuring circuit (AC value in U.S. Patent No. 4,868,499 or the active and reactive components of the induced signal in EPO Patent No. 0375366). This leads to low informativeness of the initial data in the identification of substances, and therefore reduces the reliability of identification. In addition, for the same reason, the known methods do not allow the identification of substances that are similar in structure, since insignificant differences in the readings of the instruments can be commensurate with the variation in permissible errors in the measurements. As a result, this leads to a decrease in the resolution of the known methods. The location of the identified substance in the region of the electromagnetic field of the primary circuit also reduces the reliability of the identification results, since the parameters of the electromagnetic field of the primary circuit also change, which changes the initial conditions in the methods.
Таким образом, известные способы при их осуществлении не позволяют достичь технического результата, заключающегося в повышении достоверности идентификации веществ, а также в увеличении разрешающей способности, что позволило бы идентифицировать вещества, близкие по своей структуре и природному происхождению. Thus, the known methods in their implementation do not allow to achieve a technical result, which consists in increasing the reliability of identification of substances, as well as in increasing the resolution, which would allow us to identify substances that are similar in structure and natural origin.
Анализ известных устройств для осуществления способов идентификации веществ с использованием электромагнитного поля показал следующее. Analysis of known devices for implementing methods for identifying substances using an electromagnetic field showed the following.
Известен способ и устройство определения природы и свойств материала по изменяющемуся электромагнитному полю (ЕПВ N 0375366, 27.06.90, G 01 N 27/02, G 01 N 33/02). Устройство содержит первичный контур, генерирующий изменяющееся во времени высокочастотное электромагнитное поле, и регистрирующий контур, расположенный рядом с первичным. Идентифицируемый материал помещают в область электромагнитного поля, создаваемого первичным контуром. Регистрирующий контур подключен к измерительному устройству, фиксирующему значения активной и реактивной компонент наведенного в контуре сигнала, которые зависят от полного внутреннего сопротивления идентифицируемого материала. A known method and device for determining the nature and properties of a material by a changing electromagnetic field (EPO N 0375366, 06/27/90, G 01 N 27/02, G 01 N 33/02). The device contains a primary circuit that generates a time-varying high-frequency electromagnetic field, and a recording circuit located next to the primary. Identifiable material is placed in the region of the electromagnetic field created by the primary circuit. The recording circuit is connected to a measuring device that records the values of the active and reactive components of the signal induced in the circuit, which depend on the total internal resistance of the identified material.
Наиболее близким к предлагаемому устройству для осуществления способа идентификации веществ является детектор объектов, содержащий передающую и измерительную катушки, расположенные вблизи пути, на котором регистрируется объект, и возбудитель передающей катушки. Детектор также содержит осциллятор, соединенный с передающей катушкой; измеритель переменного тока в передающей катушке, компаратор для сравнения измеряемого переменного тока с эталонным значением и для формирования напряжения сигнала рассогласования (США N 4868499, 19.09.89, G 01 N 27/72, G 01 R 33/12). Closest to the proposed device for implementing the method of identification of substances is an object detector containing transmitting and measuring coils located near the path on which the object is recorded, and the pathogen of the transmitting coil. The detector also contains an oscillator connected to the transmitting coil; meter of alternating current in the transmitting coil, a comparator for comparing the measured alternating current with a reference value and for generating the voltage of the error signal (US N 4868499, 09/19/89, G 01 N 27/72, G 01 R 33/12).
Недостаток известных устройств заключается в том, что они позволяют фиксировать изменение электромагнитного поля только путем измерения электрических параметров измерительного контура. Это не отражает достаточно качественно свойства вещества и их природное происхождение, что обуславливает низкую информативность исходных данных при идентификации вещества, а следовательно, снижает достоверность идентификации. Кроме того, по этой же причине известные устройства не позволяют проводить идентификацию веществ, близких по своей структуре, так как несущественные отличия в показаниях приборов могут быть соизмеримы с допустимыми погрешностями при измерениях. Кроме того, показания приборов зависят от параметров окружающей среды (давление, влажность, температура). Эти недостатки снижают разрешающую способность известных устройств. Поскольку конструкция известных устройств предполагает размещение идентифицируемого вещества в области электромагнитного поля первичного контура (передающей катушки), идентифицируемое вещество искажает параметры исходного электромагнитного поля, что изменяет начальные условия при идентификации вещества. A disadvantage of the known devices is that they allow you to record the change in the electromagnetic field only by measuring the electrical parameters of the measuring circuit. This does not reflect sufficiently qualitatively the properties of the substance and their natural origin, which leads to low information content of the initial data for the identification of the substance, and therefore reduces the reliability of identification. In addition, for the same reason, the known devices do not allow the identification of substances that are similar in structure, since insignificant differences in the readings of the devices can be commensurate with the permissible errors in the measurements. In addition, the readings of the instruments depend on the environmental parameters (pressure, humidity, temperature). These disadvantages reduce the resolution of the known devices. Since the design of known devices involves the placement of an identifiable substance in the electromagnetic field of the primary circuit (transmitting coil), the identifiable substance distorts the parameters of the initial electromagnetic field, which changes the initial conditions for the identification of the substance.
Таким образом, известные устройства при их осуществлении не позволяют достичь технического результата, заключающегося в повышении достоверности идентификации веществ, а также в увеличении разрешающей способности, позволяющей идентифицировать вещества, близкие по своей структуре и природному происхождению. Thus, the known devices in their implementation do not allow to achieve a technical result, which consists in increasing the reliability of the identification of substances, as well as in increasing the resolution, which allows to identify substances that are similar in structure and natural origin.
Предлагаемое изобретение на способ решает задачу создания способа идентификации веществ, который при его осуществлении позволяет достичь технический результат, заключающийся в повышении достоверности идентификации, а также в увеличении разрешающей способности, что позволяет идентифицировать вещества, близкие по своим природным свойствам и структуре. The present invention to the method solves the problem of creating a method for the identification of substances, which, when implemented, allows to achieve a technical result, which consists in increasing the reliability of identification, as well as in increasing the resolution, which allows to identify substances that are close in their natural properties and structure.
Суть изобретения заключается в том, что в способе идентификации веществ, в соответствии с которым первичным контуром генерируют электромагнитное поле и регистрируют параметры сигнала в измерительном контуре в присутствии идентифицируемого вещества, первичным контуром генерируют низкочастотное импульсное сложномодулированное электромагнитное поле, измеряют фазу, коэффициент нелинейных искажений и спектральный состав сигнала в первичном контуре, путем индуцирования электромагнитного поля двумя передающими катушками, расположенными вблизи первичного контура, и магнитного взаимодействия каждой передающей катушки с расположенной с ней на одном ферромагнитном сердечнике соответствующей измерительной катушкой, возбуждают ЭДС в виде затухающих периодических колебаний в измерительных катушках, размещают идентифицируемое вещество вблизи концов ферромагнитных сердечников со стороны измерительных катушек и измеряют коэффициент нелинейных искажений, фазу и спектральный состав сигнала измерительных катушек, сравнивают результаты измерения параметров сигнала в первичном и измерительном контурах и по результатам сравнения идентифицируют вещество, при этом параметры сигнала в первичном контуре поддерживают постоянными в процессе всех измерений. The essence of the invention lies in the fact that in the method of identification of substances, according to which the primary circuit generates an electromagnetic field and records the signal parameters in the measuring circuit in the presence of an identifiable substance, the primary circuit generates a low-frequency pulsed complex modulated electromagnetic field, the phase, the coefficient of nonlinear distortion and spectral are measured the composition of the signal in the primary circuit, by inducing an electromagnetic field by two transmitting coils, are located near the primary circuit and the magnetic interaction of each transmitting coil with the corresponding measuring coil located on it on the same ferromagnetic core, emfs are emitted in the form of damped periodic oscillations in the measuring coils, an identifiable substance is placed near the ends of the ferromagnetic cores on the side of the measuring coils and the non-linear distortion coefficient is measured , phase and spectral composition of the signal of the measuring coils, compare the results of measuring the signal parameters in ne between primary and measuring circuit and for comparing the results of identifying a substance, wherein the parameters of the signal in the primary circuit is maintained constant in all measurements.
Технический результат достигается следующим образом. В предлагаемом способе для идентификации вещества используют сложномодулированное электромагнитное поле (СМ ЭМП). В сложномодулированном ЭМП присутствуют все виды модуляции (амплитудная, фазовая, частотная), что обуславливает присутствие в нем большого количества гармонических составляющих, каждая из которых характеризуется своей амплитудой, фазой и частотой, обуславливающей местоположение данной гармоники в спектре. Таким образом, СМ ЭМП, благодаря своей структуре, содержит в себе большой объем информации, что повышает достоверность идентификации вещества. Кроме того, поскольку СМ ЭМП полигармонично, обеспечивается возможность отслеживать даже незначительные изменения в структуре ЭМП, анализируя спектральный состав, регистрируя коэффициент нелинейных искажений и фазу. Это позволяет повысить не только достоверность, но и разрешающую способность предлагаемого способа, а следовательно, позволяет идентифицировать близкие по своей структуре вещества. Использование для идентификации вещества импульсного сложномодулированного электромагнитного поля позволяет формировать первичным контуром тестовый сигнал, который имеет ограниченный во времени спектр с определенным составом гармонических составляющих с конкретными коэффициентом нелинейных искажений и фазой, что и позволяют проследить в дальнейшем изменения его структуры в присутствии идентифицируемого вещества. Использование низкочастотного импульсного сложномодулированного электромагнитного поля (ИСМ ЭМП) позволяет формировать периодическую последовательность тестовых импульсов ИСМ ЭМП, разнесенных во времени, что позволяют фиксировать изменения структуры ЭМП каждого тестового сигнала. Это позволяет повторить тест несколько раз подряд, что повышает достоверность способа. Расположение идентифицируемого вещества в области электромагнитного поля измерительного контура, обеспечивает непосредственное взаимодействие первичного и измерительного контуров, что позволяет сохранить начальные условия выполнения способа (исходные параметры ЭМП первичного и измерительного контуров), а следовательно, повышает достоверность способа. Кроме того, способ позволяет работать непосредственно с электромагнитным полем, параметры которого взаимодействуют с веществом, а не использовать относительные измерения, например, величину наведенного в измерительном контуре переменного тока или активную и реактивную составляющие навед нного сигнала. Это также повышает достоверность способа. The technical result is achieved as follows. In the proposed method for the identification of substances using a complex modulated electromagnetic field (SM EMF). A complexly modulated EMF contains all types of modulation (amplitude, phase, frequency), which determines the presence of a large number of harmonic components in it, each of which is characterized by its amplitude, phase and frequency, which determines the location of this harmonic in the spectrum. Thus, SM EMF, due to its structure, contains a large amount of information, which increases the reliability of the identification of a substance. In addition, since SM EMF is polyharmonic, it is possible to track even minor changes in the EMF structure by analyzing the spectral composition, recording the non-linear distortion coefficient and phase. This allows you to increase not only the reliability, but also the resolution of the proposed method, and therefore, allows you to identify substances that are close in structure. The use of a pulsed complex-modulated electromagnetic field to identify the substance allows the primary circuit to form a test signal that has a time-limited spectrum with a specific composition of harmonic components with specific non-linear distortion coefficient and phase, which allows us to trace further changes in its structure in the presence of the identified substance. Using a low-frequency pulsed complex-modulated electromagnetic field (ISM EMF) allows you to generate a periodic sequence of test pulses of the ISM EMF spaced in time, which allows you to record changes in the structure of the EMF of each test signal. This allows you to repeat the test several times in a row, which increases the reliability of the method. The location of the identified substance in the electromagnetic field of the measuring circuit provides direct interaction between the primary and measuring circuits, which allows you to save the initial conditions of the method (the initial parameters of the electromagnetic field of the primary and measuring circuits), and therefore, increases the reliability of the method. In addition, the method allows working directly with an electromagnetic field whose parameters interact with the substance, rather than using relative measurements, for example, the magnitude of the alternating current induced in the measuring circuit or the active and reactive components of the induced signal. It also increases the reliability of the method.
Таким образом, предлагаемый способ идентификации вещества при его осуществлении позволяет достичь технический результат, заключающийся в повышении достоверности результатов идентификации, а также в увеличении разрешающей способности при идентификации веществ, близких по своей структуре и природному происхождению. Thus, the proposed method for identifying a substance in its implementation allows to achieve a technical result, which consists in increasing the reliability of the identification results, as well as in increasing the resolution in identifying substances that are close in structure and natural origin.
Предлагаемое изобретение "Устройство для осуществления способа идентификации вещества" решает задачу создания устройства, которое при его осуществлении позволяет достичь технический результат, заключающийся в повышении достоверности идентификации веществ, а также в повышении разрешающей способности, что позволяет идентифицировать вещества, близкие по своей структуре и природному происхождению. The present invention "Device for implementing the method of identification of substances" solves the problem of creating a device that, when implemented, allows to achieve a technical result, which consists in increasing the reliability of identification of substances, as well as in increasing the resolution, which allows to identify substances that are close in structure and natural origin .
При этом суть изобретения заключается в том, что в устройстве для осуществления способа идентификации вещества, содержащее передающую и измерительную катушки, возбудитель передающей катушки, измерительный блок, соединенный первым входом с передающей, а вторым с измерительной катушками, дополнительно введены и установлены напротив соответствующих первых катушек вторая передающая катушка, соединенная одним из концов обмотки с одноименным концом обмотки первой катушки, и вторая измерительная катушка, соединенная одним из концов обмотки с третьим входом измерительного блока, свободные одноименные концы обмоток катушек заземлены, при этом параллельно каждой катушке подключен конденсатор, кроме того, в устройство введены два ферромагнитных сердечника, один из которых является общим для первых измерительной и передающей катушек, а второй для вторых измерительной и передающей катушек, концы ферромагнитных сердечников со стороны измерительных катушек расположены вблизи идентифицируемого вещества кроме того, возбудитель передающей катушки содержит генератор импульсов, параллельно выходу которого подключен перестраиваемый параллельный колебательный LС-контур, при этом передающие катушки расположены вблизи катушки колебательного контура возбудителя, на выходе измерительного блока введены анализатор спектра, измеритель нелинейных искажений и измеритель фазы, выходы которых являются выходами устройства. Кроме того, измерительный блок содержит первый и второй дифференциальный усилители и два переменных резистора, первый дифференциальный усилитель подключен входами через соответствующие переменные резисторы к второму и третьему входам устройства, а выходом к одному из входов второго дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к первому входу устройства, а выход ко входам анализатора спектра, измерителя нелинейных искажений и измерителя фазы, выходы которых являются выходами устройства. The essence of the invention lies in the fact that in a device for implementing a method for identifying a substance containing a transmitting and measuring coil, a transmitter coil exciter, a measuring unit connected to the first input to the transmitting and the second to the measuring coils are additionally introduced and installed opposite the corresponding first coils a second transmitting coil connected by one end of the winding to the same end winding of the first coil, and a second measuring coil connected by one of the ends of the windings with the third input of the measuring unit, the free ends of the coil windings of the same name are grounded, and a capacitor is connected in parallel to each coil, in addition, two ferromagnetic cores are introduced into the device, one of which is common for the first measuring and transmitting coils, and the second for the second measuring and transmitting coils, the ends of the ferromagnetic cores on the side of the measuring coils are located near the identified substance in addition, the pathogen of the transmitting coil contains a pulse generator, parallel to the output of which a tunable parallel oscillating LC circuit is connected, while the transmitting coils are located near the coil of the oscillating circuit of the pathogen, a spectrum analyzer, a nonlinear distortion meter, and a phase meter, the outputs of which are the device outputs, are introduced at the output of the measuring unit. In addition, the measuring unit contains the first and second differential amplifiers and two variable resistors, the first differential amplifier is connected by inputs through the corresponding variable resistors to the second and third inputs of the device, and by the output to one of the inputs of the second differential amplifier, the second input of which is connected to the first input of the device and the output to the inputs of the spectrum analyzer, non-linear distortion meter and phase meter, the outputs of which are the outputs of the device.
Технический результат достигается следующим образом. Нагрузкой генератора низкочастотных импульсов в возбудителе передающих катушек является параллельный LС-контур, в котором по каждому импульсу возникают затухающие периодические колебания. При этом катушка индуцирует электромагнитное поле в виде низкочастотной последовательности электромагнитных импульсов, также имеющих характер затухающих периодических колебаний. Для такого вида колебаний характерно присутствие всех видов модуляции (амплитудной, фазовой, частотной) что делает их спектр богатым гармониками полигармоническим. Следовательно, результирующее электромагнитное поле, индуцированное катушкой параллельного колебательного LC-контура возбудителя, является низкочастотным, импульсным, сложномодулированным, полигармоническим. Таким образом, сложномодулированное электромагнитное поле благодаря своей структуре содержит в себе большой объем информации, поэтому использование его и качестве тестового сигнала для идентификации веществ повышает достоверность идентификации. Благодаря тому, что возбудитель формирует сложномодулированное электромагнитное поле в виде последовательности импульсов, у которых спектральный состав, коэффициент нелинейных искажений и фазу определяют параметры колебательного LC- контура (нагрузки генератора), формируется последовательность идентичных тестовых сигналов, каждый из которых имеет ограниченный во времени спектр с определенным составом гармонических составляющих, с конкретными коэффициентом нелинейных искажений и фазой. Это и позволяет проследить в дальнейшем изменения структуры электромагнитного импульса при идентификации вещества. Поскольку возбудитель формирует низкочастотное импульсное электромагнитное поле, обеспечивается возможность разнести во времени последовательность тестовых импульсов, что позволяет фиксировать изменения структуры электромагнитного поля каждого тестового сигнала. Это позволяет повторить тест неоднократно, что повышает достоверность способа. Кроме того, благодаря тому, что сложномодулированное электромагнитное поле полигармонично, обеспечивается возможность отслеживать даже незначительные изменения в структуре электромагнитного поля, анализируя спектральный состав и регистрируя коэффициент нелинейных искажений и фазу. Это позволяет повысить не только достоверности идентификации, но и разрешающую способность предлагаемого устройства, так как позволяет идентифицировать близкие по своей структуре вещества. Электромагнитное поле возбудителя наводит ток в передающих катушках, которые расположены напротив друг друга и с подключенными к ним параллельно конденсаторами образуют параллельные колебательные LС-контура. При этом катушки контуров также индуцируют импульсное сложномодулированное электромагнитное поле, параметры которого (спектральный состав, коэффициент нелинейных искажений и фаза) определяются параметрами образованных колебательных контуров. В результате между передающими катушками формируется суммарное импульсное сложномодулированное ЭМП, еще более богатое гармоническими составляющими, чем ЭМП катушки возбудителя. Это повышает информативность тестового сигнала, а следовательно, достоверность идентификации веществ и разрешающей способности устройства. Передающие и измерительные катушки имеют соответственно общие сердечники, благодаря чему ЭДС, наведенная в измерительных катушках, обусловлена как воздействием на них через пространство суммарного ЭМП передающих катушек,так и их связью через сердечник. Благодаря тому, что к измерительным катушкам подключены параллельно конденсаторы, как и в предыдущем случае, образуются колебательные LC-контура. Аналогично между измерительными катушками, также расположенными напротив друг друга, формируется суммарное сложномодулированное ЭМП, обогащенное гармоническими составляющими, что также повышает достоверность идентификации веществ и разрешающую способность устройства. Благодаря тому, что вещество установлено со стороны концов сердечников измерительных катушек, а не между передающими и измерительными катушками, не искажается ЭМП передающих катушек, что позволяет сохранить его начальные параметры на время идентификации вещества. Кроме того, благодаря такому расположению вещество оказывается в зоне суммарного электромагнитного поля измерительных катушек, что повышает как достоверность идентификации, так и разрешающую способность устройства. Измерительный блок позволяет идентифицировать вещество путем сравнения спектрального состава, коэффициента нелинейных искажений и фазы тестового ЭМП и ЭМП измерительных катушек. При этом первый дифференциальный усилитель выделяет наведенный в измерительных катушках сигнал, характеризующий идентифицируемой вещество, а второй дифференциальный усилитель сравнивает его с сигналом, наведенным тестовым ЭМП в передающих катушках. Разультирующий сигнал анализируют и по результатам идентифицируют вещество. The technical result is achieved as follows. The load of the low-frequency pulse generator in the exciter of the transmitting coils is a parallel LC circuit in which damped periodic oscillations occur for each pulse. In this case, the coil induces an electromagnetic field in the form of a low-frequency sequence of electromagnetic pulses, which also have the character of damped periodic oscillations. This type of oscillation is characterized by the presence of all types of modulation (amplitude, phase, frequency), which makes their spectrum rich in harmonics polyharmonic. Therefore, the resulting electromagnetic field induced by the coil of the parallel oscillatory LC circuit of the pathogen is low-frequency, pulsed, complex modulated, polyharmonic. Thus, due to its structure, a complex-modulated electromagnetic field contains a large amount of information, therefore, using it and the quality of the test signal for the identification of substances increases the reliability of identification. Due to the fact that the pathogen generates a complex modulated electromagnetic field in the form of a sequence of pulses in which the spectral composition, nonlinear distortion coefficient and phase determine the parameters of the oscillating LC circuit (generator load), a sequence of identical test signals is formed, each of which has a time-limited spectrum with a specific composition of harmonic components, with specific non-linear distortion factor and phase. This allows us to trace further changes in the structure of the electromagnetic pulse in the identification of substances. Since the pathogen generates a low-frequency pulsed electromagnetic field, it is possible to span the sequence of test pulses in time, which allows you to record changes in the structure of the electromagnetic field of each test signal. This allows you to repeat the test repeatedly, which increases the reliability of the method. In addition, due to the fact that a complex-modulated electromagnetic field is polyharmonic, it is possible to track even minor changes in the structure of the electromagnetic field, analyzing the spectral composition and recording the non-linear distortion coefficient and phase. This allows you to increase not only the reliability of identification, but also the resolution of the proposed device, as it allows you to identify substances that are close in structure. The electromagnetic field of the pathogen induces current in the transmitting coils, which are located opposite each other and with parallel capacitors connected to them form parallel oscillating LC circuits. In this case, the coil coils also induce a pulsed complex modulated electromagnetic field, the parameters of which (spectral composition, coefficient of nonlinear distortion and phase) are determined by the parameters of the generated vibrational circuits. As a result, between the transmitting coils a total pulse complex modulated EMF is formed, even richer in harmonic components than the EMF of the pathogen coil. This increases the information content of the test signal, and therefore, the reliability of the identification of substances and the resolution of the device. The transmitting and measuring coils respectively have common cores, due to which the EMF induced in the measuring coils is due to both the effect of the transmitting coils on them through the space of the total EMF and their communication through the core. Due to the fact that capacitors are connected in parallel to the measuring coils, as in the previous case, oscillatory LC circuits are formed. Similarly, between measuring coils, also located opposite each other, a total complex modulated EMF is formed, enriched in harmonic components, which also increases the reliability of the identification of substances and the resolution of the device. Due to the fact that the substance is installed on the side of the ends of the cores of the measuring coils, and not between the transmitting and measuring coils, the EMF of the transmitting coils is not distorted, which allows you to save its initial parameters for the time of identification of the substance. In addition, due to this arrangement, the substance is in the zone of the total electromagnetic field of the measuring coils, which increases both the reliability of the identification and the resolution of the device. The measuring unit allows you to identify the substance by comparing the spectral composition, the coefficient of nonlinear distortion and the phase of the test EMF and EMF measuring coils. In this case, the first differential amplifier selects a signal induced in the measuring coils characterizing the substance being identified, and the second differential amplifier compares it with the signal induced by the test EMF in the transmitting coils. The resulting signal is analyzed and the substance is identified by the results.
Таким образом, предлагаемое устройство для осуществления способа идентификации веществ при его реализации обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении достоверности идентификации веществ и в увеличении разрешающей способности устройства, заключающегося в возможности идентификации веществ, близких по своей структуре к природному происхождению. Thus, the proposed device for implementing the method of identification of substances during its implementation ensures the achievement of a technical result, which consists in increasing the reliability of identification of substances and in increasing the resolution of the device, which consists in the possibility of identifying substances that are close in structure to natural origin.
На чертеже изображено устройство для осуществления способа идентификации вещества. The drawing shows a device for implementing the method of identification of a substance.
Устройство содержит возбудитель 1 передающей катушки, который включает в себя низкочастотный импульсный генератор 2, параллельно выходу которого подключен перестраиваемый параллельный колебательный LC-контур 3; объединенные соответственно общими ферромагнитными сердечниками 4,5 передающие 6,7 и измерительные 8,9 катушки; конденсаторы 10,11,12,13, подключенные параллельно к передающим 6,7 и измерительным 8,9 катушкам соответственно; измерительной блок 14, подключенный соответственно вторым и третьим входами к одноименным концам обмоток измерительных катушек 8,9, вторые концы обмоток которых заземлены. Первым входом измерительный блок 14 подключен к одноименным концам обмоток передающих катушек 6,7, вторые концы которых заземлены. Контейнер 15 для вещества установлен со стороны концов сердечников 4,5 измерительных катушек 8,9. The device contains a pathogen 1 of the transmitting coil, which includes a low-frequency pulse generator 2, parallel to the output of which is connected tunable parallel oscillatory LC circuit 3; combined transmitting 6.7 and measuring 8.9 coils respectively combined by common ferromagnetic cores 4,5; capacitors 10,11,12,13 connected in parallel to transmitting 6.7 and measuring 8.9 coils, respectively; measuring unit 14, connected respectively by the second and third inputs to the same ends of the windings of the measuring coils 8.9, the second ends of the windings of which are grounded. The first input of the measuring unit 14 is connected to the same ends of the windings of the transmitting coils 6,7, the second ends of which are grounded. The container 15 for the substance is installed on the side of the ends of the cores 4.5 of the measuring coils 8.9.
Измерительный блок 14 содержит первый 16 и второй 17 дифференциальные усилители. Входы усилителя 16 подключены ко второму и третьему входам устройства 14 через переменные резисторы 18, 19 соответственно. Выход усилителя 16 подключен к одному из выходов усилителя 17, второй вход которого подключен к первому входу устройства 14, а выход ко входам анализатора спектра 20 измерителя нелинейных искажений 21 и измерителя фазы 22, выходы которых являются выходами устройства. The measuring unit 14 contains the first 16 and second 17 differential amplifiers. The inputs of the amplifier 16 are connected to the second and third inputs of the device 14 through variable resistors 18, 19, respectively. The output of the amplifier 16 is connected to one of the outputs of the amplifier 17, the second input of which is connected to the first input of the device 14, and the output to the inputs of the spectrum analyzer 20 of the nonlinear distortion meter 21 and the phase meter 22, the outputs of which are the outputs of the device.
Способ используют следующим образом. Первичным контуром генерируют импульсное сложномодулированное электромагнитное поле. Регистрируют параметры сформированного ЭМП, а именно, анализируют спектральный состав, фиксируют коэффициент нелинейных искажений и фазу. Полученные результаты регистрации соответствуют начальным условиям. В течение времени выполнения способа параметры электромагнитного поля, генерируемого первичным контуром (начальные условия) поддерживают постоянными. Затем путем индуцирования электромагнитного поля двумя передающими катушками, расположенными вблизи первичного контура, и магнитного взаимодействия каждой передающей катушки с расположенной с ней на одном ферромагнитном сердечнике соответствующей измерительной катушкой возбуждают ЭДС в виде затухающих периодических колебаний в измерительных катушках. После этого размещают идентифицируемое вещество вблизи концов ферромагнитных сердечников со стороны измерительных катушек. Затем регистрируют параметры электромагнитного поля измерительного контура: анализируют спектральный состав и фиксируют коэффициент нелинейных искажений и фазу. После этого сравнивают результаты регистрации параметров ЭМП первичного контура, соответствующие начальным условиям, с результатами регистрации параметров ЭМП измерительного контура в присутствии идентифицируемого вещества. При этом проводят сравнительный анализ спектрального состава импульса электромагнитного поля, сравнивают коэффициенты нелинейных искажений и фазы. По результатам сравнения идентифицируют вещество. The method is used as follows. The primary circuit generates a pulsed complex modulated electromagnetic field. The parameters of the formed EMF are recorded, namely, the spectral composition is analyzed, the coefficient of nonlinear distortion and phase are recorded. The registration results obtained correspond to the initial conditions. During the execution time of the method, the parameters of the electromagnetic field generated by the primary circuit (initial conditions) are kept constant. Then, by inducing an electromagnetic field by two transmitting coils located near the primary circuit and magnetic interaction of each transmitting coil with a corresponding measuring coil located on it on the same ferromagnetic core, an EMF is excited in the form of damped periodic oscillations in the measuring coils. After that, an identifiable substance is placed near the ends of the ferromagnetic cores from the side of the measuring coils. Then the parameters of the electromagnetic field of the measuring circuit are recorded: the spectral composition is analyzed and the coefficient of nonlinear distortion and phase are recorded. After that, the results of registration of the parameters of the EMF of the primary circuit corresponding to the initial conditions are compared with the results of the registration of the parameters of the EMF of the measuring circuit in the presence of an identifiable substance. In this case, a comparative analysis of the spectral composition of the pulse of the electromagnetic field is carried out, the coefficients of nonlinear distortion and phase are compared. By comparison, the substance is identified.
Для использования способа предварительно формируют базу данных, которая содержит информацию о параметрах импульсного сложномодулированного электромагнитного поля, соответствующих различным веществам. Для формирования базы данных также используют предлагаемый способ, но в этом случае идентифицируемое вещество заранее известно. To use the method, a database is preliminarily formed, which contains information on the parameters of a pulsed complex-modulated electromagnetic field corresponding to various substances. To form the database, the proposed method is also used, but in this case, the identified substance is known in advance.
Устройство работает следующим образом. После включения напряжения питания генератор импульсов 2 формирует на выходе низкочастотную последовательность импульсов, каждый из которых возбуждает в LС-контуре 3 затухающие периодические колебания. При этом катушка контура 3 формирует вокруг себя импульсное ЭМП, каждый импульс которого также имеет вид затухающих периодических колебаний, для которых характерно присутствие всех видов модуляции, что обогащает их спектр гармоническими составляющими. Таким образом, возбудитель 1 формирует низкочастотное импульсное сложномодулированное ЭМП. Электромагнитное поле возбудителя наводит ЭДС в передающих катушках 6,7 в виде затухающих периодических колебаний. Так как катушки 6,7 в совокупности с подключенными к ним параллельно конденсаторами 10,11 образуют параллельные колебательные контура, то катушки контуров индуцируют низкочастотное сложномодулированное ЭМП с параметрами, определяемыми параметрами образованных колебательных контуров. The device operates as follows. After turning on the supply voltage, the pulse generator 2 generates a low-frequency pulse train at the output, each of which excites damped periodic oscillations in the LC circuit 3. In this case, the coil of circuit 3 forms a pulsed electromagnetic field around itself, each pulse of which also has the form of damped periodic oscillations, which are characterized by the presence of all types of modulation, which enriches their spectrum with harmonic components. Thus, the pathogen 1 forms a low-frequency pulse complex modulated EMF. The electromagnetic field of the pathogen induces an EMF in the transmitting coils of 6.7 in the form of damped periodic oscillations. Since the coils 6,7 together with the capacitors 10,11 connected in parallel form parallel oscillatory circuits, the coil coils induce a low-frequency complex-modulated EMF with parameters determined by the parameters of the formed oscillatory circuits.
В измерительных катушках 8,9 через пространство взаимодействия с катушками 6,7 и посредством сердечников 4,5 также наводится ЭДС в виде затухающих периодических колебаний. В результате катушки 8,9, образующие с подключенными к ним параллельно конденсаторами 12,13 параллельные колебательные LC-контуры, аналогично предыдущему, индуцируют низкочастотное импульсное сложномодулированное ЭМП с параметрами, определяемыми параметрами образованных колебательных контуров. После этого регистрируют параметры ЭМП, сформированного передающими катушками 6,7. Для этого переменными резисторами 18,19 выставляют на выходе усилителя 16 нулевой уровень. В этом случае на выходе усилителя 17 присутствует только сигнал с передающих катушек 6,7, наведенный в них электромагнитным полем возбудителя 1. Поэтому параметры этого сигнала (спектральный состав, коэффициент нелинейных искажений и фаза) адекватны параметрам ЭМП, индуцированного передающими катушками 6,7. In measuring coils 8.9 through the space of interaction with coils 6.7 and by means of cores 4.5, an EMF is also induced in the form of damped periodic oscillations. As a result, coils of 8.9, forming parallel oscillatory LC circuits with 12,13 parallel capacitors connected to them, similarly to the previous one, induce a low-frequency pulsed complex-modulated EMF with parameters determined by the parameters of the formed oscillatory circuits. After that, the parameters of the EMF formed by the transmitting coils 6.7 are recorded. For this, variable resistors 18.19 set the output of the amplifier 16 to zero. In this case, only the signal from the transmitting coils 6.7, induced in them by the electromagnetic field of the pathogen 1, is present at the output of the amplifier 17. Therefore, the parameters of this signal (spectral composition, non-linear distortion coefficient and phase) are adequate to the parameters of the electromagnetic field induced by the transmitting coils 6.7.
После регистрации параметров тестового сигнала, не изменяя положения подвижных контактов резисторов 18,19, устанавливают со стороны сердечников 4,5 измерительных катушек 8,9 контейнер 15 с идентифицируемым веществом. В результате силовые магнитные линии суммарного электромагнитного поля, индуцированного катушками 8,9, замыкаются уже не только через пространство взаимодействия катушек 8,9, но и через исследуемое вещество, что приводит к искажению первоначальной структуры их суммарного электромагнитного поля. Вследствие этого изменяются параметры (амплитуда, фаза) сигналов, наведенных первоначально в измерительных катушках 8,9 суммарным электромагнитным полем передающих катушек 6,7, что ведет к разбалансу выходного напряжения усилителя 16. При этом на его выходе выделяется разностный сигнал с измерительных катушек 8,9 обусловленный присутствием идентифицируемого вещества и характеризующий структурное изменение суммарного ЭМП катушек 8,9 который устанавливается на одном из входов усилителя 17, на втором входе которого уже присутствует тестовый сигнал с передающих катушек. Усилитель 17 сравнивает оба сигнала и формирует на своем выходе разностный сигнал, который и используют для идентификации вещества. Для чего анализируют его спектральный состав, измеряют нелинейные искажения и фазу с помощью соответствующих приборов 20,21 и 22. After registering the parameters of the test signal, without changing the position of the movable contacts of the resistors 18.19, from the side of the cores 4.5 measuring coils 8.9 are installed a container 15 with an identifiable substance. As a result, the magnetic field lines of the total electromagnetic field induced by the 8.9 coils are closed not only through the interaction space of the 8.9 coils, but also through the substance under study, which leads to a distortion of the initial structure of their total electromagnetic field. As a result of this, the parameters (amplitude, phase) of the signals initially induced in the measuring coils by 8.9 by the total electromagnetic field of the transmitting coils 6.7 are changed, which leads to an imbalance in the output voltage of the amplifier 16. In this case, the difference signal from the measuring coils 8 is allocated at its output 9 due to the presence of an identifiable substance and characterizing the structural change in the total EMF of the coils 8.9 which is installed at one of the inputs of the amplifier 17, at the second input of which there is already a test Igna with the transmitting coil. The amplifier 17 compares both signals and generates a difference signal at its output, which is used to identify the substance. Why analyze its spectral composition, measure the nonlinear distortion and phase using the appropriate instruments 20,21 and 22.
Источники информации
1. Патент США N 486499, G 01 N 27/72, G 01 R 33/13, 1989.Information sources
1. US patent N 486499, G 01 N 27/72, G 01 R 33/13, 1989.
2. ЕПВ (ЕР), эаявка N 0375366, G 01 N 27/02, G 01 N 33/02, 1990. 2. EPO (EP), application No. 0375366, G 01 N 27/02, G 01 N 33/02, 1990.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93008262A RU2064177C1 (en) | 1993-02-11 | 1993-02-11 | Method of identification of substance and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93008262A RU2064177C1 (en) | 1993-02-11 | 1993-02-11 | Method of identification of substance and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93008262A RU93008262A (en) | 1995-07-09 |
| RU2064177C1 true RU2064177C1 (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=20137201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93008262A RU2064177C1 (en) | 1993-02-11 | 1993-02-11 | Method of identification of substance and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2064177C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093431A1 (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Valentin Nikolaevich Samojlov | Method and device for detecting hidden substances |
| RU2498291C1 (en) * | 2012-05-05 | 2013-11-10 | Валерий Иванович Баньков | Method of identifying aqueous solutions |
-
1993
- 1993-02-11 RU RU93008262A patent/RU2064177C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 486499, кл. G 01 N 27/72, G 01 R 33/13, 1989г. EP N 0375366, G 01 N 27/02, 1990г. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093431A1 (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Valentin Nikolaevich Samojlov | Method and device for detecting hidden substances |
| RU2498291C1 (en) * | 2012-05-05 | 2013-11-10 | Валерий Иванович Баньков | Method of identifying aqueous solutions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5343147A (en) | Method and apparatus for using stochastic excitation and a superconducting quantum interference device (SAUID) to perform wideband frequency response measurements | |
| US5049819A (en) | Magnetic resonance analysis in real time, industrial usage mode | |
| US5302896A (en) | Magnetic resonance analysis in real time industrial usage mode | |
| EP0576421A1 (en) | Magnetic resonance analysis in real time, industrial usage mode | |
| JPH02504077A (en) | Non-destructive measurement method and device for magnetic properties of test object | |
| Harbridge et al. | Enhanced signal intensities obtained by out-of-phase rapid-passage EPR for samples with long electron spin relaxation times | |
| RU2064177C1 (en) | Method of identification of substance and device for its implementation | |
| JPH01155253A (en) | Phase correction of complex magnetic resonance spectrum and decision apparatus therefor | |
| US4087738A (en) | Magnetic resonance detection method and apparatus | |
| NL8802732A (en) | MAGNETIC RESONANCE METHOD AND DEVICE. | |
| US4835471A (en) | Measuring device with oscillation circuit including an exciting coil and tuned to a specific resonant frequency, for determining content of magnetizable substances in materials | |
| Von Martens | Interferometric counting methods for measuring displacements in the range 10-9 m to 1 m | |
| ITTO940709A1 (en) | PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR TESTING A SAMPLE | |
| JPH02500775A (en) | Stationary magnetic field or time-varying magnetic field measuring device | |
| Neue et al. | Fitting of low-intensity wide-line spectra dominated by chemical shift anisotropy | |
| JP3651268B2 (en) | Magnetic measurement method and apparatus | |
| Koene et al. | A method for tension control of MWPC wires | |
| Weyand | Maintenance and dissemination of the magnetic field unit at PTB | |
| US5302907A (en) | Method of and apparatus for ascertaining a characteristic value of a high-frequency oscillator | |
| US3886439A (en) | Method of separating broad and narrow lines of a frequency spectrum | |
| US4210861A (en) | Fourier-transform nuclear gyromagnetic resonance spectrometer | |
| JP3023855B2 (en) | Measurement device for hysteresis characteristics | |
| SU1105793A1 (en) | Method and device for modulation-phase registering of magnetic resonance spectra | |
| WO1992016851A1 (en) | Magnetic resonance analysis in real time, industrial usage mode | |
| RU2087920C1 (en) | Magnetometer |