RU2190842C1 - Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ - Google Patents
Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190842C1 RU2190842C1 RU2001118733/09A RU2001118733A RU2190842C1 RU 2190842 C1 RU2190842 C1 RU 2190842C1 RU 2001118733/09 A RU2001118733/09 A RU 2001118733/09A RU 2001118733 A RU2001118733 A RU 2001118733A RU 2190842 C1 RU2190842 C1 RU 2190842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- synchronizer
- receiving device
- signal processor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области применения ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР). Технический результат заключается в повышении вероятности обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, увеличении чувствительности предлагаемого устройства за счет улучшения соотношения сигнал-шум, уменьшении мощности передатчика. Для этого в устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, содержащее сигнальный процессор, индикаторное устройство, приемное устройство, синтезатор частот, синхронизатор, усилитель мощности, датчик ЯКР-сигнала, причем первый выход синхронизатора соединен с первым входом приемного устройства, второй выход синхронизатора - со вторым входом приемного устройства, первый вход синхронизатора - с выходом синтезатора частот, введены полосовой фильтр и демпфирующее устройство, вход которого подключен к третьему выходу синхронизатора, а выход - к первому входу датчика ЯКР-сигнала, четвертый выход синхронизатора подключен к входу усилителя мощности, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход полосового фильтра подключен ко второму входу датчика ЯКР-сигнала, выход датчика ЯКР-сигнала соединен с третьим входом приемного устройства. Первый и второй выходы приемного устройства подключены соответственно к первому и второму входам сигнального процессора, первый и второй выходы сигнального процессора соединены с первым и вторым входами индикаторного устройства, третий выход сигнального процессора подключен ко второму входу синхронизатора, третий вход синхронизатора является входом устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области применения ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), в частности, в установках таможенного досмотра багажа и осмотра входящей корреспонденции в почтовых учреждениях (письма, бандероли, посылки) без их вскрытия для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ.
Известны устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, включающие синтезатор частоты, делитель на 2, мультиплексор, формирователь радиоимпульсов, усилитель мощности, датчик, приемное устройство, устройство управления и обработки данных и блок сигнализации [1].
Известны также устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, включающие подсистему формирования последовательности, радиочастотную подсистему, детектирующую головку, подсистему сбора и обработки данных и устройство отображения [2]. В этих устройствах в радиочастотной подсистеме между источником радиочастотного сигнала и усилителем мощности имеется аттенюатор-фильтр. Однако, поскольку наиболее мощные паразитные гармонические составляющие возникают в усилителе мощности, то этот аттенюатор-фильтр на них не влияет, и они проходят в колебательный контур.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для обнаружения взрывчатых веществ с использованием ЯКР, содержащее синтезатор частот (СЧ), связанный с синхронизатором и высокочастотными (ВЧ) клапанами, которые подключены к синхронизатору, одному из фазовых детекторов, фазовращателю и к усилителю мощности, связанному с измерителем отраженной мощности и стробирующим устройством, которое подключено к катушкам, синхронизатору, связанному с измерителем мощности в контуре, и предварительному высокочастотному (ВЧ) усилителю, связанному с высокочастотным (ВЧ) усилителем, который подключен к двум фазовым детекторам, между которыми включен фазовращатель, причем каждый из фазовых детекторов подключен к соответствующему аналого-цифровому пребразователю (АЦП), которые соединены с синхронизатором и цифровым сигнальным процессором (ЦСП), подключенным к синхронизатору и графопостроителю [3].
Все приведенные устройства для создания необходимой напряженности магнитного поля имеют усилители мощности, состоящие из каскадов, работающих с отсечкой. Подобная работа каскадов приводит к наличию в спектре выходного сигнала усилители мощности кроме частоты возбуждения ЯКР-сигнала, целого ряда паразитных гармоник. Нагрузкой УМ является, как правило, высокодобротный контур, настроенный на частоту ЯКР-сигнала.
После окончания возбуждения прием ЯКР-сигнала некоторое время невозможен из-за перегрузки высокочувствительного приемного тракта собственными колебаниями контура и паразитными резонансами на высших гармониках элементов связи (с УМ, приемником, демпфером и т.д.).
Так, наибольшая амплитуда ЯКР-сигнала сразу после окончания импульса возбуждения и длительность ЯКР-сигнала невелика, теряется часть (или весь) ЯКР-сигнала с наибольшим соотношением сигнала к шуму. Это приводит к невозможности обнаружения или значительному увеличению времени обнаружения, т. е. создает "мертвую" зону для приема.
Технический результат предлагаемого устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ состоит в повышении вероятности обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, увеличении чувствительности предлагаемого устройства за счет улучшения соотношения сигнал-шум, уменьшении мощности передатчика. Сущность изобретения состоит в том, что устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ содержит сигнальный процессор, индикаторное устройство, приемное устройство, синтезатор частот, синхронизатор, усилитель мощности, датчик ЯКР-сигнала, причем первый выход синхронизатора соединен с первым входом приемного устройства, второй выход синхронизатора - со вторым входом приемного устройства, первый вход синхронизатора - с выходом синтезатора частот. Отличительными особенностями предлагаемого устройства являются введение полосового фильтра и демпфирующего устройства, вход которого подключен к третьему выходу синхронизатора, а выход - к первому входу датчика ЯКР-сигнала, четвертый выход синхронизатора подключен к входу усилителя мощности, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход полосового фильтра подключен ко второму входу датчика ЯКР-сигнала, выход датчика ЯКР-сигнала соединен с третьим входом приемного устройства.
Первый и второй выходы приемного устройства 5 подключены соответственно к первому и второму входам сигнального процессора 1, первый и второй выходы сигнального процессора 1 соединены с первым и вторым входами индикаторного устройства 2. Третий выход сигнального процессора 1 подключен ко второму входу синхронизатора 4, третий вход синхронизатора 4 является входом устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ.
Экспериментальные исследования подтвердили правильность этого решения. Использование простейшего полосового фильтра с частотами среза 0,5 и 6 МГц по уровню 3 дБ и демпфирующего устройства позволило увеличить подавление до 50 дБ на частоте 3,6 МГц.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ.
На фиг.2 изображена блок-схема сигнального процессора.
На фиг.3 изображена блок-схема синхронизатора.
На фиг.4 изображена блок-схема приемного устройства.
На фиг. 5 изображены эпюры напряжений, характеризующие работу предлагаемого устройства.
Предлагаемое устройство содержит сигнальный процессор 1, пример выполнения которого приведен на фиг.2, индикаторное устройство 2, синтезатор частот 3, пример выполнения которого приведен на фиг.1.4, стр.36 [4], синхронизатор 4, пример выполнения которого приведен на фиг.3, приемное устройство 5, пример выполнения которого приведен на фиг.4, усилитель мощности 6, демпфирующее устройство 7, выполненное, например, по схеме, приведенной в [5], полосовой фильтр 8, датчик ЯКР-сигнала 9.
Первый выход синхронизатора 4 соединен с первым входом приемного устройства 5, второй выход синхронизатора 4 - со вторым входом приемного устройства 5, первый вход синхронизатора 4 - с выходом синтезатора частот 3. Вход демпфирующего устройства 7 подключен к третьему выходу синхронизатора 4, а выход к первому входу датчика ЯКР-сигнала 9, четвертый выход синхронизатора 4 подключен к входу усилителя мощности 6, выход которого соединен с входом полосового фильтра 8, выход полосового фильтра 8 подключен ко второму входу датчика ЯКР-сигнала 9, выход датчика ЯКР-сигнала 9 соединен с третьим входом приемного устройства 5.
Первый и второй выходы приемного устройства 5 подключены соответственно к первому и второму входам сигнального процессора 1, первый и второй выходы сигнального процессора 1 соединены с первым и вторым входами индикаторного устройства 2. Третий выход сигнального процессора 1 подключен к второму входу синхронизатора 4, третий вход синхронизатора 4 является входом устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ.
Сигнальный процессор 1 состоит из первого сумматора 10, второго сумматора 11, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами вычислителя модуля 12. Выход вычислителя модуля 12 соединен с входом интегратора 13, выход которого подключен к пороговому устройству 14. Синхронизатор 4 состоит из формирователя управляющих сигналов 15, дешифратора команд 16, первого 17 и второго 18 формирователей стробов и формирователя импульсной последовательности 19, причем формирователь управляющих сигналов подключен шиной к дешифратору команд 16, первый выход его соединен с первым формирователем стробов 17, второй выход дешифратора команд 16 соединен с вторым формирователем стробов 18 и формирователем импульсной последовательности 19.
Приемное устройство 5 состоит из широкополосного усилителя 20, формирователя фазы 21, первого 22 и второго 23 фазовых детекторов, первого 24 и второго 25 фильтров низких частот, первого 26 и второго 27 аналого-цифровых преобразователя. Первый и второй выходы широкополосного усилителя 20 соединены с первым 22 и вторым 23 фазовыми детекторами, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами формирователя фазы 21. Выходы первого 22 и второго 23 фазовых детекторов соединены соответственно с входами первого 24 и второго 25 фильтров низких частот, выходы которых соответственно подключены к входам первого 26 и второго 27 аналого-цифровых преобразователей.
Устройство работает следующим образом. Синтезатор частоты 3 генерирует частоту f, близкую к частоте ЯКР взрывчатого или наркотического вещества, поступающую на формирователь управляющих сигналов 15 синхронизатора 4, который формирует импульсную последовательность с несущей частотой fоп, поступающую на усилитель мощности 6, где она усиливаются до необходимого уровня, далее проходит через полосовой фильтр 8, который отфильтровывает паразитные гармонические составляющие и, поступая на датчик ЯКР-сигнала 9, возбуждает исследуемый образец. При поступлении соответствующей команды с сигнального процессора 1 первый формирователь стробов 17 формирует строб запирания приемного устройства 5. По окончании процесса возбуждения с демпфирующего устройства 7 на датчик ЯКР-сигнала поступает сигнал для гашения звона высокодобротного контура датчика ЯКР-сигнала.
В режиме приема принимаемый сигнал усиливается широкополосным усилителем 20 приемного устройства 5, поступает на фазовые детекторы 22 и 23. Одновременно на фазовые детекторы 22 и 23 поступают с формирователя фазы 21 опорные сигналы, сдвинутые один относительно другого на 90o. С выходов фазовых детекторов 22 и 23 снимаются квадратурные составляющие принимаемого сигнала, которые поступают на соответствующие фильтры низких частот 24 и 25 и далее на АЦП 26 и 27, а с них на сигнальный процессор 1, где осуществляется когерентное суммирование сигналов и сравнение результата с порогом. Величина порога устанавливается, исходя из требуемых вероятностей пропуска β и ложного срабатывания α. Если пороговое значение превышено, то сигнальный процессор 1 вырабатывает сигнал индикации наличия взрывчатых или наркотических веществ в исследуемой закладке для индикаторного устройства 2.
Если закладка проверяется на наличие нескольких типов ВВ или НВ, то указанная последовательность операций повторяется для каждого ВВ или НВ; при этом необходимо перестроить синтезатор частот 3 и контур датчика ЯКР 9 (например, методом, изложенным в [3]) на частоту, соответствующую резонансной частоте ВВ или НВ, подлежащего обнаружению.
Были проведены сравнительные испытания для оценки эффективности работы предложенного устройства. Обследовалась упаковка объемом 10 дм3 с закладкой гексогена массой 5 г. Для идентификации гексогена использовалась линия f= 5192 кГц. При первом обследовании упаковка, имеющая температуру 20oC, размещалась в камере внутри датчика ЯКР-сигнала, имеющей также температуру 20oС, и облучалась последовательностью из 600 импульсов с длительностью импульса τ = 45 мкс и периодом повторения Т=10 мс. Полосовой фильтр имел частоты среза fн= 0,5 МГц и fв=6,5 МГц. Принятый отклик усиливался, преобразовывался в квадратурные составляющие, которые преобразовывались в цифровые сигналы, затем вычислялся модуль? и сигнал накапливался и сравнивался с порогом. Величина порога была выбрана, исходя из обеспечения вероятностей α = β =0,05.
При первом обследовании при включенном полосовом фильтре была проведена серия из 100 измерений, при этом вероятность правильного обнаружения рпо= 0,95.
При втором обследовании полосовой фильтр был отключен и при том же количестве измерений и условиях рпо=0,8.
Таким образом, экспериментальные исследования показали эффективность предлагаемого устройства.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1831680, кл. G 01 N 24/00, публ. 30.07.93.
1. Авторское свидетельство СССР 1831680, кл. G 01 N 24/00, публ. 30.07.93.
2. Патент США 5594338, кл.324-318, публ. 14.01.97.
3. Заявка WO 92/17793, кл. G 01 R 33/34, публ.15.02.92 (прототип).
4. Патент США 5594338.
5. Патент США 5804967.
Claims (1)
- Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, содержащее сигнальный процессор, индикаторное устройство, приемное устройство, синтезатор частот, синхронизатор, усилитель мощности, датчик ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) сигнала, причем первый выход синхронизатора соединен с первым входом приемного устройства, второй выход - со вторым входом приемного устройства, первый вход синхронизатора - с выходом синтезатора частот, отличающееся тем, что введены полосовой фильтр и демпфирующее устройство, вход которого подключен к третьему выходу синхронизатора, а выход - к первому входу датчика ЯКР-сигнала, четвертый выход синхронизатора подключен к входу усилителя мощности, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход полосового фильтра подключен ко второму входу датчика ЯКР-сигнала, выход датчика ЯКР-сигнала соединен с третьим входом приемного устройства, первый и второй выходы приемного устройства подключены соответственно к первому и второму входам сигнального процессора, первый и второй выходы сигнального процессора соединены с первым и вторым входами индикаторного устройства, третий выход сигнального процессора подключен ко второму входу синхронизатора, третий вход синхронизатора является входом устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001118733/09A RU2190842C1 (ru) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001118733/09A RU2190842C1 (ru) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2190842C1 true RU2190842C1 (ru) | 2002-10-10 |
Family
ID=20251491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001118733/09A RU2190842C1 (ru) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2190842C1 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007084025A1 (fr) * | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Korzhenevsky Aleksander Vladim | Dispositif de détection sans contact de liquides inflammables et explosifs |
| US7659124B2 (en) | 2003-06-11 | 2010-02-09 | Pusiol Daniel J | Method for the detection and/or analysis of compounds simultaneously exhibiting nuclear quadrupolar resonance and nuclear magnetic resonance, or double nuclear quadrupolar resonance |
| RU2488100C2 (ru) * | 2010-01-29 | 2013-07-20 | Феликс Васильевич Кивва | Устройство для обнаружения и распознавания веществ методом ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2538318C2 (ru) * | 2013-04-01 | 2015-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский Федеральный Университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство исследования электромагнитного поля вторичных излучателей |
| RU2658090C2 (ru) * | 2016-02-11 | 2018-06-19 | Марина Анатольевна Плотникова | Устройство для обнаружения и распознавания веществ методом ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2697023C1 (ru) * | 2018-12-03 | 2019-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство обнаружения сигналов ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2757363C1 (ru) * | 2020-11-23 | 2021-10-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство обнаружения сигналов ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2774310C1 (ru) * | 2021-10-11 | 2022-06-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство обнаружения сигналов ядерного квадрупольного резонанса |
-
2001
- 2001-07-09 RU RU2001118733/09A patent/RU2190842C1/ru active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7659124B2 (en) | 2003-06-11 | 2010-02-09 | Pusiol Daniel J | Method for the detection and/or analysis of compounds simultaneously exhibiting nuclear quadrupolar resonance and nuclear magnetic resonance, or double nuclear quadrupolar resonance |
| WO2007084025A1 (fr) * | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Korzhenevsky Aleksander Vladim | Dispositif de détection sans contact de liquides inflammables et explosifs |
| RU2488100C2 (ru) * | 2010-01-29 | 2013-07-20 | Феликс Васильевич Кивва | Устройство для обнаружения и распознавания веществ методом ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2538318C2 (ru) * | 2013-04-01 | 2015-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский Федеральный Университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство исследования электромагнитного поля вторичных излучателей |
| RU2658090C2 (ru) * | 2016-02-11 | 2018-06-19 | Марина Анатольевна Плотникова | Устройство для обнаружения и распознавания веществ методом ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2697023C1 (ru) * | 2018-12-03 | 2019-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство обнаружения сигналов ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2757363C1 (ru) * | 2020-11-23 | 2021-10-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство обнаружения сигналов ядерного квадрупольного резонанса |
| RU2774310C1 (ru) * | 2021-10-11 | 2022-06-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Устройство обнаружения сигналов ядерного квадрупольного резонанса |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Anferov et al. | Pulsed spectrometer for nuclear quadrupole resonance for remote detection of nitrogen in explosives | |
| EP1060403B1 (en) | Apparatus for and method of nuclear quadrupole resonance testing a sample in the presence of interference | |
| WO2003076952A3 (en) | Three-frequency nuclear quadrupole resonance (nqr) | |
| US20040196036A1 (en) | Wideband NQR system using multiple de-coupled RF coils | |
| Hirschfeld et al. | Short range remote NQR measurements | |
| EP1132752A3 (en) | Removing the effects of acoustic ringing in the detection of explosives by NQR | |
| MXPA04005567A (es) | Metodo, elementos sensores y disposicion para la deteccion y/o analisis de compuestos que presenten, simultaneamente, resonancia cuadrupolar nuclear y resonancia magnetica nuclear o doble resonancia cuadrupolar nuclear. | |
| WO2001002993A1 (en) | Methods of and apparatus for analysing a signal | |
| EP2758809A2 (en) | Detecting hazardous materials in containers utilizing nuclear magnetic resonance based measurements | |
| RU2190842C1 (ru) | Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ | |
| RU2488100C2 (ru) | Устройство для обнаружения и распознавания веществ методом ядерного квадрупольного резонанса | |
| CN1184547A (zh) | 采用自适应滤波和数字检测方法的电子物品监视系统 | |
| US6856133B1 (en) | Method and apparatus for detecting a substance using a nuclear resonance | |
| JP3803982B2 (ja) | 盗難防止システム | |
| EP0583260B1 (en) | Method and apparatus for obtaining an nmr signal having a preselected frequency domain | |
| RU2234695C1 (ru) | Устройство для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ | |
| US20200182810A1 (en) | Mobile detector and method for detecting potentially explosive substances, explosives and drugs by nuclear quadrupole resonance (nqr) | |
| RU73081U1 (ru) | Якр-обнаружитель взрывчатых веществ | |
| JP3325222B2 (ja) | 磁気共鳴検出装置 | |
| RU2086968C1 (ru) | Устройство для регистрации изотопа осмия-187 | |
| RU1831680C (ru) | Способ обнаружени взрывчатых веществ с использованием дерного квадрупольного резонанса | |
| Jenkinson et al. | Nuclear quadrupole resonance of explosives: Simultaneous detection of RDX and PETN in semtex | |
| RU2658090C2 (ru) | Устройство для обнаружения и распознавания веществ методом ядерного квадрупольного резонанса | |
| RU1824559C (ru) | Способ обнаружени взрывчатых веществ с использованием дерного квадрупольного резонанса | |
| AU781658B2 (en) | A method and apparatus for detecting a substance using nuclear resonance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20061121 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160216 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20171128 |