RU2244942C2 - Method of remote detecting material - Google Patents
Method of remote detecting material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244942C2 RU2244942C2 RU2003105798/09A RU2003105798A RU2244942C2 RU 2244942 C2 RU2244942 C2 RU 2244942C2 RU 2003105798/09 A RU2003105798/09 A RU 2003105798/09A RU 2003105798 A RU2003105798 A RU 2003105798A RU 2244942 C2 RU2244942 C2 RU 2244942C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- substance
- magnetic resonance
- response
- signal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявляемых для исследования партий веществ.The technical solution relates to physical measurements, namely to radio equipment using magnetic resonance to search and detect mainly drugs and explosives in the composition presented for the study of batches of substances.
Известен наиболее близкий к заявляемому способ дистанционного обнаружения вещества с кристаллической структурой, в котором применяется дистанционное возбуждение магнитного резонанса в веществе электромагнитной волной на частоте, присущей именно данному веществу. Затем по отклику (например, сигнала ЭХО) вещества на той же частоте его обнаруживают. При дистанционном возбуждении магнитного резонанса одной из основных проблем является увеличение дальности вещества от источника излучения электромагнитной волны и/или снижения мощности излучаемой электромагнитной волны [Гречишкин В.Д., Синявский Н.Я. Локальный ЯКР в твердых телах. Успехи физических наук, 1993, т.163, № 10].Known closest to the claimed method of remote detection of a substance with a crystalline structure, which uses remote excitation of magnetic resonance in a substance by an electromagnetic wave at a frequency inherent in this particular substance. Then, by the response (for example, an ECHO signal), substances are detected at the same frequency. When remotely exciting magnetic resonance, one of the main problems is to increase the distance of a substance from an electromagnetic wave radiation source and / or to reduce the power of an emitted electromagnetic wave [Grechishkin VD, Sinyavsky N.Ya. Local NQR in solids. Advances in Physical Sciences, 1993, vol. 163, No. 10].
В указанном способе дистанционного обнаружения вещество облучают электромагнитным сигналом на частоте магнитного резонанса именно этого вещества, затем принимают сигнал отклика на частоте магнитного резонанса вещества и по наличию отклика на этой частоте делают заключение о наличии именно данного вещества.In the indicated remote sensing method, a substance is irradiated with an electromagnetic signal at the magnetic resonance frequency of this particular substance, then a response signal is received at the magnetic resonance frequency of the substance and, based on the presence of the response at this frequency, it is concluded that this substance is present.
Потенциальные возможности известного способа обнаружения с использованием дистанционного возбуждения магнитного резонанса в веществе электромагнитной волной ограничены дальностью от излучателя, на которой уровень энергии излучения электромагнитного сигнала достаточен для возбуждения резонанса в веществе и последующего получения сигнала отклика.The potential of the known detection method using remote excitation of magnetic resonance in a substance by an electromagnetic wave is limited by the distance from the emitter, at which the radiation energy level of the electromagnetic signal is sufficient to excite resonance in the substance and subsequently receive a response signal.
Это ограничение обусловлено тем, что частота магнитного резонанса в кристаллических веществах составляет обычно единицы мегагерц (т.е. длина волны сигнала ЭХО порядка сотни метров). При таких длинах волн для реального излучателя размером несколько десятков сантиметров обеспечивается режим ближней зоны излучения, где эффективность излучения крайне низка. Поэтому в устройстве, реализующем описанный выше способ обнаружения вещества, максимальная достигнутая дальность обнаружения вещества составляет 40-60 см.This limitation is due to the fact that the frequency of magnetic resonance in crystalline substances is usually units of megahertz (i.e., the wavelength of the ECHO signal is of the order of hundreds of meters). At such wavelengths, for the real emitter a few tens of centimeters in size, the near-radiation regime is ensured, where the radiation efficiency is extremely low. Therefore, in a device that implements the above-described method for detecting a substance, the maximum achieved detection range of the substance is 40-60 cm.
Задачей заявляемого технического решения является увеличение дальности дистанционного обнаружения искомого вещества.The objective of the proposed technical solution is to increase the range of remote detection of the desired substance.
Это достигается тем, что применяемый способ дистанционного обнаружения вещества с использованием дистанционного возбуждения магнитного резонанса электромагнитной волной в веществе с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества, отличается тем, что возбуждающий электромагнитный сигнал излучают на частоте, много большей частоты магнитного резонанса, подлежащего обнаружению вещества, и модулируют излучаемый электромагнитный сигнал по поляризации с частотой магнитного резонанса, а отклик регистрируют на частоте модуляции.This is achieved by the fact that the applied method of remote detection of a substance using remote excitation of magnetic resonance by an electromagnetic wave in a substance with subsequent measurement of the response frequency, by the presence of which it is concluded that this substance is present, is characterized in that the exciting electromagnetic signal is emitted at a frequency much higher magnetic resonance to be detected substances, and modulate the emitted electromagnetic signal by polarization with a frequency of magnetic resonance ansa and the response is recorded at the modulation frequency.
Сущность заявляемого способа поясняется на примере устройства, реализующего этот способ. Функциональная схема этого устройства представлена на чертеже.The essence of the proposed method is illustrated by the example of a device that implements this method. Functional diagram of this device is shown in the drawing.
Устройство, реализующее предлагаемый способ дистанционного обнаружения вещества, содержит передающую антенну 1, вход которой подключен к выходу передатчика 2. На один из входов передатчика 2 включен выход генератора 3 импульсов, на его другой вход подключен выход синтезатора 4, другой выход которого подключен к входу генератора 3 импульсов. Устройство имеет также приемную антенну 5, выход которой включен на вход приемника 6, выход которого подключен к входу накопителя 7. На входы приемника 6 и накопителя 7 с выхода синтезатора 4 подано опорное напряжение.A device that implements the proposed method for remote detection of a substance contains a transmitting antenna 1, the input of which is connected to the output of the transmitter 2. The output of the pulse generator 3 is connected to one of the inputs of the transmitter 2, the output of the synthesizer 4 is connected to its other input, the other output of which is connected to the input of the generator 3 pulses. The device also has a receiving antenna 5, the output of which is connected to the input of the receiver 6, the output of which is connected to the input of the drive 7. The reference voltage is applied to the inputs of the receiver 6 and drive 7 from the output of the synthesizer 4.
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
Импульсы с частотой заполнения ω1 и (ω1-ω), формируемой в синтезаторе 4, поступают на передатчик 3 и излучаются передающей антенной 1, выполненной, например, в виде рупорной антенны, сигнал на которую поступает с круглого волновода, на который в свою очередь с передатчика 3 подаются две ортогональные (по поляризации) составляющие, одна - на частоте ω1, а другая - на частоте (ω1-ω), в результате чего излучаемая антенной 1 волна будет модулирована по поляризации с частотой магнитного резонанса ω.Pulses with a filling frequency of ω 1 and (ω 1 -ω) generated in the synthesizer 4 are transmitted to the transmitter 3 and emitted by the transmitting antenna 1, made, for example, in the form of a horn antenna, the signal to which comes from a circular waveguide, to which it In turn, two orthogonal (in polarization) components are fed from transmitter 3, one at a frequency of ω 1 and the other at a frequency (ω 1 -ω), as a result of which the wave emitted by antenna 1 will be modulated by polarization with a magnetic resonance frequency of ω.
Исследуемое вещество 8, облученное электромагнитной волной, содержащей составляющую на частоте магнитного резонанса ω, возбуждается и по окончании импульса облучения излучает сигнал отклика на этой же частоте. Сигнал отклика принимается приемной антенной 5, содержащей четыре ферритовых стержня диаметром 8 мм длиной 138 мм, при этом на стержни намотаны катушки индуктивности, содержащие по 20 витков и соединенные параллельно.The test substance 8, irradiated by an electromagnetic wave containing a component at the magnetic resonance frequency ω, is excited and, at the end of the irradiation pulse, emits a response signal at the same frequency. The response signal is received by the receiving antenna 5, containing four ferrite rods with a diameter of 8 mm and a length of 138 mm, while the rods are wound with inductors containing 20 turns each and connected in parallel.
Сигнал с приемной антенны 5 поступает на приемник 6, на который поступает также опорное напряжение, запирающее приемник на время излучения импульсов. С выхода приемника 6 сигнал поступает на накопитель 7, что позволяет увеличить дальность от приемной антенны до вещества в 2-3 раза. На накопитель 7 поступает также опорное напряжение, обеспечивающее синхронизацию накапливаемых импульсов.The signal from the receiving antenna 5 is fed to the receiver 6, which also receives the reference voltage, which locks the receiver for the duration of the emission of pulses. From the output of the receiver 6, the signal enters the drive 7, which allows to increase the distance from the receiving antenna to the substance by 2-3 times. The drive 7 also receives the reference voltage, providing synchronization of the accumulated pulses.
В случае модуляции по поляризации излучаемого сигнала с частотой ω, равной частоте магнитного резонанса вещества, при частоте излучаемого сигнала ω1>>ω, вектор напряженности 
Исследуемое вещество 8 будет активно взаимодействовать с магнитным полем 
Таким образом, излучаемый электромагнитный сигнал, модулированный по поляризации с частотой магнитного резонанса, возбуждает магнитный резонанс в веществе. Поскольку частота ω1 может быть выбрана достаточно высокой ω1>>ω, то в этом случае реализации передающая антенна 1 может быть осуществлена, например, с помощью техники антенн сверхвысоких частот (СВЧ), на которую модулированный по поляризации сигнал поступает из круглого волновода, на который в свою очередь поступают две линейно поляризованные ортогональные волны 
Переход на частоту возбуждающего излучения в диапазоне СВЧ позволяет обеспечить “дальнюю зону” для излучаемого электромагнитного сигнала уже при дальности в несколько десятков сантиметров. В результате на расстояниях порядка нескольких метров от излучателя обеспечивается уровень электромагнитного излучения, достаточный для возбуждения резонанса в веществе, что обеспечивает достижение поставленной цели - увеличения дальности обнаружения вещества. Прием сигнала отклика вещества осуществляется на частоте модуляции поляризации электромагнитной волны.Switching to the frequency of the exciting radiation in the microwave range makes it possible to provide a “far zone” for the emitted electromagnetic signal even at a range of several tens of centimeters. As a result, at distances of the order of several meters from the emitter, the level of electromagnetic radiation is sufficient to excite resonance in the substance, which ensures the achievement of the set goal - increasing the detection range of the substance. The response signal of the substance is received at the frequency of modulation of the polarization of the electromagnetic wave.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105798/09A RU2244942C2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Method of remote detecting material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105798/09A RU2244942C2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Method of remote detecting material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003105798A RU2003105798A (en) | 2004-12-27 |
| RU2244942C2 true RU2244942C2 (en) | 2005-01-20 |
Family
ID=34978428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003105798/09A RU2244942C2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Method of remote detecting material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244942C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510015C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method for remote detection of substance |
| RU2723987C1 (en) * | 2019-07-23 | 2020-06-18 | Роман Евгеньевич Стахно | Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation |
-
2003
- 2003-03-03 RU RU2003105798/09A patent/RU2244942C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГРЕЧИШКИН В.Д. и др., Локальный ЯКР в твердых телах. Успехи физических наук, 1993, т.163, №10. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510015C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method for remote detection of substance |
| RU2723987C1 (en) * | 2019-07-23 | 2020-06-18 | Роман Евгеньевич Стахно | Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10338162B2 (en) | AC vector magnetic anomaly detection with diamond nitrogen vacancies | |
| CN109061295B (en) | Near-field microwave resonator resonant frequency measurement system and method | |
| US6777937B1 (en) | Nuclear quadrupole resonance method and apparatus | |
| US8421455B1 (en) | Pulsed free induction decay nonlinear magneto-optical rotation apparatus | |
| CN110401492A (en) | A kind of radio amplitude-modulated signal method of reseptance and amplitude modulation Quantum receiver based on quantum effect | |
| US10564231B1 (en) | RF windowing for magnetometry | |
| EP2375259B1 (en) | Electric potential sensor for use in the detection of nuclear magnetic resonance signals | |
| CN108919366A (en) | Detection device and detection method are combined in a kind of helicopter magnetic resonance with transient electromagnetic | |
| US20180275224A1 (en) | Generation of magnetic field proxy through rf frequency dithering | |
| CN113376449A (en) | Low-frequency microwave electric field sensor based on rydberg atoms and detection method | |
| CN112698344B (en) | Stepping frequency continuous wave distance measuring device and method based on rydberg atoms | |
| JP3590059B2 (en) | Electron paramagnetic resonance system | |
| GB2207766A (en) | Methods of obtaining images representing the distribution of paramagnetic molecules in solution | |
| RU2012108575A (en) | MAGNETIC RESONANCE PH MEASUREMENTS USING LIGHT WITH ORBITAL ANGULAR MOMENT | |
| JP6142918B2 (en) | Near electric field probe, its control system, and piezoelectric crystal detector | |
| RU2340913C2 (en) | Remote substance detection method | |
| RU2377549C1 (en) | System of remote detection of substance | |
| RU2244942C2 (en) | Method of remote detecting material | |
| RU2308734C1 (en) | Method for remote detection of a substance | |
| RU2626313C1 (en) | Substance remote detecting method and device for its implementation | |
| EP3719522A1 (en) | Nuclear quadrupole resonance detection system and antenna thereof | |
| RU2335780C1 (en) | Method of substance remote sensing and identification | |
| RU2498279C1 (en) | Method for remote detection of substance | |
| RU2157002C2 (en) | Quadruple detector of mines | |
| RU2305849C1 (en) | Method of remote exciting of magnetic resonance in substance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080304 |