RU2251126C1 - Mobile device for detecting hidden metal objects - Google Patents
Mobile device for detecting hidden metal objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2251126C1 RU2251126C1 RU2003133779/28A RU2003133779A RU2251126C1 RU 2251126 C1 RU2251126 C1 RU 2251126C1 RU 2003133779/28 A RU2003133779/28 A RU 2003133779/28A RU 2003133779 A RU2003133779 A RU 2003133779A RU 2251126 C1 RU2251126 C1 RU 2251126C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- receiving
- transmitting
- signal processing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области обнаружения скрытых металлических объектов и может быть использовано в системах деликатного досмотра в местах большого скопления людей для обнаружения огнестрельного оружия, спрятанного в одежде или обуви досматриваемого человека.The invention relates to the field of detection of hidden metal objects and can be used in delicate search systems in crowded places to detect firearms hidden in the clothes or shoes of a person being searched.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство для обнаружения в одежде человека скрытых металлических предметов (преимущественно оружия), содержащее генератор, к выходу которого подключена катушка возбуждения, и приемную катушку, сигнал с которой поступает на устройство обработки сигнала (Патент США, Ручной металлодетектор, "Hand-held detector", №D459249, оп. 25.06.2002 г.). Данное устройство имеет малые размеры и высокую чувствительность в зоне обнаружения.A device is known for detecting hidden metal objects (mainly weapons) in a person’s clothing, comprising a generator, an excitation coil connected to an output, and a receiving coil, the signal from which is fed to a signal processing device (US Patent, Hand-held metal detector, "Hand-held detector" , No. D459249, op. June 25, 2002). This device has a small size and high sensitivity in the detection zone.
Основным недостатком подобного устройства является малая зона обнаружения, поскольку для прибора, конструктивно выполненного с катушкой возбуждения, расположенной на одной оси и в одной плоскости с приемными катушками, чувствительность убывает с расстоянием до обследуемого объекта крайне быстро (пропорционально шестой степени).The main disadvantage of such a device is the small detection zone, since for a device structurally made with an excitation coil located on the same axis and in the same plane as the receiving coils, the sensitivity decreases very quickly with the distance to the object being examined (in proportion to the sixth degree).
Используя подобное устройство невозможно в местах большого скопления людей произвести деликатный досмотр (досмотр, незаметный как для окружающих, так и для досматриваемого). Выпускаемые в настоящее время подобные ручные металлодетекторы имеют зону обнаружения до 20 см. Для полного досмотра человека с достоверным определением наличия оружия оператор должен многократно провести данным прибором по телу человека, обследуя его с головы до ног. В силу малых размеров устройства его можно скрытно разместить на теле оператора, например в рукаве пиджака, или в перчатке, как это сделано в международной заявке № WO 01/51948, "Human appendage mounted metal detector". Однако все манипуляции руками не останутся незамеченными. Это, с одной стороны, психологически травмирует законопослушного гражданина, а с другой стороны, может спровоцировать преступника. В некоторых случаях использование таких приборов запрещено этикетом деловых встреч.Using such a device, it is impossible to conduct a delicate search in places of large crowds of people (an inspection that is invisible to both those around and the person being searched). Currently produced such hand-held metal detectors have a detection zone of up to 20 cm. For a full inspection of a person with a reliable determination of the presence of weapons, the operator must repeatedly pass this device through the human body, examining it from head to toe. Due to the small size of the device, it can be covertly placed on the operator’s body, for example in the sleeve of a jacket, or with a glove, as is done in international application No. WO 01/51948, “Human appendage mounted metal detector”. However, all manipulations with the hands will not go unnoticed. This, on the one hand, psychologically injures a law-abiding citizen, and on the other hand, it can provoke a criminal. In some cases, the use of such devices is prohibited by the etiquette of business meetings.
Известно устройство, предназначенное для обнаружения металлических объектов, основанное на измерении квадратурной и синфазной составляющих магнитного поля этих объектов, помещенных в переменное магнитное поле.A device for detecting metal objects is known, based on measuring the quadrature and common-mode components of the magnetic field of these objects placed in an alternating magnetic field.
Такое устройство содержит катушку возбуждения, подключенную к выходу генератора и две приемные катушки, подключенные к схеме обработки сигнала. Катушка возбуждения и приемные катушки закреплены относительно друг друга жестко. Катушка возбуждения создает магнитное поле возбуждения, конфигурация которого, его однородность и величина определяются формой катушки возбуждения. Зона обнаружения определяется конструкцией устройства, в частности взаимным расположением катушки возбуждения и приемных катушек. Расстояние между катушкой возбуждения и приемными катушками называется базой (в данном случае жесткая база). Разнесение в пространстве катушки возбуждения и приемных катушек позволяет создать зону обнаружения, соизмеримую с размерами человека, и тем самым произвести полный и достоверный досмотр человека за одно сканирование.Such a device comprises an excitation coil connected to the output of the generator and two receiving coils connected to the signal processing circuit. The excitation coil and receiving coils are fixed relative to each other rigidly. The excitation coil creates a magnetic field of excitation, the configuration of which, its uniformity and magnitude are determined by the shape of the excitation coil. The detection zone is determined by the design of the device, in particular the relative position of the excitation coil and the receiving coils. The distance between the field coil and the receiving coils is called the base (in this case, the hard base). Diversity in the space of the excitation coil and receiving coils allows you to create a detection zone commensurate with the size of the person, and thereby make a full and reliable search of a person in one scan.
Скрытый электропроводящий объект, попадая в зону обнаружения, искажает созданное в ней магнитное поле. Эти изменения фиксируются приемными катушками как сигналы изменения ЭДС, преобразуемые синхронным детектором на квадратурную и синфазную составляющие, далее амплитуды полученных сигналов сравниваются с заданными значениями напряжений и схема сравнения дает заключение об объекте, находящемся в зоне обнаружения.A hidden electrically conductive object, falling into the detection zone, distorts the magnetic field created in it. These changes are recorded by the receiving coils as EMF signals converted by the synchronous detector into quadrature and in-phase components, then the amplitudes of the received signals are compared with the given voltage values and the comparison circuit gives a conclusion about the object located in the detection zone.
Система компенсации в подобном устройстве предназначена для того, чтобы в отсутствии электропроводящего объекта в зоне обнаружения производилась компенсация сигналов помех от стационарных предметов, находящихся вблизи устройства. Приемные катушки подключены градиентометрически для компенсации сигналов, наводимых внешним магнитным полем.The compensation system in such a device is designed to compensate for interference signals from stationary objects in the vicinity of the device in the absence of an electrically conductive object in the detection zone. Receiving coils are connected gradiometrically to compensate for signals induced by an external magnetic field.
Недостатком данного устройства является то, что оно может быть ограниченно использовано для интеллигентного досмотра в мобильных устройствах, размещенных на теле оператора. Это обусловлено наличием жесткой базы, поскольку для создания зоны обнаружения, соизмеримой с размерами человека, необходимо обеспечить базу не менее 1,5 м. Разместить скрытно устройство таких размеров на теле оператора достаточно сложно. Будучи же размещенным на теле оператора, оно заблокирует его естественные движения, что привлечет внимание окружающих. В стационарном состоянии (когда оператор стоит) данное устройство можно скрытно разместить на теле оператора, но в этом случае теряются все преимущества мобильности - способности производить скрытый интеллигентный досмотр любого человека, находящегося в любом месте.The disadvantage of this device is that it can be limitedly used for intelligent searches in mobile devices placed on the body of the operator. This is due to the presence of a rigid base, since in order to create a detection zone commensurate with the size of a person, it is necessary to provide a base of at least 1.5 m. It is quite difficult to place a device of this size on the operator’s body covertly. Being placed on the body of the operator, it will block its natural movements, which will attract the attention of others. In a stationary state (when the operator is standing), this device can be covertly placed on the operator’s body, but in this case all the advantages of mobility are lost - the ability to carry out a hidden intelligent search of any person located anywhere.
Для того чтобы не сковывать движение оператора и не привлекать внимание окружающих, необходимо, чтобы катушки были закреплены нежестко относительно друг друга (нежесткая база). Но в этом случае при совершении оператором наклонов тела, поворотов и т.п. изменяется ориентация приемных катушек относительно катушки возбуждения в неоднородном магнитном поле. Фаза результирующего сигнала будет зависеть от взаимной ориентации катушки возбуждения и приемных катушек, поэтому квадратурная составляющая будет меняться по величине, превышая полезный сигнал. Возникает ложный сигнал и, следовательно, достоверность обнаружения скрытого предмета будет низкой.In order not to hamper the movement of the operator and not attract the attention of others, it is necessary that the coils are fixed loosely relative to each other (non-rigid base). But in this case, when the operator makes body inclinations, turns, etc. the orientation of the receiving coils relative to the excitation coil in an inhomogeneous magnetic field changes. The phase of the resulting signal will depend on the mutual orientation of the excitation coil and the receiving coils, so the quadrature component will vary in magnitude, exceeding the useful signal. A false signal arises and, therefore, the reliability of detecting a hidden object will be low.
Наиболее близким к заявляемому (прототип) является устройство по способу для селективного обнаружения электропроводящих объектов с нежесткой фиксацией приемных и передающей катушек относительно друг друга, предназначенное для аэроэлектромагнитной разведки залежей электропроводящих руд. [Патент США, Метод электромагнитных изысканий путем измерения относительного градиента результирующего электромагнитного поля, "Method of electromagnetic prospecting by measuring relative gradient of a resultant electromagnetic field", №3636435, оп. 18.01.1972 г.].Closest to the claimed (prototype) is a device according to the method for the selective detection of electrically conductive objects with non-rigid fixation of the receiving and transmitting coils relative to each other, intended for aeroelectromagnetic exploration of deposits of electrically conductive ores. [US patent, Method of electromagnetic prospecting by measuring the relative gradient of the resulting electromagnetic field, "Method of electromagnetic prospecting by measuring relative gradient of a resultant electromagnetic field", No. 3636435, op. 01/18/1972].
Устройство содержит стационарную систему и мобильную систему. Стационарная система содержит передающее устройство, которое представляет собой передающую катушку, выполненную в виде петли диаметром несколько километров, расположенной на обследуемой территории, и радиопередатчик. К выводам передающей катушки подключен генератор. Мобильная система содержит приемное устройство, состоящее из пары приемных катушек, а также блок обработки сигнала и радиоприемник. При этом выход каждой из приемных катушек, приемного устройства, соединен с блоком обработки сигнала через соответствующий усилитель. Мобильная система смонтирована на общей основе и установлена на борту средства передвижения (автомобиль, самолет и т.п.).The device comprises a fixed system and a mobile system. The stationary system contains a transmitting device, which is a transmitting coil, made in the form of a loop with a diameter of several kilometers, located on the territory under study, and a radio transmitter. A generator is connected to the terminals of the transmitting coil. The mobile system comprises a receiving device consisting of a pair of receiving coils, as well as a signal processing unit and a radio receiver. In this case, the output of each of the receiving coils, the receiving device, is connected to the signal processing unit through an appropriate amplifier. The mobile system is mounted on a common basis and installed on board vehicles (car, plane, etc.).
В основе работы устройства лежит измерение градиента магнитного поля и определение сдвига по фазе полученного сигнала по отношению к переменному току в передающей катушке. Информацию о наличии металлического предмета, находящемся в зоне обнаружения данного устройства, получают путем анализа величины сдвига фазы градиента поля возбуждения относительно фазы тока, протекающего в передающей катушке, при этом производят коррекцию на взаимную ориентацию и взаимное расположение передающей и приемных катушек. Достигаемый уровень селективности устройства достаточен только для обнаружения крупных металлических объектов, таких как месторождение железных руд.The device is based on measuring the magnetic field gradient and determining the phase shift of the received signal with respect to the alternating current in the transmitting coil. Information on the presence of a metal object located in the detection zone of this device is obtained by analyzing the magnitude of the phase shift of the gradient of the field of excitation relative to the phase of the current flowing in the transmitting coil, while correcting for the relative orientation and relative position of the transmitting and receiving coils. The achieved selectivity level of the device is sufficient only for the detection of large metal objects, such as an iron ore deposit.
Недостатком данного устройства является его низкая селективность, связанная с зависимостью фазы измеряемого градиента от ориентации приемных катушек. Амплитуды сигналов, наводимых передающей катушкой в каждой из приемных катушек могут также существенно отличаться друг от друга, так как поле возбуждения является существенно неоднородным. Кроме того, возникают дополнительная погрешность амплитуды, поскольку сигналы с приемных катушек усиливаются усилителями с разными входными сопротивлениями, и погрешность фазы Δφ, так как приемные катушки технологически невозможно изготовить одинаковыми. Таким образом, складываются сигналы с разными фазами и изменяющимися амплитудами. В этом случае фаза результирующего сигнала будет искажаться, что создаст ложный сигнал.The disadvantage of this device is its low selectivity, associated with the dependence of the phase of the measured gradient on the orientation of the receiving coils. The amplitudes of the signals induced by the transmitting coil in each of the receiving coils can also differ significantly from each other, since the field of excitation is substantially inhomogeneous. In addition, an additional amplitude error occurs, since the signals from the receiving coils are amplified by amplifiers with different input resistances, and the phase error is Δφ, since the receiving coils are technologically impossible to produce the same. Thus, signals with different phases and varying amplitudes are added up. In this case, the phase of the resulting signal will be distorted, which will create a false signal.
Дополнительным недостатком устройства является его сложность, обусловленная необходимостью обработки большого объема информации, так как для повышения селективности используется радиопередатчик и радиоприемник - навигационная аппаратура, следящая за взаимной ориентацией приемной и передающими катушками, а также за местонахождением приемных катушек относительно передающей катушки.An additional disadvantage of the device is its complexity, due to the need to process a large amount of information, since a radio transmitter and a radio receiver are used to increase selectivity - navigation equipment that monitors the relative orientation of the receiving and transmitting coils, as well as the location of the receiving coils relative to the transmitting coil.
При использовании данного устройства для интеллигентного досмотра в качестве мобильного устройства для обнаружения скрытых металлических предметов передающая система (передающая катушка и генератор) монтируется под полом помещения, а приемная система скрытно размещается на теле оператора.When using this device for intelligent inspection as a mobile device for detecting hidden metal objects, the transmitting system (transmitting coil and generator) is mounted under the floor of the room, and the receiving system is covertly placed on the operator’s body.
Недостатком подобного устройства является низкая мобильность как способность оперативно подготовить прибор к работе в конкретном помещении. Это обусловлено большим объемом подготовительных работ, когда необходимо скрытно разместить передающую катушку и генератор под полом рабочего помещения, а для устранения влияния стационарных металлических предметов, расположенных в рабочем помещении или в помещениях на других этажах, необходимо произвести топологию магнитного поля.The disadvantage of this device is low mobility as the ability to quickly prepare the device for work in a particular room. This is due to the large amount of preparatory work when it is necessary to covertly place the transmitting coil and generator under the floor of the working room, and to eliminate the influence of stationary metal objects located in the working room or in rooms on other floors, it is necessary to make a topology of the magnetic field.
Дополнительным недостатком устройства является его сложность.An additional disadvantage of the device is its complexity.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В основу изобретения положена задача создания мобильного, скрытно располагаемого на теле оператора устройства для интеллигентного досмотра лиц в местах большого скопления народа с целью обнаружения скрытых запрещенных металлических предметов, преимущественно огнестрельного оружия. Это достигается путем устранения влияния ложного сигнала, возникающего за счет изменения взаимной ориентации передающей и приемных катушек.The basis of the invention is the creation of a mobile device, which is covertly located on the operator’s body for intelligent search of persons in crowded places in order to detect hidden prohibited metal objects, mainly firearms. This is achieved by eliminating the influence of a false signal arising from a change in the mutual orientation of the transmitting and receiving coils.
Поставленная задача решается тем, что в мобильном устройстве для обнаружения скрытых металлических объектов, включающем приемное устройство и устройство обработки сигнала, размещенные на теле оператора, и передающее устройство, приемное устройство содержит две приемные катушки, устройство обработки сигнала содержит первый и второй предварительные усилители, входы которых являются входами устройства обработки сигнала, и сумматор, передающее устройство содержит передающую катушку и генератор, дополнительно передающее устройство также размещено на теле оператора, а первый выход генератора подключен к выводам передающей катушки через усилитель, приемное устройство дополнительно содержит первый и второй повторители, выходы которых являются выходами приемного устройства, при этом вход первого повторителя подключен к выводам первой приемной катушки, а вход второго повторителя - к выводам второй приемной катушки, выход первого повторителя соединен с входом первого предварительного усилителя, выход которого через первый фазовращатель подключен к первому входу сумматора, выход второго повторителя соединен с входом второго предварительного усилителя, выход которого через амплитудный регулятор подключен к второму входу сумматора, выход которого через первый усилитель подключен к первому входу фазового детектора, второй выход генератора через второй фазовращатель подключен к второму входу фазового детектора, выход которого подключен к входу схемы обработки сигнала.The problem is solved in that in a mobile device for detecting hidden metal objects, including a receiving device and a signal processing device located on the body of the operator, and a transmitting device, the receiving device contains two receiving coils, the signal processing device contains the first and second pre-amplifiers, inputs which are the inputs of the signal processing device, and the adder, the transmitting device comprises a transmitting coil and a generator, further transmitting device so e is located on the operator’s body, and the first output of the generator is connected to the terminals of the transmitting coil through the amplifier, the receiving device further comprises first and second repeaters, the outputs of which are outputs of the receiving device, while the input of the first repeater is connected to the terminals of the first receiving coil, and the input of the second repeater - to the terminals of the second receiving coil, the output of the first repeater is connected to the input of the first pre-amplifier, the output of which through the first phase shifter is connected to the first input of the total RA, the output of the second repeater is connected to the input of the second pre-amplifier, the output of which through the amplitude regulator is connected to the second input of the adder, the output of which through the first amplifier is connected to the first input of the phase detector, the second output of the generator through the second phase shifter is connected to the second input of the phase detector, the output of which connected to the input of the signal processing circuit.
Подключение каждой из приемных катушек к соответствующему повторителю с большим входным сопротивлением позволило уменьшить токи, протекающие в этих катушках. Подсоединение фазовращателя к выходу одного из повторителей с большим входным сопротивлением позволяет подстроить фазу сигнала, снимаемого с этого повторителя, синфазно с сигналом, снимаемым со второго повторителя, и на сумматоре в результате градиентометрического подключения приемных катушек, вычитаются сигналы, создаваемые внешними однородными полями, являющиеся помехой. Все это повышает избирательность устройства и позволяет с его помощью достоверно обнаруживать скрытый металлический объект.Connecting each of the receiving coils to the corresponding repeater with a large input impedance made it possible to reduce the currents flowing in these coils. Connecting the phase shifter to the output of one of the repeaters with a large input impedance allows you to adjust the phase of the signal taken from this repeater in phase with the signal taken from the second repeater, and on the adder, as a result of the gradiometric connection of the receiving coils, the signals generated by uniform external fields, which are an obstacle, are subtracted . All this increases the selectivity of the device and allows using it to reliably detect a hidden metal object.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 представлена электрическая схема заявляемого устройства; на фиг.2 - возможное размещение устройства на теле человека.Figure 1 presents the electrical circuit of the inventive device; figure 2 - the possible placement of the device on the human body.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Мобильное устройство для обнаружения скрытых электропроводящих ферромагнитных объектов содержит приемное устройство 1, передающее устройство 2 и устройство 3 обработки сигнала (Фиг.1). Приемное устройство 1, передающее устройство 2 и устройство 3 обработки сигнала выполнены в виде отдельных модулей, снабженных элементами крепления на теле оператора и разъемами (на чертеже не показаны). Передающее устройство 2 содержит передающую катушку 4, к выводам которой через усилитель 5 подключен первый выход генератора 6. Второй выход генератора 6 является выходом передающего устройства 2. Приемное устройство 1 содержит приемные катушки 7 и 8, выводы каждой из которых подключены к соответствующим входам первого и второго повторителей 9 и 10, выходы которых являются выходами приемного устройства 1, при этом приемные катушки 7 и 8 включены градиентометрически и жестко закреплены одна относительно другой. Устройство 3 обработки сигнала содержит два предварительных усилителя 11, 12 и усилитель 13. Входы первого и второго усилителей 11 и 12 являются входами устройства 3 обработки сигнала. Выход повторителя 9 подключен к входу предварительного усилителя 11, выход которого через первый фазовращатель 14 подключен к первому входу сумматора 15. Выход повторителя 10 подключен к входу предварительного усилителя 12, выход которого через амплитудный регулятор 16 подключен ко второму входу сумматора 15. Выход сумматора 15 через усилитель 13 подключен к первому входу фазового детектора 17.A mobile device for detecting hidden electrically conductive ferromagnetic objects includes a receiving
Второй выход генератора 6 через второй фазовращатель 18 подключен ко второму входу фазового детектора 17 квадратурной составляющей магнитного поля. Выход фазового детектора 17 соединен с входом схемы обработки сигнала 19.The second output of the generator 6 through the second phase shifter 18 is connected to the second input of the phase detector 17 of the quadrature component of the magnetic field. The output of the phase detector 17 is connected to the input of the signal processing circuit 19.
Приемное устройство 1 располагают, например, в области подмышечной впадины оператора (Фиг.2), а передающее устройство 2 - на голени. Устройство 3 обработки сигнала закрепляют на поясе оператора. Все соединительные провода скрытно размещают в одежде оператора.The receiving
Устройство работает следующим образом. Предварительно устройство настраивают. Для этого приемное устройство 1 с приемными катушками 7 и 8 помещают в однородное переменное синусоидальное магнитное поле рабочей частоты генератора 6, при этом генератор 6 отключен. Затем с помощью первого фазовращателя 14 и амплитудного регулятора 15 устанавливают нулевой сигнал на выходе сумматора 15 и, соответственно, на выходе усилителя 13. Затем приемное устройство 1, передающее устройство 2 и устройство 3 обработки сигнала размещают на теле оператора и производят дополнительную настройку. С помощью второго фазовращателя 18 добиваются нулевого сигнала на выходе фазового детектора 17. После настройки устройства оператор передвигается в помещении, где находятся люди или предметы (мебель, офисные принадлежности).The device operates as follows. Pre-configure the device. For this, the receiving
Передающая катушка 4, запитанная через усилитель 5 от генератора 6, создает переменное магнитное поле. Конструктивное исполнение передающей катушки 4, а также соответствующее расположение приемного устройства 1 и передающего устройства 2 на теле оператора создает зону обнаружения 20, соизмеримую с размерами стоящего человека и где магнитное поле достаточно однородно (Фиг.2). Магнитное поле, воздействуя на металлический предмет 21, который попадает в зону обнаружения в процессе движения оператора, создает в нем индуцированное поле рассеяния. Это поле воздействует на приемные катушки 7 и 8. Сигнал, наведенный в катушке 7, через повторитель 9, усилители 11, первый фазовращатель 14, осуществляющий компенсацию фазы, поступает на первый вход сумматора 15. Сигнал, наведенный в катушке 8, через повторитель 10, усилитель 12 и амплитудный регулятор 16, компенсирующий амплитуды внешних наведенных помех, подается на второй вход сумматора 15. Сигналы суммируются и через усилитель 13 поступают на первый вход фазового детектора 17, на второй вход которого подается синхронизирующий сигнал с генератора 6 через второй фазовращатель 18. Сигнал с выхода синхронного детектора 17 поступает на схему 19 обработки сигнала.The transmitting coil 4, fed through an amplifier 5 from the generator 6, creates an alternating magnetic field. The design of the transmitting coil 4, as well as the corresponding location of the receiving
При отсутствии металлического объекта 21 в зоне 20 обнаружения сигнал на выходе фазового детектора 17 равен нулю. Если при движении оператора в зону обнаружения 20 попадает металлический объект 21 (например, пистолет, находящегося в кармане подозреваемого), поле, создаваемое передающей катушкой 4, искажается и на выходе фазового детектора 17 появляется сигнал, отличный от нуля и пропорциональный изменению фазы измеряемого магнитного поля металлического объекта относительно фазы тока в передающей катушке 4. Схема 19 обработки сигнала анализирует уровень сигнала и выдает оператору сигнал наличия запрещенного предмета. Сигнал может быть любым зрительным, звуковым или тактильным.In the absence of a
В устройстве с нежесткой базой в зависимости от ориентации приемных катушек амплитуды сигналов A1 и А2 могут изменяться, следовательно, как видно из формулы (3) фаза выходного сигнала на выходе сумматора также будет изменяться.In a device with a non-rigid base, depending on the orientation of the receiving coils, the amplitudes of the signals A 1 and A 2 can change, therefore, as can be seen from formula (3), the phase of the output signal at the output of the adder will also change.
Напряжение на выходе первой приемной катушки U1 и напряжение на выходе второй приемной катушке U2 будут соответственно равныThe voltage at the output of the first receiving coil U 1 and the voltage at the output of the second receiving coil U 2 will be respectively equal
U1=A1 Sin ωt; (1)U 1 = A 1 Sin ωt; (1)
U2=A2 Sin(ωt+Δφ); (2)U 2 = A 2 Sin (ωt + Δφ); (2)
Фаза сигнала на выходе сумматора 15 будет определяться по формулеThe phase of the signal at the output of the adder 15 will be determined by the formula
Как видно из формулы (3), фаза выходного сигнала будет зависеть от погрешностей амплитуды и фазы приемных катушек 7 и 8. Поскольку приемные катушки технологически сложно выполнить одинаковыми, введение первого фазовращателя 14 и амплитудного регулятора 16 позволяет скомпенсировать данную погрешность.As can be seen from formula (3), the phase of the output signal will depend on the errors in the amplitude and phase of the receiving coils 7 and 8. Since the receiving coils are technologically difficult to perform the same, the introduction of the first phase shifter 14 and the amplitude controller 16 allows you to compensate for this error.
Дополнительную погрешность может оказывать нестабильность элементов приемного устройства 1. Сдвиг напряжения по фазе на выходе каждой из приемных катушек 7 и 8 можно оценить на основе эквивалентной схемы замещенияAn additional error may be caused by the instability of the elements of the receiving
где R - сопротвление катушки индуктивности,where R is the resistance of the inductor,
Rн - сопротивление нагрузки,R n - load resistance,
L - индуктивность приемной катушки,L is the inductance of the receiving coil,
С - суммарная емкость катушки индуктивности и внешней нагрузкиC is the total capacity of the inductor and external load
XL-ωL, ХC=1/ω СX L -ωL, X C = 1 / ω C
Как видно из формулы (4), возможна фазовая расстройка из-за влияния нестабильности сопротивления нагрузки Rн. Введение повторителей 9 и 10 с большим входным сопротивлением и размещение их в непосредственной близости к приемным катушкам 7 и 8 позволило снизить влияние изменений сопротивления нагрузки RH на фазовое рассогласование сигналов приемных катушек. Кроме того, уменьшение токов в приемных катушках из-за большого сопротивления повторителей 9 и 10 уменьшает взаимное влияние магнитных полей приемных катушек 7 и 8.As can be seen from formula (4), phase mismatch is possible due to the influence of instability of the load resistance R n . The introduction of repeaters 9 and 10 with a large input impedance and their placement in close proximity to the receiving coils 7 and 8 made it possible to reduce the effect of changes in the load resistance R H on the phase mismatch of the signals of the receiving coils. In addition, the decrease in currents in the receiving coils due to the high resistance of the repeaters 9 and 10 reduces the mutual influence of the magnetic fields of the receiving coils 7 and 8.
Введение фазовращателя 14, амплитудного регулятора 16 и повторителей 9 и 10 позволили при базе, равной 1,5 м, и расстоянии между приемными катушками 10 см достичь высокого соотношения полезный сигнал/шум и обеспечить высокую достоверность обнаружения скрытых металлических предметов.The introduction of a phase shifter 14, an amplitude regulator 16, and repeaters 9 and 10 made it possible, with a base of 1.5 m and a distance between receiving coils of 10 cm, to achieve a high useful signal / noise ratio and to ensure high reliability of detection of hidden metal objects.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003133779/28A RU2251126C1 (en) | 2003-11-20 | 2003-11-20 | Mobile device for detecting hidden metal objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003133779/28A RU2251126C1 (en) | 2003-11-20 | 2003-11-20 | Mobile device for detecting hidden metal objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2251126C1 true RU2251126C1 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=35635994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003133779/28A RU2251126C1 (en) | 2003-11-20 | 2003-11-20 | Mobile device for detecting hidden metal objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2251126C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773012C1 (en) * | 2018-07-20 | 2022-05-30 | Фраушер Сенсортехник Гмбх | Detector for detecting a conductive material |
| US11567229B2 (en) | 2018-07-20 | 2023-01-31 | Frauscher Sensortechnik GmbH | Detector for detecting electrically conductive material |
-
2003
- 2003-11-20 RU RU2003133779/28A patent/RU2251126C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773012C1 (en) * | 2018-07-20 | 2022-05-30 | Фраушер Сенсортехник Гмбх | Detector for detecting a conductive material |
| US11567229B2 (en) | 2018-07-20 | 2023-01-31 | Frauscher Sensortechnik GmbH | Detector for detecting electrically conductive material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0740822B1 (en) | Metal detection system | |
| US6724191B1 (en) | Systems and methods useful for detecting presence and/or location of various materials | |
| US4818944A (en) | Magnetic locating and tracing system and method using dual-antenna transmitter to distinguish between concealed adjacent objects | |
| CN111273359B (en) | Coil structure of high signal-to-noise ratio differential metal transceiving detector and detector thereof | |
| JP2003517572A (en) | Metal detector | |
| US10788599B2 (en) | Underground utility surveying | |
| EP3870987B1 (en) | Personnel inspection with threat detection and discrimination | |
| US20100315080A1 (en) | metal detector | |
| WO2006009048A1 (en) | Magnetism sensing apparatus and material determining apparatus | |
| CA2406460A1 (en) | Metal detector | |
| JP2000508067A (en) | Mutual guidance correction | |
| AU2013200451C1 (en) | Method for separating target signals from unwanted signals in a metal detector | |
| EP3529630B1 (en) | Method, apparatus and computer program for determining information on a position of an object, the object emitting a magnetic field | |
| EP1447685A2 (en) | Flux control system for metal detectors | |
| AU6968401A (en) | Steerable three-dimensional magnetic field sensor system for detection and classification of metal targets | |
| US6690169B2 (en) | Interference cancelling metal detector including electronic selection of effective sensing coil arrangement | |
| RU2251126C1 (en) | Mobile device for detecting hidden metal objects | |
| Ambruš et al. | Automatic compensation of primary field coupling for a frequency-domain electromagnetic induction sensor | |
| Xiaodong et al. | Detecting anomaly targets using handheld frequency domain electromagnetic system | |
| Liu et al. | Magnetic gradient full-tensor fingerprints for metallic objects detection of a security system based on anisotropic magnetoresistance sensor arrays | |
| JP4022352B2 (en) | Complex buried object exploration equipment | |
| RU175760U1 (en) | MANUAL METAL DETECTOR | |
| Ambruš et al. | Active induction balance method for metal detector sensing head utilizing transmitter-bucking and dual current source | |
| RU2251125C1 (en) | Harmonic excitation selective metal detector | |
| EP3525013B1 (en) | Detector and localizer of ferromagnetic inclusions in a continually passing medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201121 |