RU2497155C1 - Method and device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors - Google Patents

Method and device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors Download PDF

Info

Publication number
RU2497155C1
RU2497155C1 RU2012123590/28A RU2012123590A RU2497155C1 RU 2497155 C1 RU2497155 C1 RU 2497155C1 RU 2012123590/28 A RU2012123590/28 A RU 2012123590/28A RU 2012123590 A RU2012123590 A RU 2012123590A RU 2497155 C1 RU2497155 C1 RU 2497155C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
contact
frequency
explosive devices
target sensors
wire
Prior art date
Application number
RU2012123590/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Николаевич Щербаков
Михаил Александрович Анцелевич
Станислав Иванович Миронов
Борис Павлович Глущак
Александр Геннадьевич Прохоркин
Александр Сергеевич Верёвкин
Original Assignee
Григорий Николаевич Щербаков
Михаил Александрович Анцелевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Григорий Николаевич Щербаков, Михаил Александрович Анцелевич filed Critical Григорий Николаевич Щербаков
Priority to RU2012123590/28A priority Critical patent/RU2497155C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2497155C1 publication Critical patent/RU2497155C1/en

Links

Abstract

FIELD: blasting.
SUBSTANCE: method to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors consists in the fact that excitation of a conductor is carried out by an electromagnetic field retuned by frequency with frequency ratio of at least two and registered speed of reflected signal amplitude variation. The device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors comprises a generator, a transmitting magnet antenna, a receiver, a receiving magnetic antenna, an indicator device. Besides, the device additionally includes a block of retuning of generator bearing frequency and a differentiating chain connected between the output of the receiving amplifier and the input of the indicator device.
EFFECT: increased speed of searching, increased safety during mine clearing.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обеспечению безопасности и может быть использовано при создании технических средств предназначенных для выявления взрывных устройств, имеющих короткие контактно-проводные датчики цели с электрическими замыкателями, борьбе с терроризмом, гуманитарном разминировании, а так же при поиске подземных кабельных линий связи и управления.The invention relates to safety and can be used to create technical means for identifying explosive devices having short contact-wire target sensors with electrical contactors, the fight against terrorism, humanitarian clearance, as well as when searching for underground cable communication and control lines.

Известны георадары, предназначенные для выявления различных объектов в грунте [1].Known georadars designed to identify various objects in the ground [1].

Недостатком таких приборов является сильная подверженность помеховому влиянию различных неоднородностей грунта и посторонних предметов (камней, ветвей деревьев и др.), что резко снижает темп поиска и его безопасность.The disadvantage of such devices is a strong susceptibility to the interference effect of various inhomogeneities of the soil and foreign objects (stones, tree branches, etc.), which sharply reduces the search speed and its safety.

Известен обнаружитель кабельных линий «Зонд-И» [2, 3], который реализует способ обнаружения, включающий возбуждение кабеля зондирующим электромагнитным полем от передающей ферритовой антенны, являющейся источником собственного электромагнитного поля обнаружителя, ось которой перпендикулярна оси приемной ферритовой антенны, что обеспечивает их минимальную магнитную связь, и регистрацию вторичного электромагнитного поля, переизлученного кабельной линией. Данный прибор работает на фиксированной частоте в области резонансных частот обнаруживаемого кабеля. Он способен обнаруживать под землей провода длинной более 20 метров [3].Known cable line detector "Zond-I" [2, 3], which implements a detection method that includes excitation of the cable with a probing electromagnetic field from a transmitting ferrite antenna, which is the source of the detector’s own electromagnetic field, the axis of which is perpendicular to the axis of the receiving ferrite antenna, which ensures their minimum magnetic coupling, and registration of a secondary electromagnetic field re-emitted by a cable line. This device operates at a fixed frequency in the region of resonant frequencies of the detected cable. He is able to detect underground wires longer than 20 meters [3].

Недостатком такого прибора является затрудненность обнаружения обесточенных изолированных проводников, расположенных в грунте и длиной не более нескольких метров. Но именно такие короткие тонкие изолированные провода используются в датчиках цели современных террористических взрывных устройствах, устанавливаемых на пеших маршрутах движения войск.The disadvantage of this device is the difficulty in detecting de-energized insulated conductors located in the ground and a length of not more than a few meters. But it is precisely such short, thin, insulated wires that are used in the target sensors of modern terrorist explosive devices mounted on foot troop routes.

Сложность обнаружения обусловлена высоким уровнем помех от поверхности грунта и его неоднородностей на высоких частотах. Но именно такие частоты необходимо использовать, чтобы обеспечить резонансное переизлучение от коротких объектов поиска, длиной в несколько метров. Длина волны зондирующего поля должна так же составлять единицы метров. Указанный недостаток ограничивает скорость поиска данного прибора в реальной полевой обстановке и снижает безопасность разминирования.The complexity of the detection is due to the high level of interference from the surface of the soil and its inhomogeneities at high frequencies. But it is precisely such frequencies that must be used to ensure resonant re-emission from short search objects several meters long. The wavelength of the probe field should also be units of meters. This drawback limits the speed of the search for this device in a real field environment and reduces the safety of clearance.

Техническим результатом изобретения является увеличение скорости поиска и повышение безопасности при разминировании.The technical result of the invention is to increase the speed of search and increase safety during clearance.

Поставленный технический результат достигается возбуждением искомого подземного проводника зондирующим электромагнитным полем с изменяемой несущей частотой. Наличие резонансных свойств у изолированного металлического провода обуславливает ярко выраженный отклик отраженного от него сигнала при совпадении резонансной частоты провода с частотой возбуждающего сигнала. В то же время амплитуда сигнала помехи от полупроводящего грунта имеет плавный характер изменения при перестройке частоты зондирующего электромагнитного поля. При этом коэффициент перекрытия ожидаемого диапазона резонансных частот объекта поиска берется не менее двух, что обеспечивает хотя бы один резонансный отклик от искомого изолированного проводника. Регистрация скорости изменения амплитуды отраженного сигнала, а не его амплитудного значения позволяет селектировать сигнал на фоне помех от неоднородностей грунта, не обладающего резонансными свойствами.The technical result is achieved by exciting the desired underground conductor with a probing electromagnetic field with a variable carrier frequency. The presence of resonant properties of an insulated metal wire causes a pronounced response of the signal reflected from it when the resonant frequency of the wire coincides with the frequency of the exciting signal. At the same time, the amplitude of the interference signal from the semiconducting soil has a smooth character of change when the frequency of the probe electromagnetic field is tuned. Moreover, the overlap coefficient of the expected range of resonant frequencies of the search object is taken at least two, which provides at least one resonant response from the desired insulated conductor. Registration of the rate of change in the amplitude of the reflected signal, and not its amplitude value, allows you to select the signal against the background of noise from inhomogeneities of the soil, which does not have resonance properties.

Для уменьшения собственных паразитных резонансов устройства поиска в качестве его излучающей и приемной антенн используются магнитные антенны из коаксиального провода с минимальной магнитной связью между ними с включенными на их входе резисторами с активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению коаксиального провода. Для уменьшения емкостного влияния грунта внешний проводник коаксиального провода (его оплетка) используется в качестве заземленного электростатического экрана. На входе каждой рамочной антенны делается незамкнутая щель в экранирующей оплетке.To reduce the intrinsic resonances of the search device, magnetic antennas from a coaxial wire are used as its emitting and receiving antennas with a minimum magnetic coupling between them and resistors included at their input with active resistance equal to the wave impedance of the coaxial wire. To reduce the capacitive effect of the soil, the external conductor of the coaxial wire (its braid) is used as a grounded electrostatic shield. An open gap is made at the input of each loop antenna in the shielding braid.

На рис.1 показана структурная схема устройства для обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели.Figure 1 shows a block diagram of a device for detecting anti-personnel explosive devices with contact-wire target sensors.

Устройство обнаружения содержит передающую широкополосную рамочную антенну 1, согласующий резистор 2, генератор 3, блок перестройки частоты генератора 4, широкополосную приемную рамочную антенну 5, согласующий резистор 6, приемник 7, дифференцирующая цепь 8 и индикаторной устройство 9.The detection device includes a transmitting broadband loop antenna 1, a matching resistor 2, a generator 3, a frequency tuner 4, a broadband receiving loop antenna 5, a matching resistor 6, a receiver 7, a differentiating circuit 8 and an indicator device 9.

Причем передающая и приемная антенны расположены компланарно с частичным противофазным «нахлестом» друг на друга, что обеспечивает минимальную магнитную связь между ними.Moreover, the transmitting and receiving antennas are located coplanar with a partial antiphase "overlap" on each other, which ensures minimal magnetic coupling between them.

Устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели работает следующим образом. Контактно-проводной датчик цели, попадая в зону облучения передающей антенны 1, подключенной через резистор 2 к генератору 3, переизлучает наведенную высокочастотную энергию в широкополосную приемную рамочную антенну 5. Блок перестройки частоты 4 обеспечивает плавное изменение несущей частоты генератора 3 с коэффициентом перекрытия не менее двух. С выхода широкополосной рамочной антенны 5 через согласующий резистор 6 на вход приемника 7, где усиливается. С выхода приемника 7 сигнал поступает на вход дифференцирующей цепи 8, где происходит выделение отклика отраженного сигнала от резонансного объекта поиска. С выхода дифференцирующей цепи сигнал поступает на вход индикаторного устройства 9.A device for detecting anti-personnel explosive devices with contact-wire target sensors works as follows. The contact-wire target sensor, falling into the irradiation zone of the transmitting antenna 1, connected through the resistor 2 to the generator 3, re-emits the induced high-frequency energy into the broadband receiving frame antenna 5. The frequency tuning unit 4 provides a smooth change in the carrier frequency of the generator 3 with an overlap factor of at least two . From the output of the broadband loop antenna 5 through the terminating resistor 6 to the input of the receiver 7, where it is amplified. From the output of the receiver 7, the signal is fed to the input of the differentiating circuit 8, where the response of the reflected signal from the resonant search object is extracted. From the output of the differentiating circuit, the signal is fed to the input of the indicator device 9.

Опробование способа было проведено в полевых условиях на большом (более 30) коротких тонких изолированных проводов длиной от двух до пяти метров. Глубина залегания проводов составляла 3…10 см. Испытания проводились в различных грунтах (песок, суглинок и др.). Помехами служили небольшие камни, куски дерева, обломки кирпича. Антенная система устройства обнаружения состояла из двух компланарных одновитковых рамочных антенн диаметром 20 см из коаксиального кабеля РК-50. С целью уменьшения взаимной магнитной связи рамочные антенны располагались на стеклотекстолитовой антенной плате с частичным «нахлестом» друг на друга. В конструкцию обеих коаксиальных антенн входили резисторы 50 Ом, подключенные последовательно в центральную жилу. В качестве генератора использовали высокочастотный генератор Г4-119А в диапазоне частот от 50 до 100 МГц. Выходная мощность составляла 0.1 Вт. Для повышения общей чувствительности измерительной установки использовалась внутренняя амплитудная модуляция частотой 1 кГц. Приемная рамочная антенна была подключена к амплитудному детектору на диоде Д2Е. В его выходу был подключен селективный низкочастотный вольтметр В6-9, настроенный на частоту 1 кГц. При перемещении поискового элемента над укрытыми в земле проводами наблюдался характерный отклик переотраженного сигнала, амплитуда которого превышала помеховый фон на 7…12 дБ во влажном грунте и 10…12 дБ - в сухом.The testing of the method was carried out in the field on a large (more than 30) short thin insulated wires with a length of two to five meters. The depth of the wires was 3 ... 10 cm. The tests were carried out in various soils (sand, loam, etc.). Small stones, pieces of wood, fragments of brick served as interferences. The antenna system of the detection device consisted of two coplanar single-turn loop antennas with a diameter of 20 cm from a RK-50 coaxial cable. In order to reduce mutual magnetic coupling, the loop antennas were located on a fiberglass antenna board with a partial overlap on each other. The design of both coaxial antennas included 50 Ohm resistors connected in series to the central core. As the generator used a high-frequency generator G4-119A in the frequency range from 50 to 100 MHz. The output power was 0.1 watts. To increase the overall sensitivity of the measuring setup, internal amplitude modulation with a frequency of 1 kHz was used. The receiving loop antenna was connected to an amplitude detector on a D2E diode. A selective low-frequency voltmeter B6-9 tuned to a frequency of 1 kHz was connected to its output. When moving the search element over the wires hidden in the ground, a characteristic response of the reflected signal was observed, the amplitude of which exceeded the background noise by 7 ... 12 dB in moist soil and 10 ... 12 dB in dry soil.

Источники информации:Information sources:

1. Изюмов С.В. и др. Теория и методы георадиолокации. - Москва. «Горная книга», 2008 г., с.178…183.1. Izyumov S.V. and others. Theory and methods of georadar. - Moscow. The Mountain Book, 2008, p.178 ... 183.

2. Щербаков Г.Н. и др. Обнаружитель кабельных линий. Патент РФ на полезную модель RU 45195, 27.04.2005 г.2. Scherbakov G.N. and others. Detector of cable lines. RF patent for utility model RU 45195, 04/27/2005

3. Щербаков Г.Н., Анцелевич М.А. Новые методы обнаружения скрытых объектов. Москва. «Эльа ИПР», 2011 г., с 68-72.3. Scherbakov G.N., Antselevich M.A. New methods for detecting hidden objects. Moscow. "Ella IPR", 2011, from 68-72.

Claims (3)

1. Способ обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели, отличающийся тем, что возбуждение проводника осуществляется перестраиваемым по частоте электромагнитным полем с коэффициентом перекрытия диапазона частот не менее двух и регистрируемой скоростью изменения амплитуды отраженного сигнала.1. A method for detecting anti-personnel explosive devices with contact-wire target sensors, characterized in that the conductor is excited by a frequency-tunable electromagnetic field with an overlap coefficient of the frequency range of at least two and a recorded rate of change in the amplitude of the reflected signal. 2. Устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели, содержащее генератор, передающую магнитную антенну, приемник, приемную магнитную антенну, индикаторное устройство, отличающееся тем, что в него введены блок перестройки несущей частоты генератора и дифференцирующая цепочка, включенная между выходом приемного усилителя и входом индикаторного устройства.2. A device for detecting anti-personnel explosive devices with contact-wire target sensors, comprising a generator, a transmitting magnetic antenna, a receiver, a receiving magnetic antenna, an indicator device, characterized in that a tuner for the carrier frequency of the generator and a differentiating circuit connected between the output of the receiving amplifier and input indicator device. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве излучающей и приемной магнитных антенн используются одновитковые рамочные антенны из коаксиального провода с минимальной магнитной связью между собой с включенным на их входе резисторами с активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению коаксиального провода, при этом внешний проводник коаксиального провода является заземленным электростатическим экраном. 3. The device according to claim 2, characterized in that as the emitting and receiving magnetic antennas are used single-turn loop antennas from a coaxial wire with a minimum of magnetic coupling with each other included at their input resistors with an active impedance equal to the wave impedance of the coaxial wire, the outer conductor of the coaxial wire is a grounded electrostatic shield.
RU2012123590/28A 2012-06-07 2012-06-07 Method and device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors RU2497155C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012123590/28A RU2497155C1 (en) 2012-06-07 2012-06-07 Method and device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012123590/28A RU2497155C1 (en) 2012-06-07 2012-06-07 Method and device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2497155C1 true RU2497155C1 (en) 2013-10-27

Family

ID=49446851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012123590/28A RU2497155C1 (en) 2012-06-07 2012-06-07 Method and device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2497155C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175782U1 (en) * 2017-06-22 2017-12-19 Григорий Николаевич Щербаков EXPLOSION DETECTOR WITH WIRED CONTROL LINES
RU184868U1 (en) * 2018-08-31 2018-11-13 Григорий Николаевич Щербаков Wearable fragmentation explosive device detection device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2225018C2 (en) * 2002-04-22 2004-02-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Technique detecting objects in upper layers of ground, specifically, infantry mines
RU2271024C2 (en) * 2004-04-06 2006-02-27 Владимир Николаевич Ткач Deep metal detector
US7154434B1 (en) * 2005-09-12 2006-12-26 The Boeing Company Anti-personnel airborne radar application
US7190302B2 (en) * 2001-09-15 2007-03-13 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Sub-surface radar imaging
WO2008125756A2 (en) * 2007-03-01 2008-10-23 Rouben Hovaguimian Mine clearing vehicle intended in particular for anti-personnel mines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7190302B2 (en) * 2001-09-15 2007-03-13 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Sub-surface radar imaging
RU2225018C2 (en) * 2002-04-22 2004-02-27 Российский научный центр "Курчатовский институт" Technique detecting objects in upper layers of ground, specifically, infantry mines
RU2271024C2 (en) * 2004-04-06 2006-02-27 Владимир Николаевич Ткач Deep metal detector
US7154434B1 (en) * 2005-09-12 2006-12-26 The Boeing Company Anti-personnel airborne radar application
WO2008125756A2 (en) * 2007-03-01 2008-10-23 Rouben Hovaguimian Mine clearing vehicle intended in particular for anti-personnel mines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175782U1 (en) * 2017-06-22 2017-12-19 Григорий Николаевич Щербаков EXPLOSION DETECTOR WITH WIRED CONTROL LINES
RU184868U1 (en) * 2018-08-31 2018-11-13 Григорий Николаевич Щербаков Wearable fragmentation explosive device detection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1060403B1 (en) Apparatus for and method of nuclear quadrupole resonance testing a sample in the presence of interference
US8723723B2 (en) Dual mode ground penetrating radar (GPR)
JP6567162B2 (en) Underground physical property exploration system and underground physical property analysis method using the same
RU2497155C1 (en) Method and device to detect antipersonnel explosive devices with contact-wire target sensors
CN102946001B (en) Antenna coupler coupled with logging-while-drilling resistivity apparatus
US8076924B2 (en) Substance identification and location method and system
JP2018063245A (en) Method of determining relative dielectric constant and method of detecting ground-embedded objects
CN103015970A (en) Simulated detection equipment for measurement-while-drilling resistivity logging instrument
RU167705U1 (en) Anti-tank mine detection device with a wide area of destruction
Kang et al. Forward modeling and analyzing for frequency domain semi-airborne EM method
RU175782U1 (en) EXPLOSION DETECTOR WITH WIRED CONTROL LINES
JP2004069388A (en) Device and method for detecting abnormality in shallow underground
Barrowes et al. Detection of conductivity voids and landmines using high frequency electromagnetic induction
JP2009264972A (en) Antenna for nqr inspection and nqr inspection device using the same
RU2601667C2 (en) Method of fragmentation explosives detecting
Simms et al. Initial development of a high-frequency EMI sensor for detection of subsurface intermediate electrically conductive (IEC) targets
WO2012161645A1 (en) Ground penetrating radar system comprising a magnetoresistive sensor
US20040011967A1 (en) Remote substance identification and location method and system
Pochanin et al. Ultrawideband linearly polarized antennas of Vivaldi type for ground penetrating radar
Lahrech et al. Modeling of inductive metal detector with swept frequency excitation
Wang et al. A dielectric logging tool with insulated collar for formation fluid detection around borehole
Ramaccia et al. Metamaterial split-ring resonators for retrieval of soil electromagnetic properties
Votis et al. Analog front end of the extremely low frequency station at Ioannina in Greece for the measurement of Schumann resonances
Soomro et al. Positioning of antenna to locate PD in power transformer
RU2338876C1 (en) Method for determination of pneumatic puncher deviation angle from prescribed trajectory

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150608

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20171220

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200608