RU2626313C1 - Substance remote detecting method and device for its implementation - Google Patents

Substance remote detecting method and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2626313C1
RU2626313C1 RU2016116200A RU2016116200A RU2626313C1 RU 2626313 C1 RU2626313 C1 RU 2626313C1 RU 2016116200 A RU2016116200 A RU 2016116200A RU 2016116200 A RU2016116200 A RU 2016116200A RU 2626313 C1 RU2626313 C1 RU 2626313C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
frequency
substance
signal
input
Prior art date
Application number
RU2016116200A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Ивановский
Виктор Антонович Рогалёв
Виктор Иванович Дикарев
Original Assignee
ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы
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 ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы filed Critical ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы
Priority to RU2016116200A priority Critical patent/RU2626313C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626313C1 publication Critical patent/RU2626313C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/08—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance
    • G01N24/084—Detection of potentially hazardous samples, e.g. toxic samples, explosives, drugs, firearms, weapons

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: remote detection of a substance based on remote excitation by an electromagnetic wave of magnetic resonance in the substance with subsequent measurement of the response frequency, the presence of which makes a conclusion about the presence of this substance, contains a stage, in which, in the process of converting the frequency of the reflected signal with left circular polarization, the total voltage frequency is separated, it is detected and the predetected voltage is used to allow the multiplication of the voltage intermediate frequency reflected signal with right circular polarization.
EFFECT: increasing the noise immunity of signal reception and reliability of the substance detection.
2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемые способ и устройство относится к области физических измерений, а именно к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявленных для исследования веществ, а также поляризационную селекцию и фазовый анализ для поиска и обнаружения наркотиков, упакованных в неметаллическую оболочку и находящихся в укрывающих средах, например в брюшной полости человека, используемого для транспортировки наркотических средств, в багаже, чемоданах, дипломатах, сумках и т.п., и могут найти применение в аэропортах, таможенных терминалах, блок-постах, автопарковках, железнодорожных вокзалах и т.п.The proposed method and device relates to the field of physical measurements, namely to radio engineering using magnetic resonance to search and detect drugs and explosives in the composition of substances presented for research, as well as polarization selection and phase analysis to search and detect drugs packed in non-metallic the shell and those in covering environments, for example, in the abdominal cavity of a person used to transport narcotic drugs, in luggage, suitcases, a diplomat ah, bags, etc., and can be used at airports, customs terminals, roadblocks, car parks, railway stations, etc.

Известны способы и устройства дистанционного обнаружения вещества (авт. свид. СССР №1.131.138, 1.800.333; патенты РФ №№2.150.165, 2.161.300, 2.168.104, 2.179.716, 2.185.614, 2.226.686, 2.244.942, 2.249.202, 2.308.734, 2.340.913, 2.498.239, 2.507.505; патенты США №4.529.710, 4.599.740, 4.651.085, 4.756.866, 5.618.734, 5.986.455, 6.194.898, 6.392.408, 6.507.278, 7.659.124, 7.973.697; патенты Великобритании №1.033.452, 2.159.626, 2.254.923, 2.289.344, 2.293.885; Гречишкин В.Д. и др. Локальный ЯКР в твердых телах. Успехи физических наук, 1993, т. 163, №10; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека. - СПб., 207, с. 446-467 и другие).Known methods and devices for the remote detection of substances (ed. Certificate of the USSR No. 1.131.138, 1.800.333; RF patents No. 2.150.165, 2.161.300, 2.168.104, 2.179.716, 2.185.614, 2.226.686, 2.244.942, 2.249.202, 2.308.734, 2.340.913, 2.498.239, 2.507.505; U.S. Patent Nos. 4,529.710, 4,599.740, 4.651.085, 4.756.866, 5.618.734, 5.986.455 , 6.194.898, 6.392.408, 6.507.278, 7.659.124, 7.973.697; Great Britain patents 1,033.452, 2.159.626, 2.254.923, 2.289.344, 2.293.885; Grechishkin V.D. and other Local NQR in solids. Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1993, v. 163, No. 10; Dikarev VI, Safety, Protection and Salvation of a Person. - St. Petersburg, 207, p. 446-467 and others).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ дистанционного обнаружения вещества» (патент РФ №2.498.279, G01N 24/08, 2012) и устройство для его реализации, которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices closest to the proposed are the "Method for the remote detection of substances" (RF patent No. 2,498.279, G01N 24/08, 2012) and a device for its implementation, which are selected as prototypes.

В известном способе для приема отраженных сигналов с левой круговой поляризацией используется супергетеродинный приемник, в котором одно и то же значение промежуточной частоты ωпр может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах ω1 и ω2, т.е.In the known method for receiving reflected signals with left circular polarization, a superheterodyne receiver is used, in which the same value of the intermediate frequency ω pr can be obtained by receiving signals at two frequencies ω 1 and ω 2 , i.e.

ωпр=ω1-ωг и ωпр=ωг-ωз.ω ol = ω 1 -ω g and ω ol = ω g -ω s .

Следовательно, если частоту настройки ω1 принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота ωз которого отличается от частоты ω1 на 2 ωпр и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ωг гетеродина (фиг. 4). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость супергетеродинного приемника.Therefore, if the tuning frequency ω 1 taken as the main receiving channel, along with it will be a mirror receiving channel frequency ω of which differs from the frequency ω 1 2 ω straight and located symmetrically (mirror) relative to frequency ω g oscillator (Figure . four). Conversion on the mirror channel of the reception occurs with the same conversion coefficient K ol as on the main channel. Therefore, it most significantly affects the selectivity and noise immunity of a superheterodyne receiver.

Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условияIn addition to the mirror, there are other additional (combinational) reception channels. In general terms, any Raman receive channel occurs when the condition

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где ωki - частота i-го комбинационного канала приема;where ω ki is the frequency of the i-th Raman reception channel;

m, n, i - целые положительные числа.m, n, i are positive integers.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей), так как чувствительность приемника по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и u=2 соответствуют частотыThe most harmful combinational reception channels are those generated by the interaction of the first harmonic of the signal frequency with the harmonics of the frequency of the local oscillator of the small order (second, third), since the sensitivity of the receiver through these channels is close to the sensitivity of the main channel. So, for two combinational channels with m = 1 and u = 2 there correspond frequencies

ωk1=2ωг-ωпр и ωk2=2ωг+ωпр.ω k1 = 2ω g -ω pr and ω k2 = 2ω g + ω pr

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества.The presence of false signals (interference) received via mirror and Raman channels leads to a decrease in noise immunity of signal reception and the reliability of detection of a substance.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения вещества путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.An object of the invention is to increase the noise immunity of signal reception and the reliability of detection of a substance by suppressing false signals (interference) received via mirror and Raman channels.

Поставленная задача решается тем, что способ дистанционного обнаружения вещества, основанный в соответствии с ближайшим аналогом на дистанционном возбуждении электромагнитной волной магнитного резонанса в веществе с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества, при этом возбуждающий электромагнитный сигнал излучают на частоте, много большей частоты магнитного резонанса, подлежащего обнаружению вещества, и модулируют излучаемый возбуждающий электромагнитный сигнал по поляризации на частоте магнитного резонанса, а отклик регистрируют на частоте модуляции, осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и левой круговой поляризацией, отраженных от наркотического вещества, находящегося в укрывающей среде, при этом отраженный сигнал с правой круговой поляризацией стробируют по времени, пропорциональному глубине залегания наркотического вещества, а отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина и выделяют напряжение промежуточной частоты, а затем перемножают его с отраженным сигналом правой круговой поляризации, выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде, отраженный сигнал с правой круговой поляризацией дифференцируют по времени, перемножают с зондирующим сигналом, пропущенным через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное производной корреляционной функции

Figure 00000002
, при этом фиксируют расстояние до наркотического вещества, приемные антенны размещают таким образом, чтобы их диаграммы направленности создавали равносигнальную зону, сравнивают по фазе отраженные сигналы с правой и левой круговой поляризацией, при несовпадении направления на наркотическое вещества с равносигнальной зоной формируют управляющее напряжение, амплитуда которого определяется степенью отклонения направления на наркотическое вещество от равносигнальной зоны, а полярность - стороной отклонения, воздействуют им на мотор, связанный через редуктор с антенным блоком, вращают антенный блок в горизонтальной плоскости до совпадения направления на наркотическое вещество с равносигнальной зоной, при этом фиксируют азимут на наркотическое вещество и определяют его местоположение, отличается от ближайшего аналога тем, что в процессе преобразования по частоте отраженного сигнала с левой круговой поляризацией выделяют напряжение суммарной частоты, детектируют его и используют продетектированное напряжение для разрешения перемножения напряжения промежуточной частоты с отраженным сигналом правой круговой поляризацией.The problem is solved in that the method of remote detection of a substance, based in accordance with the closest analogue, on remote excitation by an electromagnetic wave of magnetic resonance in a substance with subsequent measurement of the response frequency, the presence of which makes a conclusion about the presence of this substance, while the exciting electromagnetic signal is emitted at a frequency , much higher frequency of the magnetic resonance to be detected by the substance, and modulate the emitted exciting electromagnetic signal across the floor izarization at the frequency of magnetic resonance, and the response is recorded at the modulation frequency, electromagnetic sounding of the alleged location of the narcotic substance by a plane-polarized signal is carried out and signals with right and left circular polarization reflected from the narcotic substance in the covering medium are received, while the reflected signal is from the right circular gated by polarization in time proportional to the depth of the narcotic substance, and the reflected signal with the left circular polarization the frequency is converted using the local oscillator voltage and the intermediate frequency voltage is isolated, and then it is multiplied with the reflected signal of the right circular polarization, the harmonic voltage is isolated at the stable local oscillator frequency, the phase shift between the reflected signals with the right and left circular polarization at the stable local oscillator frequency is measured, compared the measured value of the phase shift with a reference value and, based on the result of the comparison, decide on the presence of a narcotic substance in a shelter, from CONTROL signal from right-circularly polarized differentiated with respect to time, multiplied with the probe signal passed through the variable delay block, allocate a low-frequency voltage proportional to the derivative of the correlation function
Figure 00000002
at the same time, the distance to the narcotic substance is fixed, the receiving antennas are positioned so that their radiation patterns create an equal-signal zone, the reflected signals are compared in phase with the right and left circular polarization, if the direction of the narcotic substance does not coincide with the equal-signal zone, they form a control voltage, the amplitude of which is determined by the degree of deviation of the direction of the narcotic substance from the equal-signal zone, and the polarity - by the side of the deviation, they affect the motor, knitted through a gearbox with an antenna unit, rotate the antenna unit in a horizontal plane until the direction to the narcotic substance coincides with the equal-signal zone, while fixing the azimuth to the narcotic substance and determining its location, differs from the closest analogue in that in the process of converting the frequency of the reflected signal with the left circular polarization select the voltage of the total frequency, detect it and use the detected voltage to allow the multiplication of the intermediate voltage pilots at a right-circularly polarized reflected signal.

Поставленная задача решается тем, что устройство дистанционного обнаружения вещества, содержащее в соответствии с ближайшим аналогом последовательно включенные генератор импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, передатчик, управляющий вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, и передающую антенну, последовательно включенные первую приемную антенну, первый приемник, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, накопитель, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, и блок регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй приемник, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и усилитель промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу первого приемника дифференциатор, второй перемножитель, второй вход которого через блок регулируемый задержки соединен с выходом передатчика, фильтр нижних частот и усилитель, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности, последовательно подключенные к выходу первого приемника первый ключ, второй вход которого соединен с вторым выходом блока регулируемой задержки, первый перемножитель, узкополосный фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, последовательно подключенные к выходу первого приемника второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго приемника, и мотор, связанный через редуктор с антенным блоком, состоящим из передающей и двух приемных антенн, к редуктору подключен индикатор азимута, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено усилителем суммарной частоты, амплитудным детектором и вторым ключом, причем к выходу смесителя последовательно подключены усилитель суммарной частоты, амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого перемножителя.The problem is solved in that a device for remote detection of a substance containing, in accordance with the closest analogue, a pulse generator in series, the control input of which is connected to the first output of the synchronizer, a transmitter, the control input of which is connected to the second output of the synchronizer, and a transmitting antenna, connected in series to the first receiving an antenna, a first receiver, the control input of which is connected to the third output of the synchronizer, a drive, the control input of which is connected with a third synchronizer output, and a recording unit, a second receiving antenna in series, a second receiver, the control input of which is connected to the third synchronizer output, a mixer, the second input of which is connected to the local oscillator output, and an intermediate frequency amplifier connected in series to the output of the first receiver, differentiator, a second multiplier, the second input of which is connected to the output of the transmitter through an adjustable delay unit, a low-pass filter and an amplifier, the output of which is connected to the second the input of the adjustable delay unit, to the second output of which a range indicator is connected, the first key is connected in series to the output of the first receiver, the second input of which is connected to the second output of the adjustable delay unit, the first multiplier, a narrow-band filter, the first phase detector, the second input of which is connected to the local oscillator output , and a comparison unit, the output of which is connected to the second input of the registration unit, connected in series to the output of the first receiver is a second phase detector, the second input of which is it is single with the output of the second receiver, and the motor connected through the gearbox with the antenna unit consisting of a transmitting and two receiving antennas, an azimuth indicator is connected to the gearbox, differs from the closest analogue in that it is equipped with a total frequency amplifier, an amplitude detector and a second key, and the output of the mixer is connected in series to the amplifier of the total frequency, the amplitude detector and the second key, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the intermediate frequency, and the output is connected to the second input of the first nozhitelya.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг. 1. Диаграммы направленности приемных антенн 5, 13 и равносигнальная зона показаны на фиг. 2. Корреляционная функция R(τ) и ее производная

Figure 00000003
изображены на фиг. 3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, показана на фиг. 4.The structural diagram of a device that implements the proposed method is presented in FIG. 1. The radiation patterns of the receiving antennas 5, 13 and the equal signal area are shown in FIG. 2. The correlation function R (τ) and its derivative
Figure 00000003
depicted in FIG. 3. A frequency diagram illustrating signal conversion is shown in FIG. four.

Устройство содержит последовательно включенные генератор 3 импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора 4, передатчик 2, управляющий вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 4, и передающую антенну 1, последовательно включенные первую приемную антенну 5, первый приемник 6, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, и блок 22 регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну 13, второй приемник 14, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, смеситель 15, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 16, усилитель 34 суммарной частоты, амплитудный детектор 35, второй ключ 36, второй вход которого через усилитель 17 промежуточной частоты соединен с выходом смесителя 15, первый перемножитель 18, узкополосный фильтр 19, первый фазовый детектор 20, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 16, и блок 21 сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока 22 регистрации. К выходу первого приемника 6 последовательно подключены дифференциатор 23, второй перемножитель 24, второй вход которого через блок 27 регулируемой задержки соединен с выходом передатчика 2, фильтр 25 нижних частот и усилитель 26, выход которого соединен с вторым входом блока 27 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор 28 дальности. К выходу первого приемника 6 подключен первый ключ 12, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 27 регулируемой задержки, а выход подключен к второму входу первого перемножителя 18. К выходу второго приемника 14 последовательно подключены второй фазовый детектор 29, второй вход которого соединен с выходом первого приемника 16, и мотор 30, связанный через редуктор 31 с антенным блоком 10, содержащий передающую антенну 1, приемные антенны 5 и 13. К редуктору 31 подключен индикатор 32 азимута.The device comprises serially connected pulse generator 3, the control input of which is connected to the first output of the synchronizer 4, the transmitter 2, the control input of which is connected to the second output of the synchronizer 4, and the transmitting antenna 1, the first receiving antenna 5, the first receiver 6, the control input of which is connected in series connected to the third output of the synchronizer 4, and the registration unit 22, sequentially connected to the second receiving antenna 13, the second receiver 14, the control input of which is connected to the third output sync a resonator 4, a mixer 15, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 16, an amplifier 34 of the total frequency, an amplitude detector 35, a second key 36, a second input of which through an amplifier 17 of an intermediate frequency is connected to the output of the mixer 15, the first multiplier 18, a narrow-band filter 19, a first phase detector 20, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 16, and a comparison unit 21, the output of which is connected to the second input of the registration unit 22. To the output of the first receiver 6, a differentiator 23, a second multiplier 24, the second input of which is connected through the variable delay unit 27 to the output of the transmitter 2, a low-pass filter 25 and an amplifier 26, the output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit 27, are connected to the second output which is connected indicator 28 range. The first key 12 is connected to the output of the first receiver 6, the second input of which is connected to the second output of the adjustable delay unit 27, and the output is connected to the second input of the first multiplier 18. The second phase detector 29, the second input of which is connected to the output, is connected in series to the output of the second receiver 14 the first receiver 16, and the motor 30, connected through a gearbox 31 to the antenna unit 10, comprising a transmitting antenna 1, receiving antennas 5 and 13. An azimuth indicator 32 is connected to the gearbox 31.

Перемножитель 24, фильтр 25 нижних частот, усилитель 26 и блок 27 регулируемой задержки образуют блок 11 временной задержки, выполненный в виде коррелятора 33. Передатчик 2, приемники 6 и 14 снабжены поляризаторами. Кроме того, устройство содержит исследуемое вещество 8 и наркотическое вещество 9.The multiplier 24, the low-pass filter 25, the amplifier 26 and the adjustable delay unit 27 form a time delay unit 11, made in the form of a correlator 33. The transmitter 2, receivers 6 and 14 are equipped with polarizers. In addition, the device contains a test substance 8 and a narcotic substance 9.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, может работать в двух режимах.A device that implements the proposed method can operate in two modes.

Первый режим основан на дистанционном возбуждении электромагнитной волной магнитного резонанса в исследуемом веществе с последующим измерением частоты отклика.The first mode is based on remote excitation by an electromagnetic wave of magnetic resonance in the test substance with subsequent measurement of the response frequency.

Второй режим основан на электромагнитном радиолокационном зондировании плоскополяризованной волной предполагаемого места закладки наркотического вещества, упакованного в неметаллическую оболочку и размещенного в укрывающей среде, с последующим измерением сдвига фаз между отраженными составляющими, которые в общем случае имеют эллиптическую поляризацию с противоположными направлениями вращения вектора электромагнитного поля.The second mode is based on electromagnetic radar sensing by a plane-polarized wave of the alleged location of a drug substance packed in a nonmetallic shell and placed in a covering medium, followed by measuring the phase shift between the reflected components, which generally have elliptical polarization with opposite directions of rotation of the electromagnetic field vector.

В первом режиме импульсы с частотой заполнения ω1 и (ω1-ω), формируемые в генераторе 3 импульсов, поступают в передатчик 2 и излучаются передающей антенной 1 в направлении исследуемого вещества 8. Последнее может располагаться, например, на теле человека под его одеждой. Передающая 1 и приемные 5, 13 антенны выполнены, например, в виде рупорных антенн, которые снабжены поляризаторами. Сигнал на передающую антенну 1 поступает с круглого волновода, на который, в свою очередь, с передатчика 2 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.In the first mode, pulses with a filling frequency of ω 1 and (ω 1 -ω), generated in the pulse generator 3, enter the transmitter 2 and are emitted by the transmitting antenna 1 in the direction of the test substance 8. The latter can be located, for example, on the human body under his clothes . Transmitting 1 and receiving 5, 13 antennas are made, for example, in the form of horn antennas, which are equipped with polarizers. The signal to the transmitting antenna 1 comes from a circular waveguide, to which, in turn, from the transmitter 2 are supplied two orthogonal (polarized) components, one at a frequency ω 1 and the other at a frequency (ω 1 -ω), resulting in 1 wave radiated by the antenna will be modulated by polarization with a magnetic resonance frequency 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 и длиной 138 мм, при этом на стержни намотаны катушки индуктивности, содержащие по 20 витков и соединенные параллельно. Работой устройства управляет синхронизатор 4.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 inductors containing 20 turns and connected in parallel. The operation of the device is controlled by the synchronizer 4.

Сигнал с приемной антенны 5 поступает на приемник 6, на который поступает также управляющее напряжение с третьего выхода синхронизатора 4, запирающее приемник 6 на время излучения импульсов. С выхода приемника 6 сигнал поступает на накопитель 7, где сигналы постепенно накаливаются, что позволяет увеличить дальность от приемной антенны 5 до исследуемого вещества 8 в 2-3 раза. На накопитель 7 поступает также управляющее напряжение, обеспечивающее синхронизацию накапливаемых импульсов.The signal from the receiving antenna 5 is fed to the receiver 6, which also receives the control voltage from the third output of the synchronizer 4, which locks the receiver 6 for the duration of the pulse emission. From the output of the receiver 6, the signal enters the drive 7, where the signals are gradually heated, which allows to increase the distance from the receiving antenna 5 to the test substance 8 in 2-3 times. The drive 7 also receives a control voltage that provides synchronization of the accumulated pulses.

В случае модуляции по поляризации излучаемого сигнала с частотой ω, равной частоте магнитного резонанса исследуемого вещества 8, при частоте излучаемого сигнала ω1>ω, вектор напряженности

Figure 00000004
магнитного поля излучаемого электромагнитного сигнала содержит составляющую:In the case of modulation by polarization of the emitted signal with a frequency ω equal to the frequency of the magnetic resonance of the test substance 8, when the frequency of the emitted signal is ω 1 > ω, the intensity vector
Figure 00000004
the magnetic field of the radiated electromagnetic signal contains a component:

Figure 00000005
.
Figure 00000005
.

Исследуемое вещество 8 будет активно взаимодействовать с магнитным полем

Figure 00000006
на частоте ω (Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Основы квантовой электроники. - СПб.: ГТУ, 2001). Поскольку частота ω1 может быть выбрана достаточно высокой ω1>ω, то в этом случае реализация передающей антенны 1 может быть осуществлена, например, с помощью техники антенн СВЧ.Test substance 8 will actively interact with the magnetic field
Figure 00000006
at a frequency ω (Dudkin V.I., Pakhomov L.N. Fundamentals of quantum electronics. - SPb .: GTU, 2001). Since the frequency ω 1 can be chosen sufficiently high ω 1 > ω, in this case, the implementation of the transmitting antenna 1 can be carried out, for example, using the technique of microwave antennas.

Во втором режиме генератор 3 формирует зондирующий сигналIn the second mode, the generator 3 generates a probe signal

u1(t)=U1⋅Cos(ω1t+ϕ1), 0≤t≤Т1,u 1 (t) = U 1 ⋅ Cos (ω 1 t + ϕ 1 ), 0≤t≤T 1 ,

где U1, ω1, ϕ1, T1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала (импульса),where U 1 , ω 1 , ϕ 1 , T 1 - amplitude, carrier frequency, initial phase and signal (pulse) duration,

который поступает на вход передатчика 2, где он приобретает плоскую поляризацию. Указанный сигнал через передающую антенну 1 излучается в направлении поверхности укрывающей среды, под которой может находиться наркотическое вещество 9.which goes to the input of the transmitter 2, where it acquires a flat polarization. The specified signal through the transmitting antenna 1 is emitted in the direction of the surface of the covering medium, under which the narcotic substance 9 can be.

При этом в укрывающейся среде создается электромагнитное поле путем его электромагнитного зондирования. При достижении зондирующим сигналом наркотического вещества 9 происходит его частичное отражение в сторону поверхности укрывающей среды.In this case, an electromagnetic field is created in the sheltering medium by means of its electromagnetic sounding. When the probing signal reaches the narcotic substance 9, it is partially reflected towards the surface of the covering medium.

При этом приемные антенны 5 и 13 размещаются таким образом, чтобы их диаграммы направленности создавали равносигнальную зоны (фиг. 2).In this case, the receiving antennas 5 and 13 are placed so that their radiation patterns create an equal-signal zone (Fig. 2).

Когда плоскополяризованная электромагнитная волна отражается от наркотического вещества 9, на которое воздействует внешнее магнитное поле Земли, то она разделяется на две независимые составляющие, которые в общем случае имеют эллиптическую поляризацию с противоположными направлениями вращения вектора электромагнитного поля. На частотах дециметрового диапазона обе составляющие имеют круговую поляризацию. Наркотическое вещество 9 имеет отличные от укрывающей среды электрические параметры (проводимость и диэлектрическую проницаемость).When a plane-polarized electromagnetic wave is reflected from a narcotic substance 9, which is affected by the external magnetic field of the Earth, it is divided into two independent components, which in the general case have elliptical polarization with opposite directions of rotation of the electromagnetic field vector. At frequencies of the decimeter range, both components have circular polarization. Narcotic substance 9 has electrical parameters that are different from the covering medium (conductivity and permittivity).

Обе волны отражаются и распространяются с различными скоростями, вследствие чего фазовые соотношения между этими волнами изменяются. Это явление обычно называют эффектом Фарадея, из-за которого отраженный сигнал испытывает вращение плоскости поляризации. Угол поворота плоскости поляризации, который определяется разной скоростью распространения и отражения сигналов с правой и левой круговой поляризацией от наркотического вещества, находится из соотношения:Both waves are reflected and propagated at different speeds, as a result of which the phase relations between these waves change. This phenomenon is usually called the Faraday effect, due to which the reflected signal experiences the rotation of the plane of polarization. The angle of rotation of the plane of polarization, which is determined by different speeds of propagation and reflection of signals with right and left circular polarization from a narcotic substance, is found from the ratio:

Figure 00000007
Figure 00000007

где ϕп, ϕл - фазовые запаздывания отраженных сигналов с правой (вращение плоскости поляризации по часовой стрелке) и левой (вращение плоскости поляризации против часовой стрелки) круговой поляризации соответственно.where ϕ p , ϕ l - phase delays of the reflected signals from the right (rotation of the plane of polarization clockwise) and left (rotation of the plane of polarization counterclockwise) circular polarization, respectively.

Отраженный сигнал улавливается приемными антеннами 5 и 13. При этом приемная антенна 5 восприимчива только к отраженному сигналу с правой круговой поляризацией, а приемная антенна 13 - только к отраженному сигналу с левой круговой поляризацией.The reflected signal is captured by the receiving antennas 5 and 13. In this case, the receiving antenna 5 is susceptible only to the reflected signal with the right circular polarization, and the receiving antenna 13 is only sensitive to the reflected signal with the left circular polarization.

На выходе приемников 6 и 14 образуются следующие сигналы:The output of the receivers 6 and 14 produces the following signals:

uп(t)=Uп⋅Cos[(ω1±Δω)t+ϕп],u p (t) = U p ⋅ Cos [(ω 1 ± Δω) t + ϕ p ],

uл(t)=Uл⋅Cos[(ω1±Δω)t+ϕл], 0≤t≤Т1,u l (t) = U l ⋅ Cos [(ω 1 ± Δω) t + ϕ l ], 0≤t≤T 1 ,

где индексы «п» и «л» относятся соответственно к сигналам с правой и левой круговой поляризацией;where the indices "p" and "l" refer respectively to signals with right and left circular polarization;

±Δω - нестабильность несущей частоты, обусловленная некогерентным отражением и другими дестабилизирующими факторами.± Δω - carrier frequency instability caused by incoherent reflection and other destabilizing factors.

Сигнал uп(t) с выхода приемника 6 через первый ключ 12 поступает на первый вход перемножителя 18. Чтобы измеряемая разность фаз соответствовала глубине h залегания наркотического вещества 9, перемножитель 18 стробируется по времени с помощью ключа 12, на управляющий вход которого поступают стробирующие импульсы, формируемые блоком 11 временной задержки. Последний управляется синхронизатором 4. Временная задержка импульсов определяется глубиной h залегания наркотического вещества 9 в укрывающей среде. При изменении глубины меняется и время задержки.The signal u p (t) from the output of the receiver 6 through the first key 12 is supplied to the first input of the multiplier 18. In order for the measured phase difference to correspond to the depth h of the narcotic substance 9, the multiplier 18 is time-gated using the key 12, to the control input of which the gating pulses formed by the time delay unit 11. The latter is controlled by the synchronizer 4. The time delay of the pulses is determined by the depth h of the occurrence of the narcotic substance 9 in the covering medium. When the depth changes, the delay time also changes.

В качестве блока 11 временной задержки используется коррелятор 33, состоящий из перемножителя 24, фильтра 25 нижних частот, усилителя 26 и блока 27 регулируемой задержки.As the time delay unit 11, a correlator 33 is used, consisting of a multiplier 24, a low-pass filter 25, an amplifier 26, and an adjustable delay unit 27.

На первый вход перемножителя 24 через дифференциатор 23 поступает отраженный сигнал uп(t) с выхода первого приемника 6. На второй вход перемножителя 24 через блок 27 регулируемой задержки подается зондирующий сигнал u1(t) с выхода передатчика 2. Полученное на выходе перемножителя 24 напряжение пропускается через фильтр 25 нижних частот, на выходе которого формируется производная корреляционной функции

Figure 00000008
(фиг. 3, б), где τ - текущая временная задержка.At the first input of the multiplier 24, a reflected signal u p (t) is supplied from the output of the first receiver 6. The probing signal u 1 (t) from the output of the transmitter 2 is supplied to the second input of the multiplier 24 through the adjustable delay unit 27. Received at the output of the multiplier 24 voltage is passed through a low-pass filter 25, at the output of which a derivative of the correlation function is formed
Figure 00000008
(Fig. 3, b), where τ is the current time delay.

Усилитель 26, предназначенный для поддержания нулевого значения производной корреляционной функции

Figure 00000009
и подключенный к выходу фильтра 25 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 27 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ равной нулю (τ=0), что соответствует минимальному (нулевому) значению производной корреляционной функции
Figure 00000010
(фиг. 3, б). Индикатор 28 дальности, связанный со шкалой блока 27 регулируемой задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение дальности R до наркотического вещества 9Amplifier 26, designed to maintain a zero value of the derivative of the correlation function
Figure 00000009
and connected to the output of the low-pass filter 25, acts on the control input of the adjustable delay unit 27 and maintains the delay τ introduced by it equal to zero (τ = 0), which corresponds to the minimum (zero) value of the derivative of the correlation function
Figure 00000010
(Fig. 3, b). The range indicator 28, associated with the scale of the adjustable delay unit 27, allows you to directly read the measured value of the range R to the narcotic substance 9

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где с - скорость распространения электромагнитных волн.where c is the propagation velocity of electromagnetic waves.

Отраженный сигнал uл(t) с выхода приемника 14 поступает на первый вход смесителя 15, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 16The reflected signal u l (t) from the output of the receiver 14 is fed to the first input of the mixer 15, the second input of which is the voltage of the local oscillator 16

uг(t)=Uг⋅Cos(ωгt+ϕг).u g (t) = U g ⋅ Cos (ω g t + ϕ g ).

На выходе смесителя 15 образуются напряжения комбинационных частот.At the output of the mixer 15, voltages of combination frequencies are generated.

Усилителями 17 и 34 выделяются напряжения промежуточной (разностной) и суммарной частот:Amplifiers 17 and 34 are allocated voltage intermediate (differential) and total frequencies:

uпр(t)=Uпр⋅Cos[(ωпр±Δω)t+ϕпр],u ave (t) = U pr ⋅Cos [(ω ave ± Δω) t + φ etc.],

u∑(t)=Uпр⋅Cos[(ω∑±Δω)t+ϕ∑], 0≤t≤T1,u ∑ (t) = U pr ⋅ Cos [(ω ∑ ± Δω) t + ϕ ∑ ], 0≤t≤T 1 ,

где

Figure 00000012
Where
Figure 00000012

ωпр=ω1-ωг - промежуточная (разностная) частота;ω CR = ω 1 -ω g - intermediate (difference) frequency;

ω∑=ωг+ω1 - суммарная частота;ω ∑ = ω g + ω 1 - total frequency;

ϕпр=ϕл-ωг; ϕ∑=ϕг+ϕл.ϕ ol = ϕ l -ω g ; ϕ ∑ = ϕ g + ϕ l .

Частота настройки ωн усилителя 34 суммарной частоты выбирается равной суммарной частоте ωн=ω∑=ωг+ω1.The tuning frequency ω n of the amplifier 34 of the total frequency is chosen equal to the total frequency ω n = ω ∑ = ω g + ω 1 .

Поэтому напряжение u∑(t) суммарной частоты выделяется усилителем 34 суммарной частоты и поступает на вход амплитудного детектора 35, который выделяет огибающую этого напряжения. Продетектированное напряжение с выхода амплитудного детектора 35 поступает на управляющий вход ключа 36 и открывает его. В исходном состоянии ключи 12 и 36 всегда закрыты. При этом напряжение uпр(t) промежуточной частоты с выхода усилителя 17 промежуточной частоты через открытый ключ 36 поступает на второй вход перемножителя 18. На выходе последнего образуется гармоническое напряжениеTherefore, the voltage u ∑ (t) of the total frequency is allocated by the amplifier 34 of the total frequency and is fed to the input of the amplitude detector 35, which selects the envelope of this voltage. The detected voltage from the output of the amplitude detector 35 is supplied to the control input of the key 36 and opens it. In the initial state, keys 12 and 36 are always closed. The voltage u CR (t) of the intermediate frequency from the output of the amplifier 17 of the intermediate frequency through the public key 36 is supplied to the second input of the multiplier 18. At the output of the latter, a harmonic voltage is generated

u2(t)=U2⋅Cos(ωгt+ϕг+Δϕ), 0≤t≤Т1,u 2 (t) = U 2 ⋅ Cos (ω g t + ϕ g + Δϕ), 0≤t≤T 1 ,

где

Figure 00000013
Where
Figure 00000013

Δϕ=ϕп-ϕл - разность фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией, которое выделяется узкополосным фильтром 19 и поступает на первый вход фазового детектора 20, на второй вход которого подается напряжение uг(t) гетеродина 16. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжениеΔϕ = ϕ p -ϕ l is the phase difference between the reflected signals with the right and left circular polarization, which is allocated by the narrow-band filter 19 and fed to the first input of the phase detector 20, the second input of which is supplied with the voltage u g (t) of the local oscillator 16. At the output the latter forms a low-frequency voltage

uн(Δϕ)=Uн⋅cosΔϕ,u n (Δϕ) = U n ⋅cosΔϕ,

где

Figure 00000014
Where
Figure 00000014

пропорциональное измеряемому сдвигу фаз Δϕ. Это напряжение сравнивается в блоке 21 сравнения с эталонным напряжениемproportional to the measured phase shift Δϕ. This voltage is compared in block 21 comparison with the reference voltage

u7(Δϕэ)=Uэ⋅cosΔϕэ,u 7 (Δϕ e ) = U e ⋅cosΔϕ e ,

где Δϕэ - неизменяемый фазовый сдвиг, получаемый при зондировании укрывающей среды при отсутствии наркотического вещества 9.where Δϕ e is the unchanged phase shift obtained by probing the covering medium in the absence of narcotic substance 9.

Сдвиг фаз Δϕэ определяется частотой зондирующего сигнала и электрическими параметрами укрывающей среды. Этот сдвиг фаз остается неизменным при зондировании укрывающей среды в отсутствие наркотических средств.The phase shift Δϕ e is determined by the frequency of the probing signal and the electrical parameters of the covering medium. This phase shift remains unchanged when probing the shelter in the absence of drugs.

Если uн(Δϕ)≈uэ(Δϕэ), то в блоке 21 сравнения не формируется постоянное напряжение.If u n (Δϕ) ≈u e (Δϕ e ), then in the block 21 of the comparison does not form a constant voltage.

При uн(Δϕ)>uэ(Δϕэ) в блоке 21 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает на второй вход блока 22 регистрации. Причем факт регистрации этого напряжения свидетельствует о наличии наркотического вещества 9 в данной укрывающей среде.When u n (Δϕ)> u e (Δϕ e ) in the comparison unit 21, a constant voltage is generated, which is supplied to the second input of the registration unit 22. Moreover, the fact of registration of this voltage indicates the presence of narcotic substance 9 in this covering environment.

Отраженные сигналы uп(t) и uл(t) с правой и левой круговой поляризацией одновременно поступают на два входа второго фазового детектора 29, на выходе которого формируется управляющее напряжение, если направление на наркотическое вещество 9 не совпадает с равносигнальной зоной (фиг. 2). Причем амплитуда управляющего напряжения определяется степенью отклонения направления на наркотическое вещество 9 от равносигнального направления (зоны), а полярность - стороной отклонения. Это напряжение воздействует на мотор 30, связанный через редуктор 31 с антенным блоком 10 так, что возникшее рассогласование устраняется, т.е. направление на наркотическое вещество 9 совпадает с равносигнальным направлением (зоной).The reflected signals u p (t) and u l (t) with right and left circular polarization simultaneously arrive at two inputs of the second phase detector 29, the output of which is formed by the control voltage, if the direction to the narcotic substance 9 does not coincide with the equal-signal zone (Fig. 2). Moreover, the amplitude of the control voltage is determined by the degree of deviation of the direction to the narcotic substance 9 from the equal-signal direction (zone), and the polarity by the side of the deviation. This voltage acts on the motor 30, connected through a gearbox 31 with the antenna unit 10 so that the resulting mismatch is eliminated, i.e. the direction of the narcotic substance 9 coincides with the equivalent direction (zone).

Следящая система, состоящая из фазового детектора 29, мотора 30 и антенного блока 10 с редуктором 31, отрегулировано таким образом, что направление на наркотическое вещество 9 всегда совпадает с равносигнальным направлением. При этом угловое перемещение наркотического вещества 9 или устройства в процессе работы все время коммутируется соответствующим поворотом антенного блока 10 в горизонтальной плоскости. К редуктору 31 подключен индикатор 32 азимута.The tracking system, consisting of a phase detector 29, a motor 30 and an antenna unit 10 with a gearbox 31, is adjusted so that the direction to the narcotic substance 9 always coincides with the equal signal direction. In this case, the angular movement of the narcotic substance 9 or device during operation is constantly switched by the corresponding rotation of the antenna unit 10 in the horizontal plane. An azimuth indicator 32 is connected to the gearbox 31.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема отраженного сигнала uл(t) с левой круговой поляризацией по основному каналу на частоте ω1 (фиг. 4).The above-described operation of the device corresponds to the case of reception of the reflected signal u l (t) with left-hand circular polarization on the fundamental channel at the frequency ω 1 (FIG. 4).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте ωз If a false signal (interference) is received on the mirror channel at a frequency of ω s

uз(t)=Uз⋅Cos(ωзt+ϕз), 0≤t≤Тз,u s (t) = U s ⋅ Cos (ω s t + ϕ s ), 0≤t≤T s ,

то на выходе смесителя 15 в этом случае образуются следующие напряжения:then at the output of the mixer 15 in this case the following voltages are formed:

uпр1(t)=Uпр1⋅Cos(ωпрt+ϕпр1),u pr1 (t) = U pr1 ⋅ Cos (ω pr t + ϕ pr1 ),

u∑1(t)=Uпр1⋅Cos(ω∑1t+ϕ∑1)≤t≤Тз,u ∑1 (t) = U pr1 ⋅ Cos (ω ∑1 t + ϕ ∑1 ) ≤t≤T s ,

где

Figure 00000015
Where
Figure 00000015

ωпр=ωг-ωз - промежуточная (разностная) частота; straight ω = ω r -ω s - intermediate (difference) frequency;

ϕпр1=ϕг-ωз; ϕ∑1=ϕз+ϕг.ϕ pr1 = ϕ g -ω s ; ϕ ∑1 = ϕ s + ϕ g .

ω∑1=ωз+ωг - первая суммарная частота.ω Σ1 = ω s + ω r - the first total frequency.

Напряжение uпр1(t) выделяется усилителем 17 промежуточной частоты. А напряжение u∑1(t) первой суммарной частоты ω∑1 не попадает в полосу пропускания усилителя 34 суммарной частоты. Это объясняется тем, что первая суммарная частота ω∑1 отличается от частоты настройки ωн усилителя 34 суммарной частоты на 2ωпр:The voltage u pr1 (t) is allocated by the amplifier 17 of the intermediate frequency. And the voltage u ∑1 (t) of the first total frequency ω ∑1 does not fall into the passband of the amplifier 34 of the total frequency. This is because the first total frequency ω ∑ 1 differs from the tuning frequency ω n of the amplifier 34 of the total frequency by 2ω pr :

ωн=ω∑=(ωг+ω1)-ω∑1=(ωз+ωг)=2ωпр. n ω = Σ ω = (ω r + ω 1) -ω Σ1 = (ω s + ω d) = 2ω pr.

Ключ 36 в этом случае не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте ωз, подавляется.The key 36 in this case does not open and a false signal (interference) received on the mirror channel at a frequency ω s is suppressed.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому ωк1 и второму ωк2 комбинационным каналам.For a similar reason, false signals (interference) received through the first ω k1 and second ω k2 combinational channels are also suppressed.

Предлагаемые способ и устройство обеспечивают поиск и обнаружение наркотических веществ, упакованных в неметаллическую оболочку и находящихся в укрывающих средах, например в брюшной полости человека, используемого для транспортировки наркотических средств, в багаже, чемоданах, дипломатах, сумках и т.п.The proposed method and device provides the search and detection of narcotic substances packed in a non-metallic shell and located in covering environments, for example, in the abdominal cavity of a person used to transport drugs, in luggage, suitcases, diplomats, bags, etc.

При этом предлагаемые технические решения позволяют повысить достоверность поиска и обнаружения и разрешающую способность по глубине при определении местоположения наркотических веществ, находящихся в укрывающих средах. Это достигается за счет использования поляризационной селекции и устранения неоднозначности фазовых измерений, что обеспечивается тем, что фазовые измерения осуществляются между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией, а не между зондирующим и отраженным сигналами. При этом фазовый сдвиг Δϕ между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией измеряется на стабильной частоте ωг гетеродина. Поэтому процесс измерения фазового сдвига Δϕ инвариантен к нестабильности несущей частоты отраженного сигнала, возникающей при некогерентном отражении сигнала от наркотического вещества и других дестабилизирующих факторах, что позволяет повысить точность измерения фазового сдвига Δϕ и, следовательно, точность определения местоположения наркотических веществ. Это достигается за счет повышения точности измерения дальности и азимута наркотического вещества, а также автоматического слежения за его перемещениями.Moreover, the proposed technical solutions can improve the reliability of the search and detection and resolution in depth when determining the location of narcotic substances located in covering environments. This is achieved through the use of polarization selection and the elimination of the ambiguity of phase measurements, which is ensured by the fact that phase measurements are carried out between the reflected signals with right and left circular polarization, and not between the probing and reflected signals. In this case, the phase shift Δϕ between the reflected signals with the right and left circular polarization is measured at a stable frequency ω g of the local oscillator. Therefore, the process of measuring the phase shift Δϕ is invariant to instability of the carrier frequency of the reflected signal arising from incoherent reflection of the signal from the narcotic substance and other destabilizing factors, which improves the accuracy of measuring the phase shift Δϕ and, therefore, the accuracy of determining the location of narcotic substances. This is achieved by increasing the accuracy of measuring the range and azimuth of the narcotic substance, as well as automatic tracking of its movements.

Для измерения дальности R до наркотического вещества используется производная корреляционной функции

Figure 00000016
(фиг. 3, б). В области максимума корреляционная функция R(τ) имеет малую крутизну и изменяется незначительно при изменениях τ, что снижает точность определения расстояния R до наркотического вещества 9.The derivative of the correlation function is used to measure the distance R to the narcotic substance.
Figure 00000016
(Fig. 3, b). In the region of the maximum, the correlation function R (τ) has a small slope and changes insignificantly with changes in τ, which reduces the accuracy of determining the distance R to the narcotic substance 9.

Гораздо более благоприятной для поиска максимума является форма производной от корреляционной функции

Figure 00000017
, которая в точке τ=0 имеет значительную крутизну и, кроме того, меняет знак в зависимости от положения относительно точки τ=0.Much more favorable for finding the maximum is the form of the derivative of the correlation function
Figure 00000017
, which at the point τ = 0 has significant steepness and, in addition, changes sign depending on the position relative to the point τ = 0.

Следовательно, отыскание максимума корреляционной функции (максимальный принцип - экстремальная задача) заменяется минимальным принципом - стабилизацией нулевого значения регулируемой величины. Минимальный принцип используется и при определении азимута α наркотического вещества 9, когда формируется равносигнальное направление (фиг. 2).Therefore, finding the maximum of the correlation function (the maximum principle is an extreme problem) is replaced by the minimum principle - stabilization of the zero value of the controlled variable. The minimum principle is also used in determining the azimuth α of a narcotic substance 9, when an equal-signal direction is formed (Fig. 2).

Метод минимума производной корреляционной функции и метод минимума равносигнальной зоны наряду с высокой точностью и чувствительностью, обладают еще одним существенным преимуществом нулевых методов, а именно: возможность автоматического отслеживания регулируемой величины.The minimum method of the derivative of the correlation function and the minimum method of the equal-signal zone along with high accuracy and sensitivity have another significant advantage of the zero methods, namely: the ability to automatically track an adjustable value.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение помехоустойчивости приема сигналов и достоверности обнаружения наркотического вещества. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальному и комбинационным) каналам с помощью цепочки, состоящей из усилителя суммарной частоты, амплитудного детектора и ключа и реализующей метод узкополосной фильтрации.Thus, the proposed method and device in comparison with prototypes and other technical solutions for a similar purpose provide increased noise immunity of signal reception and reliability of detection of narcotic substances. This is achieved by suppressing false signals (interference) received via additional (mirror and Raman) channels using a chain consisting of a total frequency amplifier, an amplitude detector and a key and implementing the narrow-band filtering method.

Отличительной особенностью указанной цепочки является простота технической реализации и высокая эффективность.A distinctive feature of this chain is the simplicity of technical implementation and high efficiency.

Claims (2)

1. Способ дистанционного обнаружения вещества, основанный на дистанционном возбуждении электромагнитной волной магнитного резонанса в веществе с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества, при этом возбуждающий электромагнитный сигнал излучают на частоте, много большей частоты магнитного резонанса подлежащего обнаружению вещества, и модулируют излучаемый возбуждающий электромагнитный сигнал по поляризации на частоте магнитного резонанса, а отклик регистрируют на частоте модуляции, осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и левой круговой поляризацией, отраженных от наркотического вещества, находящегося в укрывающей среде, при этом отраженный сигнал с правой круговой поляризацией стробируют по времени, пропорциональному глубине залегания наркотического вещества, а отраженный сигнал с левой круговой поляризацией преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, и выделяют напряжение промежуточной частоты, а затем перемножают его с отраженным сигналом правой круговой поляризации, выделяют гармоническое напряжение на стабильной частоте гетеродина, измеряют сдвиг фаз между отраженными сигналами с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте гетеродина, сравнивают измеренное значение сдвига фаз с эталонным значением и по результату сравнения принимают решение о наличии наркотического вещества в укрывающей среде, отраженный сигнал с правой круговой поляризацией дифференцируют по времени, перемножают с зондирующим сигналом, пропущенным через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное производной корреляционной функции
Figure 00000018
, где τ - текущая временная задержка, усиливают его, воздействуют на управляющий вход блока регулируемой задержки и поддерживают вводимую им задержку τ равной нулю, что соответствует нулевому значению производной корреляционной функции
Figure 00000019
, при этом фиксируют расстояние до наркотического вещества, приемные антенны размещают таким образом, чтобы их диаграммы направленности создавали равносигнальную зону, сравнивают по фазе отраженные сигналы с правой и левой круговой поляризацией, при несовпадении направления на наркотическое вещества с равносигнальной зоной формируют управляющее напряжение, амплитуда которого определяется степенью отклонения направления на наркотическое вещество от равносигнальной зоны, а полярность - стороной отклонения, воздействуют им на мотор, связанный через редуктор с антенным блоком, вращают антенный блок в горизонтальной плоскости до совпадения направления на наркотическое вещество с равносигнальной зоной, при этом фиксируют азимут на наркотическое вещество и определяют его местоположение, отличающийся тем, что в процессе преобразования по частоте отраженного сигнала с левой круговой поляризацией выделяют напряжение суммарной частоты, детектируют его и используют продетектированное напряжение для разрешения перемножения напряжения промежуточной частоты с отраженным сигналом правой круговой поляризации.1. A method for remote detection of a substance based on remote excitation by an electromagnetic wave of magnetic resonance in a substance with subsequent measurement of the response frequency, by the presence of which it is concluded that the substance is present, while the exciting electromagnetic signal is emitted at a frequency much higher than the magnetic resonance frequency of the substance to be detected , and modulate the emitted exciting electromagnetic signal by polarization at the magnetic resonance frequency, and the response is recorded often e modulations, perform electromagnetic sounding of the alleged site of the narcotic substance with a plane-polarized signal and receive signals with right and left circular polarization, reflected from the narcotic substance in the covering medium, while the reflected signal with right circular polarization is gated in time proportional to the depth of the narcotic substance and the reflected signal with left circular polarization is converted in frequency using the local oscillator voltage and the voltage of the intermediate frequency, and then multiply it with the reflected signal of the right circular polarization, select the harmonic voltage at a stable frequency of the local oscillator, measure the phase shift between the reflected signals with the right and left circular polarization at a stable frequency of the local oscillator, compare the measured value of the phase shift with the reference value and according to the result of the comparison, they decide on the presence of a narcotic substance in the covering medium, the reflected signal with right circular polarization is differentiated by time , Is multiplied with the probe signal passed through the variable delay block, allocate a low-frequency voltage proportional to the derivative of the correlation function
Figure 00000018
, where τ is the current time delay, amplify it, act on the control input of the adjustable delay unit and maintain the delay τ introduced by it equal to zero, which corresponds to the zero value of the derivative of the correlation function
Figure 00000019
at the same time, the distance to the narcotic substance is fixed, the receiving antennas are positioned so that their radiation patterns create an equal-signal zone, the reflected signals are compared in phase with the right and left circular polarization, if the direction of the narcotic substance does not coincide with the equal-signal zone, they form a control voltage, the amplitude of which is determined by the degree of deviation of the direction of the narcotic substance from the equal-signal zone, and the polarity is determined by the side of the deviation, they affect the motor, with knitted through a gearbox with an antenna unit, rotate the antenna unit in a horizontal plane until the direction of the narcotic substance coincides with the equal-signal zone, and the azimuth of the narcotic substance is fixed and its location is determined, which is different in the process of converting the frequency of the reflected signal with left circular polarization isolate the voltage of the total frequency, detect it and use the detected voltage to allow the multiplication of the voltage of the intermediate frequency with the reflected right circular polarization signal. 2. Устройство дистанционного обнаружения вещества, содержащее последовательно включенные генератор импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, передатчик, управляющий вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, и передающую антенну, последовательно включенные первую приемную антенну, первый приемник, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, накопитель, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, и блок регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй приемник, управляющий вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и усилитель промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу первого приемника дифференциатор, второй перемножитель, второй вход которого через блок регулируемой задержки соединен с выходом передатчика, фильтр нижних частот и усилитель, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности, последовательно подключенные к выходу первого приемника первый ключ, второй вход которого соединен с вторым выходом блока регулируемой задержки, первый перемножитель, узкополосный фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, последовательно подключенные к выходу первого приемника второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго приемника, и мотор, связанный через редуктор с антенным блоком, состоящим из передающей и двух приемных антенн, к редуктору подключен индикатор азимута, отличающееся тем, что оно снабжено усилителем суммарной частоты, амплитудным детектором и вторым ключом, причем к выходу смесителя последовательно подключены усилитель суммарной частоты, амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого перемножителя.2. A device for remote detection of a substance containing a pulse generator in series, the control input of which is connected to the first output of the synchronizer, a transmitter, the control input of which is connected to the second output of the synchronizer, and a transmitting antenna, series-connected first reception antenna, the first receiver, the control input of which is connected with the third output of the synchronizer, the drive, the control input of which is connected to the third output of the synchronizer, and the registration unit, sequentially in a second receiving antenna, a second receiver, the control input of which is connected to the third output of the synchronizer, a mixer, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, and an intermediate frequency amplifier connected in series to the output of the first receiver, a differentiator, a second multiplier, the second input of which is via an adjustable delay unit connected to the output of the transmitter, a low-pass filter and an amplifier, the output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit, to the second output of which range indicator, serially connected to the output of the first receiver, the first key, the second input of which is connected to the second output of the adjustable delay unit, the first multiplier, a narrow-band filter, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, and the comparison unit, the output of which is connected to the second the input of the registration unit, connected in series to the output of the first receiver, is a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the second receiver, and a motor connected through a gearbox with a With an antenna unit consisting of a transmitting and two receiving antennas, an azimuth indicator is connected to the gearbox, characterized in that it is equipped with a total frequency amplifier, an amplitude detector and a second key, and a total frequency amplifier, an amplitude detector and a second key are connected in series to the output of the mixer the input of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, and the output is connected to the second input of the first multiplier.
RU2016116200A 2016-04-25 2016-04-25 Substance remote detecting method and device for its implementation RU2626313C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116200A RU2626313C1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Substance remote detecting method and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116200A RU2626313C1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Substance remote detecting method and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626313C1 true RU2626313C1 (en) 2017-07-25

Family

ID=59495724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016116200A RU2626313C1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Substance remote detecting method and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626313C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN111406366A (en) * 2017-09-20 2020-07-10 克里公司 Broadband Harmonic Matching Network
RU2758799C1 (en) * 2020-08-21 2021-11-02 Владимир Александрович Полянский Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere
RU2797041C1 (en) * 2022-01-18 2023-05-31 Владимир Александрович Полянский Method for remote assessment of the level of activity of radioactive cloud in the amtosphere

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2308734C1 (en) * 2006-05-05 2007-10-20 Николай Николаевич Мусинский Method for remote detection of a substance
JP2011099736A (en) * 2009-11-05 2011-05-19 Jeol Ltd Method for measuring nmr of quadrupole nucleus
RU2488810C1 (en) * 2012-03-01 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for remote detection of substance
RU2498279C1 (en) * 2012-06-04 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for remote detection of substance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2308734C1 (en) * 2006-05-05 2007-10-20 Николай Николаевич Мусинский Method for remote detection of a substance
JP2011099736A (en) * 2009-11-05 2011-05-19 Jeol Ltd Method for measuring nmr of quadrupole nucleus
RU2488810C1 (en) * 2012-03-01 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for remote detection of substance
RU2498279C1 (en) * 2012-06-04 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for remote detection of substance

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111406366A (en) * 2017-09-20 2020-07-10 克里公司 Broadband Harmonic Matching Network
CN111406366B (en) * 2017-09-20 2024-05-10 沃孚半导体公司 Broadband Harmonic Matching Network
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
RU2758799C1 (en) * 2020-08-21 2021-11-02 Владимир Александрович Полянский Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere
RU2797041C1 (en) * 2022-01-18 2023-05-31 Владимир Александрович Полянский Method for remote assessment of the level of activity of radioactive cloud in the amtosphere

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2313108C2 (en) Mode of detection living objects and an arrangement for its execution
US6777937B1 (en) Nuclear quadrupole resonance method and apparatus
US20070222448A1 (en) Parametric nuclear quadrupole resonance spectroscopy system and method
RU2626313C1 (en) Substance remote detecting method and device for its implementation
RU2377549C1 (en) System of remote detection of substance
CN113376446A (en) Microwave frequency comb-based rydberg atom microwave electric field sensor and detection method
RU2308734C1 (en) Method for remote detection of a substance
RU2498279C1 (en) Method for remote detection of substance
RU2340913C2 (en) Remote substance detection method
RU2349927C1 (en) Componental near field indicator
RU2260816C2 (en) Method for detection of living objects and device for its realization
RU2488810C1 (en) Method for remote detection of substance
RU2435171C1 (en) Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method
RU2335780C1 (en) Method of substance remote sensing and identification
RU2510015C1 (en) Method for remote detection of substance
JP2520042B2 (en) Underground radar tomography device
RU2526594C1 (en) Method for remote detection of substance
RU2402787C1 (en) Method of finding vessels in distress
US20160266052A1 (en) Rapid microwave phase detection with a solid state device
RU2632564C1 (en) Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation
RU2723987C1 (en) Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation
RU2530542C1 (en) Method and device for measurement of angular height of object of search in surveillance non-linear radars
RU2161808C2 (en) Method and device for determination of concentration of electrons within the preset area of ionosphere
US10921271B2 (en) Mobile detector and method for detecting potentially explosive substances, explosives and drugs by nuclear quadrupole resonance (NQR)
RU2442186C1 (en) The method of location of living objects and the device for the performance of the above method

Legal Events

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

Effective date: 20180426