RU2668228C1 - Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия - Google Patents
Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668228C1 RU2668228C1 RU2017139635A RU2017139635A RU2668228C1 RU 2668228 C1 RU2668228 C1 RU 2668228C1 RU 2017139635 A RU2017139635 A RU 2017139635A RU 2017139635 A RU2017139635 A RU 2017139635A RU 2668228 C1 RU2668228 C1 RU 2668228C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nonlinear
- breakdown
- microwave
- metal contacts
- contacts
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относиться к области противодействия терроризму и может быть использовано в системе защиты объектов, при этом используется двухчастотный режим облучения металлических объектов с регистрацией комбинационных частот в спектре отраженного СВЧ сигнала. Технический результат состоит в увеличении дальности обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия, в конструкции которых имеются различные металлические контакты (в том числе и только плоскостные). Для этого способ основан на усилении нелинейных свойств плоскостных металлических контактов за счет воздействия на них мощными СВЧ короткими радиоимпульсами. Это вызывает электрический плазменный пробой диэлектрических окисных пленок, покрывающих контактирующие металлические поверхности. Пробой состоит из нескольких элементарных быстродействующих нелинейных электронных процессов: эмиссии электронов из катода в диэлектрик (окисную пленку), размножения электронов вследствие ударной ионизации, образования и разрушения отрицательного объемного заряда. В момент пробоя нелинейные свойства контактов резко усиливаются, что может быть зарегистрировано приемником нелинейной радиолокационной станции. Усиление нелинейных свойств объясняется возникновением нелинейного плазменного слоя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относиться к области противодействия терроризму и может быть использовано в системе защиты объектов.
Известен способ нелинейной радиолокации, разработанный в рамках программы METRA(США) [1]. При облучении металлического объекта (осколочного взрывного устройства, пистолета и др.) СВЧ электромагнитным полем из-за наличия нелинейной электрической проводимости («туннельного» эффекта) у металлических контактов в спектре отраженного СВЧ сигнала появляется третья гармоника, фиксирующаяся приемником.
Недостаток данного способа – низкая эффективность обнаружения из-за малого уровня сигнала на 3-й гармонике и наличия собственных гармоник СВЧ передатчика, что снижает дальность обнаружения.
Наиболее близким к заявленному изобретению является двухчастотный способ нелинейной радиолокации, с регистрацией комбинационных частот в спектре отраженного сигнала [2].
При этом собственные гармоники СВЧ передатчиков не оказывают помехового влияния на процесс обнаружения. Кроме того, более низкие принимаемые комбинационные частоты третьего порядка (fпр=2f1,2-f2,1), по сравнению с 3-й гармоникой, обуславливают меньшее шунтирующее влияние емкостей нелинейных металлических контактов объектов поиска, увеличивая этим их отражательные свойства.
Недостатком данного двухчастотного способа является малая дальность обнаружения металлических объектов, у которых имеются плоскостные металлические контакты, но отсутствуют точечные. Как известно из теории металлических контактов, в этом случае их нелинейные свойства минимальны из-за большой шунтирующей емкости [3, 4]. Такими плоскостными металлическими контактами обладают, например, пистолеты.
Техническим результатом изобретения является увеличение дальности обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия, в конструкции которых имеются различные металлические контакты (в том числе и только плоскостные).
Предлагаемый способ обнаружения основан на усилении нелинейных свойств плоскостных металлических контактов за счет воздействия на них мощными СВЧ короткими радиоимпульсами. Это вызывает электрический плазменный пробой диэлектрических окисных пленок, покрывающих контактирующие металлические поверхности. Пробой состоит из нескольких элементарных быстродействующих нелинейных электронных процессов: эмиссии электронов из катода в диэлектрик (окисную пленку), размножения электронов вследствие ударной ионизации, образования и разрушения отрицательного объемного заряда. В момент пробоя нелинейные свойства контактов резко усиливаются, что может быть зарегистрировано приемником нелинейной радиолокационной станции. Усиление нелинейных свойств объясняется возникновением нелинейного плазменного слоя.
Пробивная напряженность электрического поля составляет 105-107 в/см. Весьма важно, что длительность прикладываемого напряжения может быть весьма малой – единицы - десятки наносекунд. Соответственно и продолжительность воздействия электромагнитного поля, облучающего объект поиска может быть такой малой. При толщине окисной пленки единицы-десятки микрон ее пробой наступает при напряжении 10 В и более [4, 5]. Такие напряжения создают в металлических объектах поиска, имеющих характерные размеры в единицы дециметров (пистолеты, «пояса шахида» и др.) при плотности потока мощности СВЧ поля в несколько десятков Вт/м2 [6, 7]. Диапазон используемых радиоволн при этом должен соответствовать характерным размерам объектов поиска (0,1…0,3 м), т.е. должен быть дециметровым.
Наибольшую амплитуду сигнала от металлических контактов создаются на комбинационных частотах 3-го порядка, т.е. при fпр=2f1-f2 и fпр=2f2-f1[2, 3, 4]. Это обусловлено кубической вольт-амперной характеристикой металлического контакта [3].
В заявленном способе обнаружения плотность потока СВЧ мощности у металлического объекта поиска (скрыто носимого осколочного взрывного устройства, огнестрельного оружия) на одной из частот создается не менее порога плазменного пробоя в металлических контактах конструкции этого объекта. При этом для повышения экономичности это СВЧ поле создается в импульсном режиме с длительностью не менее 10 нс.
На фиг.1 показана структурная схема реализующая предлагаемый способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия.
Устройство обнаружения осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия (1) содержит СВЧ передающее устройство с частотой f1 (2), СВЧ предающее устройство с частотой f2 (3), СВЧЧ приемное устройство комбинационных частот.
Устройство обнаружения работает следующим образом.
Узконаправленные лучи СВЧ электромагнитного поля с помощью передающего устройства (2) на частоте f1 и передающего устройства (3) на частоте f2 излучает в направлении объекта поиска (1) (осколочного взрывного устройства, спрятанного под одеждой пистолета и др.). При этом импульсная мощность плотности потока мощности СВЧ поля у объекта поиска, создаваемого передающим устройством (3), выше порога плазменного пробоя окисных пленок металлических контактов (десятки Вт/м2 и более) этого объекта. Это приводит к скачкообразному увеличению нелинейных отражательных свойств объекта поиска. Отраженный сигнал на комбинационных частотах регистрируется приемным устройством (4).
С целью проверки работоспособности предлагаемого способа был проведен эксперимент в полевых условиях. В качестве объектов поиска использовались:
- пистолеты Макарова (учебные) – с плоскостными металлическими контактами в своей конструкции (3 шт);
- макеты скрыто носимых осколочных взрывных устройств с различными поражающими элементами (гвозди, обрезки арматуры, проволоки и др.) – 3 шт.размером 0,15×0,4 м – с точечными металлическими контактами
Характеристики передающего устройства №1: частота f1=840 МГц, Мощность Pимп=600 Вт (в импульсе), КНД=6, длительность импульса τи=1,2 мкс, частота следования импульсов Fсл=450 Гц.
Характеристики передающего устройства №2: частота f1=680 МГц, Мощность Pимп=1 Вт (непрерывный режим излучения), КНД=10,
Характеристики приемного устройства на базе приемника П5-20: частота принимаемая fпр=2f1-f2=1000 МГц, чувствительность до 10-12 Вт, на входе приемника установлен дополнительный полосовой СВЧ фильтр (f0=1000 МГц), режим работы – прием импульсных сигналов («Пик»)
Величины зондирующих СВЧ полей замерялись прибором П3-19.
Создание режима возбуждения плазменного пробоя в плоскостных контактах (у пистолетов) подтверждают следующие факторы:
- наличие порогового значения падающего на объект плотности потока мощности Ппад≈50…60 Вт/м ниже которого нелинейные свойства у пистолетов (плоскостные контакты) пропадали;
- шумовая «окраска» отраженного на комбинационной гармонике (1000 МГц) сигнала, что характерно для СВЧ диагностики плазмы [8].
Дальность обнаружения пистолетов достигала 2…2,2 м, а осколочных взрывных устройств – до 12…15 м.
В то же время, при использовании в качестве первого передающего устройства обычного измерительного генератора с мощностью P=1 Вт (непрерывный режим) объекты с плоскостными контактами (пистолеты) не обнаруживались.
Источники информации:
1. Hager R. Harmonic Radar System. IEEE Tr. V-AES-12, №2, 1976
2. Щербаков Г.Н. Применение нелинейной радиолокации для дистанционного обнаружения малоразмерных объектов. Специальная техника, 1999, №1, с.34-39
3. Смирнов В.С. и др. Теория конструкций контактов в электронной аппаратуре. М. Советское радио, 1974, 176 стр.
4. Клеметенко А.Я. и др. Контактные помехи радиоприему. М. Военное издательство МО СССР, 1979, с.24-32
5. Воробьев А.А. и др. Электрический пробой и разрушение твердых диэлектриков. М. Высшая школа, 1966 г., 224 с.
6. Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. М. Советское радио, 1961, с.136-155
7. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации М. Советское радио, 1973 г., с.119-133
8. Брандт А.А. и др. Плазменные умножитель частоты М. Изда. «Наука», 1974 г., 208 с.
Claims (2)
1. Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия, включающий двухчастотное облучение СВЧ электромагнитным полем и регистрацию комбинационных СВЧ составляющих в спектре отраженного сигнала, отличающийся тем, что плотность потока зондирующего СВЧ поля у объекта поиска на одной из частот создают не менее порога плазменного пробоя в металлических контактах конструкции этого объекта.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что СВЧ электромагнитное поле, вызывающее энергетический пробой у металлических контактов, создают в импульсном режиме с длительностью импульсов не менее 10 нс.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139635A RU2668228C1 (ru) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139635A RU2668228C1 (ru) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2668228C1 true RU2668228C1 (ru) | 2018-09-27 |
Family
ID=63668938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139635A RU2668228C1 (ru) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2668228C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5191343A (en) * | 1992-02-10 | 1993-03-02 | United Technologies Corporation | Radar target signature detector |
RU2294549C1 (ru) * | 2005-08-09 | 2007-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр Прикладной Физики" | Способ дистанционного досмотра цели в контролируемой области пространства |
RU2489706C1 (ru) * | 2012-06-15 | 2013-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Софком" | Способ обнаружения диверсионно-террористических средств и система для его реализации |
RU2505838C1 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-01-27 | Виктор Михайлович Петров | Способ радиолокации объектов с радиопоглощающим покрытием |
RU2582054C2 (ru) * | 2014-03-14 | 2016-04-20 | Виктор Георгиевич Небабин | Сингулярный способ гарантированного обнаружения, распознавания и противодействия террористу-подрывнику с защитой контролирующих лиц, а также близкорасположенных к ним лиц |
-
2017
- 2017-11-15 RU RU2017139635A patent/RU2668228C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5191343A (en) * | 1992-02-10 | 1993-03-02 | United Technologies Corporation | Radar target signature detector |
RU2294549C1 (ru) * | 2005-08-09 | 2007-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр Прикладной Физики" | Способ дистанционного досмотра цели в контролируемой области пространства |
RU2489706C1 (ru) * | 2012-06-15 | 2013-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Софком" | Способ обнаружения диверсионно-террористических средств и система для его реализации |
RU2505838C1 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-01-27 | Виктор Михайлович Петров | Способ радиолокации объектов с радиопоглощающим покрытием |
RU2582054C2 (ru) * | 2014-03-14 | 2016-04-20 | Виктор Георгиевич Небабин | Сингулярный способ гарантированного обнаружения, распознавания и противодействия террористу-подрывнику с защитой контролирующих лиц, а также близкорасположенных к ним лиц |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Takano et al. | Microwave emission due to hypervelocity impacts and its correlation with mechanical destruction | |
Mayes et al. | The Marx generator as an ultra wideband source | |
Ryu et al. | An integrated antenna-source system of very high ultra wide-band gain for radiating high-power wide-band pulses | |
RU178956U1 (ru) | Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия | |
Consoli et al. | Experiments on electromagnetic pulse (EMP) generated by laser-plasma interaction in nanosecond regime | |
Maki et al. | Dependence of microwave emissions from hypervelocity impacts on the target material | |
RU2668228C1 (ru) | Способ обнаружения носимых осколочных взрывных устройств и огнестрельного оружия | |
CN112985202B (zh) | 一种超宽带近炸探测器精确自适应定高方法及其探测器 | |
Giri et al. | An overview of high-power electromagnetic (HPEM) radiating and conducting systems | |
Andreev et al. | Generation and radiation of high-power ultrawideband pulses with controlled spectrum | |
Andreev et al. | A high-performance source of high-power nanosecond ultrawideband radiation pulses | |
Tarasenko et al. | Two-component structure of the current pulse of a ranaway electron beam generated during electric breakdown of elevated-pressure nitrogen | |
Roy et al. | Pulsewidth variation of an axial vircator | |
RU77978U1 (ru) | Сверхкороткоимпульсный радиолокатор с резонансной компрессией свч-импульсов передатчика | |
Sadykova et al. | Air breakdown in the field of traveling tem-wave assisted by runaway electrons | |
RU2601667C2 (ru) | Способ обнаружения осколочных взрывных устройств | |
Nakajima et al. | Nondestructive sensor using microwaves from laser plasma by subnanosecond laser pulses | |
Murphy et al. | Microwave emission from plasmas produced by magnetically confined-electron beams | |
Jordan et al. | Microwave radiation by a relativistic electron beam propagation through low‐pressure air | |
Chiba et al. | Waveform analysis of microwave pulses emitted in association with hypervelocity impacts | |
Karashtin et al. | High-frequency radio emission of the lightning discharge | |
Mytsenko et al. | Passive-active Radar Detection for Explosive Hazards Interdiction | |
RU184868U1 (ru) | Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств | |
Elsheikh | A Review Paper: Electromagnetic Threats and the Protection | |
Dražan et al. | Axial vircator for electronic warfare applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191116 |