RU2743495C1 - Hybrid method of detecting subsurface metal objects - Google Patents

Hybrid method of detecting subsurface metal objects Download PDF

Info

Publication number
RU2743495C1
RU2743495C1 RU2019138086A RU2019138086A RU2743495C1 RU 2743495 C1 RU2743495 C1 RU 2743495C1 RU 2019138086 A RU2019138086 A RU 2019138086A RU 2019138086 A RU2019138086 A RU 2019138086A RU 2743495 C1 RU2743495 C1 RU 2743495C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring channel
electromagnetic field
antenna
subsurface
metal
Prior art date
Application number
RU2019138086A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Васильевич Брякин
Игорь Викторович Бочкарев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ)
Priority to RU2019138086A priority Critical patent/RU2743495C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743495C1 publication Critical patent/RU2743495C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: detection of subsurface metal and metal-containing objects.
SUBSTANCE: invention can be used, in particular, for routing underground utilities in the form of electric cables and pipelines, as a metal detector in checkpoints, for detection of subsurface metal objects, etc. Radiating frame antenna, powered by a harmonic signal, generates a primary electromagnetic field, which are induced in the subsurface object of eddy currents, creating secondary electromagnetic field. By means of receiving antenna there caught is secondary electromagnetic field, which induces therein EMF of induction, and converting said EMF by the main measurement channel into in-phase and quadrature electrical signals. Simultaneously reaction of impedance of radiating frame antenna is registered and converted by means of additional measuring channel, caused by electromagnetic properties of subsurface metal object, into electric signal of additional measuring channel, which together with electric signals of main measuring channel is subjected to algorithmic processing procedure to determine specific electrical conductivity, magnetic permeability and depth of metal object.
EFFECT: disclosed is a hybrid method of detecting subsurface metal objects.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обнаружения подповерхностных металлических и металлосодержащих объектов и может быть использовано, в частности, для трассирования подземных коммуникаций в виде электрических кабелей и трубопроводов, а также может применяться в качестве металлодетектора в контрольно-пропускных пунктах, для обнаружения подповерхностных металлических предметов, в качестве средства диагностики для мониторинга состояния железнодорожных путей и т.п.The invention relates to the field of detection of subsurface metal and metal-containing objects and can be used, in particular, for tracing underground communications in the form of electrical cables and pipelines, and can also be used as a metal detector at checkpoints, to detect subsurface metal objects, as diagnostic tools for monitoring the condition of railway tracks, etc.

Известны четыре основных метода обнаружения металлических объектов [Булак Л.В. Охота за сокровищами. Бытовые металлоискатели и их применение. - М.: Вече, 2007, стр. 26-34]:There are four main methods for detecting metal objects [Bulak L.V. Treasure hunt. Household metal detectors and their application. - M .: Veche, 2007, pp. 26-34]:

1. Метод биений - BFO (Beat Frequecy Oscillation), использующий одну рамочную антенну. Основан на реакции входного импеданса приемника переизлученной электромагнитной волны на электромагнитные свойства зондируемой среды. Заключается в регистрации разности частот (частота пульсации) сигналов от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик в виде рамочной антенны в своей частотозадающей цепи.1. Beat method - BFO (Beat Frequecy Oscillation), using one loop antenna. It is based on the response of the input impedance of the receiver of the re-emitted electromagnetic wave to the electromagnetic properties of the probed medium. It consists in recording the frequency difference (ripple frequency) of signals from two generators, one of which is frequency stable, and the other contains a sensor in the form of a loop antenna in its frequency setting circuit.

2. Метод срыва резонанса - OR (Off Resonance), использующий одну рамочную антенну. Основан на реакции входного импеданса приемника переизлученной электромагнитной волны на электромагнитные свойства зондируемой среды. В основу метода положен принцип оценки изменения амплитуды сигнала на катушке (рамочной антенне) контура, резонансная частота которого близка к частоте подаваемого на него сигнала опорного генератора 3. Метод индукционного баланса - IB (Induction Balance), реализующий принцип «прием-передача», заключающийся в регистрации приемной рамочной антенной сигнала, переизлученного металлическим предметом вследствие воздействия на него переменного магнитного поля излучающей рамочной антенны. Основан на реакции параметров электромагнитного поля на внутренний или поверхностный импеданс среды при распространении электромагнитной волны в земле или над ее поверхностью.2. The method of breaking the resonance - OR (Off Resonance), using one loop antenna. It is based on the response of the input impedance of the receiver of the re-emitted electromagnetic wave to the electromagnetic properties of the probed medium. The method is based on the principle of evaluating the change in the signal amplitude on the coil (loop antenna) of the circuit, the resonant frequency of which is close to the frequency of the reference oscillator signal applied to it 3. Induction balance method - IB (Induction Balance), which implements the principle of "reception-transmission", which consists of in the registration of a receiving loop antenna signal re-emitted by a metal object due to the effect of an alternating magnetic field of the radiating loop antenna on it. It is based on the response of the parameters of the electromagnetic field to the internal or surface impedance of the medium during the propagation of an electromagnetic wave in the ground or above its surface.

Выполнение и взаимное расположение первичной и приемной антенн зависит от рабочих диапазонов частот:The implementation and relative position of the primary and receiving antennas depends on the operating frequency ranges:

а) ОНЧ-диапазон - IB/TR/VLF(Induction Balance/ Transmitter-Reciever/ Veri Low Frequency); применяются, как минимум, две совмещенные широкозахватные рамочные антенны типа 2D, одна из которых является передающей, а другая приемной;a) VLF band - IB / TR / VLF (Induction Balance / Transmitter-Reciever / Veri Low Frequency); at least two combined wide-coverage 2D loop antennas are used, one of which is transmitting and the other is receiving;

б) НЧ-диапазон - IB/TR/LF (Induction Balance/ Transmitter-Reciever/ Low Frequency); применяются, как минимум, две концентрические (совмещенные) компланарные рамочные антенны, одна из которых является излучающей, а другая приемной;b) LF range - IB / TR / LF (Induction Balance / Transmitter-Reciever / Low Frequency); at least two concentric (combined) coplanar loop antennas are used, one of which is emitting and the other is receiving;

в) ВЧ-диапазон - IB/TR/RF (Induction Balance/ Transmitter-Reciever/ Radio Frequecy), применяются, как минимум, две разнесенные рамочные антенны с перпендикулярными осями, одна из которых является излучающей, а другая приемной.c) HF band - IB / TR / RF (Induction Balance / Transmitter-Reciever / Radio Frequecy), at least two spaced-apart loop antennas with perpendicular axes are used, one of which is emitting and the other is receiving.

4. Импульсный метод - PI (Pulse Induction), использующий одну рамочную антенну с чередующимися режимами излучения и приема или две совмещенные широкозахватные рамочные антенны типа 2D. Основан на реакции параметров электромагнитного поля на внутренний или поверхностный импеданс среды при распространении электромагнитной волны в земле или над ее поверхностью. Осуществляется анализ сигнала, формирующегося в металле после воздействия возбуждающего импульсного сигнала.4. Pulse method - PI (Pulse Induction), using one loop antenna with alternating modes of emission and reception, or two combined wide-coverage loop antennas of the 2D type. It is based on the response of the parameters of the electromagnetic field to the internal or surface impedance of the medium during the propagation of an electromagnetic wave in the ground or above its surface. The analysis of the signal formed in the metal after the action of the exciting pulse signal.

Металлодетекторы, реализующие 1, 2 и 3-й методы обнаружения металлов, работают с непрерывным синусоидальным сигналом в резонансном или частотном режиме и относятся к группе первой категории -FD (Frequency Domain).Metal detectors that implement the 1st, 2nd and 3rd metal detection methods work with a continuous sinusoidal signal in a resonant or frequency mode and belong to the group of the first category -FD (Frequency Domain).

Металлодетекторы, реализующие 4-ый метод обнаружения металлов, относятся к группе второй категории - TD (Time Domain). Они используют импульсный сигнал с последующей оценкой изменения его параметров во времени.Metal detectors that implement the 4th metal detection method belong to the second category - TD (Time Domain). They use a pulsed signal with subsequent estimation of its parameters over time.

Недостатки перечисленных известных методов обнаружения металла заключаются в том, что во всех этих методах отсутствует оптимальное сочетание между такими их основными характеристиками, как чувствительность, селективность, конструктивность и универсальность.The disadvantages of the listed known metal detection methods are that in all these methods there is no optimal combination between such their main characteristics as sensitivity, selectivity, design and versatility.

Известен способ обнаружения подповерхностных металлических объектов, в частности, электрических кабелей и подземных металлических коммуникаций [патент RU №2168746. Способ обнаружения токопроводящих и ферромагнитных объектов в геологической среде. G01V 3/12, G01V 3/11, G01S 13/88, опубл. 10.06.2001].A known method for detecting subsurface metal objects, in particular, electrical cables and underground metal communications [patent RU No. 2168746. Method for detecting conductive and ferromagnetic objects in the geological environment. G01V 3/12, G01V 3/11, G01S 13/88, publ. 10.06.2001].

Данный способ включает в себя поэтапное манипулирование двумя пространственно разнесенными рамочными антеннами, при этом прямую связь между ними устраняют путем расположения оси одной из них в плоскости другой и последующем поочередном вращении их на малые углы вокруг осей, лежащих в плоскости каждой из них, и смещения их вдоль этих осей, контролируя при этом оптимальное их расположения по уровню сигнала с последующим фиксированием этого взаимного расположения рамочных антенн. Данный способ является вариантом высокочастотного индукционного баланса - IB/TR/RF.This method includes the step-by-step manipulation of two spatially spaced loop antennas, while the direct connection between them is eliminated by positioning the axis of one of them in the plane of the other and then alternately rotating them at small angles around the axes lying in the plane of each of them, and displacing them along these axes, while controlling their optimal location in terms of the signal level, followed by fixing this relative position of the loop antennas. This method is a variant of the high-frequency induction balance - IB / TR / RF.

Недостатками данного способа является его невысокая точность при значительной трудоемкости процесса предварительной настройки перед измерительными процедурами. Это объясняется тем, что для его реализации требуется этапное и поочередное регулирование взаимного линейного и углового положения передающей и приемной антенн-рамок. В процессе этого регулирования необходимо добиться такого их расположения, при котором исключается прямая связь передатчика с приемником. Это не только ограничивает оперативность получения информации, но и требует постоянного контроля и корректирования положения рамок в процессе эксплуатации. Кроме того, известный способ имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку не позволяет определить физические характеристики и глубину залегания скрытого металлического объекта.The disadvantages of this method is its low accuracy with a significant laboriousness of the presetting process before the measurement procedures. This is due to the fact that its implementation requires a stepwise and alternate regulation of the mutual linear and angular position of the transmitting and receiving antenna-frames. In the process of this regulation, it is necessary to achieve such an arrangement, which excludes direct communication between the transmitter and the receiver. This not only limits the efficiency of obtaining information, but also requires constant monitoring and adjustment of the position of the frames during operation. In addition, the known method has limited functionality, since it does not allow determining the physical characteristics and the depth of the buried metal object.

Наиболее близким к заявляемому является способ обнаружения подповерхностных металлических объектов, являющейся вариантом низкочастотного индукционного баланса - IB/TR/LF, реализуемого посредством индуктивного преобразователя металлодетектора, описанного в [патент SU №1831697. Индуктивный преобразователь металлодетектора. G01V 3/11, опубл. 30.07.1993].Closest to the claimed is a method for detecting subsurface metal objects, which is a variant of the low-frequency induction balance - IB / TR / LF, implemented by means of an inductive converter of the metal detector described in [SU patent No. 1831697. Inductive metal detector converter. G01V 3/11, publ. 07/30/1993].

Согласно данному способу, в окружающем пространстве посредством излучающей рамочной антенны, питаемой гармоническим сигналом, возбуждают первичное электромагнитное поле, которым наводят в подповерхностном металлическом объекте вихревые токи, создающие вторичное переизлученное электромагнитное поле, посредством приемной антенны воспринимают вторичное электромагнитное поле, которое наводит в ней ЭДС индукции, преобразуют эту ЭДС основным измерительным каналом в выходной сигнал и по появлению этого сигнала судят о наличие подповерхностного объекта. При этом компенсацию ЭДС в приемной антенне от первичного электромагнитного поля осуществляют посредством выполнения излучающей рамочной антенны в виде двух дифференциально включенных идентичных рамочных секций, расположенных симметрично относительно генераторной оси, совпадающей с осью симметрии приемной антенны, и перемещения приемной антенны относительно излучающей рамочной антенны в направлении, перпендикулярном генераторной оси.According to this method, a primary electromagnetic field is excited in the surrounding space by means of a radiating loop antenna supplied with a harmonic signal, which induces eddy currents in a subsurface metal object, creating a secondary re-emitted electromagnetic field, a secondary electromagnetic field is perceived through the receiving antenna, which induces an induction EMF in it , convert this EMF by the main measuring channel into an output signal and by the appearance of this signal, the presence of a subsurface object is judged. In this case, the EMF compensation in the receiving antenna from the primary electromagnetic field is carried out by making a radiating loop antenna in the form of two differentially connected identical loop sections located symmetrically with respect to the generator axis coinciding with the symmetry axis of the receiving antenna, and moving the receiving antenna relative to the radiating loop antenna in the direction, perpendicular to the generator axis.

Недостаток известного способа обнаружения подповерхностных объектов заключается в том, что он обладает недостаточной точностью и чувствительностью. Для обеспечения высокой чувствительности необходимо подавить или значительно уменьшить наведенный в приемной катушке прямой сигнал от первичного поля. Для этого секции излучающей рамочной антенны необходимо выполнить полностью одинаковыми, что технологически достаточно сложно. Кроме того, например, при механических нагрузках и изменении температуры в процессе поисковых работ, между секциями возникает сигнал раскомпенсации, создающий дополнительную помеху. Все это в итоге приводит к появлению методических помех и увеличивает погрешность измерения. Наряду с этим, известный способ не позволяет определить глубину залегания скрытого объекта.The disadvantage of the known method for detecting subsurface objects is that it has insufficient accuracy and sensitivity. To ensure high sensitivity, it is necessary to suppress or significantly reduce the direct signal from the primary field induced in the receiving coil. For this, the sections of the radiating loop antenna must be made completely identical, which is technologically quite difficult. In addition, for example, under mechanical loads and temperature changes during prospecting, an uncompensation signal appears between the sections, which creates additional interference. All this ultimately leads to the appearance of methodological interference and increases the measurement error. Along with this, the known method does not allow determining the depth of the hidden object.

Задача изобретения заключается в повышении точности и расширении функциональных возможностей способа обнаружения скрытых металлических объектов.The objective of the invention is to improve the accuracy and expand the functionality of the method for detecting hidden metal objects.

Поставленная задача решается тем, что в гибридном способе обнаружения подповерхностных металлических объектов, согласно которому в окружающем пространстве посредством излучающей рамочной антенны, питаемой гармоническим сигналом, возбуждают первичное электромагнитное поле, которым наводят в подповерхностном объекте вихревые токи, создающие вторичное переизлученное электромагнитное поле, посредством приемной антенны улавливают вторичное электромагнитное поле, которое наводит в ней ЭДС индукции, и преобразуют эту ЭДС основным измерительным каналом, в отличие от прототипа, посредством основного измерительного канала преобразуют ЭДС индукции в синфазный и квадратурный электрические сигналы, одновременно регистрируют и преобразуют посредством дополнительного измерительного канала реакцию импеданса излучающей рамочной антенны, вызванную электромагнитными свойствами подповерхностного металлического объекта, в электрический сигнал дополнительного измерительного канала, который совместно с электрическими сигналами основного измерительного канала подвергают процедуре алгоритмической обработки в соответствии со следующими выражениями:The problem is solved by the fact that in a hybrid method for detecting subsurface metal objects, according to which a primary electromagnetic field is excited in the surrounding space by means of a radiating loop antenna fed by a harmonic signal, which induces eddy currents in the subsurface object, creating a secondary re-emitted electromagnetic field, by means of a receiving antenna the secondary electromagnetic field is caught, which induces an EMF of induction in it, and this EMF is converted by the main measuring channel, unlike the prototype, the EMF of induction is converted into in-phase and quadrature electrical signals through the main measuring channel, and the response of the emitting impedance is simultaneously recorded and converted by means of an additional measuring channel. loop antenna, caused by the electromagnetic properties of the subsurface metal object, into the electrical signal of the additional measuring channel, which, together with the electrical ric signals of the main measuring channel are subjected to algorithmic processing in accordance with the following expressions:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где σ и μ - соответственно удельная электрическая проводимость и магнитная проницаемость металлического объекта; h - глубина залегания металлического объекта;

Figure 00000004
- синфазная и квадратурная составляющие сигнала основного измерительного канала; UДИК - сигнал дополнительного измерительного канала; а 1, b1 и а 2, b2 - коэффициенты статических функций квадратурного и синфазного преобразования основного измерительного канала приемной антенны; a 3, b3 - коэффициенты статической функции преобразования дополнительного измерительного канала излучающей рамочной антенны.where σ and μ are the electrical conductivity and magnetic permeability of the metal object, respectively; h is the depth of the metal object;
Figure 00000004
- in-phase and quadrature components of the signal of the main measuring channel; U DIK - signal of an additional measuring channel; a 1 , b 1 and a 2 , b 2 are the coefficients of the static functions of the quadrature and in-phase transformation of the main measuring channel of the receiving antenna; a 3 , b 3 are the coefficients of the static conversion function of the additional measuring channel of the radiating loop antenna.

При этом в качестве приемной антенны используют ферритовую магнитную антенну, процесс формирования первичного электромагнитного поля и регистрация вторичного электромагнитного поля осуществляют посредством совмещенных излучающей рамочной антенны и приемной магнитной ферритовой антенны, а прямую связь между излучающей рамочной антенной и приемной магнитной ферритовой антеннами устраняют путем расположения оси приемной магнитной ферритовой антенны в плоскости излучающей рамочной антенны. Процедуры синфазно-квадратурных преобразований посредством основного измерительного канала синхронизируют с временными параметрами гармонического сигнала, возбуждающего первичное электромагнитное поле.In this case, a ferrite magnetic antenna is used as the receiving antenna, the process of forming the primary electromagnetic field and the registration of the secondary electromagnetic field is carried out by means of the combined emitting loop antenna and the receiving magnetic ferrite antenna, and the direct connection between the emitting loop antenna and the receiving magnetic ferrite antenna is eliminated by positioning the axis of the receiving magnetic ferrite antenna in the plane of the radiating loop antenna. The in-phase-quadrature conversion procedures are synchronized by the main measuring channel with the time parameters of the harmonic signal exciting the primary electromagnetic field.

Фактически, при реализации предложенного гибридного способа обнаружения подповерхностных объектов информация регистрируется посредством трех информационных каналов:In fact, when implementing the proposed hybrid method for detecting subsurface objects, information is recorded through three information channels:

два информационно-измерительным канала от приемной ферритовой магнитной антенны, причем первый канал используют для измерения текущего значения амплитуды напряжения активной составляющей входного сигнала, а второй канал - для измерения текущего значения амплитуды напряжений реактивной составляющей входного сигнала;two information-measuring channels from the receiving ferrite magnetic antenna, the first channel being used to measure the current value of the voltage amplitude of the active component of the input signal, and the second channel to measure the current value of the voltage amplitude of the reactive component of the input signal;

- третий информационно-измерительный канал от излучающей рамочной антенны, который является каналом измерения текущего значения амплитуды возбуждающего тока.- the third information-measuring channel from the radiating loop antenna, which is the channel for measuring the current value of the amplitude of the exciting current.

Реализация такой информационной избыточности существенно повышает достоверность и точность способа обнаружения скрытых металлических объектов. Это повышает эффективность процессов подповерхностного зондирования в целом.The implementation of such information redundancy significantly increases the reliability and accuracy of the method for detecting hidden metal objects. This increases the efficiency of subsurface sensing processes in general.

Таким образом, предложенный гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов фактически объединяет в себе два базовых метода обнаружения, реализуемые различными типами металлодетекторов:Thus, the proposed hybrid method for detecting subsurface metal objects actually combines two basic detection methods implemented by different types of metal detectors:

1. Метод реакции параметров электромагнитного поля на внутренний или поверхностный импеданс среды при распространении электромагнитного поля соответственно в земле или над ее поверхностью;1. The method of reaction of parameters of the electromagnetic field to the internal or surface impedance of the medium during the propagation of the electromagnetic field, respectively, in the ground or above its surface;

2. Метод реакции входного импеданса приемной антенны на электромагнитные свойства зондируемой среды.2. Method of the response of the input impedance of the receiving antenna to the electromagnetic properties of the probed medium.

Реализация процедур гибридного способа обнаружения подповерхностных металлических объектов, ориентированных на совместное использование указанных двух методов, позволяет обнаруживать эти подповерхностные объекты, осуществлять их идентификации (по величинам удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости подповерхностного объекта), и определять глубину их залегания.The implementation of the procedures for the hybrid method for detecting subsurface metal objects, focused on the combined use of these two methods, makes it possible to detect these subsurface objects, carry out their identification (by the values of the electrical conductivity and magnetic permeability of the subsurface object), and determine the depth of their occurrence.

Сущность предложенного способа интерпретируется структурной блок-схемой, представленной на фиг. 1; на фиг. 2 показана схема взаимодействия излучающей рамочной антенны с подповерхностным металлическим объектом, находящимся во вмещающей среде.The essence of the proposed method is interpreted by the structural block diagram shown in FIG. one; in fig. 2 shows a diagram of the interaction of a radiating loop antenna with a subsurface metal object located in an enclosing environment.

На блок-схеме, приведенной на фиг. 1, обозначено: 1 - излучающая рамочная антенна (РА); 2 - приемная ферритовая антенна (ФА); 3 - процедура регистрации и синфазно-квадратурного преобразования сигнала (ЭДС индукции) с ФА посредством основного измерительного канала (ОИК); 4 - процедура регистрации и преобразования реакции импеданса излучающей РА, вызванной электромагнитными свойствами подповерхностного объекта (ПО), в электрический сигнал посредством дополнительного измерительного канала (ДИК); 5 - процедура алгоритмической обработки измерительной информации для определения параметров ПО; 6 - генератор гармонического сигнала Uг, возбуждающий первичное электромагнитное поле; 7 - вмещающая среда; 8 - ПО; 9 - вихревые токи; НП - магнитная компонента первичного электромагнитного поля; НВ - поляризованная магнитная компонента вторичного электромагнитного поля; HX и HY - горизонтальная и вертикальная составляющие поляризованной магнитной компоненты вторичного электромагнитного поля; RШ - измерительный токовый шунт; a 1 и b1 - коэффициенты статической функции ОИК для синфазного преобразования; а 2 и b2 - коэффициенты статической функции ОИК для квадратурного преобразования; a 3 и b3 - коэффициенты статической функции преобразования ДИК; UФА - информационный сигнал (ЭДС индукции) с ФА;

Figure 00000005
- соответственно синфазная и квадратурная составляющие информационного сигнала (UФА; UДИК - информационный сигнал с РА; F((ω; ϕ; t) - процесс синхронизации процедуры преобразования ОИК с временными параметрами гармонического сигнала, возбуждающего первичное электромагнитное поле; σ и μ - соответственно удельная электрическая проводимость и магнитная проницаемость ПО; h - глубина залегания ПО.In the block diagram of FIG. 1, indicated: 1 - radiating loop antenna (RA); 2 - receiving ferrite antenna (FA); 3 - the procedure for registration and in-phase-quadrature transformation of the signal (EMF of induction) with the PA by means of the main measuring channel (OIC); 4 - the procedure for registering and converting the response of the impedance of the radiating RA, caused by the electromagnetic properties of the subsurface object (SO), into an electrical signal by means of an additional measuring channel (DIC); 5 - procedure for algorithmic processing of measurement information to determine software parameters; 6 - generator of harmonic signal Ug, exciting the primary electromagnetic field; 7 - the containing environment; 8 - software; 9 - eddy currents; Н П - magnetic component of the primary electromagnetic field; Н В - polarized magnetic component of the secondary electromagnetic field; H X and H Y - horizontal and vertical components of the polarized magnetic component of the secondary electromagnetic field; R Ш - measuring current shunt; a 1 and b 1 are the coefficients of the OIC static function for in-phase conversion; a 2 and b 2 are the coefficients of the OIC static function for the quadrature transformation; a 3 and b 3 are the coefficients of the static DIC conversion function; U FA - information signal (EMF of induction) from FA;
Figure 00000005
- respectively, inphase and quadrature components of the information signal (U FA ; U DIK - information signal from RA; F ((ω; ϕ; t) - process of synchronization of the OIC conversion procedure with the time parameters of the harmonic signal exciting the primary electromagnetic field; σ and μ - the specific electrical conductivity and magnetic permeability of the PO, respectively; h is the depth of the PO.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

От генератора синусоидального напряжения 6 сигнал рабочей частоты подают на излучающую рамочную антенну 1. За счет этого в окружающем пространстве создают первичное электромагнитное поле. Процесс формирования первичного электромагнитного поля и регистрации вторичного электромагнитного поля осуществляют посредством пространственного совмещения излучающей РА 1 и приемной ФА 2, причем в качестве приемной антенны используют ферритовую магнитную антенну в виде катушки индуктивности с сердечником из ферромагнитного материала, за счет которого обеспечивают увеличение магнитного потока, сцепленного с витками ФА 2. Для того, чтобы в отсутствии ПО 8 во вмещающей среде 7 ЭДС индукции в ФА 2 отсутствовала, прямую связь между излучающей РА 1 и приемной ФА 2 устраняют путем расположения оси ФА 2 в плоскости РА 1, обеспечивая тем самым геометрическую компенсацию этого первичного поля.From the sinusoidal voltage generator 6, the operating frequency signal is fed to the radiating loop antenna 1. Due to this, a primary electromagnetic field is created in the surrounding space. The process of formation of the primary electromagnetic field and registration of the secondary electromagnetic field is carried out by spatial alignment of the emitting PA 1 and the receiving PA 2, and as the receiving antenna, a ferrite magnetic antenna is used in the form of an inductance coil with a core made of ferromagnetic material, due to which an increase in the magnetic flux linked with turns FA 2. In order that in the absence of PO 8 in the enclosing medium 7 there is no induction EMF in FA 2, the direct connection between the emitting RA 1 and the receiving FA 2 is eliminated by positioning the FA 2 axis in the plane RA 1, thereby providing geometric compensation of this primary field.

При появлении ПО 8 во вмещающей среде 7 он будет намагничиваться первичным полем, за счет чего в нем начинает протекать индуцированный вихревой ток 9, который создает вторичное (переизлученное) электромагнитное поле с поляризованной магнитной компонентой НВ. Вторичное поле воздействует на приемную ФА 2 и наводит в ней ЭДС индукции, в результате чего появляется сигнал UФА. Посредством основного измерительного канала сигнал UФА преобразуют в синфазный и квадратурный электрические сигналы, причем синфазный сигнал пропорционален удельной электропроводности σ ПО 8, а реактивный сигнал пропорционален магнитной восприимчивости μ ПО 8. Указанные синфазный и квадратурный электрические сигналы используют в качестве выходных сигналов ОИК. При этом процедуры преобразования посредством основного измерительного канала синхронизируют с временными параметрами гармонического сигнала генератора синусоидального напряжения 6, возбуждающего первичное электромагнитное поле.When the software in the host medium 8 7 it will magnetize the primary field, due to which it starts to flow the induced eddy current 9 which creates secondary (re-emitted) polarized electromagnetic field with the magnetic component H B. The secondary field acts on the receiving FA 2 and induces an EMF of induction in it, as a result of which the signal U FA appears. By means of the main measuring channel, the U FA signal is converted into in-phase and quadrature electrical signals, the in-phase signal being proportional to the electrical conductivity σ PO 8, and the reactive signal proportional to the magnetic susceptibility μ PO 8. These in-phase and quadrature electrical signals are used as OIC output signals. In this case, the conversion procedures by means of the main measuring channel are synchronized with the time parameters of the harmonic signal of the sinusoidal voltage generator 6, which excites the primary electromagnetic field.

Наведенные в ПО 8 вихревые токи 9 создают вторичное электромагнитное поле, направление которого по закону Ленца противоположно возбуждающему полю. Напряженность магнитной компоненты результирующего электромагнитного поля будет равна разности напряженностей магнитных компонент возбуждающего и вторичного электромагнитных полей.Eddy currents 9 induced in PO 8 create a secondary electromagnetic field, the direction of which, according to Lenz's law, is opposite to the exciting field. The strength of the magnetic component of the resulting electromagnetic field will be equal to the difference between the strengths of the magnetic components of the exciting and secondary electromagnetic fields.

Таким образом, электромагнитное поле вихревых токов, при неизменном напряжении питания излучающей рамочной антенны 1, будет приводить к увеличению ее полного сопротивления и, как следствие, к уменьшению силы тока, протекающего в ней. Следовательно, полное сопротивление РА 1 будет зависеть от величины и характера распределения вихревых токов в ПО 8 во вмещающей среде, т.е. от удельной электрической проводимости σ и глубины залегания h ПО 8. В этом случае информативным параметром является амплитуда тока возбуждения рамочной антенны 1. Изменение импеданса излучающей РА 1, вызванное электромагнитными свойствами ПО 8, фиксируют посредством дополнительного измерительного канала. Для этого с измерительного токового шунта RИШ ДИК снимают электрический сигнал, пропорциональный току возбуждения излучающей РА 1, и подвергают его дальнейшему преобразованию. Полученный таким образом сигнал используют в качестве выходного сигнала ДИК.Thus, the electromagnetic field of eddy currents, at a constant supply voltage of the emitting loop antenna 1, will lead to an increase in its impedance and, as a consequence, to a decrease in the current flowing in it. Consequently, the total resistance of RA 1 will depend on the magnitude and nature of the distribution of eddy currents in PO 8 in the host environment, i.e. from the specific electrical conductivity σ and the depth of occurrence h PO 8. In this case, the informative parameter is the amplitude of the excitation current of the loop antenna 1. The change in the impedance of the radiating RA 1 caused by the electromagnetic properties of PO 8 is recorded by means of an additional measuring channel. For this, from the measuring current shunt RISH DIC remove an electrical signal proportional to the excitation current of the emitting PA 1 and subject it to further transformation. The signal thus obtained is used as the DIC output signal.

Затем выполняют процедуру алгоритмической обработки измерительной информации для определения параметров ПО 8. Для этого в соответствии с исходной информацией, задаваемой в виде коэффициентов а 1, b1, а 2 и b2 статических функций ОИК и коэффициентов a 3 и b3 статической функции преобразования ДИК, осуществляют совместную алгоритмическую обработку выходных сигналов ОИК и ДИК. По результатам алгоритмической обработки фиксируют наличие подповерхностного ОП 8 в зоне поиска и глубину его залегания, а также осуществляет его идентификацию путем определения значений его магнитной проницаемости и электропроводности.Then, the procedure of algorithmic processing of the measurement information is carried out to determine the parameters of the software 8. For this, in accordance with the initial information specified in the form of coefficients a 1 , b 1 , a 2 and b 2 of the static functions of the OIC and the coefficients a 3 and b 3 of the static function of the DIC conversion , carry out joint algorithmic processing of the OIC and DIC output signals. According to the results of algorithmic processing, the presence of the subsurface OP 8 in the search zone and the depth of its occurrence are recorded, and it also identifies it by determining the values of its magnetic permeability and electrical conductivity.

Все необходимые компоненты для алгоритма обработки информационных сигналов определяют на стадии предварительной подготовки способа к реализации путем воздействия на ФА определенным набором образцовых физических величин.All the necessary components for the information signal processing algorithm are determined at the stage of preliminary preparation of the method for implementation by influencing the PA with a certain set of exemplary physical quantities.

Для более полного представления существа предлагаемого гибридного метода индукционного зондирования рассмотрим отдельные физические процессы, лежащие в его основе.For a more complete understanding of the essence of the proposed hybrid induction sensing method, we will consider the individual physical processes underlying it.

Рассмотрим особенности функционирования двух информационных каналов ФА 2 основного измерительного канала.Let us consider the features of the functioning of two information channels of the FA 2 of the main measuring channel.

По закону Фарадея напряжение UФА на выходе катушки индуктивности для внешнего переизлученного магнитного поля с амплитудой НВ, меняющейся по гармоническому закону с циклической частотой со и являющейся функцией физических параметров σ и μ, определяется следующим соотношением:According to Faraday's law, the voltage U ФА at the output of the inductor for an external re-emitted magnetic field with an amplitude Н В varying harmonically with a cyclic frequency ω and being a function of the physical parameters σ and μ is determined by the following relation:

Figure 00000006
Figure 00000006

где j - мнимая единица; μэфф - эффективная магнитная проницаемость сердечника; μ0=4π⋅10-7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума; w - количество витков в катушке индуктивности ФА 2; S=πd2/4 – площадь сечения сердечника ФА; d - диаметр сердечника ФА 2;

Figure 00000007
- напряженность магнитной компоненты вторичного электромагнитного поля; σ и μ - величины соответственно удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости ПО 8.where j is an imaginary unit; μ eff - effective magnetic permeability of the core; μ 0 = 4π⋅10 -7 H / m - magnetic permeability of vacuum; w is the number of turns in the FA 2 inductor; S = πd 2/4 - cross-sectional area of the core FA; d is the diameter of the FA 2 core;
Figure 00000007
- intensity of the magnetic component of the secondary electromagnetic field; σ and μ are the values of the specific electrical conductivity and magnetic permeability of PO 8, respectively.

В этом случае для напряженности магнитной компоненты вторичного электромагнитного поля при условии, что на поверхности проводящего ПО 8 эта напряженность равна некоторому значению НП (амплитуда напряженности магнитной компоненты первичного электромагнитного поля), справедливо считать:In this case, for the strength of the magnetic component of the secondary electromagnetic field, provided that on the surface of the conducting PO 8 this strength is equal to a certain value of H P (amplitude of the strength of the magnetic component of the primary electromagnetic field), it is fair to assume:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
- коэффициент затухания;
Figure 00000009
- attenuation coefficient;

Figure 00000010
- коэффициент фазы (фазовая постоянная).
Figure 00000010
- phase factor (phase constant).

С учетом того, что для рассматриваемого случая плотность тока проводимости ПО 8 намного больше тока смещения в нем (для чисто синусоидального процесса), т.е. σ/ωε >> 1, можем записать:Taking into account the fact that for the case under consideration, the conduction current density of PO 8 is much higher than the displacement current in it (for a purely sinusoidal process), i.e. σ / ωε >> 1, we can write:

Figure 00000011
Figure 00000011

Окончательно, выражение (2) трансформируется к следующему виду:Finally, expression (2) is transformed to the following form:

Figure 00000012
Figure 00000012

Исходя из свойств уравнений (1) и (2), следует, что синфазная составляющая информационного сигнала ОИК пропорциональна, в основном, удельной электропроводности σ ПО 8, а квадратурная составляющая информационного сигнала ОИК - магнитной проницаемости μ ПО 8, соответственно:Based on the properties of equations (1) and (2), it follows that the in-phase component of the OIC information signal is proportional, in the main, to the specific electrical conductivity σ PO 8, and the quadrature component of the OIC information signal is proportional to the magnetic permeability μ PO 8, respectively:

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

где ϕ и ω - соответственно фаза и циклическая частота тока возбуждения РА;

Figure 00000015
- статические функции преобразования ОИК соответственно для синфазного и квадратурного преобразования
Figure 00000016
where ϕ and ω are the phase and cyclic frequency of the RA excitation current, respectively;
Figure 00000015
- static OIC conversion functions, respectively, for inphase and quadrature conversion
Figure 00000016

Статическую функцию преобразования практически любого измерительного преобразователя можно представить в виде [Брякин И.В. Метод адаптивной редукции // Проблемы автоматики и управления. Бишкек: Илим, 2014, №1(26). - С 134-143]:The static conversion function of almost any measuring transducer can be represented as [IV Bryakin. Adaptive reduction method // Problems of automation and control. Bishkek: Ilim, 2014, No. 1 (26). - From 134-143]:

Figure 00000017
Figure 00000017

где у - выходная величина; a 1, …, a n - параметры измерительного преобразователя.where y is the output value; a 1 ,…, a n - parameters of the measuring transducer.

С учетом (6) можно представить выражения (4) и (5) соответственно,Taking into account (6), we can represent expressions (4) and (5), respectively,

как:as:

Figure 00000018
Figure 00000018

где а 1, b1 и а 2, b2 - коэффициенты статических функций ОИК соответственно для квадратурного и синфазного преобразования, определяемые на стадии предварительной подготовки процесса сканирования вмещающей среды путем воздействия на ФА 2 определенным набором образцовых физических величин.where a 1 , b 1 and a 2 , b 2 are the coefficients of the static functions of the OIC, respectively, for the quadrature and in-phase transforms, determined at the stage of preliminary preparation of the scanning process of the enclosing medium by acting on the FA 2 with a certain set of exemplary physical quantities.

Значения вышеуказанных коэффициентов а 1, b1, а 2 и b2, полученных таким способом, в качестве исходных данных используются при алгоритмической обработке информационных сигналов.The values of the above coefficients a 1 , b 1 , a 2 and b 2 obtained in this way are used as initial data in the algorithmic processing of information signals.

Исходя из (3) и (4) составленные уравнения процедур преобразования (7) являются линейно независимыми алгебраическими уравнениями (принцип инвариантности), что делает данную систему уравнений корректно составленной и разрешимой относительно искомых параметров σ и μ.Based on (3) and (4), the equations for the transformation procedures (7) are linearly independent algebraic equations (the invariance principle), which makes this system of equations correctly composed and solvable with respect to the sought parameters σ and μ.

Далее рассмотрим особенности процедуры преобразования ДИК (фиг. 2).Next, consider the features of the DIC conversion procedure (Fig. 2).

При отсутствии ПО 8 во вмещающей среде 7 для РА 1 можем записать:In the absence of PO 8 in the host environment 7 for RA 1 we can write:

Figure 00000019
Figure 00000019

В момент прохождения РА 1 над металлическим ПО 8, находящимся во вмещающей среде 7 и условно имеющим индуктивность L0 и сопротивление r0, магнитный поток в пространстве, обусловленный контурным током генераторной катушки

Figure 00000020
вызывает появление в электрическом контуре L0r0 вихревого тока
Figure 00000021
Между контуром L0r0 ПО 8 и контуром LR РА 1 возникает взаимосвязь в виде взаимоиндукции М1. Аналитическое выражение для этих взаимосвязанных контуров запишется в виде:At the moment of passage of RA 1 over the metal PO 8, located in the enclosing medium 7 and conditionally having inductance L 0 and resistance r 0 , the magnetic flux in space due to the loop current of the generator coil
Figure 00000020
causes the appearance of an eddy current in the electrical circuit L 0 r 0
Figure 00000021
Between the circuit L 0 r 0 PO 8 and the circuit LR PA 1 there is a relationship in the form of mutual induction M 1 . An analytical expression for these interconnected contours will be written as:

Figure 00000022
Figure 00000022

В связи с тем, что

Figure 00000023
то в электрическом контуре ПО 8 изменится контурный ток
Figure 00000024
который станет величиной
Figure 00000025
Due to the fact that
Figure 00000023
then in the electrical circuit PO 8, the circuit current will change
Figure 00000024
which will become
Figure 00000025

После несложных преобразований уравнений (9) получимAfter simple transformations of equations (9), we obtain

Figure 00000026
Figure 00000026

где

Figure 00000027
Figure 00000028
h - глубина залегания ПО 8 во вмещающей среде, DЭ - эквивалентны диаметр РА 1, М0 - коэффициент взаимной индукции электрического контура РА 1 и его зеркального изображения при h≈0.Where
Figure 00000027
Figure 00000028
h - the depth of the PO 8 in the host environment, D E - the diameter of RA 1 is equivalent, M 0 is the coefficient of mutual induction of the electric circuit of RA 1 and its mirror image at h≈0.

Из выражения (10) следует, что составляющие импеданса РА 1 изменились соответственно на величины:From expression (10) it follows that the components of the impedance of RA 1 changed accordingly by the values:

Figure 00000029
Figure 00000029

Перепишем уравнение (10) в более общем виде:Let us rewrite equation (10) in a more general form:

Figure 00000030
Figure 00000030

Где

Figure 00000031
- величина измененного импеданса РА 1.Where
Figure 00000031
- the value of the changed impedance of RA 1.

Согласно (11), сигнал с измерительного шунта RШ можно представить в виде комплексной величиныAccording to (11), the signal from the measuring shunt R Ш can be represented as a complex quantity

Figure 00000032
Figure 00000032

По аналогии с уравнениями (7), для процедуры преобразования дополнительного измерительного канала излучающей РА 1 и в соответствии с (12) можем записать соответствующее уравнение вида:By analogy with equations (7), for the conversion procedure of the additional measuring channel of the radiating RA 1 and in accordance with (12), we can write down the corresponding equation of the form:

Figure 00000033
Figure 00000033

где а 3, b3 - коэффициенты статической функции преобразования дополнительного измерительного канала РА 1.where a 3 , b 3 are the coefficients of the static conversion function of the additional measuring channel RA 1.

Обобщая, система уравнений измерительного процесса будет иметь следующий вид:Summarizing, the system of equations of the measuring process will have the following form:

Figure 00000034
Figure 00000034

Уравнение (13), входящее в систему алгебраических уравнений (14), в силу своей физической сущности является линейно независимым по отношению к уравнениям (7). Поэтому, система уравнений (14) в целом также является корректно составленной и разрешимой относительно искомых параметров ПО 8:Equation (13), which is part of the system of algebraic equations (14), due to its physical nature, is linearly independent with respect to equations (7). Therefore, the system of equations (14) as a whole is also correctly composed and solvable with respect to the sought parameters of PO 8:

Figure 00000035
Figure 00000035

Полученные выражения (15) фактически являются вычислительным алгоритмом для определения параметров ПО 8.The obtained expressions (15) are actually a computational algorithm for determining the parameters of the software 8.

Таким образом, предложенный гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов объединяет два базовых метода контроля - метод реакции параметров электромагнитного поля на внутренний или поверхностный импеданс среды при распространении в ней электромагнитного поля и метод реакции входного импеданса приемной антенны на электромагнитные свойства зондируемой среды. За счет этого предложенный способ, реализуя принцип структурной избыточности, успешно решает задачу повышения эффективности процессов подповерхностного зондирования в целом. Он позволяет определить расположение и глубину залегания h подповерхностных объектов во вмещающей среде, а также идентифицировать объект по параметрам σ и μ. Все это существенно повышает информативность и эффективность предложенного гибридного способа обнаружения подповерхностных объектов, а также расширяет сферу его применения.Thus, the proposed hybrid method for detecting subsurface metal objects combines two basic control methods - the method of the reaction of the parameters of the electromagnetic field to the internal or surface impedance of the medium when the electromagnetic field propagates in it and the method of the reaction of the input impedance of the receiving antenna to the electromagnetic properties of the probed medium. Due to this, the proposed method, realizing the principle of structural redundancy, successfully solves the problem of increasing the efficiency of subsurface sensing processes in general. It allows you to determine the location and depth h of subsurface objects in the host environment, as well as to identify the object by the parameters σ and μ. All this significantly increases the information content and efficiency of the proposed hybrid method for detecting subsurface objects, and also expands the scope of its application.

Claims (9)

1. Гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов, согласно которому в окружающем пространстве посредством излучающей рамочной антенны, питаемой гармоническим сигналом, возбуждают первичное электромагнитное поле, которым наводят в подповерхностном объекте вихревые токи, создающие вторичное электромагнитное поле, посредством приемной антенны улавливают вторичное электромагнитное поле, которое наводит в ней ЭДС индукции, и преобразуют эту ЭДС основным измерительным каналом, отличающийся тем, что посредством основного измерительного канала ЭДС индукции преобразуют в синфазный и квадратурный электрические сигналы, одновременно регистрируют и преобразуют посредством дополнительного измерительного канала реакцию импеданса излучающей рамочной антенны, вызванную электромагнитными свойствами подповерхностного металлического объекта, в электрический сигнал дополнительного измерительного канала, который совместно с электрическими сигналами основного измерительного канала подвергают процедуре алгоритмической обработки в соответствии со следующими выражениями:1. A hybrid method for detecting subsurface metal objects, according to which a primary electromagnetic field is excited in the surrounding space by means of a radiating loop antenna powered by a harmonic signal, with which eddy currents are induced in a subsurface object, creating a secondary electromagnetic field, a secondary electromagnetic field is captured by a receiving antenna, which induces the EMF of induction in it, and transforms this EMF by the main measuring channel, characterized in that, through the main measuring channel, the EMF of induction is converted into in-phase and quadrature electrical signals, at the same time recording and converting by means of an additional measuring channel the response of the impedance of the radiating loop antenna caused by the electromagnetic properties of the subsurface metal object, into the electrical signal of the additional measuring channel, which together with the electrical signals of the main measuring channel under are performed in the algorithmic processing procedure in accordance with the following expressions:
Figure 00000036
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000038
 где σ и μ - соответственно удельная электрическая проводимость и магнитная проницаемость металлического объекта; h - глубина залегания металлического объекта;
Figure 00000039
- синфазная и квадратурная составляющие сигнала основного измерительного канала; UДИК - сигнал дополнительного измерительного канала; а 1, b1 и a 2, b2 - коэффициенты статических функций квадратурного и синфазного преобразований основного измерительного канала приемной антенны; а 3, b3 - коэффициенты статической функции преобразования дополнительного измерительного канала излучающей рамочной антенны.where σ and μ are the electrical conductivity and magnetic permeability of the metal object, respectively; h is the depth of the metal object;
Figure 00000039
- in-phase and quadrature components of the signal of the main measuring channel; U DIK - signal of an additional measuring channel; a 1 , b 1 and a 2 , b 2 are the coefficients of the static functions of the quadrature and in-phase transformations of the main measuring channel of the receiving antenna; a 3 , b 3 are the coefficients of the static conversion function of the additional measuring channel of the radiating loop antenna. 2. Гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве приемной антенны используют ферритовую магнитную антенну.2. The hybrid method for detecting subsurface metal objects according to claim 1, characterized in that a ferrite magnetic antenna is used as the receiving antenna. 3. Гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов по п. 2, отличающийся тем, что процесс формирования первичного электромагнитного поля и регистрация вторичного электромагнитного поля осуществляют посредством пространственного совмещения излучающей рамочной антенны и приемной ферритовой магнитной антенны.3. The hybrid method for detecting subsurface metal objects according to claim 2, characterized in that the process of forming the primary electromagnetic field and the registration of the secondary electromagnetic field are carried out by means of spatial alignment of the emitting loop antenna and the receiving ferrite magnetic antenna. 4. Гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов по п. 2, отличающийся тем, что прямую связь между излучающей рамочной антенной и приемной ферритовой магнитной антенной устраняют путем расположения оси приемной ферритовой магнитной антенны в плоскости излучающей рамочной антенны.4. The hybrid method for detecting subsurface metal objects according to claim 2, characterized in that the direct connection between the radiating loop antenna and the receiving ferrite magnetic antenna is eliminated by positioning the axis of the receiving ferrite magnetic antenna in the plane of the radiating loop antenna. 5. Гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов по п. 1, отличающийся тем, что процедуры преобразования посредством основного измерительного канала синхронизируют с временными параметрами гармонического сигнала, возбуждающего первичное электромагнитное поле.5. The hybrid method for detecting subsurface metal objects according to claim 1, characterized in that the conversion procedures by means of the main measuring channel are synchronized with the time parameters of the harmonic signal exciting the primary electromagnetic field.
RU2019138086A 2019-11-25 2019-11-25 Hybrid method of detecting subsurface metal objects RU2743495C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138086A RU2743495C1 (en) 2019-11-25 2019-11-25 Hybrid method of detecting subsurface metal objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138086A RU2743495C1 (en) 2019-11-25 2019-11-25 Hybrid method of detecting subsurface metal objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743495C1 true RU2743495C1 (en) 2021-02-19

Family

ID=74666342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019138086A RU2743495C1 (en) 2019-11-25 2019-11-25 Hybrid method of detecting subsurface metal objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743495C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782902C1 (en) * 2021-10-12 2022-11-07 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) Multiple method for detecting subsurface conductive objects

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113736A1 (en) * 1982-07-09 1984-07-25 Laszlo Szedlmajer A method and apparatus for determining the trace and depth of underground metallic conductors.
EP0388041A2 (en) * 1989-03-17 1990-09-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Apparatus for determining direction to and position of an underground conductor
SU1746227A1 (en) * 1989-10-16 1992-07-07 Институт геофизики Уральского отделения АН СССР Apparatus to trace sunk pipelines
SU1831697A3 (en) * 1990-07-02 1993-07-30 Яhehko Bиktop Иbahobич Inductance converter of metal detector
RU2168746C2 (en) * 1997-01-09 2001-06-10 Кролевец Александр Николаевич Method detecting current-conducting and ferromagnetic objects in geological environment
RU2302649C2 (en) * 2005-07-27 2007-07-10 Сергей Сергеевич Сергеев Method for detecting a route of underground metallic line
GB2536440A (en) * 2015-03-16 2016-09-21 Roke Manor Research An antenna

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113736A1 (en) * 1982-07-09 1984-07-25 Laszlo Szedlmajer A method and apparatus for determining the trace and depth of underground metallic conductors.
EP0388041A2 (en) * 1989-03-17 1990-09-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Apparatus for determining direction to and position of an underground conductor
SU1746227A1 (en) * 1989-10-16 1992-07-07 Институт геофизики Уральского отделения АН СССР Apparatus to trace sunk pipelines
SU1831697A3 (en) * 1990-07-02 1993-07-30 Яhehko Bиktop Иbahobич Inductance converter of metal detector
RU2168746C2 (en) * 1997-01-09 2001-06-10 Кролевец Александр Николаевич Method detecting current-conducting and ferromagnetic objects in geological environment
RU2302649C2 (en) * 2005-07-27 2007-07-10 Сергей Сергеевич Сергеев Method for detecting a route of underground metallic line
GB2536440A (en) * 2015-03-16 2016-09-21 Roke Manor Research An antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782902C1 (en) * 2021-10-12 2022-11-07 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) Multiple method for detecting subsurface conductive objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yamazaki et al. Basic analysis of a metal detector
US10371853B2 (en) Nuclear magnetic resonance system with feedback induction coils
Spies et al. Electromagnetic sounding
EP1092163B1 (en) Apparatus for detecting metals
US8135542B2 (en) Simultaneous inversion of induction data for dielectric permittivity and electric conductivity
US5038107A (en) Method and apparatus for making induction measurements through casing
US6724191B1 (en) Systems and methods useful for detecting presence and/or location of various materials
Hashi et al. Wireless magnetic position-sensing system using optimized pickup coils for higher accuracy
US8614578B2 (en) Attenuation of electromagnetic signals passing through conductive material
EP2115494A1 (en) Method and apparatus for analysing geological features
Chen et al. Weak coupling technology with noncoplanar bucking coil in a small-loop transient electromagnetic system
EP3376216A1 (en) Method for eddy-current testing of electrically conductive objects and device for realizing said method
RU2743495C1 (en) Hybrid method of detecting subsurface metal objects
Wang et al. Fast localization of underground targets by magnetic gradient tensor and Gaussian-Newton algorithm with a portable transient electromagnetic system
Sogade et al. Electromagnetic cave-to-surface mapping system
Nagendran et al. Transient eddy current NDE system based on fluxgate sensor for the detection of defects in multilayered conducting material
CN110208864A (en) A kind of underground metalliferous detection system and its detection method
Bruschini On the low-frequency EMI response of coincident loops over a conductive and permeable soil and corresponding background reduction schemes
GB2464593A (en) Correction for borehole casing attenuation in electromagnetic induction surveying
RU2782902C1 (en) Multiple method for detecting subsurface conductive objects
RU2472182C1 (en) Device for detecting electroconductive objects based on magnetic field sensors with frequency output
CN115857026B (en) Detection method
CN113093290A (en) Method for detecting weak secondary field signal under same-frequency strong magnetic interference background
JP2018524587A (en) Method and apparatus for detecting an object
CN110456419A (en) A kind of electromagnetic excitation response signal mutual-inductance apparatus and detection device and detection method