Корзина
12 отзывов
+74994081461
«ОСЬ» ПЕРЕНОСНОЙ ГРАДИЕНТОМЕТР
Производители
Контакты
STT-GROUP
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или индивидуального предпринимателя.
+7499408-14-61Начальник отдела Специальных работ
+7964641-03-02мобНачальник отдела Специальных работ
+7967225-05-50Инженер отдела Специальных работ
Ткач Никита
РоссияМосква13-я Парковая,21107589
378666593semenov9111
Карта

«ОСЬ» ПЕРЕНОСНОЙ ГРАДИЕНТОМЕТР

«ОСЬ» ПЕРЕНОСНОЙ ГРАДИЕНТОМЕТР

Рассматриваются результаты, полученные в ходе разработки нового переносного магнитометрического градиентометра «ОСЬ» для поиска ферромагнитных объектов в толще различных укрывающих сред.

Ткач Владимир Николаевич1,

Парфенцев Игорь Валерьевич, кандидат технических наук, доцент1,

Звежинский Станислав Сигизмундович, доктор технических наук, профессор2

 

В специальной технике поиска в толще укрывающих сред достойное место занимает магнитометрический градиентометр, обеспечивающий обнаружение ферромагнитных объектов посредством регистрации локальных изменений главного (стационарного) магнитного поля Земли (МПЗ) [1]. Хотя индукция этого поля и достигает величины порядка Т ≈5*104нТл, однако его градиент чрезвычайно мал (менее 10-4нТл/м), что и позволяет на фоне МПЗ обнаруживать локальные аномалии градиента магнитной индукции, связанные с близкорасположенным сосредоточенным ферромагнетиком, представляющим интерес для поиска, например, взрывоопасные предметы в оболочке, взрывчатые устройства (ВУ) с готовыми поражающими элементами, тайники с оружием и др.

Основными преимуществами магнитометрического метода (или метода поиска магнитных аномалий, MAD) по сравнению с широко применяемыми активными (импульсными или гармоническими) металлоискателями является большее дальнодействие и независимость результатов от вида укрывающей среды и подстилающей поверхности (грунта, воды, болота,травы и пр.) [1, 2]. Конечно, обнаружение диэлектрических (например, ВУ в пластиковой оболочке) и диамагнитных (дюралюминий) объектов с помощью этого метода невозможно, однако такие объекты, как правило, «несут» гораздо меньшую угрозу жизнедеятельности.

Магнитометрический градиентометр представляет собой изделие, состоящее из 3-х основных частей [3, 4]:

  • чувствительный зонд (ЧЗ) в «жестком» герметичном конструктиве, где на базе а (типично величиной 0,4…0,7 м) с помощью двух встречно-включенных идентичных и коллинеарных «точечных» магнитометров (как правило, феррозондового типа), измеряется разность значений магнитной индукции порядка единиц – сотен нТл;
  • блок обработки на базе микропроцессора, обеспечивающий не только усиление, фильтрацию и визуализацию сигналов с ЧЗ, но и минимизацию инструментальной погрешности, ограничивающей чувствительность градиентометра;
  • неферромагнитный конструктив вместе с встроенными элементами питания (типично – литиевыми батареями или аккумуляторами).

Разрешающую способность (чувствительность) градиентометра определяют два вида инструментальной погрешности ЧЗ:

1)        угловая ξугл, связанная с неколлинеарностью ∆ осей чувствительности двух магнитометров в ЧЗ;

2)        амплитудная ξамп, связанная с неравенством их коэффициентов преобразования.

Вторая погрешность достаточно просто устраняется путем проведения калибровки и подстройки (в процессе изготовления изделия или его эксплуатации, в том числе в автоматизированном режиме). Угловая погрешность – основная и определяется технологией изготовления ЧЗ и является доминирующей. Для наихудшего случая ― перпендикулярности оси чувствительностиОЧЗ (вдоль основного габарита) и вектора Т МПЗ ― эта погрешность может быть оценена как:

(1)

и при ∆ = 1 угл. сек = = 3·10-4 рад составляет ~15 нТл, что позволяет устойчиво регистрировать изменения индукции только на уровне не менее 30 нТл. Для наилучшего (коллинеарного)случая соосности векторов О и Т угловая погрешность уменьшается в сотни раз. Поскольку вектор главного МПЗ на территории России, Европы и США имеет преимущественно вертикальную ориентацию, «выгодно» регистрировать вертикальную компоненту градиента магнитного поля Земли, что и делается в современных изделиях. ЧЗ подвешивается к корпусу градиентометра на шарнире и под действием собственного веса ориентируется вертикально. Такое техническое решение позволяет снизить максимальное влияние угловой погрешности по сравнению с (1) в 2-3 раза.

При поиске объектов на местности оператор перемещается по маршруту, регистрируя по показанию индикатора (светодиодного, жидкокристаллического или стрелочного) значения градиента магнитной индукции, ― шум (в ту или иную сторону от нуля) связан с проявлением угловой (амплитудной) погрешностью градиентометра. При приближении к объекту поиска индикатор начинает показывать доминирующий тренд (на фоне флуктуаций шума) – сигнатуру полезного сигнала, которая в зависимости от ориентации намагниченности  объекта (остаточной, индуцированной) имеет два основных типа, показанных на рис.1 (реальная сигнатура имеет «промежуточную» форму). Опытный оператор, исследуя место возникновения устойчивых сигналов и фиксируя вид сигнатуры, может приблизительно определить местоположение, глубину и даже магнитный момент М объекта поиска, косвенно связанный с его габаритами или весом [3]. При совмещении функции измерения с данными о местоположении (при помощи GPS или ГЛОНАСС – навигатора) возможно осуществление картографирования местности и построения т.н. карты магнитных аномалий.

Основные сигнатуры полезных сигналов при получении ферромагнитных объектов

Рисунок 1 – Основные сигнатуры полезных сигналов при обнаружении ферромагнитных объектов

Дальность обнаружения R ферромагнитых объектов, имеющих магнитный момент М, может быть приблизительно оценена по формуле [2, 3]:

(2)

где , м; а – база, м (рис.1); М – дипольный магнитный момент объекта, Ам2; В – регистрируемый максимум полезного сигнала, нТл (или разрешающая способность). Например, для 155 мм снаряда можно принять М ≈ 1 Ам2 [3], что для уровня сигнала В = 5 нТл (шуме менее 2 нТл) и типовой базе градиентометра а = 0,65 м, дает: R ≈ 2,1 м.

Как показано в [4], наилучшие в мире магнитометрические градиентометры разрабатывает и изготавливает фирма Inst. Dr. Foerster (Германия), к ним приближаются изделия других фирм – Ebinger (Германия), Geoscan Research (Великобритания), Schonted Instr. (США) и др. Изделие Института им. Ферстера FEREX 4.032 принято на вооружение стран НАТО как MK-26 Mod.1, и уже более 10 лет определяет технологический стандарт данного вида спецтехники. Решающим преимуществом этого изделия является уникальный ЧЗ, обеспечивающий угловую погрешность менее 5·10-5 рад в течение всего срока службы в полевых условиях (без периодической настройки), что определяет его наивысшую чувствительность среди известных аналогов. К достоинствам FEREX 4.032 можно отнести удобный интерфейс управления и картографирования, несколько режимов работы (в том числе в связке с GPS-навигатором), возможность одновременной работы нескольких изделий в составе поискового комплекса на автомобильной базе, а также несколько видов ЧЗ – типовой (с базой 0,65 м), малой чувствительности.

В России более 10 лет назад были разработаны несколько видов градиентометров (например, «МБИ-П», «ФТ-601»), но все они существенно уступают лучшим зарубежным аналогам, прежде всего, по достижимой чувствительности, скудности опций и сложности технического обслуживания изделий в процессе их эксплуатации [4]. За это время угроз безопасности как в военной сфере, так и в области гуманитарного разминирования, для противодействия которым нужна такая спецтехника, меньше не стало. Это обусловило актуальность разработки нового отечественного магнитометрического градиентометра, характеристики которого в целом должны соответствовать достигнутому зарубежному уровню.

В ЗАО «Группа Защиты-ЮТТА» [5] проводится инициативный ОКР по разработке нового отечественного переносного магнитометрического градиентометра. В таблице представлены основные тактико-технические характеристики изготовленного опытного экспериментального образца градиентометра «Ось», подтвержденные в ходе предварительных испытаний. В целом представленные характеристики соответствуют современному зарубежному уровню развития данного вида спецтехники.

Таблица – Основные тактико-технические характеристики магнитометрического градиентометра «Ось»

Характеристика

Параметр

Принцип действия

Пассивный, по регистрации изменений стационарного магнитного поля Земли

Дальность обнаружения объекта поиска в грунте (воде), м, типа:

- граната Ф1, пистолет

0,5

- противопехотная мина (в ферромагнитной оболочке)

0,7

- противотанковая мина

1,5

- фугас на основе 155 мм снаряда

2,0

- авиационная бомба 200 кг

3,0

- авиационная бомба 500 кг

4,5

- тайник с вооружением, техникой

7,0

Ширина поиска, м, (в зависимости от объекта)

1…5

Темп поиска, м/с, не более

1,5

Время непрерывной работы от встроенных элементов питания, час, не менее

8

Масса градиентометра (с элементами питания), кг

2,7

Функционирование в режимах работы:

1) «с ходу» (поиск объекта)

Первичный поиск по показанию индикатора и звуку

2) «на месте»

Уточнение координат и оценка объекта

3) «картографический»

Снятие карты магнитных аномалий

Диапазон рабочих температур, 0С

-30…+60

Градиентометр «Ось» обеспечивает звуковую и световую сигнализацию при превышении регистрируемого магнитометрического сигнала В заранее установленного порога обнаружения, имеет 8 поддиапазонов переключения чувствительности: от 3 нТл до 104 нТл. Он обеспечивает четыре режима работы:

1) динамический (при движении оператора) дифференциальный – поиск и обнаружение ферромагнитных объектов «с ходу» при пониженной чувствительности;

2) статический (при остановке оператора) дифференциальный – локализация и оценка объекта на месте остановки при повышенной чувствительности;

3) статический селективный – поиск и локализация только относительно больших объектов, расположенных на значительной глубине, и подавление влияния малых предметов на малой глубине (т.н. режим пространственного фильтра);

4) статический абсолютный – включение одного (нижнего) магнитометра для составления карты магнитных аномалий.

Градиентометр будет комплектоваться 4 видами ЧЗ: с базой 40 см; 65 см (типовой) и 140 см (высокой чувствительности); для работы в воде на глубине. Внешний вид экспериментального опытного образца показан на рис.2.

Внешний вид магнитометрического градиентометра «Ось»

Рисунок 2 – Внешний вид магнитометрического градиентометра «Ось»: а) при транспортировке и хранении; б) в рабочем положении

Вывод

Новый отечественный переносной магнитометрический градиентометр, предназначенный для поиска ферромагнитных объектов в толще укрывающих сред, разработка которого продолжается в ЗАО «Группа Защиты «ЮТТА», по совокупности параметров в целом соответствует современному уровню и призван восполнить существующую «нишу» в данном классе спецтехники. Интерфейс и функционал данного изделия будет дорабатываться по результатам испытаний и пожеланий потенциальных заказчиков.

Литература

  1. Дикарев В.И., Заренков В.А., Заренков Д.В. Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах. ― СПб.: Наука и Техника, 2004. ― 280 с.
  2. Щербаков Г.Н. Средства обнаружения тайников с оружием и боеприпасами в толщине грунта // Специальная техника. – 2000. ― № 2.
  3. Звежинский С.С., Парфенцев И.В. Метод магнитометрического обнаружения взрывоопасных предметов // Спецтехника и связь. ― 2008. ― № 2.
  4. Звежинский С.С., Парфенцев И.В. Магнитометрические феррозондовые градиентометры для поиска взрывоопасных предметов // Спецтехника и связь. ― 2009. ― № 1; № 2.
  5. http://www.detektor.ru.

1Ткач В.Н. – генеральный директор ЗАО «Группа Защиты-ЮТТА», +7499-6490986;

1Парфенцев И.В. – зам.ген. директора ЗАО «Группа Защиты-ЮТТА», labtop@mail.ru, +7499-6490986;

1Звежинский С.С. ― профессор МТУСИ.

 

Portable magnetometer gradiometer for detection of reserved ferromagnetic objects

Tkach Vladimir Nikolaevich1,

Parfentsev Igor Valerjevich1, Candidate of Engineering Sciences, assistant professor,

Zwierzynski Stanislaw Sigizmundowich2, Doctor of Engineering Sciences, professor.

1 – ZAO “Gruppa Zashchity JUTTA”, Moscow.

2- MTUCI, Moscow

In article are considered results in developing a new portable magnetometer gradiometer for ferromagnetic objects searching in thickness of environment variety.

Keywords: magnetometer gradiometer, Earth's magnetic field, detection range, instrumental error.

References

1. Dikarev V.I., Zarenkov V.A., Zarenkov D.V. Methods and tools for object detection in environments harboring. ― SPb.: Science and Technology, 2004. ― 280 p.

2. Shcherbakov G.N. Means for detection caches of weapons and ammunition in thickness of soil // Special technique. ― 2000. ― № 2.

3. Zwierzynski S.S. Parfentsev I.V. Magnetometric method for explosive objects detection // Special equipment and communication. ― 2008. ― № 2.

4. Zwierzynski S.S., Parfentsev I.V. Flux-gate magnetometer gradiometers for seaching explosive devices // Special equipment and communication. ― 2009. ― № 1; № 2.

5. http://www.detektor.ru.

vkontakte facebook twitter
Предыдущие статьи