Магнитометрические средства обнаружения

К активным МСО можно отнести СОП, СОБ, СОИН и СОИМ, к пассивным - СОМ.

Главное назначение МСО - поиск оружия. Поэтому, к основным характеристикам МСО можно отнести дальность обнаружения металлических предметов и помехоустойчивость.

Основные характеристики рассмотренных типов МСО сведены в морфологическую табл. 1.

Из табл. 1. видно, что наибольшую дальность обнаружения имеет пассивно

е средство СОМ, а наиболее помехоустойчивым является активное средство СОП. В то же время СОП позволяет определить вид металла, из которого изготовлен обнаруженный предмет.

На практике СОМ часто используется в камуфлируемой аппаратуре для обнаружения оружия. Такая аппаратура устанавливается скрытно и может работать длительное время в автономном режиме, так как собственное потребление СОМ незначительно или отсутствует. Благодаря пассивному характеру работы СОМ обнаружить такую аппаратуру по собственному излучению очень трудно. Наиболее важной характеристикой СОМ в этом случае является именно дальность обнаружения, так как специальные методы обработки сигналов позволяют существенно скомпенсировать чувствительность устройства к помехам.

Наиболее характерная область применения СОП - миноискатели. В этой аппаратуре идеально сочетаются сравнительно малые массогабаритные характеристики СОП с его высокой помехоустойчивостью. Дальность обнаружения не имеет существенного значения, так как мины часто устанавливают на малой глубине. Собственное излучение СОП в данном случае значения не имеет.

3. Характерные помехи при применении МСО и способы их компенсации

Условно помехи МСО можно разделить на внутренние и внешние. К внутренним помехам относятся помехи, создаваемые собственно работой МСО, и собственные шумы МСО. Для борьбы с внутренними помехами применяют различного рода экраны и развязки, используют комплектующие элементы с малым уровнем шума.

К внешним помехам можно отнести помехи от работы различного рода электрооборудования, а также помехи за счет естественного изменения магнитного поля Земли. Избавиться от внешних помех обычно удается путем пространственного разнесения МСО на расстояние L и их дифференциального включения.

В этом случае происходит взаимное вычитание сигналов помехи. Степень компенсации помех тем выше, чем дальше разнесены МСО и чем больше расстояние до источника помехи.

На рис. 2. показано изменение уровня сигнала на выходе дифференциального усилителя в зависимости от расстояния L2 от МСО до источника помехи при фиксированном расстоянии L между МСО.

4. Особенности разработки и применения МСО

Как правило, конструкция активных МСО сложнее пассивных. При этом и массогабаритные характеристики активных МСО выше. Это объясняется прежде всего тем, что пассивные МСО работают в области низких и инфранизких частот часто без переноса спектра сигнала. Например, СОМ часто выполняют в виде катушки индуктивности с очень большим числом витков и сердечником из материала с возможно большей магнитной проницаемостью. Чувствительность СОМ пропорциональна количеству витков катушки, магнитной проницаемости сердечника и его длине. Все это приводит к увеличению массогабаритных характеристик СОМ.

Любую катушку индуктивности можно рассматривать как рамочную антенну. Действующую длину такой антенны можно вычислить по формуле

где X - длина волны; п - число витков катушки индуктивности; S -площадь витка.

Для рамки с сердечником можно записать:

где- действующая длина рамочной антенны с магнитным сердечником; ца - относительная магнитная проницаемость антенны;

где- магнитная проницаемость сердечника;- коэффи-

циенты, учитывающие зависимость между геометрическими размерами катушки и сердечника.

где ц - относительная магнитная проницаемость материала сердечника; Dc-диаметр сердечника; Ц-длина сердечника. Подставляя получим:

Проведем анализ с точки зрения зависимости lgc =f,

допуская: А.->оо, п-><» - рамка намотана в один слой.

В результате анализа можно придти к выводу, что при ц->оо длина антенны

Пусть ц-И, тогда

Проведем анализ с точки зрения зависимости lgc = f, допуская,что Lc = const.

В результате анализа можно придти к выводу, что при Dc->0 длина антенны

/эс ->0.

Пусть Dc->oo, тогда >дс -> «> ■

Проведем анализ с точки зрения зависимости lgc = f, допуская, что Dc = const, Dci = Dc/Lc.

Очевидно, что для инфранизкочастотного диапазона с целью увеличения уровня сигнала на выходе чувствительного элемента необходимо увеличивать ее число витков

и одновременно применять сердечник возможно большей длины из материала с возможно большей магнитной проницаемостью. Диаметр сердечника при его фиксированной длине заметного влияния на уровень сигнала не оказывает.

Активные МСО работают в области сравнительно высоких частот, что позволяет изготовить сам чувствительный элемент со сравнительно хорошими массогабаритными характеристиками, так как с увеличением частоты появляется возможность уменьшить индуктивность катушки чувствительного элемента. При этом за улучшение названных характеристик приходится платить усложнением конструкции чувствительного элемента, так как часто здесь используется несколько катушек индуктивности, разнесенных в пространстве.

Главное назначение МСО - поиск оружия. Важнейший параметр огнестрельного оружия, влияющий на уровень полезного сигнала как активных, так и пассивных МСО - остаточная намагниченность оружия. В то же время остаточная намагниченность оружия -это единственный параметр, определяющий уровень полезного сигнала пассивных МСО. Характерными местами расположения магнитных масс огнестрельного оружия являются область дула и, как правило, диаметрально противоположная ей область - до 50%. Однако уровень полезного сигнала существенно зависит и от амплитуды колебания оружия при его переноске. В качестве примера можно привести увеличение уровня полезного сигнала от автомата Калашникова примерно в 3 .5 раз при его проносе мимо МСО с амплитудой колебания его дула примерно на 0,1 м с частотой около 1 Гц.

5. Структурная схема МСО

Рассмотрим структурную схему МСО на примере СОМ.

 Скачать реферат