Зайцев А.П. и др. Технические средства и методы защиты информации (7-е издание, 2012) (1095365), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Меньший фазовый сдвиг обеспечивают объекты, которые обладаютменьшей индуктивностью и большей резистивностью, – это более мелкие,более тонкие объекты либо предметы, выполненные из материалов с худшейпроводимостью.Некоторые ферромагнитные материалы, которые плохо проводят электрический ток или совсем его не проводят, из-за остаточной намагниченноститакже могут вызывать сильный сигнал в приемнике. В этом случае сигнал вприёмнике покажет минимальный либо нулевой фазовый сдвиг. Многие типыпочвы содержат мельчайшие крупинки железосодержащих минералов, которые на детекторе будут определяться как ферромагнетики.Так как переизлученный от любого металлического предмета сигнал имеет свой определенный фазовый сдвиг, то можно селектировать различныетипы объектов.
Например, серебряная монета дает значительно больший фазовый сдвиг, нежели алюминиевый предмет такого же размера, поэтому можно так настроить детектор, что он будет подавать звуковой или иной сигнал впервом случае и молчать во втором.
Процесс идентификации металлическихобъектов называется дискриминацией. Самая простая форма дискриминациипозволяет прибору подавать сигнал, когда рамкой проводят над объектом,фазовый сдвиг сигнала от которого превышает установленную среднюю величину. К сожалению, аппараты с таким типом дискриминатора не будут срабатывать на некоторые монеты и большую часть ювелирных изделий, еслипорог дискриминации установлен достаточно высоко для игнорирования мелких алюминиевых предметов.Более совершенная схема – это так называемый дискриминатор с выделением диапазона (notch discriminator).
Такого типа схемы реагируют на объекты в пределах определенного диапазона (например, диапазон «никелевыемонетки и кольца») и не будут реагировать на фазовые сдвиги сигнала каквыше этого диапазона (пуговицы, крышечки от лекарств), так и ниже него(железо, фольга). Более качественные детекторы этого типа можно настроитьтак, что для каждого из нескольких диапазонов он будет либо реагироватьлибо наоборот игнорировать сигналы фазового сдвига внутри него. Например,188прибор White's Spectrum XLT дает возможность программировать 191 вариантразличных диапазонов [32].Практически все металлодетекторы оборудованы визуальным индикатором дискриминации и имеют также и звуковую систему распознавания.Тип металлического объекта можно предсказать по коэффициенту отношения его индуктивности к его собственной резистивности (по постояннойвремени RL-цепи), определяющему фазовый сдвиг.
Электронная схема, называемая фазовым детектором, может измерить этот фазовый сдвиг. Обычноиспользуется по двум каналам X и Y два таких фазовых детектора, пиковыевеличины сигнала, на которых они производят измерения, сдвинуты относительно друг друга на 1/4 длины волны передатчика или на 90°. Третий демодулирующий канал, называемый каналом G, может быть настроен так, что егоотклик на любой сигнал с постоянным фазовым сдвигом относительно импульсов передатчика (например, почва) может быть уменьшен до нуля независимо от амплитуды этого сигнала. Это необходимо для разделения двухсоставляющих сигнала – отклика от почвы и от объекта и определения наиболее вероятного типа объекта.Более совершенные металлодетекторы имеют микропроцессор для обработки сигналов этих трех каналов и определения типа объекта.
Соотношениепоказаний каналов X и Y, вне зависимости от значения канала G, есть некоторое число. Можно найти это отношение с разрешением – лучше, чем 500:1 повсему диапазону встречающихся материалов, от феррита до чистого серебра.Сигнал от железных объектов зависит от их ориентации, поэтому численнаяхарактеристика может сильно меняться, когда рамка движется над ними. Графические дисплеи, откладывающие отношение X/Y по горизонтальной оси, аамплитуду принятого сигнала по вертикальной оси, очень полезны для отбраковывания металлического мусора от более ценных предметов. Такой типдисплея называют «сигмаграфом» (SigmaGraph TM).В режиме работы металлодетектора «все металлы» (без дискриминациисигналов по фазовому сдвигу) особенно важна хорошая отстройка от земли.Так как большинство почв являются железосодержащими, а также могут обладать электропроводностью из-за присутствия солей, растворенных в подпочвенной воде, то сигнал от почвы может быть в 1000 раз сильнее сигналаот зарытого в землю на достаточную глубину металлического предмета.
Однако фазовый сдвиг принимаемого сигнала от почвы остается достаточно постоянным в пределах некоторой площади с однородными свойствами. Можнотак сконструировать детектор, что даже когда сигнал от земли сильно изменяется (например, при поднимании и опускании рамки или при прохожденииоператора по насыпи или над ямой), показания металлодетектора будут оставаться неизменными. Эффективная отстройка от земли делает возможным определить с большой точностью как расположение объекта, так и оценить глу189бину его залегания.
Возможна также «следящая отстройка от земли» (trackingground balance). Хорошие детекторы с такой функцией позволяют, настроившись раз, провести всю работу без дополнительных подстроек.Металлодетекторы с импульсной индукцией. Устройство поисковой катушки или рамки металлодетектора с импульсной индукцией значительно проще по сравнению с СНЧ-приборами. Одна и та же катушка с намотанным проводом используется как для передачи, так и для приема сигналов.Передающая схема состоит из электронного (бесконтактного) ключа, который подключает катушку на короткое время на батарею питания. Сопротивление катушки очень мало, поэтому по катушке может протекать ток силой в несколько ампер.
После подачи импульса тока в катушку электронныйключ обрывает его и затем опять включается для подачи следующего импульса. Скважность периодической последовательности импульсов, следующих счастотой от 22 Гц до нескольких килогерц, составляет обычно около 4%. Этоисключает перегрев передатчика и катушки и уменьшает среднюю мощность,потребляемую от батареи.
Чем ниже частота следования импульсов, тем больше может быть излучаемая мощность.На более низких частотах достигается большая глубина и чувствительность обнаружения предметов, сделанных из серебра, но при этом падает чувствительность к никелю и сплавам золота. Такие приборы имеют замедленную реакцию, поэтому требуют очень медленного перемещения рамки.Более высокие частоты излучения повышают чувствительность к никелюи сплавам золота, но понижают чувствительность к серебру.Передатчик действует подобно катушке зажигания автомобиля.
Каждыйимпульс тока в передающей катушке создает магнитное поле. Когда ток достаточно быстро обрывается, магнитное поле вокруг катушки в таком же темпеисчезает, и в этот момент на катушке возникает импульс перенапряженияпротивоположной полярности и большой амплитуды. В металлодетекторах симпульсной индукцией амплитуда импульса перенапряжения ниже – обычноот 100 до 130 В в пике. По длительности импульс очень небольшой – 30 мкс.Он называется «отраженным импульсом».От величины электрического сопротивления катушки с проводом зависитвремя затухания этого электрического импульса. Полное отсутствие сопротивления или, напротив, очень большая его величина заставит импульс «звенеть», т.е. иметь колебательный характер.
При достаточном электрическомсопротивлении время затухания импульса укорачивается (уменьшается постоянная времени) и отраженный импульс «сглаживается». Чрезмерное или недостаточное подавление импульса будет вносить нестабильность в работу имаскировать хорошо проводящие металлы и уменьшать глубину обнаружения.Если металлический предмет находится поблизости от поисковой катушки, то он запасает в себе часть энергии импульса, что приводит к затягиванию190процесса затухания импульса до нулевого уровня. Изменение в ширине отраженного импульса свидетельствует о присутствии металлического объекта.Для того чтобы выделить сигнал от объекта, необходимо измерить заднюю часть импульса, где он спадает до нуля (хвост). На входе приемника после катушки стоит амплитудный ограничитель, который ограничивает напряжение входного импульса до величины 1 В для исключения перегрузки измерительной схемы.
Сигнал в приемнике состоит из импульса от передатчика иотраженного импульса. Усиленный сигнал от приемника поступает в схемуизмерения времени спадания импульса напряжения до нуля. Отраженный импульс преобразуется в последовательность импульсов (стробов) для удобстваизмерения времени спадания.Далее стробированный сигнал преобразуется в напряжение постоянноготока. Это выполняется накопительной схемой (интегратором), которая преобразует стробы в напряжение, пропорциональное их количеству.
Напряжениевозрастает, когда объект расположен близко от рамки, и уменьшается приудалении от объекта. Напряжение дополнительно усиливается и управляетсхемой звукового контроля.Образцы металлодетекторов. Досмотрово-сигнальный комплекс АКА 7202М(рис. 3.24) обладает высокой чувствительностью (обнаруживает 5 мм обломокиглы) и высоким темпом сканирования за счет увеличенной площади датчика.Максимальная дальность обнаружения металлических объектов (на воздухе):фрагмент полотна для ручной ножовки длиной 150 мм – до 9 см, лезвие безопасной бритвы (немагнитная, нержавеющая сталь) – до 3 см.Обеспечивает возможность установки легкосъемного досмотрового зеркала, плавную регулировку чувствительности и супернизкое энергопотребление – более 400 ч работы от одного комплекта батарей.Прочная пластмассовая конструкция позволяет использовать прибор каксредство самообороны.Ручной металлодетектор ADAMS AD10-2 (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
