Схема принципа работы прибора обнаружение пустот. Приборы для обнаружения пустот, подземных ходов, захоронений, полиэтиленовых газопроводов и немагнитных боеприпасов
Электрические помехи приводят к нестабильной работе телевизоров, радиоприемников, электрокардиографов и других устройств. На выявление источника электрических помех затрачивается много времени.
Для оперативного обнаружения источников индустриальных электрических помех можно использовать портативный радиоакустический прибор.
Принцип работы прибора основан иа регистрации радиочастотного спектра искрового разряда при «дальнем» (до 200 м) поиске и «ближнем» (до 7 м) — акустического спектра частот искрового разряда. При этом диаграмма направленности акустического датчика составляет 10—12 градусов. Место искрового разряда определяется с точностью ± 5 см. Прибор может применяться для отыскания мест «тихих» коронарных разрядов, а также для определения мест электрических разрядов.
Схема прибора изображена рис. 75, а.
І — радиодатчик, состоящий из магнитной антенны, настроенной на частоту 40 кГц; 2 — акустический датчик, состоящий из пьезоэлектрического микрофона с рупором; 3 — полосовой усилитель ультразвуковых частот полосой пропускания 4 кГц и средней частотой 40 кГц; 4 — амплитудный детектор; 5 —фильтр нижних частот; 5 — усилитель низкой частоты; 7 — головные телефоны; 8— усилитель к стрелочному индикатору; 9 — стрелочный индикатор.
Прибор работает следующим образом. Электромагнитные колебания от искрового разряда наводят в магнитной антенне э. д. с. с широким спектром частот. Частично выделенные контуром радиодатчика электрические колебания с частотой 40 кГц поступают на полосовой усилитель ультразвуковых частот, усиливаются им и после амплитудного детектора попадают на фильтр нижних частот. Он имеет завал в области частот выше 3 кГц. Низкие частоты, выделенные фильтром, поступают на усилитель низкой частоты. К выходу УНЧ подключаются телефоны и вход усилителя стрелочного индикатора.
Прибор с акустическим датчиком отличается тем, что акустические колебания с широким спектром, возникающие при искровом разряде, преобразуются пьезоэлектрическим кристаллом в электрический сигнал, который подается на вход полосового усилителя ультразвуковых частот.
Места индустриальных помех обнаруживаются следующим образом: радиодатчик подключают к прибору и устанавливают наличие радиопомех, а по возрастанию сигнала определяют их район. Затем подключают акустический датчик и направляют рупор в сторону вероятного расположения искрового разряда (сетевые изоляторы, электрические провода со скруткой, светильники и т. д.) и, ориентируясь по увеличению сигнала, находят это место.
Электрическая схема прибора изображена на рис. 75, б. Прибор собран на восьми транзисторах типа ГТ109 и двух диодах типа Д9Б. Катушки L1, L2, L3, L4 намотаны проводом ПЭВ-1 0,15, содержат 600, 750, 600, 600 витков соответственно и заключены в сердечники СБ-23-11а. Катушка L5 имеет 700—750 витков провода ПЭВ-1 0,15 и намотана на ферритовом стрежне (ц = 400, длина 100 мм).
В качестве индикатора использован микроамперметр М476 от магнитофона «Романтик».
Конструкция акустического датчика изображена на рис. 75, в. Детали датчика закреплены в корпусе клеем БФ-2 или каким-либо Другим. Пьезоэлемент установлен на трех стойках из оргстекла. Он соединен с мембраной иглой диаметром 1 мм. Сверху датчик закрыт защитной сеткой.
Рупор изготовлен из листовой латуни или бронзы, места соединений пропаяны.
В корпусе прибора смонтирован радиодатчик с источником питания. Габариты прибора 140 X 60 X 40 мм. Акустический датчик собран отдельно и имеет размеры 120 X 90 X 90 мм. Масса прибора с акустическим датчиком не более 350 г. Питается прибор от аккумулятора Д-0,25. Головные телефоны ТМ-1.
Для получения доступа к сведениям, носящим конфиденциальный характер, в любой организации средствами технической разведки злоумышленника (чаще всего конкурирующей организации) применяется множество способов, одним из которых является использование закладных устройств
Или т.н. «закладок». В общем виде закладка представляет собой ретранслятор, на вход которого поступает первичный сигнал, несущий информацию, а на выходе − сигнал, согласованный с характеристиками среды, в котором он будет распространяться. Разнообразие закладных устройств порождает многообразие вариантов их классификаций.
По виду носителя информации, распространяющейся от закладных устройств, их можно разделить на проводные
и излучающие закладные устройства
Носителем информации от проводных жучков является электрический ток, который распространяется по электрическим проводам, а излучающие закладные устройства передают информацию с помощью радио- и ИК-сигналов.
В зависимости от вида первичного сигнала проводные и излучающие закладные устройства делят на акустические
и аппаратные
. Акустические закладные устройства
Аппаратные закладки
устанавливаются в телефонных аппаратах, ПЭВМ и других радиоэлектронных средствах. Входными сигналами для них являются электрические сигналы, несущие речевую информацию (в телефонных аппаратах), или информационные последовательности, циркулирующие в ПЭВМ при обработке конфиденциальной информации. В таких закладках отсутствует микрофон, что упрощает их конструкцию, и имеется возможность использовать для электропитания энергию средства, в котором установлен жучок.
Установка закладных устройств возможна с заходом злоумышленника в помещение, где производится их размещение, или без захода. Первый вариант позволяет более рационально разместить закладку как с точки зрения энергетики, так и скрытности, но связан с повышенным риском для злоумышленника. Поэтому в случаях, когда создаются предпосылки для дистанционной (беззаходовой) установки закладки, их забрасывают в помещение или ими выстреливают из пневматического ружья или лука.
В случае, когда закладки устанавливаются злоумышленниками еще на этапе строительства здания, во время ремонта помещения или же в прочих условиях, когда у средств технической разведки есть достаточно времени и достаточно большая вероятность того, что во время установки их никто не засечет, широко используется установка закладных устройств с применением естественных или искусственных пустот в сплошных средах (кирпичных и бетонных средах, деревянных конструкциях и т.д.). Для обнаружения и ликвидации данных акустических закладок применяются так называемые обнаружители пустот.
В простейшем случае пустоты в стене или любой другой сплошной среде обнаруживаются путем их простукивания. Пустоты в сплошных средах изменяют характер распространения структурного звука, в результате чего воспринимаемые слуховой системой человека спектры звуков в сплошной среде и в пустоте отличаются.
В более сложных ситуациях используют технические средства обнаружения пустот
Эта группа приборов использует физические свойства среды, в которой может размещаться закладное устройство, или свойства элементов закладных устройств, независимые от режима их работы.
Так как в пустотах сплошных сред могут устанавливаться долговременные дистанционно-управляемые закладные устройства, то выявление и обследование пустот проводится при «чистке» помещений.
Технические средства обнаружения пустот позволяют повысить достоверность выявления пустот. В качестве таких средств могут применяться:
· различные ультразвуковые приборы, в том числе медицинского назначения:
· специальные обнаружители пустот, использующие один из следующих физических принципов:
¾ отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты;
¾ различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды;
· тепловизоры:
· металлодетекторы;
Ультразвуковые приборы
Которыми исследуют сплошные среды на предмет обнаружения пустот, имеют те же принципы работы, что и медицинские приборы, поэтому рассмотреть принцип их работы можно на примере медицинской ультразвуковой диагностики, или УЗИ.
Ультразвуковая диагностика - визуальная методика, использующая звуковые волны высокой частоты. Частоты колеблются от 2 до 10 МГц, причем наивысшая частота, слышимая для человеческого восприятия, это 20 кГц.
Ультразвуковой датчик содержит один или более кристаллов с пьезоэлектрическими свойствами. Если кристалл поместить в электрическое поле, он деформируется и производит звуковые волны характерной частоты. Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Пульсирующий электрический ток, проходя через кристаллы датчика, производит короткие импульсы звуковых высокочастотных волн, сигнал от которых длится микросекунды.
Если датчик находится в контакте с поверхностью тела, звуковые волны проходят через ткани. Различные ткани имеют разную сопротивляемость звуку, т.е. обладают акустическим сопротивлением. Средняя скорость прохождения звуковых волн сквозь мягкие ткани - около 1540 м/с; сквозь кость - около 4000 м/с; сквозь воздух - приблизительно 300 м/с. Там, где звуковые волны встречают препятствия между двумя обладающими разным акустическим сопротивлением тканями, часть звуковой волны отражается. Если разница в показателях сопротивления велика (например, мягкая ткань - воздух или мягкая ткань - кость), отражается большая часть звуковой волны, а оставшаяся проходит в более глубокие слои. Если разница в сопротивлении небольшая, отражается лишь небольшая часть, а большая часть звука проходит в более глубокие слои ткани. Если препятствие перпендикулярно первоначальному звуковому лучу, эхо отражения вернется назад к источнику. Ткани, расположенные под углом к звуковому лучу, вызывают рассеянное отражение. Таким образом, сила эхо зависит от разницы сопротивлений на границе сред, а также от угла, под которым ткань находится по отношению к лучу. По мере прохождения звукового луча через ткани он постепенно ослабевает, благодаря совместному влиянию отражения, рассеяния и поглощения.
Отраженный звук выявляется тем же кристаллом. Интервалы между импульсами испускаемого ультразвука достаточно велики, чтобы позволить уловить и проанализировать отраженные эхо-волны перед посылкой следующего импульса. Возвращающиеся эхо-волны вызывают механическую деформацию кристалла и электрические сигналы посылаются благодаря пьезоэлектрическому эффекту. Эти сигналы анализируются в соответствии с силой и глубиной отражения, а затем выводятся на экран.
Аналогично ультразвуковые приборы используются и при проведении мероприятий по поиску пустот в сплошных средах, т.к. скорость звуковой волны в сплошной среде и в воздухе существенно различается.
Специальные технические средства
Использующие в качестве принципа своей работы отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты, работают следующим образом.
В пустоте (воздухе) диэлектрическая постоянная близка к единице, для бетона, кирпича, дерева она значительно больше. Диэлектрики с разными значениями диэлектрической постоянной по-разному деформируют электрическое поле, создаваемое обнаружителем пустоты. По изменению диэлектрической индукции локализуется пустота. Так обнаружитель пустот «Кайма» выявляет полости в кирпичных или бетонных стенах размером 6х6х12 см и 6х6х25 см.
Аналогично работают и приборы, использующие различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды.
Эффективным средством выявления пустот в стенах, нагретых на несколько градусов выше температуры воздуха в помещении, являются тепловизоры
Чувствительность охлаждаемых тепловизоров достигает 0.01 градуса по Цельсию, неохлаждаемых - на порядок хуже. За счет разницы теплопроводности бетона или кирпича стен и воздуха границы пустот с воздухом при нагревании или охлаждении помещения могут наблюдаться на экране тепловизора.
В металлодетекторах
используются магнитные и электрические свойства электропроводящих материалов, которые в той или иной степени присутствуют в закладных устройствах. Любая закладка содержит токопроводящие элементы: резисторы, индуктивности, соединительные токопроводники в навесном или микроминиатюрном исполнении, антенну, корпус элементов питания, металлический корпус закладки.
Принципы работы металлодетекторов основаны на измерении и селекции изменений характеристик сигналов, наводимых в измерительной катушке металлодетектора полями вихревых токов в исследуемом объекте, а также изменений активного и реактивного сопротивлений катушки. Вихревые токи возникают при облучении объекта магнитным полем, создаваемым другой, так называемой поисковой катушкой металлодетектора. На эту катушку поступает аналоговый или импульсный сигнал от соответствующего генератора металлодетектора. Наводимые в приемной катушке сигналы усиливаются и анализируются встроенным в металлодетектор микропроцессором.
Характеристики сигнала в измерительной катушке зависят от размеров токопроводящей поверхности объекта, ее электропроводности, магнитной проницаемости материала и частоты поля. Частоту поля подбирают в зависимости от задач, решаемых металлодетектором. В детекторах, применяемых для поиска закладок, частота составляет несколько кГц. Компенсация сигналов в измерительной катушке, возникающих в результате непосредственного действия мощного поля поисковой катушки и помех, достигается за счет соответствующего пространственного расположения поисковой и измерительной катушек, использования компенсационной катушки с параметрами, идентичными параметрам измерительной, но с противоположным направлением намотки провода, а также электронным путем.
Эта группа приборов использует физические свойства среды, в которой может размещаться закладное устройство, или свойства элементов закладных устройств, независимые от режима их работы.
Так как в пустотах сплошных сред (кирпичных и бетонных стенах, деревянных конструкциях и др.) могут устанавливаться долговременные дистанционно-управляемые закладные устройства, то выявление и обследование пустот проводится при «чистке» помещений.
В простейшем случае пустоты в стене или любой другой сплошной среде обнаруживаются путем их простукивания. Пустоты в сплошных средах изменяют характер распространения структурного звука, в результате чего воспринимаемые слуховой" системой человека спектры звуков в сплошной среде и в пустоте отличаются.
Технические среДства обнаружения пустот позволяют повысить достоверность выявления пустот. В качестве таких средств могут применяться как различные ультразвуковые приборы, в том числе медицинского назначения, так и специальные обнаружители пустот. Специальные технические средства для обнаружения пустот используют:
Отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты;
Различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды:
Отражения акустических волн в ультразвуковом диапазоне от границ раздела «твердая среда - воздух»).
В пустоте (воздухе) диэлектрическая постоянная близка к единице, для бетона, кирпича, дерева она значительно больше. Диэлектрики с разными значениями диэлектрической постоянной по-разному деформируют электрическое поле, создаваемое обнаружителем пустоты. По изменению диэлектрической индукции локализуется пустота. Так обнаружитель пустот «Кайма» выявляет полости в кирпичных или бетонных стенах размером 6 х 6 х 12 см и 6 х 6 х 25 см.
С помощью ультразвукового томографа Д 1230 обнаруживаются пустоты объемом от 30 см 3 на глубине до 1 м, ультразвукового толщинометра Д 1220 - глубиной до 50 см.
Эффективным средством выявления пустот в стенах, нагретых на несколько градусов выше температуры воздуха в помещении, являются тепловизоры. Чувствительность охлаждаемых тепловизоров достигает 0,01 градуса по Цельсию, неохлаждаемых - на порядок хуже. За счет разницы теплопроводности бетона или кирпича стен и воздуха границы пустот с воздухом при нагревании или охлаждении помещения могут наблюдаться на экране тепловизора.
Переносной неохлаждаемый тепловизор ТН-3 («Спектр») со встроенным цифровым процессором обеспечивает возможность наблюдения на экране изображений в ИК-диапазоне (8-13 мкм) объекта при минимальной разности температуры элементов его поверхности 0,15 град. Комплект тепловизора содержит камеру размером 110 х 165 х 455 мм и массой 6 кг, малогабаритный монитор и блок питания.
Металлодетекторы обнаруживают закладные устройства по магнитным и электрическим свойствам их элементов. Любая закладка содержит токопроводящие элементы: резисторы, индуктивности, соединительные токопроводники в навесном или микроминиатюрном исполнении, антенну, корпус элементов питания, металлический корпус закладки.
По принципу действия различают параметрические (пассивные) и индукционные (активные) металлодетекторы. По конструкции - стационарные и ручные. Для обнаружения малых токопроводящих элементов применяют в основном ручные металлодетекторы, которые можно приблизить вплотную к токопроводящему элементу.
В параметрических металлодетекторах токопроводящие элементы, попадающие в зону действия поисковой рамки (катушки) диаметром 250-300 мм, изменяют ее индуктивность. Эта катушка является индуктивностью колебательного контура поискового генератора, частота колебаний которого составляет 50-500 кГц. Чем выше частота колебаний генератора, тем больше отклонение частоты генератора, т. е. тем выше чувствительность металлодетектора, Но одновременно сильнее сказывается влияние среды, особенно грунта земли. Поэтому в некоторых типах металлодетектора поисковую катушку запитывают негармоническим сигналом с частотой 15-50 кГц, а для измерения отклонения частоты используются гармоники колебания на частотах 500-1000 кГц.
Для измерения отклонения частоты колебаний генератора параметрического металлодетектора широко применяется метод «биений» - явления, возникающего при сложении двух колебаний с близкими частотами. Одно колебание с изменяющейся частотой создается поисковым генератором, другое - эталонным генератором со стабилизированной частотой. Частоты этих колебаний устанавливаются равными при отсутствии в зоне действия поисковой рамки посторонних предметов. Частота биений поступает в виде тональной частоты на наушники и световой индикатор. По частоте тона звукового сигнала и миганий светового индикатора можно локализовать область, внутри которой находится металлический предмет.
Достоинством параметрических металлодетекторов является их магнитная селективность - способность разделять металлы по магнитным свойствам. Известно, что черные металлы (чугун, сталь, кобальт, сплавы) имеют удельную магнитную проницаемость ц» 1. У цветных парамагнитных металлов (титана, алюминия, олова, платины и др.) этот показатель незначительно больше 1, у диамагнитных металлов (золота, меди, серебра, свинца, цинка и др.) - незначительно меньше 1. Следовательно, по знаку и величине отклонения частоты поискового генератора от номинального (нулевого) значения можно судить о типе попавшего в зону действия рамки металлического предмета. Эта возможность расширила область применения ручных металлодетекторов, в том числе для поиска кладов, и активизировало исследования по их совершенствованию в середине 90-х годов XX в.
Однако чувствительность пассивных параметрических металлодетекторов недостаточна для обнаружения находящихся в неоднородной среде металлических предметов. Глубину обнаружения увеличивают в индукционных металлодетекторах. В них с помощью специального генератора и излучающей поисковой рамки (катушки) создают магнитное поле. Оно индуцирует в токопро водящих предметах вихревые токи, создающие вторичное поле. Это поле принимается другой, измерительной, катушкой металло-детектора. Наводимый в нем сигнал фильтруется, обрабатывается, усиливается и подается на звуковой и световой индикатор ме-таллдетектора.
Различают аналоговые и импульсные индукционные метал-лодетекторы. В аналоговых металлодетекторах на поисковую катушку поступает от генератора гармонический сигнал с частотой 3-20 кГц. В импульсных металлодетекторах удается за счет мощного короткого импульса, подаваемого в поисковую катушку, сформировать магнитное поле с напряженностью 100-1000 А/м, на порядок превышающей напряженность поля аналогового металлоде-тектора и проникающей до 2 м в грунт земли.
Так как магнитное поле поисковой катушки пронизывает измерительную катушку, то основной технической проблемой индукционных металлодетекторов является компенсация сигналов, наводимых этим полем в измерительной катушке. Компенсация сигналов в измерительной катушке достигается за счет взаимно перпендикулярного пространственного расположения осей поисковой и измерительной катушек, использования компенсационной катушки с параметрами, идентичными параметрам измерительной, но с противоположным направлением намотки провода, а также путем соответствующей обработки сигналов.
Характеристики сигнала в измерительной катушке зависят от размеров токопроводящей поверхности объекта, ее электропроводности, магнитной проницаемости материала и частоты поля. Выделение очень слабых сигналов, наводимых в измерительной катушке металлодетектора вторичным полем мелких металлических предметов, на фоне различных помех, а также компенсация помех требует достаточно сложных алгоритмов оптимальной обработки, реализуемых микропроцессорной техникой.
Для обнаружения закладок применяются в основном ручные металлодетекторы. Измерительная и поисковая катушки в них могут выполняться в виде торроида диаметром порядка 140-150 мм, укрепленного на корпусе ручки (АКА 7202) или непосредственно в корпусе металлодетектора («Минискан»). Металлодетектор имеет звуковой и световой индикаторы, регулятор настройки чувстви тельности; питание ручных металлодетекторов от химических источников тока. Проблема автоматической подстройки коэффициента усиления металлодетектора под параметры среды решается микропроцессором. Максимальная чувствительность металлодетектора характеризуется обломком иглы длиной 5 мм, находящимся в поле действия измерительной катушки. Вес ручных металлодетекторов невелик: от 260 г до нескольких кг.
Для интерскопии предметов непонятного назначения применяют переносные рентгеновские установки. Переносные рентгеновские установки бывают двух видов:
Флюороскопы с отображением изображений на экране просмотровой приставки;
Рентгенотелевизионные установки.
Переносные флюороскопы состоят из излучателя, пульта дистанционного управления, просмотровой приставки с люминесцентным экраном, аккумуляторного блока, зарядного устройства, соединительных кабелей и сумок для переноса установки (транспортной упаковки). Обследуемый предмет размещается между излучателем и просмотровой приставкой на расстоянии около 50 см от излучателя и вплотную к просмотровой приставке.
Проникающая способность рентгеновских лучей пропорциональна анодному напряжению на рентгеновской трубке, которое достигает у некоторых переносных флюороскопов 250 кВ. Например, досмотровая рентгеновская установка «Шмель-90/K» фирмы «Флэш Электронике» для обеспечения высокой проникающей способности имеет анодное напряжение 90 кВ. Она просвечивает стальную пластину толщиной 2 мм, бетонную стену толщиной до 100 мм, позволяет различить за преградой из алюминия толщиной 3 мм две медные проволоки диаметром 0,2 мм, расположенные на расстоянии 1 мм друг от друга. Рабочее поле экрана просмотровой приставки - круг диаметром 255 мм.
С целью повышения безопасности оператора в современных переносных рентгеновских флюроскопах (например, в флюороскопе Яуза-1 фирмы «Novo») используется люминесцентный экран с запоминанием, позволяющий рассматривать изображение после выключения высокого напряжения. В состав таких комплексов включается специализированный термоконтейнер для стирания изображения с люминесцентных экранов.
Уменьшение мощности рентгеновского излучения и масса-га-баритных характеристик установки достигается усилением яркости изображения экрана. Переносной рентгеновский флюороскоп ФП-1 («Спектр») с коэффициентом усиления яркости экрана не менее 30000 имеет малые размеры (270 х 240 х 920 мм) и массу (3 кг). В то же время размеры его флюороскопического экрана составляют 250 х 250 мм. Дополнительно к нему поставляется фото- или видеоприставка для документирования изображений.
Для просвечивания тонких предметов с неметаллическими корпусами применяют установки с радиоактивными изотопами низкой активности. Такие установки компактны, просты в управлении и безопасны. Например, рентгеновская микроустановка РК-990 с габаритами 220 х 210 мм и массой 1,7 кг просвечивает объект с размерами до 63 х 87 мм.
В рентгенотелевизионных установках теневое изображение преобразуется в телевизионное изображение на экране удаленного от излучателя монитора. Например, рентгеновский аппарат «Шмель-экспресс» обеспечивает возможность наблюдения изображения объекта как на экране монитора, удаленного до 2 м от рентгеновской установки, так и на экране просмотровой приставки комплекса «Шмель-90К». Размер экрана рентгенотелевизионного преобразователя 360 х 480 мм. Эта установка позволяет запоминать до 1000 изображений и обеспечивает информационно-техническое сопряжение с ПЭВМ.
Применение рентгеновских установок для исследования закладных устройств ограничивается сравнительно их высокой стоимостью.
Прибор ОМП-1, описание которого приведено ниже, призван облегчить решение этих задач. При испытаниях прибор обнаруживал под слоем грунта пункты полигонометрии на расстоянии 0,3-0,4 м, крышки колодцев-на расстоянии 0,8-1 м.
Принцип работы прибора ОМП-1 основан на том, что частота генератора изменяется, если поисковая катушка приближается к металлическому предмету. Чем ближе поисковая катушка к металлическому предмету, тем больше возрастает частота генератора. Следовательно, регистрируя каким-то образом изменение частоты генератора, можно отыскать металлический предмет. При этом максимальное изменение частоты соответствует минимальному расстоянию между поисковой катушкой и металлическим предметом. Изменение частоты генератора можно регистрировать на слух (используя метод биений) или же визуально.
Если между генератором с выносной поисковой катушкой и усилителем постоянного тока включить соответственно настроенный ФСС (фильтр сосредоточенной селекции), то при изменении частоты генератора будет меняться амплитуда, а следовательно, и коллекторный ток транзистора Т3. В коллекторную цепь Т3 включён прибор на 200 мкА.
Принципиальная схема прибора ОМП-1 представлена на рис. 1. Генератор синусоидальных колебаний выполнен на транзисторе Т1 по трёхточечной схеме. Рабочая точка определяется делителем напряжения R1, R2 и сопротивлением R3. Кроме относительно высокой стабильности частоты, амплитуды и хорошей формы колебаний, генератор имеет ещё одно преимущество: в нём используется несекционированная поисковая катушка. Конденсатор переменной ёмкости С5 позволяет изменять частоту генератора от 430 кГц до 500 кГц.
Рис.1. Принципиальная схема прибора для обнаружения металлических предметов.
Изменяя ёмкость С5, можно выбрать оптимальное расположение рабочей точки на частотной характеристике ФСС (на участке наибольшей крутизны), это соответствует максимальной чувствительности прибора. Синусоидальное напряжение генератора через сопротивление R4 поступает на ФСС, настроенный на частоту 445 кГц. Так как усилители ПЧ в радиоприёмниках настроены на 465 кГц, то работающий прибор не создает помех. В приборе использован ФСС, применяемый в радиоприёмнике «Атмосфера-2М». С помощью подстроенных сердечников его контуры перестраивают на рабочую частоту прибора (445 кГц), не изменяя намоточных данных катушек. В приборе можно использовать ФСС и от других радиоприёмников. Предпочтительно применять контурные катушки высокой добротности, например ФСС карманных радиоприёмников «Топаз-2» и «Сокол».
Схема, изображённая на рис. 2, отличается от первой схемы (рис. 1) дополнительным вторым каскадом, что позволяет получить более высокую чувствительность прибора.
Рис.2. Принципиальная схема прибора для обнаружения металлических предметов с дополнительным каскадом
Налаживание прибора.
Правильно собранный генератор начинает генерировать сразу, и его налаживание заключается лишь в подборе такой ёмкости конденсатора С4, при которой частота генерации приблизительно равна 445 кГц. При этом ротор конденсатора переменной ёмкости С5 необходимо установить в среднее положение. Частота была измерена прибором ЧЗ-7, который через сопротивление в несколько килоом был подключён к выводу эмиттера транзистора T1 и к общему плюсовому зажиму. Для настройки ФСС необходимы ГСС-6 и измеритель выхода (прибор чувствительностью 200 мкА).
Поисковую катушку, которая является колебательным контуром, необходимо поместить в электростатический экран. Он выполняется из дюралюминиевой трубки диаметром 12 мм в виде кольца диаметром 390 мм. По внешней окружности кольца ножовкой пропиливают прорезь и укладывают 14 витков провода ПЭЛШО 0,28.
Рис.3. Основные размеры прибора для поиска металлических предметов.
Рис.4. монтаж прибора для поиска металлических изделий на гетинаксовой плате.
После укладки провод пропитывают парафином и всё кольцо обматывают изоляционной лентой или лакотканью. Поисковая катушка соединена с генератором экранированным коаксиальным кабелем, который проходит внутри трубки. Как само кольцо, так и трубка подсоединены к плюсовому зажиму источника питания (две батареи КБС-0,5). Они расположены в одном корпусе с микроамперметром. Ручка настройки (переменный конденсатор С5) выведена наружу через отверстия в дне и крышке корпуса собственно прибора. Переменное сопротивление R14, включённое последовательно с микроамперметром, служит для регулировки чувствительности. При переноске прибора кольцо прижимается к трубке и фиксируется пружинной защёлкой. Основные размеры прибора показаны на рис. 3. Монтаж выполнен на гетинаксовой плате (рис. 4) размерами 100x75x2 мм.
А. Зотов, В. Харин
4.2. Приборы для поиска пустот и неоднородностей
Для поиска тайников в строительных конструкциях из кирпича и бетона при одностороннем доступе предназначен прибор "Кайма".
Принцип действия прибора основан на регистрации частично отраженной от границ раздела двух сред радиоволны, излучаемой передающей антенной. В приемном устройстве, состоящем из приемной антенны и усилителя, отраженный сигнал обрабатывается и передается на звуковой и стрелочный индикаторы.
Прибор состоит из блока обработки и связанного с ним датчика. Масса прибора составляет не более 1,6 кг.
Дальность обнаружения внутренних полостей в зависимости от их размера составляет до 250 мм. При этом не имеет значения степень заполнения полости различными вложениями.
Скорость сканирования при работе с прибором должна составлять от 5 до 15 см/с. Датчик во время поиска должен плотно и без перекосов прилегать к стене.
Другим прибором, обеспечивающим обнаружение тайников, является прибор "Жасмин", в комплект которого дополнительно входит устройство для сверления и эндоскоп для осмотра содержимого полости.
В приборе используется импульсный метод зондирования и регистрируется сигнал, отраженный от стенок тайников, который задерживается по времени относительно зондирующего импульса. Путем измерения времени задержки можно оценить расстояние до источника сигнала.
Прибор "Жасмин" предпочтительно использовать для больших по габаритам и глубине залегания тайников. С его помощью можно обнаруживать внутренние полости: в глиняных и песчаных грунтах - на глубине до 500 мм; в кирпичных стенах - на глубине до 400 мм; в бетонных стенах - на глубине до 200 мм.
4.3. Приборы для поиска и идентификации взрывчатых и наркотических веществ
Все взрывчатые вещества (ВВ) имеют специфический запах. Одни, как, например, нитроглицерин пахнут очень сильно, другие, как тротил, - значительно слабее, а некоторые, в частности, пластиды - очень слабо. Тем не менее, все эти ВВ обнаруживают, по крайней мере, с использованием служебно-розыскных собак.
Современные газоанализаторы , являющиеся своеобразной моделью “собачьего носа”, тоже могут делать это, правда не столь эффективно в отношении пластидов.
Отечественные газоанализаторы типа МО2 по своим эксплуатационным характеристикам не уступают лучшим зарубежным образцам. Реализуемая на практике их чувствительность (порядка 10 -13...-14 г/см 3 по ТНТ) позволяет надежно фиксировать штатные ВВ типа тротила, гексогена и др. Правда, все подобные приборы достаточно дорогостоящие.
Принцип действия таких приборов основан на методах газовой хроматографии и дрейфспектрометрии ионов.
Хроматографические детекторы паров взрывчатых и наркотических веществ требуют применения высокочистых газов-носителей (аргон, азот), что создает определенные неудобства в процессе эксплуатации этих приборов. Оригинально решена эта проблема в детекторе Egis фирмы Thermedics (США): газ-носитель водород получается в самом приборе путем электрохимического разложения воды.
В дрейфспектрометрических детекторах основу газа-носителя составляет воздух.
Важным технологическим звеном в процессе обнаружения взрывчатых и наркотических веществ является пробоотбор. Пробоотборник - это, в сущности, малогабаритный пылесос, который задерживает пары и частицы веществ на сорбирующих поверхностях или в фильтре (концентратор). Бумажный фильтр можно использовать и для взятия мазков с поверхности контролируемого предмета. Затем, в процессе нагрева происходит десорбция веществ из концентратора и парообразная фракция подвергается анализу.
Достаточно трудной задачей является обнаружение слаболетучих взрывчатых веществ, входящих в состав пластиковой взрывчатки, однако приборы последнего поколения успешно справляются и с ней.
Следует отметить, что в сочетании с газоанализатором целесообразно использовать сравнительно недорогой химический комплект для экспресс-анализа следовых количеств взрывчатых и наркотических веществ.
Анализаторы следов ВВ относятся к классу сравнительно недорогих средств для экспресс-выявления следов взрывчатых веществ на поверхности предметов. Используется принцип так называемой жидкостной хроматографии.
Следы ВВ изменяют окраску действующего на них химического реагента. Устройство компактно, просто в обращении. Реализованная на практике чувствительность порядка 10 -8...-9 г/см 3 по ТНТ и 10 -6...-7 г/см 3 по гексогену, оксогену и тетрилу. Средство незаменимо в полевых условиях.
Ядерно-физические приборы - сложные и сравнительно дорогие устройства, позволяющие выявить ВВ по наличию в них водорода и азота, способны обнаружить ВВ в разнообразных условиях, в том числе и за преградой.
Наибольший пользовательский интерес представляют нейтронные дефектоскопы . Они выявляют ВВ как объект с повышенным содержанием водорода. Для этого используется слабый источник нейтронов, которые, попадая на ВВ, рассеиваются на атомах водорода и регистрируются приемником. Отечественные нейтронные дефектоскопы типа “Исток-Н” имеют высокую производительность и конструктивно реализованы в портативном варианте.
Одним из наиболее ярких представителей приборов обнаружения и идентификации наркотических и взрывчатых веществ (НВ и ВВ) является прибор ITEMIZER , изготовленный фирмой Ion Track Instrument (Великобритания) и успешно применяемый в Калининградской региональной таможенной лаборатории для проведения экспертиз НВ и ВВ, а также в Калининградской оперативной таможне для проведения скрытых оперативных мероприятий.
С помощью данного прибора можно успешно проводить проверку и поиск следов НВ и ВВ, которые в случае их присутствия неизбежно имеются на поверхностях багажа, автомобилей, транспортных упаковок и контейнеров. Любая поверхность, с которой соприкасался контрабандный товар, может быть проверена.
Прибор в течение 30 секунд переключается из режима обнаружения НВ на режим обнаружения ВВ. Анализатор, встроенный сенсорный экран, принтер и блок испарения-десорбции собраны в одном корпусе и образуют легко транспортируемый прибор небольшого веса. Органы управления и визуального контроля выведены на панель сенсорного экрана.
В случае обнаружения контрабанды на экране мигает сигнал тревоги, вещество идентифицируется, раздается звуковой сигнал и все полученные результаты печатаются на специальной ленте встроенным принтером с указанием даты и времени.
Отбор пробы производится путем протирки исследуемой поверхности бумажным фильтром или при помощи блока дистанционного взятия проб (автономного ручного микропылесоса, в который вставляется бумажный фильтр). В каждом случае фильтр с пробой помещается в блок испарения-десорбции для проведения автоматического анализа. Присутствие или отсутствие контрабанды прибор подтверждает в течение 8 секунд, что позволяет обрабатывать достаточно большое количество проб ежесуточно.
Архив (библиотека) компьютера прибора включает в себя программу идентификации до 40 типов НВ и ВВ, а также может подвергаться изменению и дополнению. Кроме того, в результате сравнения плазмограмм одного и того же вещества, имеется возможность определения места производства исследуемого вещества, при условии наличия архивных данных по данному веществу.
Основные технические параметры прибора ITEMIZER:
1. Чувствительность: не более 200 пикограмм НВ и ВВ.
2. Вероятность ложной тревоги при взятии проб:
С поверхности - 1%;
С воздуха - 0,1%.
3. Время подготовки к работе - до 50 минут.
4. Электропитание: 220 В, 50 Гц.
Для проведения досмотрово-поисковых мероприятий целесообразно использовать портативный переносной аналог данного прибора - VaporTracer. Основанный на технологии спектрометрии мобильности захваченных ионов, этот ручной детектор разработан для использования в местах. где требуется повышенная безопасность, где необходимо проводить быстрый и точный досмотр. Оператор направляет сопло детектора на досматриваемый объект и нажимает активатор. Проба моментально попадает в детектор и анализируется. Весь процесс занимает несколько секунд.
Прибор весит менее 4 кг и способен обнаруживать и идентифицировать крайне малое количество НВ и ВВ. Система работает, забирая пробу пара в детектор, где она нагревается, ионизируется, а затем идентифицируется, показывая результаты на уникальной плазмограмме.
Данный прибор способен обнаруживать как пары, так и частицы контрабанды НВ и ВВ.
Технические характеристики прибора VaporTracer:
1. Обнаруживаемые вещества: более 40 НВ и ВВ одновременно;
2. Источники питания: от сети 220 В или от аккумуляторной батареи (до 6 часов работы);
3. При обнаружении НВ или ВВ срабатывают как визуальный, так и звуковой сигнал тревоги.
В органах внутренних делдля поиска ВВ используют хроматограф газовый "Эхо-М".
Процесс исследования сорбированных проб состоит из двух самостоятельных стадий: отбор пробы и ее газохроматографический анализ.
При отборе пробы поток анализируемого воздуха прокачивается через концентратор. Вследствие повышенной сорбируемости пары низколетучих веществ улавливаются концентратором и удерживаются на его поверхности. Для проведения газохроматографического анализа концентратор с пробой помещают в камеру ввода прибора, в которой поддерживается температура, достаточная для испарения веществ с поверхности концентратора. После определенного времени подогрева концентратора через камеру продувается порция прогретого газа - носителя, которая переносит парогазовую смесь с анализируемой пробой в разделительную газохроматографическую колонку.
При прохождении пробы через газохроматографическую колонку происходит ее разделение во времени на индивидуальные компоненты. На выходе хроматографической колонки установлен детектор электронного захвата, с помощью которого осуществляется регистрация разделенных компонентов.
Управление циклом анализа и обработка результатов анализа осуществляется с помощью встроенной в прибор специализированной микро-ЭВМ.
В хроматографе используется в качестве газа-носителя газообразный аргон, находящийся во встроенном баллоне емкостью 2л. Суммарное время работы прибора от баллона не менее 50 часов.
