Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ПО ОБНАРУЖЕНИЮ СКРЫТЫХ ОБЪЕКТОВ

Волкова Е.А. Потетюнко Э.Н.

В работе дан краткий перечень научно - тех­нических разработок по обнаружению скрытых полостей и различных тел в них. Указаны различные, существующие не сей день научно - техниче­ские методы распознавания скрытых объектов, описаны математические постановки этой пробле­мы и указаны возможные пути усовершенствова­ния методов дистанционного зондирования раз­личных структур.

В данной работе дана следующая классифика­ция методов обнаружения скрытых объектов:

1.  радиолокационные;

2.  магнитные;

3.  рентгеновские;

4.  акустические;

5.  ядерные.

Дан сравнительный анализ различных мето­дов, приведены математические основы этих мето­дов, указаны достоинства и недостатки каждого из них, а также возможные перспективы их развития.

Радиолокационные методы. Радиолокацией называется обнаружение и определение местона­хождения различных предметов с помощью радиоволн. Радиолокация основана на явлении отра­жения или рассеяния радиоволн телами.

Достоинства радиолокационных методов объ­ясняются прежде всего возможностью РЛС дис­танционно обнаруживать и распознавать объекты независимо от метеоусловий и естественной осве­щенности Земли. Кроме того, СВЧ - зондирую­щие электромагнитные поля обладают проникаю­щей способностью через укрывающие полупрово­дящие среды (грунт, растительность, снег, воду), под которыми могут находиться объекты поиска.

Наземные радиолокационные установки спо­собны обнаруживать обнаруживать в грунте тай­ники, инженерные мины, металлические и пластмассовые трубы, пустоты, при этом для метода нелинейной радиолокации требования к собствен­ной нелинейности приемно-передающей СВЧ-аппаратуры достаточно низкие. Что касается лока­торов, то для практического обнаружения объек­тов на большой дальности реально применимы только импульсные локаторы. При обнаружении низкочастотной звукозаписывающей аппаратуры РЗУ (радиозвуковые устройства) с частотами из­лучения до 1000 МГц предпочтительнее низкочас­тотный локатор, поскольку работает по всему это­му диапазону, обладая повышенной дальностью обнаружения в низкочастотной области и сравни­мой дальностью в высокочастотной.

При этом оператор свободен от воздействия постоянных шумов приемника во время работы. Это объясняется более высокой эффективность (дальность действия, чувствительность) локаторов с импульсным режимом работы, в отличие от ло­каторов непрерывного режима с аналогичной средней мощностью.

Существенными недостатками являются вы­сокая стоимость (десятки тысяч долларов США) опытных отечественных и зарубежных образцов "подземных" РЛС, необходимость в высоком уровне квалификации оператора. Все это сужает сферу применения метода.

Радиолокация является мало эффективной при обнаружении малоразмерных металлических объектов. В процессе исследований было выявле­но, что сигнал, отраженный от пистолета, может быть соизмерим с сигналом, отраженным от связ­ки ключей.

К недостаткам метода радиолокационного подповерхностного зондирования следует отне­сти и существенное затухание сигналов в среде и его зависимость от частоты. Снижением частоты излучаемых сигналов можно добиться проникно­вения и в такие среды, но при этом ухудшится разрешающая способность по глубине, Т. е. в на­правлении излучения. Для этой разрешающей спо­собности важна полоса принятого сигнала, а не излученного, так как обследуемый объем действу­ет как фильтр нижних частот, ослабляющий верх­ние частоты.

Магнитные методы обнаружения скрытых объектов. В настоящее время широкое распро­странение в различных областях человеческой деятельности получили устройства, решающие с помощью магнитных методов задачи обнаруже­ния проводящих объектов в непроводящей среде. Металлодетекторы (металлоискатели, металлообнаружители) применяются сегодня в дефектоско­пии (поиск металлических включений в различ­ных материалах), рудной электроразведке, в сис­темах контроля доступа, предотвращения хище­ний и т. д.

Для гармонического и импульсного намагни­чивания в качестве достоинств отметим следую­щее. Для первого метода - высокая помехозащищенность, обусловленная возможностью эффек­тивной фильтрации в диапазонах частот, отлич­ных от рабочих, для второго - отсутствие высоких требований к жесткости конструкции катушек и относительная независимость от малых переме­щений и сотрясений.

Среди недостатков выделим следующие. Для метода гармонического намагничивания - необ­ходимость значительной жесткости конструкций катушек и предохранения их от сотрясений и при­косновения посетителей. Для импульсного намаг­ничивания - меньшие, чем у гармонического ме­тода возможности по борьбе с помехами.

Рентгеновские методы. Одной из актуаль­нейших проблем развития общества была и оста­ется его безопасность: это борьба с преступностью, терроризмом и экономическими правонару­шениями, предупреждение и предотвращение техногенных и экологических катастроф. Эффек­тивность решения этих проблем неразрывно свя­зана с уровнем оснащенности соответствующих структур техническими средствами, важное место среди которых принадлежит информативным уст­ройствам, основанным на методах интроскопии и неразрушающего контроля (НК).

Контроль багажа и почтовых отправлений, различных контейнеров и транспортных средств, продуктов питания и сыпучих грузов, строительных конструкций, мебели и предметов обихода, судебно-медицинская экспертиза и анализ под­линности произведений искусства, ценных бумаг, банкнот и документов - все это осуществляется в настоящее время с помощью технических средств интроскопии. Помимо вышеперечислен­ного такая аппаратура обеспечивает решение за­дачи поиска и выявления взрывчатых веществ и взрывных устройств, оружия и боеприпасов, пре­сечения попыток нелегального провоза запрещен­ных предметов, контрабанды и наркотиков; выяв­ления систем подслушивания и передачи инфор­мации; обнаружения подделок, фальшивок и т. п.

Одним из наиболее универсальных и инфор­мативных методов интроскопии является радиа­ционный, занимающий ведущее место в неразрушающем контроле материалов и изделий, а техни­ческие средства, основанные на данном методе, отличаются широким многообразием типов.

Современная технология, контроль качества продукции, анализ функционирования узлов и механизмов, контроль багажа, почтовых отправлений, грузовых контейнеров и транспортных средств, продуктов питания и сырья, судебно-медицинская экспертиза и анализ произведений живописи, регистрация быстропротекающих процессов и физических явлений в оптически непрозрачных средах - вот далеко неполный перечень сфер применения средств радиационной интроскопии.

Весьма успешно проводятся разработки спе­циальных сканирующих систем, предназначен­ных для контроля транспортных средств (легковые автомобили) и крупногабаритных гру­зов, а также негласного контроля человека. Соз­данные системы работали на ряде объектов, а полученные результаты и разработанные техноло­гии могут в настоящее время быть положены в основу современных отечественных систем тако­го класса. Основным недостатком пассивных флуороскопических систем, ограничивающим сферу их применения, является низкий уровень яркости наблюдаемой светотеневой картины при достаточно высоких радиационных нагрузках на объект контроля.

Акустические методы. Рассмотренный в предыдущем пункте радиационный метод ввиду своей универсальности позволяет осуществлять контроль строительных конструкций (СК) из бе­тона и железобетона. Однако для его реализации, как правило, необходим двухсторонний подход к объекту контроля, что не всегда возможно.

Для обнаружения малоконтрастных дефектов в гетерогенных структурах, которыми являются бетон, железобетон и другие СК, в соответствии со сложившейся практикой применяется либо ме­тод радиографии (для толщин более 200 мм), либо флуороскопический метод (для меньших толщин). В том и другом случаях существенное влияние на результаты контроля (выявляемость дефектов) оказывает неоднородность объекта контроля. Максимальное влияние неоднородность структу­ры бетона оказывает при обнаружении дефектов в виде пустот или инородных включений непра­вильной формы. Для более толстых бетонных барьеров влияние неоднородности значительно уменьшается, что обуславливается в основном альбедными процессами.

Среди положительных сторон акустических методов отметим возможность представления ре­зультатов контроля в виде двумерного изображе­ния сечения произвольной ориентации внутрен­ней структуры исследуемых конструкций (томограмм), а также синтезирование трехмерно­го изображения обеспечивают ему ряд преиму­ществ и делают привлекательным для реализации в поисковой аппаратуре.

Среди недостатков в применении акустиче­ских методов для сканирования некоторых материалов (бетон, железобетон и другие подоб­ные материалы), обладающих высокой неодно­родностью внутренней структуры, выделим следующие:

Во-первых, быстрый рост коэффициента затухания акустических волн от частоты делает практически невозможным использование сигна­лов с частотами более 200 кГц для контроля та­ких материалов. Причем уже в диапазоне от 100 до 200 кГц затухание растет столь значи­тельно, что спектр принятого сигнала оказывает­ся заметно ограниченным со стороны верхних частот.

Во-вторых, крупнозернистая (в сравнении с длиной акустической волны) структура материала порождает сильный структурный шум, уровень которого тем больше, чем выше частота сигнала, что также ограничивает сверху возможности вы­бора рабочей частоты сигнала.

В-третьих, обычно грубая, пористая и пыль­ная поверхность бетонной конструкции сильно затрудняет выбор и применение контактных смазок, делает акустический контакт аппаратуры с объектом контроля очень ненадежным и неста­бильным. Проведение контроля при этом сопро­вождается значительными непроизводительными потерями времени на создание и поддержание акустического контакта.

Ядерные методы. Ряд способов обнаружения скрытых объектов разрабатывается как дополне­ние к используемым в настоящее время методам. К ним относятся радиолокационные приборы обнаружения предметов под землей, инфракрасная термография и более совершенные металлоисактели. Общим для всех этих способов является то, что они позволяют обнаруживать под землей "аномалии", но не в состоянии определить, при­сутствуют ли взрывчатые вещества.

Методы нейтронного облучения и ядерного квадрупольного резонанса позволяют не только выявлять аномалию в сканируемой среде, но и исследовать ее на наличие взрывчатых или нарко­тических веществ, тем самым снижая уровень ложных срабатываний и уровень опасности для операторов. Это является безусловным достоинст­вом ядерных методов.

В качестве недостатков выделим следующее. Являясь весьма перспективными, они требуют дальнейшего развития, как в теоретическом плане, так и в плане разработок приборов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Обзор практических приложений обратных задач по определению структуры неоднородных сред // Е.А. Аносова, Э.Н. Потетюнко - Ростовский гос. строительный унт. - Ростов н/Д, 2005. - 248 с., -Библиогр. 121 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 30.05.05, № 764 - В2005.


Библиографическая ссылка

Волкова Е.А., Потетюнко Э.Н. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ПО ОБНАРУЖЕНИЮ СКРЫТЫХ ОБЪЕКТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – № 9. – С. 132-134;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26601 (дата обращения: 13.12.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674