Способ обнаружения взрывчатых веществ Советский патент 1993 года по МПК G01N24/00 

ел С

Сущность изобретения: на обследуемый объект воздействуют двумя линейно-частотно-мо- дулированным (ЛЧМ) импульсами со средней частотой заполнения, равной разности двух соседних переходов, и одним РЧ-им- пульсом с частотой заполнения, равной час- тоте одного из соседних переходов, на котором наблюдают сигнал отклика, причем первым и третьим подают ЛЧМ-импульсы, с девиацией, обеспечивающей возбуждение всей линии, вторым - РЧ-импульс, а временные интервалы между ними устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксации. 4 ил.

Изобретение относится к способам обнаружения взрывчатых веществ и может быть использовано при дистанционном обнаружении взрывчатых веществ, содержащих ядра азота.Цель изобретения - повышение чувствительности.

При обнаружении взрывчатых веществ, содержащих ядра азота, на обследуемый объект воздействуют двумя линейно-частот- но-модулированными (ЛЧМ) импульсами средней частотой заполнения, равной разности двух соседних переходов, и одним радиочастотным импульсом с частотой заполнения, равной частоте одного из соседних переходов, на котором регистрируют сигнал отклика, причем первым и третьим подают ЛЧМ-импульсы с девиацией, обеспечивающей возбуждение всей линии, и

вторым - РЧ-импульс, а временные интервалы между ними устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксации, а о присутствии взрывчатого вещества судят по сигналу отклика.

На фиг.1 приведена схема квадруполь- ной спин-системы ядер 14N; на фиг.2 - им- пульсные программы возбуждения сигналов эха; на фиг.З - блок-схема устройства, с помощью которого реализован предлагаемый способ обнаружения взрывчатых веществ; на фиг.4 - спектр исследуемого вещества.

Рассмотрим возбуждение сигналов по импульсным программам на фиг.2.

Первое радиочастотное поле (фиг.2) воздействует со средней частотой аьi,-i, т.е. на разностной частоте GJO.-H- ад,-1 WH.-I, Вто00

о о со ел сх

со

рое радиочастотное поле воздействует на частоте од,+1.

Первое радиочастотное поле (фиг.26) воздействуете той же средней частотой ом,-1, а второе радиочастотное поле - на частоте

0)0.-1.

По сравнению с обычными сигналами эха в случае ЯКР азота получается увеличение амплитуд сигналов эха (0,1-1,2) -10 .

Способ реализован с помощью устройства, блок-схема которого приведена на фиг.З, где: 1 - программатор, 2 - блок управления задающими генераторами, 3 - первый задающий генератор, управляемый напряжением, 4 - второй задающий генератор, управляемый напряжением, 5 - первый стробируемый усилитель, 6 - второй строби- руемый усилитель, 7 - первый широкополос- ный усилитель мощности, 8 - второй широкополосный усилитель мощности, 9 - двухчастотную резонансную систему, выполненную в виде антенны, 10 - предварительный усилитель, 11 - приемник сигналов, 12 - индикатор.

Устройство работает следующим образом..

Программатор 1 обеспечивает необходимую импульсную последовательность, т;е. позволяет установит необходимые длительности импульсов, их количество, временные интервалы между ними, частоту следования импульсной последовательности, различные импул ьсы для блока управления задающими генераторами, строб-импульсы для стробирования усилителей, а также синхроимпульс. С помощью блока управления задающими генераторами 2 устанавливают (за счет изменения управляющего напряжения и длительности управляющих импульсов) необходимые частоты юо.-и (или ,-i) в зависимости от частоты возбуждения) и сл-1,-1 второго 4 и первого 3 задающего генераторов, а также девиацию частоты первого 3 генератора.

Первый стробируемый усилитель 5 и первый широкополосный усилитель мощности 7 формируют и обеспечивают ЛЧМ-им- пульсы с необходимой амплитудой. Средняя частота заполнения ЛЧМ импульсов равна ,-1 (то есть равна разности частот двух соседних переходов: О ). Второй стробируемый усилитель б и второй широкоплосный усилитель мощности 8 формируют РЧ-импульс с необходимой амплитудой и в частотой заполнения, равной UJQ.+I (или DO,-I, в зависимости от того, на какой частоте будет наблюдаться сигнал отклика).

Воздействие радиочастотными импульсами на объект осуществляется с помощью

двухчастотой резонансной системы 9, выполненной в виде антенны (из двух витков связи; каждый виток связи для своей частоты). Сигнал отклика усиливается предусилителем 10, который одновременно является и селектором сигнала. В приемнике 11 сигнал отклика усиливается до необходимой амплитуды (если нужно и накапливается), затем подается на индикатор 12, который выполнен в виде.звукового сигнализатора (можно выполнить его также в виде светового индикатора).

В качестве вещества, на котором будет продемонстрирован данный способ, используемый тринитротолуол - (гЮ2)з. На фиг,4 приведен спектр исследуемого вещества.

Три нитрогруппы (N02) дают в этом веществе двенадцать линий (по шесть попарно связанных. Они«.наблюдаются как одночастотным, так и обычно двухчастот- ным методом ЯКР, но амплитуды наблюдаемых сигналов малы. Верхние частоты этих линий (частоты UJO,-H) занимают диапазон

примерно от 860 до 900 кГц, а нижние частоты (tdo,-i) от 730 до 810 кГц. Причем минимальная разностная частота между верхними и нижними соседними переходами составляет примерно 70 кГц, а максимальная 155 кГц. Поэтому в нашем случае средняя частота заполнения ЛЧМ импульсов должна изменяться для этого вещества от 60 до 170 кГц, чтобы можно было наблюдать нашим способом отклики сигналов от

всех шести попарно связанных линий. „

В ЯКР ширины линий составляют максимум 10-15% от величины резонансной частоты (еще меньше для ядер азота). Если взять девиацию 20% средней частоты заполнения ЛЧМ-импульсов, то будет выполнено необходимое условие возбуждение всей линии (для получения наибольшего отношения С/Ш). Частота заполнения второго . импульса (РЧ импульса) должна изменяться

от 730 до 810 кГц (если на нижних переходах

наблюдать сигналы отклика) или от 860 до

900 кГц (если сигналы отклика наблюдаются

на верхних переходах).

Временные интервалы п и ti между

первым ЛЧМ-импульсом и РЧ-импульсом и между РЧ-импульсо.м и вторым ЛЧМ-им- пульсом устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксации.

В нашем случае наблюдаются сигналы

отклика, амплитуда которых увеличена в (70 -105-155 105) раз ( в зависимости от величины разностной частоты) по сравнению с обычными сигналами. Для получения такого увеличения амплитуд сигналов необходимо, чтобы первым подавался ЛЧМ импульс.

Если необходимо обнаружить неизвестное другое взрывчатое вещество, содержащее ядра азота, то тогда необходимо поочередно и плавно менять частоты заполнения ЛЧМ и РЧ импульсов до тех пор, пока не будут наблюдаться сигналы отклика.

Возможность получения сигналов эха та кой большой .интенсивности позволяет значительно повысить чувствительность способа, можно обнаружить взрывчатых веществ на расстоянии 1,2-6,0 м. Эта величина во многом зависит от массы взрывчатых веществ, частот возбуждения, мощности из- лучения, конструкции антенны и т.д.

Форму-л а изобретения- Способ обнаружения взрывчатых веществ, включающий двухчастотное воздей- етвие на обследуемый объект сериями

м+i-i

и)

ал

Оtj ti

I

иУоo-i

Фиг. 2

о г.

радиочастотных импульсов, регистрацию сигнала отклика на одном из резонансных переходов, по которому судят о присутствии взрывчатого вещества в обследуемом объекте, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности обнаружения взрывчатых азотсодержащих веществ, на обследуемый объект воздействуют двумя линейно частотно модулированными (ЛЧМ) импульсами со средней частотой заполнения, равной разности частот двух соседних переходов, и -одним радиочастотным (РЧ) импульсом с частотой заполнения,равной частоте одного из соседних переходов, на котором регистрируют сигнал отклика, при этом первым и третьим подают ЛЧМ-им- пульсы с девиацией, обеспечивающей возбуждение всей линии, вторым- РЧ-импульс, а временные интервалы между импульсами устанавливают меньше времен поперечной и продольной релаксаций.

Е 4Е

Фс. f.

а.

л

А

Фг/гЗ