Naukowcy z Instytutu Naukowo Technologicznego Gwangju, we współpracy z firmą Samsung Thales, opracowali nowy rodzaj wykrywacza min, który wykorzystuje indukcję impulsową w celu poprawienia czułości układu. Urządzenie ich konstrukcji jest szczególnie efektywne w wykrywaniu głęboko zakopanych min, które mógłby przeoczyć klasyczny detektor, z uwagi na wpływ zakłóceń od nadawanego sygnału własnego.
W typowym wykrywaczu min, zasila się cewkę nadawczą prądem wysokiej częstotliwości, a ta wytwarzając zmienne pole magnetyczne powoduje indukowanie prądów wirowych w ukrytych pod ziemią metalowych przedmiotach. Prądy wirowe z kolei wywołują wtórne pole magnetyczne, które indukuje przepływ prądu w cewce odbiorczej urządzenia. Wzrost napięcia na tej cewce mówi o tym co zostało wykryte. Jednakże i prądy wirowe w metalowym przedmiocie, i prąd przepływający przez cewkę nadawczą, powodują równocześnie wzrost napięcia na cewce odbiorczej, co czyni pomiar problematycznym pomiar napięcia od obiektu. Jak tłumaczy to pani Bobae Kim, współautorka opisywanego, nowego urządzenia, "zazwyczaj sygnał przykładany z cewki nadawczej powoduje dużo większy wzrost napięcia na cewce odbiorczej, niż prądy wirowe indukowane w metalowych obiektach pod ziemią".
Pani Kim tłumaczy to dokładniej: "w typowym detektorze metali, prąd do cewki nadawczej przykładany jest w sposób ciągły, więc detektor musi mierzyć niewielkie zmiany napięcia na cewce odbiorczej, obecne przy dużym stałym sygnale, wynikającym z ciągłej pracy cewki nadawczej". Aby pokonać ten problem, niektóre detektory metali wykorzystują pracę impulsową, w której prąd przykładany jest do cewki nadawczej okresowo, co pozwala na osobną obserwację sygnału od prądów wirowych, gdyż są one przesunięte w czasie.
Systemy impulsowe pozwalają na poprawienie dokładności, jednak występuje w nich inny subtelny problem. Aby wzmocnić opóźnioną w czasie odpowiedź od metalowych przedmiotów, w których wzbudzono prądy wirowe, konieczne jest duże wzmocnienie napięcia z cewki odbiorczej. Jednakże, takiemu samemu wzmocnieniu ulegną wcześniej sygnały wzbudzone tam przez cewkę nadawczą. Może to doprowadzić do nasycenia cewki odbiorczej, nawet w sytuacji, w której, w pobliżu, nie ma żadnego metalowego przedmiotu.
Innym problemem jest też to, że jeżeli w pobliżu cewki odbiorczej znajdzie się duży obiekt metalowy, to zaindukowane zostanie w niej tak duże napięcie, że
spowoduje ono długotrwałe nasycenie (przesterowanie) toru odbiorczego.
Efekty te mogą spowodować, że napięcie użyteczne nie będzie mogło być wystarczająco dokładnie wydzielone dla poprawnej klasyfikacji obiektu.
Pokonanie problemu nasycania układu okazało się być dosyć trudnym ale naukowcy opracowali nową metodę, wykorzystującą układ z żyratorem, do eliminacji sygnału od prądu nadawczego. Pierwszym krokiem na drodze do rozwiązania problemu, było zaobserwowanie, że wczesny sygnał zanika na cewce wykładniczo, co jest dosyć naturalną odpowiedzią układu LR. Zatem wystarczy od sygnału mierzonego na cewce odbiorczej odejmować sygnał z odpowiednio dobranego innego układu LR.
Aby stworzyć taki układ, zazwyczaj wystarczy połączyć ze sobą cewkę i opornik, jednakże, jak tłumaczy pani Kim, "W impulsowym detektorze metali, równoważne wartości rezystancji i indukcyjności zmieniają się, w zależności od tego w jakich warunkach znajduje się cewka odbiorcza. Zależy to od wilgotności, temperatury etc. Zastosowanie układu żyratora pozwala na dostrajanie wartości indukcyjności i rezystancji w czasie rzeczywistym, co znacznie ułatwia odejmowanie niepożądanej składowej od sygnału mierzonego".
Strojenie żyratora w czasie rzeczywistym polega na ręcznej regulacji rezystancji w układzie żyratora, jednakże w najbliższej przyszłości planuje się automatyzację tego procesu, co pozwoli na wykrywanie, ręcznymi detektorami, głęboko ukrytych min. Oznacza to, jak mówi pani Kim, że: "w dalszej przyszłości, możliwie będzie stworzenie bardzo czułych detektorów metali, które pozwolą na oczyszczanie bardzo dużych powierzchni pól minowych".
Opisany projekt wpisuje się w szersze zagadnienie, tworzenia nowych rozwiązań, pozwalających na wykrywanie i usuwanie min. Pani Kim mówi: "Nasze laboratorium skupia się na rozwijaniu technologii wykrywania min, takich jak: georadary, detektory metali czy jądrowy rezonans kwadrupolowy". Jak mówi naukowiec, ich celem jest opracowanie uniwersalnego narzędzia, pozwalającego na wykrywanie min, jednakże system ten na pewno będzie oparty na detektorach metali, gdyż jak mówią naukowcy, jest to aktualnie najpopularniejsza i najczulsza dostępna metoda ich wykrywania.
Źródło:
http://phys.org/news/2015-01-landmine-detector-pulse-induction-sensitivity.html#jCp
Fajne! Ranking DIY
