Патент на изобретение №2183025
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ, СКРЫТЫХ ПОД ОДЕЖДОЙ ЛЮДЕЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к сигнальным системам обеспечения безопасности при контроле доступа в охраняемые помещения, конкретно – к системам дистанционного обнаружения предметов, скрытых под одеждой людей, проходящих досмотр. Технический результат: упрощение устройства, способного обнаруживать не только металлические, но и неметаллические предметы типа взрывчатки, скрытые под одеждой людей. Сущность изобретения: человек, проходящий досмотр, оператор и устройство, содержащее антенну, радиометр и блок регистрации и отображения, помещаются в теплоизолированную кабину с двойными стенками, между которыми помещен охлажденный радиопоглощающий материал. Оператор с помощью устройства измеряет интенсивность радиотеплового излучения различных участков тела человека и при наличии на поверхности посторонних предметов по изменению интенсивности радиотеплового излучения определяет наличие или отсутствие таких металлических или неметаллических предметов. 1 ил. Изобретение относится к сигнальным системам обеспечения безопасности при контроле доступа в охраняемые помещения, конкретно – к системам дистанционного обнаружения предметов, скрытых под одеждой людей, проходящих досмотр. Достигаемый технический результат – создание устройства, способного обнаруживать не только металлические, но и неметаллические предметы типа взрывчатки, скрытые под одеждой людей. Известен способ дистанционного обнаружения предметов, скрытых под одеждой людей, и устройство для его осуществления (см. патент на изобретение 2133971 по заявке 97/09609/09 от 09.06.97). В этом способе и устройстве регистрируют изменение электромагнитного поля при наличии на теле человека предметов, подлежащих обнаружению. Для этого используется снабженная узлом сканирования радиоприемная антенна, луч которой сфокусирован на участке поверхности тела человека. Принимают электромагнитную волну от участка поверхности тела, измеряют ее интенсивность и по измеренной величине судят о наличии или отсутствии металлических или неметаллических предметов под одеждой человека. В этом способе и устройстве между поверхностью тела человека и сканирующей антенной помещена ширма со щелью для прохождения луча антенны, покрытая радиопоглощающим материалом, обеспечивающая облучение человека радиотепловым излучением, отличающимся по температуре от температуры тела человека. Описанное устройство обладает существенным ограничением: оно требует использования достаточно сложной и дорогой системы сканирования (см. описание устройства в упомянутом патенте), причем таких систем должно быть несколько для осмотра человека со всех сторон. Задачей данного изобретения является упрощение и удешевление устройства путем исключения из его состава сложной системы электронного или механического сканирования луча антенны и замены ее ручным перемещением оператором устройства вокруг человека, уделяя особое внимание тем участкам тела человека, где наиболее вероятно нахождение посторонних предметов. Для этого устройство дополняется теплоизолированной кабиной с двойными стенками, одна из которых покрыта изнутри материалом, поглощающим электромагнитные волны, а стенка, обращенная к человеку, радиопрозрачна. Кабина выполнена с возможностью поддержания этого материала при температуре, отличной от температуры тела человека. Проверяемый человек и оператор с устройством помещаются внутрь кабины, а сканирование луча антенны по телу человека осуществляется вручную оператором. Сущность изобретения поясняется описанием. На чертеже изображен пример выполнения предлагаемого устройства, где: 1 – термостабилизированная кабина, 2 – радиопоглощающий материал, 3 – антенна, 4 – радиометр, 5 – блок измерителя интенсивности выходного сигнала, 6 – блок отображения интенсивности выходного сигнала, 7 – проверяемый человек, 8 – оператор, 9 – холодильная установка, 10 – радиопрозрачная теплоизоляционная стенка, 11 – теплоизолирующая стенка. Устройство содержит последовательно включенные радиоприемную антенну 3, радиометрический приемник радиотеплового излучения 4, блок измерения интенсивности выходного сигнала 5, блок отображения интенсивности выходного сигнала 6. Устройство вместе с обследуемым человеком 7 и оператором 8 помещается в термоизолированную кабину 1, между двойными стенками 10 и 11 которой помещен радиопоглощающий материал 2, охлаждаемый холодильной установкой 9; при этом внутренняя стенка 10 выполнена из радиопрозрачного материала. Устройство работает следующим образом. Оператор 8 направляет луч антенны 3 на исследуемый участок поверхности тела человека 7, проходящего досмотр. Антенна 3 воспринимает электромагнитное излучение участка поверхности, на который сфокусирован луч антенны, и передает его на радиометрический приемник 4, где он усиливается и детектируется. Затем усиленный сигнал поступает в блок измерения интенсивности 5 и блок отображения интенсивности выходного сигнала 6. Отображение может быть выполнено, например, в цифровой форме или в виде звукового или светового сигнала, изменяющего частоту звука или цвет светового сигнала в зависимости от изменения интенсивности выходного сигнала. Оператор перемещает антенну прибора на расстояниt фокусировки от поверхности тела человека, фиксируя те места на теле человека, где произошло изменение интенсивности выходного сигнала, свидетельствующее о присутствии постороннего предмета на теле человека под его одеждой. Физические основы работы устройства состоят в следующем. Каждый участок поверхности тела человека испускает электромагнитные волны в радиодиапазоне, обусловленные тепловым излучением. Вместе с тем, этот же участок поверхности отражает электромагнитные волны, излучаемые окружающими телами (фоновое излучение). Интенсивность радиотеплового излучения, принятого радиоприемной антенной, характеризуется величиной абсолютной радиометрической температуры Т (см., например, книгу Н.А. Есепкиной, Д.В. Королькова, Ю. Н. Парийского “Радиотелескопы и радиометры”). Когда луч антенны сфокусирован на поверхности тела человека, то антенна принимает электромагнитное излучение с интенсивностью, соответствующей абсолютной радиометрической температуре Т’T: Т’т = Тт(1-Rт)+ТфRт, (1) где ТT – истинная абсолютная температура тела; Rт – коэффициент отражения (по мощности) электромагнитной волны от поверхности тела; Тф – абсолютная температура, характеризующая фоновое излучение, облучающее человека. Соотношение, аналогичное (1), справедливо и для постороннего предмета, находящегося на теле человека Т’об = Тоб(1-Rоб)+ТфRоб, (2) где Тоб – истинная (физическая) абсолютная температура объекта; Rоб – коэффициент отражения (по мощности) электромагнитной волны от поверхности объекта. Разность  характеризует температурный контраст между поверхностью тела человека и инородным предметом, находящимся на нем.
Полагая для простоты ТT Tоб и пренебрегая затуханием электромагнитных волн в одежде (незначительность этого затухания проверена экспериментально авторами в миллиметровом диапазоне волн, представляющем наибольший интерес для рассматриваемой задачи, публикуется в “Доклады Академии наук”, том 374 4), получим следующую приближенную формулу для величины измеренного устройством температурного контраста между объектом и телом человека Из формулы (3) следует, что разность ТT-TФ желательно иметь возможно большей. Этого можно добиться, снижая (при помощи холодильной установки) температуру радиопоглощающего покрытия, окружающего обследуемого человека, радиометрическое устройство и оператора. Так, например, при RT 0,5 и Rоб0, (что соответствует измеренным нами значениям коэффициента отражения для тела человека и взрывчатки в миллиметровом диапазоне волн), при ТТ=34oС и охлаждении фонового покрытия до температуры Тф= 10oС из формулы (3) получим  T 7 C. Для надежного обнаружения такой величины теплового контраста чувствительность радиометрического устройства должна быть не хуже  T 0,3C.Антенна прибора фокусируется на поверхности тела человека. При этом размер фокального пятна равен X  rL/D, где – длина волны, L – расстояние от антенны до тела человека, D – размер апертуры антенны. Поэтому в предлагаемом устройстве предпочтительно использование миллиметрового диапазона длин волн, что позволит уменьшить размеры фокального пятна, т.е. достичь требуемой разрешающей способности при минимальных размерах антенны.
В описываемом примере устройства применена линзовая антенна, находящаяся в раскрыве рупора, заканчивающегося волноводом. Возможно использование и других типов фокусированных антенн, например зеркальной параболической (сфокусированной путем соответствующей установки облучателя). Сканирование луча антенны по поверхности тела человека производится оператором вручную. При этом особое внимание может уделяться тем участкам тела, где наиболее вероятно нахождение посторонних предметов.
Скорость сканирования определяется чувствительностью радиометрического приемника, равной (см. цитированную выше книгу “Радиотелескопы и радиометры”). Здесь Тш – входная шумовая температура радиометрического приемника, f – полоса пропускания приемника,  – постоянная времени выходного интегратора, соответствующая времени пребывания луча антенны на данном участке тела человека.
Используя установленную выше необходимость иметь чувствительность установки T 0,3K, из формулы (4) найдем, что при типичных достигнутых в настоящее время значениях Тш=1000К, F = 4000 МГц и T = 0,3K величина постоянной времени равна =0,01 с. При этом обследование всего тела человека может быть выполнено за время порядка 10 с.
Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 27.10.2005
Извещение опубликовано: 10.10.2006 БИ: 28/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
