Изучение принципов работы и исследование характеристик металлоискателей

/

/

Содержание

• Введение
• 1. Описание объектов исследования
• 1.1 Типы металлоискателей
• 2.2 Характеристика ручных металлоискателей
• 2. Результаты экспериментов
• Заключение
• Список литературных источников
• Введение
• Цель занятия:
• Ш изучить устройство, правила настройки металлоискателей;
• Ш провести исследования характеристик различных типов этих устройств, используемых в таможенных органах при таможенном контроле пассажиров и багажа.
• Задачи:
• · изучить устройство и принцип работы, назначение органов управления, правила подготовки металлоискателей к работе, правила их применения;
• · выполнить настройку металлоискателей;
• · провести исследование чувствительности различных типов металлоискателей;
• · оформить письменный отчет, в котором привести результаты исследований и дать сравнительную оценку параметров металлоискателей.
• 1. Описание объектов исследования.
• 1.1 Типы металлоискателей
• В ходе практического занятия были изучены следующие модели металлоискателей: «Garret», «BM-611 Sphinx», «РМИ-01», «АКА».
• Поиск металлосодержащих предметов при таможенном досмотре выполняется с помощью металлоискателей. Эти приборы имеют поисковую рамку (в виде дуги или кольца), которая в процессе поиска перемещается вдоль контролируемого объекта. При обнаружении металлического предмета прибор издает световой и/или звуковой сигналы. Существует два вида металлоискателей: ручные и стационарные.
• В таможенной практике стационарные металлоискатели широко используются в аэропортах, на железнодорожных переходах, в морских портах и иных местах, где имеет место таможенное оформление пассажиров. Такие металлоискатели устанавливается стационарно, и представляют собой большую рамку, через которую проходят пассажиры.
• Ручные металлоискатели, имеющиеся небольшие размеры и вес, используются в местах пропуска людей для обнаружения в их одежде и личных вещах металлических предметов.
• По воздействию на объект контроля металлоискатели можно разделить на три группы:
• · локационные;
• · параметрические;
• · магниточувствительные.
• Первые две группы иногда называют индукционными металлоискателями, так как их чувствительным элементом является катушка индуктивности.
• Магниточувствительные металлоискатели в практической работе таможенных органов не применяются. Применяются индукционные металлоискатели. По принципу действия они делятся на:
• металлоискатели, действующие по принципу «прием-передача» (Garret);
• металлоискатели на биениях (РМИ-01, BM-611 Sphinx);
• однокатушечные металлоискатели индукционного типа;
• импульсные металлоискатели (AKA);
• магнитометры.
• В работе таможенных органов могут использоваться металлоискатели первых четырех типов.
• 1.2 Характеристика ручных металлоискателей
• Рис. 1.1 «GARRET»
• Этот металлоискатель работает по принципу «приём-передача». Принцип действия металлоискателей этого типа основан на воздействии на изучаемый объект переменным электромагнитным полем передающей (излучающей) катушки и регистрации сигнала, отраженного металлическим предметом. Таким образом, металлоискатели данного типа должны иметь, по крайней мере, две катушки - передающую и приемную.
• Определяющим моментом для металлоискателей такого типа является способ взаимного расположения катушек - они должны быть расположены так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов магнитное поле излучающей катушки наводило нулевой сигнал в приемной катушке. При появлении вблизи катушек металлической мишени магнитное поле искажается и в приемной катушке наводится переменная эдс.

/

/

• а) б) в)
• Рис. 1.2 Варианты расположения катушек в различных плоскостях
• На рис. 1.2 а), б) показано расположение катушек с перпендикулярными и скрещивающимися осями, что позволяет обеспечить нулевую э.д.с. в приемной катушке. На рис.1.2 в) приведена система из одной излучающей (в центре) и двух приемных катушек. Последние включаются встречно сигналу, наводимому излучающей катушкой, и в отсутствие металлических предметов на их выходе суммарная э.д.с. равна нулю.

/

/

• а) б) в)
• Рис. 1.3 Компланарное расположение катушек
• Однако обычно поисковую рамку выполняют с компланарным расположением катушек (рис. 1.3). При этом катушки располагаются в одной плоскости и поисковую рамку можно максимально приблизить к объекту контроля. Кроме того, рамка может быть размещена в плоском (в виде «блина») защитном корпусе.
• Ручной металлоискатель Garret обладает следующими свойствами:
• § большая сканирующая поверхность для быстрого досмотра;
• § световая и звуковая индикация тревоги;
• § автоматическая настройка чувствительности;
• § автоматический контроль разряда батареи;
• § кнопка оперативного снижения чувствительности при работе;
• § ударопрочный корпус;
• § легкий вес, защитное покрытие;
• § разъем для подключения наушников/зарядки аккумулятора.
• Garret обнаруживает среднего размера пистолет на расстоянии 23 см, большой карманный нож на расстоянии до 18 см, бритвенное лезвие - 8 см, булавку - 2.5 см
• Рис. 1.3 «РМИ-01»
• Предназначен для поиска металлических предметов, скрытых за неметаллической преградой.
• По принципу действия представляет собой металлоискатель «на биение».
• Биением называют явление, возникающее при вычитании двух периодических сигналов с близкими частотами и амплитудами. Результирующий сигнал будет колебаться с частотой, равной разности исходных частот. При этом полученные низкочастотные колебания называют пульсациями.
• Металлоискатель на биениях содержит два генератора - опорный и измерительный. Первый из них имеет стабильную (неизменную) частоту. У второго - катушка индуктивности, определяющая частоту генератора, выполнена в виде поисковой рамки (датчика). Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты генераторов совпадали. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению параметров окружающего его электромагнитного поля и. как следствие, к изменению частоты работы измерительного генератора. Возникает разность в частотах опорного и измерительного генераторов, которая выделяется и используется для формирования сигнала о наличии металлического предмета.
• Конструкция:
• - малогабаритный, ручной, полупроводниковый прибор, работающий по принципу гетеродинного тонального генератора (ГТГ);
• - изделие состоит из платы электроники, заключенной между корпусом и крышкой, датчика, закрепленного на плате. Над рамкой датчика в корпусе имеется съемная крышка отсека питания, закрывающая доступ к аккумуляторной батарее. Аккумуляторная батарея закреплена пружинным держателем. Для удобства извлечения аккумуляторной батареи служит лента;
• - корпус и обе крышки выполнены из ударопрочного полистирола;
• - на лицевой стороне корпуса расположены органы управления: выключатель питания и два светоизлучающих диода;
• - громкоговоритель расположен внутри корпуса; на торцевой части изделия расположена ручка настройки и регулировки чувствительности;
• - на крышке закреплены гибкий ремень, предназначенный для ношения прибора на руке оператора.
• Подготовка к работе:
• - вставить в контактный разъем изделия аккумуляторную батарею и закрыть крышку;
• - включить изделие, переведя выключатель в положение ВКЛ;
• - вращением ручки добиться появления сигнала в громкоговорителе и свечения диода СИГНАЛ. Продолжать вращение ручки в том направлении, в котором высота звука уменьшается, а яркость свечения диода увеличивается. Ручку вращать медленно до тех пор, пока звук в громкоговорителе исчезнет и перестанет светиться диод. Такое положение ручки настройки соответствует центру рабочего диапазона;
• - поднести датчик изделия к металлической пластине, закрепленной в чехле. При этом появляется звук в громкоговорителе и свечение диода СИГНАЛ;
• - выключить питание изделия.
• Порядок работы:
• I. Работа в режиме молчания:
• 1. Включить;
• 2. Расположить изделие на расстоянии не менее 0,5м от металлического предмета с размерами 0,3x0,3 м и более;
• 3. Настроить изделие на режим молчания.
• а). Максимальной чувствительности в режиме молчания соответствует такое положение ручки настройки, при котором она находиться в правом краю зоны молчания, если вращать ручку по ходу часовой стрелки.
• б). Минимальной чувствительности соответствует такое положение ручки настройки, при котором она находится в левом краю зоны молчания, если вращать ручку против хода часовой стрелки.
• 4. Поднести изделие к исследуемому объекту и произвести поиск, если в процессе поиска начинает светиться диод СИГНАЛ и появляется звук в громкоговорителе, то изделием обнаружен металлический предмет группы предметов.
• Высота тона звукового сигнала зависит от размеров металлического предмета и их расстояния от датчика, тем ниже тон звукового сигнала, и чем больше предмет и меньше расстояние, тем выше тон звукового сигнала.
• II. Работа в режиме изменения тональности:
• 1. Включить
• 2, 3 аналогично работы в режиме молчания;
• 4. Повернуть ручку настройки до появления в громкоговорители звука низкого тона или отдельных биений. При этом должен светиться диод СИГНАЛ
• 5. Поднести изделие к исследуемому объекту и произвести поиск. При обнаружении металлического предмета или группы предметов тональность звукового сигнала будет меняться.
• Если ручка настройки была повернута по ходу часовой стрелки от зоны молчания, то при обнаружении металлического предмета тональность звука повышается. И наоборот, вплоть до его полного исчезновения.
• III. Поиск металлических изделий, скрытых под одеждой:
• Поиск производится спереди и сзади и вдоль рук и ног человека (2-3см).
• Рис. 1.4 «Sphinx BM-611»
• Назначение: предназначен для обнаружения объектов из металлов и сплавов (черных и цветных) в диэлектрических средах.
• По принципу действия представляет собой металлоискатель «на биение».
• Состав:
• 1. прибор-металлоискатель ВМ- 611;
• 2. Аккумулятор типа 7Д-0, 125 на 9 V;
• 3. Зарядное устройство (встроенное);
• 4. Сетевой адаптер;
• 5. Поясной держатель;
• 6. Чехол.
• Принцип работы: основан на гармоническом вихретоковом методе обнаружения скрытых металлических объектов.
• Встроенный генератор изучает электромагнитное поле на индуктивную нагрузку. При наличии вблизи металлического объекта, в приборе возбуждается вихревой ток, который сам является источником вторичного электрического поля, который и фиксируется.
• Органы управления:
• 1. Тумблер включения «1», выключения «2»;
• 2. Кнопка контроля чувствительности;
• 3. Индикатор - зеленый светодиод;
• 4. Индикатор обнаружения металлического объекта - красный светодиод;
• 5. Разъем для подключения источника питания.
• Подготовка к работе:
• 1. Включить тумблер питания в положении «1», должен засветиться зеленый светодиод;
• 2. Проверить работоспособность прибора, поднеся поисковую рамку к металлическому предмету (срабатывает звук и световая сигнализация (красный светодиод).
• Порядок использования в ходе таможенного контроля:
• Поднести металлоискатель к объекту (физическому лицу), медленно сканированием поисковой рамки прибора (на расстоянии 5-10 см) производить поиск контрабанды.
• При обнаружении контрабанды (скрытых металлических предметов), срабатывает световая и звуковая сигнализация.
• При нажатии и удержании кнопки «Контроль чувствительности» металлоискателя к крупным металлическим предметам чувствительность прибора снижается в 2 раза.
• Технические характеристики:
• Ражим максимальной чувствительности обнаружения монеты достоинством 2 рубля в воздухе (на расстоянии не менее 30 мм);
• Питание осуществляется от аккумулятора типа 7Д-0, 125;
• Время установки рабочего режима прибора - 5 сек;
• Время непрерывной работы не менее 8 часов.
• Досмотровый металлоискатель «МАРС-Д», аналоги «АКА-7202», «АКА-7204»

Рис. 1.5 «AKA 7215»

Назначение: предназначен для поиска объектов из металлов и сплавов в непроводящих и слабопроводящих средах (дерево, пластмасса, одежда).

Принцип работы: прибор относится к металлоискателям импульсного действия.

Электронная схема:

- Генератор импульсного тока;

- Приемная и излучающая катушки.

При наличии вблизи проводящего объекта, внутри него появляется, вследствие явления самоиндукции вихревые токи. Они являются источником возникновения электромагнитного излучения. Излучение воспринимается приемной катушкой.

При наличии звукового и светового сигналов можно судить о наличии проводящих предметов.

Устройство: прибор выполнен в виде рукоятки с поисковой рамкой (из полистирола).

Внутри и на рукоятке размещены следующие элементы:

1. Электронная плата;

2. Аккумулятор или батарейка;

3. Светодиод красного свечения - индикатор включения;

4. Светодиод зеленый - индикатор обнаружения металлических объектов;

5. Звуковой сигнализатор;

6. Тумблер включения.

Основные характеристики:

Дальность обнаружения объектов:

Для пластины размером 100x100x1 мм3 >= 120 мм;

Для эталона из стали >= 50 мм;

Для эталона из меди или латуни размером 25мм, толщина в 2мм >= 50мм;

Для эталона в форме цилиндрического предмета, диаметром 4мм, длина 40мм из стали >= 20мм.

Подготовка к работе и правила эксплуатации:

1. Взять прибор в правую руку

2. Перевезти тумблер питания в положение «Вкл». В момент включения прибора появляется звуковой сигнал

3. Проверить работоспособность прибора, поднести поисковую рамку к металлическому предмету, включится световая и звуковая сигнализация

4. Поднести металлоискатель к контролируемому объекту так, чтобы поисковая рамка располагалась своей плоскостью параллельно поверхности контролируемого объекта на расстоянии не более 5-10см.

«АКА-7215» по принципу действия относится к импульсным металлоискателям. Электронная схема импульсного металлоискателя содержит генератор импульсов тока приемную и излучающую катушки, устройство коммутации и блок обработки сигнала.

С помощью блока коммутации генератор тока периодически формирует короткие импульсы тока, поступающие в излучающую катушку, которая излучает импульсы магнитной индукции. При воздействии импульса магнитной индукции на металлический объект в последнем возникает, и некоторое время сохраняется (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока. Появляющееся излучение от металлического объекта наводит ток в приемной катушке по величине сигнала можно судить о наличии или отсутствии проводящих предметов около поисковой рамки.

Выделенный с приемной катушки сигнал усиливается и направляется на индикатор для выдачи сообщения о присутствии металлического предмета.

Основная функция коммутирующего устройства - переключение металлоискателя из режима излучения в режим приема. Именно то, что излучение и прием выполняются поочередно, позволяет использовать одну катушку как для излучения, так и для приема.

АКА 7215 имеет следующие свойства:

· потенциометр для плавной регулировки чувствительности, а также переключатель - черные и цветные металлы;

· тональность сигнала тревоги (трель или непрерывныйсигнал) зависит от типа обнаруженного металла;

· непрерывное время работы от батареи типа «Крона» - не менее 40 часов.

таможенный досмотр параметр металлоискатель

2. Результаты экспериментов

В ходе выполнения данного задания были исследованы металлоискатели на чувствительность, то есть для каждого из имеющихся типов металлоискателей оценено максимальное расстояние, на котором он обнаруживает металлические предметы. Также было исследовано влияние массы предмета на дальность обнаружения.

При проведении исследований использовались металлические предметы (монеты, предметы из свинца, алюминия, стали).

1. Исследования с металлическими предметами в виде медных монет. В конверт закладываются 1, 4, 8, 12 монет.

Линейкой для каждой закладки определяется максимальная дальность (см) обнаружения металлоискателем.

Резюме: в ходе эксперимента было выявлено, что наиболее эффективен в обнаружении монет Garrett.

2. Исследование с предметами из разных металлов, разной массы и формы.

В качестве объектов исследования были использованы:

объект 1 - стальная скрепка;

объект 2 - алюминиевый цилиндр;

объект 3 - металлический брелок;

объект 4 - стальной болт

По результатам исследования составлены таблицы, в которую занесены максимальные расстояния реагирования (см) различных металлоискателей до объектов исследования.

Резюме: в ходе испытания было выявлено, что наиболее эффективен в обнаружении различных объектов АКА «7215».

В процессе выполнения данных экспериментов мы освоили методику поиска металлических предметов с помощью металлоискателей в одежде и ручной клади пассажиров, оценили удобство и эффективность использования различных типов металлоискателей.

Заключение

В результате проведенных экспериментов были сделаны следующие выводы.

1. Наиболее чувствительным прибором оказался АКА 7215. Близкие результаты показал металлоискатель Garret, на третьем месте по итогам измерения чувствительности - Sphinx BM-611. Наименьшая пороговая чувствительность наблюдалась у РМИ-01.

2. При оценке удобства пользования лидером среди исследуемых металлоискателей стал Garret, так как он имеет большую сканирующую поверхность для быстрого досмотра, автоматическую настройку чувствительности, защитное покрытие, кнопку оперативного снижения чувствительности при работе, яркую индикацию, удобный переключатель.

3. В ходе исследования было выявлено, что на эффективность применения металлоискателя влияют:

форма и размер предмета;

тип металла;

масса исследуемого объекта;

положения плоскости поисковой рамки по отношению к металлическому предмету (для достижения наилучшего результата поисковая рамка должна быть расположена параллельно исследуемой поверхности).

4. Были изучены устройство и принцип работы, назначение органов управления, порядок применения разных типов металлоискателей, а также инструкции по их эксплуатации.

Таким образом, выполненная практическая работа способствовала получению навыков работы с металлоискателями, используемыми в таможенных органах при проведении таможенного контроля пассажиров и багажа.

Список литературных источников

Дьяконов В.Н., Малышенко Ю.В. Теория и практика применения технических средств таможенного контроля. Учебное пособие / под ред. Ю.В. Малышенко. Владивосток: ВФ РТА, 2004, - 352 с.

Портативный металлоискатель «ВМ-611». Руководство по эксплуатации. 4276-002-05743622-01 РЭ

Дьяконов В.Н. Практикум по применению технических средств таможенного контроля / под ред. Ю.В. Малышенко. Владивосток: ВФ РТА, 2005, - 244 с.