Aplicación de la tomografía magnética en detectores de metales de paso.
Aplicación de la tomografía magnética en detectores de metales de paso
Shcherbakov Grigory Nikolaevich, profesor, doctor en ciencias técnicas,
Anzelevich Mikhail Aleksandrovich, Profesor, Doctor en Ciencias Técnicas,
Udintsev Dmitry Nikolaevich, Doctor en Ciencias Técnicas,
Shlykov Yuri Aleksandrovich, Candidato de Ciencias Técnicas,
Brovin Andrey Vitilevich, Candidato de Ciencias Técnicas
Fuente: revista «Equipos especiales» N° 6 2007.
Actualmente, en el contexto de las acciones de grupos criminales y radicales, la intensificación de las actividades terroristas en el territorio de la Federación de Rusia, la relevancia de identificar armas de fuego, granadas, armas blancas camufladas debajo de la ropa o en el equipaje está determinada por la necesidad de resolver el problema de garantizar la seguridad de la población, organizaciones y empresas. Cada vez vemos más a menudo a agentes de seguridad inspeccionar a los ciudadanos y sus pertenencias para buscar objetos que supongan un mayor peligro para la población. Se utilizan varios dispositivos técnicos para realizar inspecciones. Uno de los más comunes, diseñados para realizar inspecciones en lugares concurridos, son los detectores de metales de paso.
Los objetos de búsqueda en la lucha contra el terrorismo, en la mayoría de los casos, son materiales ferromagnéticos: armas de fuego; granadas; armas blancas disimuladas debajo de la ropa o en el equipaje; “cinturones suicidas” que contienen fragmentos ya preparados; baterías en un circuito de detonación electrónico, espoletas mecánicas, electrónicas y de radio de diversos artefactos explosivos. Al mismo tiempo, las señales de los productos fabricados con metales diamagnéticos (relojes, joyas, láminas de confitería, etc.) interfieren en este caso, lo que reduce el rendimiento.
Si es necesario inspeccionar a un gran número de personas, por ejemplo, durante eventos masivos, la baja velocidad de búsqueda conduce a la imposibilidad de un control de alta calidad.
La mayoría de los detectores de metales de paso modernos funcionan según el principio de corrientes parásitas y tienen una serie de desventajas, las principales de las cuales son:
- una gran cantidad de falsos positivos debido a la respuesta a cualquier objeto metálico, incluidos materiales diamagnéticos (relojes, joyas, etc.), lo que reduce significativamente la velocidad de búsqueda;
- Problema no resuelto de compensación mutua de varios objetos metálicos con propiedades magnéticas opuestas (por ejemplo, es posible colocar una pieza preseleccionada de una composición de metales no ferrosos al lado de una pistola, como resultado de lo cual la detección de un arma se convierte en difícil);
- falta de métodos efectivos para reconocer una señal útil en un contexto de interferencia (análisis de correlación, etc.).
Además, dichos detectores de metales están activos, es decir. tener sus propios campos de sondeo, dispositivos de búsqueda y pueden provocar la detonación de un artefacto explosivo, por ejemplo, un cinturón suicida con un fusible de radio de respaldo. El aspecto médico también es importante en este caso[8]. Durante muchos años se creyó que los campos electromagnéticos sólo tenían un efecto térmico en el cuerpo, y las fuentes artificiales existentes, especialmente en el rango de frecuencia ultrabaja (menos de 100 Hz, principalmente frecuencias industriales de 50 y 60 Hz), Tienen muy poca energía para tener un efecto notable en los tejidos humanos. Sin embargo, hasta la fecha se ha establecido una correlación bastante estable entre el tiempo que el personal pasa en el área de radiación electromagnética y una serie de trastornos neurológicos del cuerpo (dolor de cabeza, irritabilidad, aumento de la fatiga), así como trastornos del sistema cardiovascular. y sistemas digestivos. Actualmente se considera establecido que el cuerpo humano se ve afectado por radiaciones electromagnéticas incluso de baja intensidad. El sistema nervioso del embrión es muy sensible a los efectos de la radiación electromagnética. Además, existen requisitos de varias instituciones internacionales sobre el efecto de la radiación electromagnética en los marcapasos implantados. Incluso los pequeños campos magnéticos externos de corta duración con una inducción de 0,1-0,3 μT provocan cambios notables en las áreas del electrocardiograma. Los cambios observados se intensifican al aumentar la intensidad del campo magnético. Es necesario tener en cuenta que en los detectores de metales de inducción existentes (tanto armónicos como pulsados), la inducción de un campo magnético de baja frecuencia alcanza varios μT y, a veces, más.
Por lo tanto, los detectores de metales “antiterroristas” de paso diseñados para detectar armas de fuego, granadas y armas blancas camufladas debajo de la ropa o en el equipaje deben cumplir los siguientes requisitos:
- Detectar productos fabricados únicamente con metales ferrosos (materiales ferromagnéticos).
- No tienen campos de sondeo propios. Sea pasivo.
- Indique el área donde se encuentra el objeto de búsqueda en el cuerpo humano.
El uso del método de búsqueda magnetométrica como base física para el desarrollo de detectores de metales de paso [1,2,3,6,7] permitirá cumplir el primer y segundo requisitos. En trabajos [5,6,7] se considera la posibilidad de utilizar el método magnetométrico como herramienta de inspección. Esta idea se materializa en forma de un dispositivo de búsqueda magnetométrico portátil para detectar objetos ferromagnéticos colocados de forma encubierta (armas, minas y objetos explosivos) en condiciones de interferencia desfavorables.
Para determinar rápidamente la ubicación del objeto de búsqueda en el objeto de inspección (cuerpo humano), es recomendable utilizar varios sensores conectados en un solo sistema. Como han demostrado los estudios, lo más recomendable es utilizar el principio de la tomografía magnética para estos fines.
La tomografía (en sentido amplio) se basa en la posibilidad de reconstruir matemáticamente la distribución espacial de una característica particular de una sustancia dentro de un objeto basada en la influencia de esta sustancia en el campo físico o la radiación que penetra en un objeto y registrada por sensores externos.
El cumplimiento de los tres requisitos para los detectores de metales de paso se logra utilizando como sensores una línea de sensores de campo magnético semiconductores de estado sólido que realizan un escaneo dinámico «capa por capa», así como introduciéndolos en el detector de metales de paso. detector un controlador, un dispositivo transceptor y un dispositivo indicador autónomo, incluyendo un dispositivo receptor-transmisor y una unidad de interfaz con una computadora.
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un prometedor tomógrafo magnético — detector de metales de paso que cumpla con los tres requisitos anteriores.
El tomógrafo magnético contiene una unidad de recopilación y transmisión de información y un dispositivo indicador autónomo. La unidad de recopilación y transmisión de información incluye sensores para la distorsión del campo magnético terrestre en forma de una línea de sensores de campo magnético semiconductores sólidos [4] montados en un eje, un controlador, un dispositivo de transmisión y recepción y una carcasa hecha de no -material magnético. El dispositivo indicador autónomo incluye una carcasa hecha de material no magnético, un dispositivo de transmisión y recepción y una unidad de interfaz con una computadora especial.
El tomógrafo magnético funciona de la siguiente manera.
Fig.1. El tomógrafo magnético es un detector de metales pasivo de paso:
1- contiene una unidad de recopilación y transmisión de información;
2- dispositivo indicador autónomo;
3- sensores de distorsión magnética de los campos de la Tierra en forma de una regla de sensores magnetométricos montados en un eje;
4- unidad de reserva;
5- controlador;
6 — dispositivo de transmisión y recepción;
7 — carcasa de material no magnético;
8 — carcasa de un dispositivo indicador autónomo hecha de material no magnético;
9 — dispositivo de recepción y transmisión de un dispositivo indicador autónomo;
10 bloques para interconectar con una computadora;
11 computadoras con una interfaz flexible.
Un objeto de búsqueda ferromagnético, al ingresar a la zona de detección, distorsiona las líneas del campo magnético de la Tierra. Esta distorsión es detectada por sensores de campo magnético (de estado sólido o de estructura de película), cuyas señales son procesadas por un microcontrolador mediante un algoritmo especial que elimina las interferencias. A continuación, la información se envía a la computadora a través de cables o canales de radio. Es muy importante que la interfaz del dispositivo no represente una imagen estática basada en el principio «sí»-«no», sino una imagen dinámica escaneada capa por capa de los cambios en el campo magnético.
Actualmente, casi todos los detectores de metales de paso multizona conocidos utilizan el principio de funcionamiento por inducción (corrientes de Foucault). De los detectores de metales de paso multizona conocidos con procesamiento de señales por software, los pasivos, es decir, Sólo el producto Zond-P (Fig. 2) no irradia a las personas que pasan a través de él.
Sus características técnicas:
Dimensiones — 190x4x2 cm;
Peso del conjunto – (colocados en dos pilas) – 12 kg;
Voltaje de funcionamiento — 220 V, 50 Hz;
Consumo de energía — 60 W;
El tiempo para montar el kit y ponerlo en funcionamiento no es superior a 10 minutos;
Rango de temperatura de funcionamiento de 0 a +500C;
Ancho de paso hasta 1 m.
Fig. 2. Aspecto del detector de metales «Zond-P»
Principales ventajas sobre los detectores de metales existentes:
1. Dos niveles de reconocimiento inteligente de objetos: nuestro propio microprocesador integrado y software especial en una computadora personal.
2. Mayor velocidad de detección al buscar solo productos ferromagnéticos y dispositivos electrónicos que se encuentren en estado activo. Pibor no reacciona con productos fabricados con metales no ferrosos (láminas de confitería y productos de tabaco, joyas, monedas, etc.)
3. Alta seguridad en la búsqueda de artefactos explosivos debido a la ausencia de campos de sondeo propios que provoquen la activación accidental de fusibles con componentes electrónicos.
4. No existe radiación electromagnética que afecte la salud humana. En particular, no afecta a los marcapasos implantados.
Las pequeñas dimensiones del producto garantizan su movilidad, no requiere preparación y, si es necesario, permite una instalación oculta.
Literatura:
1. Shcherbakov G.N. Detección de objetos en entornos escondidos. Para criminología, arqueología, construcción y lucha contra el terrorismo — M.: Arbat-Inform, 1998.
2. Shcherbakov G.N. Detección de objetos ocultos — para desminado humanitario, ciencia forense, arqueología, construcción y lucha contra el terrorismo. -M.: Arbat-Inform, 2004
3. Udintsev D.N., Shcherbakov G.N., Antselevich M.A. Selección de un método electromagnético para sondear medios de cobertura. Equipo especial, 2005.- No. 1.- p.21-25.
4. Baranochnikov M.L. Micromagnetoelectrónica T.1.-M.: DMK Press, 2001
5. Detector de objetos ferromagnéticos./Shcherbakov G.N., Anzelevich M.A., Udintsev D.N., Mironov S.I. Patente N38962 del 6.02.2004
6. Detector de objetos ferromagnéticos./Shcherbakov G.N., Anzelevich M.A., Udintsev D.N., Mironov S.I., Glushchak B.P., Filin V. .G. Patente N42329 del 8 de septiembre de 2004
7. Formas de aumentar la inmunidad al ruido de las herramientas de búsqueda magnetométrica y su implementación práctica //Shcherbakov G.N., Antselevich M.A., Udintsev D.N. y otros Equipo especial -. No. 3, 2005 — págs. 19-24.
8. Gordienko V.A. Campos físicos y seguridad humana.-M.: AST, 2006.-316 págs.