Металлодетекторы и их виды

Селективность имеет и чисто  психологическое значение для работников охраны объектов, оснащенных металлодетекторами. Из практических наблюдений следует, что  частые ложные срабатывания от предметов личного пользования снижают у работников охраны внимание на любой сигнал тревоги, в том числе, и при срабатывании от объектов поиска. Применение металлодетекторов с низкой селективностью чаще всего является лишь поводом работникам охраны для сплошного досмотра посетителей.⁶

Еще одной характеристикой является помехоустойчивость. На металлодетектор, установленный в охраняемом помещении, воздействует целый ряд внешних  условий (помех), затрудняющих, или делающих невозможным выполнение им своих функций. Помехи разделяют на электромагнитные и вызванные наличием вблизи антенн больших масс металла, замкнутых контуров, перемещающихся или неподвижных. Источниками электромагнитных помех чаще всего являются:

- силовые электросети и их коммутационное оборудование;

- работающие силовые электрические устройства (электрические двигатели, - - электрические генераторы, трансформаторы);

- люминесцентные лампы;

- мониторы;

- телевизоры и т.д.

Наличие электромагнитных помех может  привести к ложным срабатываниям, которые в некоторых случаях становятся непрерывными и практически не дают возможности использовать металлодетектор. Кроме того, электромагнитные помехи отрицательно влияют на селективность.

Ложные срабатывания также вызывают находящиеся вблизи металлодетектора конструкции и замкнутые контуры, перемещающиеся по своему функциональному назначению (двери, кабины лифтов и т.п.) или осуществляющие движение вследствие нежесткости конструкций, вибраций.

При неправильной организации прохода  через металлодетектор ложные срабатывания могут вызывать перемещающиеся металлические предметы (ручная кладь, зонты и т.п.) у посетителей, находящихся вблизи антенн.

Помехоустойчивость металлодетектора определяется его способностью сохранять  свои характеристики в условиях воздействия рассмотренных выше помех. Для обеспечения помехоустойчивости металлодетекторов применяют целый ряд как конструктивных, так и организационных мер:

- специальные схемотехнические решения электронных узлов;

- специальную обработку сигналов с приемных антенн;

- различные виды синхронизации с помехами;

- удаление металлодетекторов от подвижных металлических предметов;

- исключение проноса ручной клади через зону, контролируемую металлодетектором, и вблизи от нее.⁷

Для контроля ручной клади могут использоваться рентгеновские установки или металлодетекторы для ручной клади, располагающиеся в непосредственной близости от металлодетектора, предназначенного для досмотра людей. Перечисленные устройства являются источниками дополнительных электромагнитных помех, и для уменьшения их влияния должны предусматриваться меры, рассмотренные выше. 

Последняя характеристика, которая  будет рассмотрена это специальная  безопасность. Металлодетекторы генерируют электромагнитное поле, которое при  проходе пересекает человек и вблизи которого длительное время находятся работники охраны. Поэтому, кроме выполнения обычных требований по безопасности устройств, имеющих электропитание, они должны обеспечивать:

- безопасность по отношению к организму человека;

- допустимый уровень влияния на имплантируемые электрокардиостимуляторы;

- допустимый уровень влияния на магнитные носители информации.

Таким образом, к металлодетекторам - устройствам досмотра предъявляются  особые требования. Анализ требований к таким устройствам позволяет сформулировать предложения по нормированию требований.

Основной характеристикой металлодетектора - устройства досмотра может служить  вероятность обнаружения объекта  поиска. Требования к величине этой характеристики могут быть различными в зависимости от необходимой степени защиты объекта. Эти требования можно разделить на четыре группы: пониженную, нормальную, повышенную и высокую защищенность, со следующими численными значениями вероятности обнаружения Робн.:

- пониженная с Робн. ≥ 0,95;

- нормальная с Робн. ≥ 0,97;

- повышенная с Робн. ≥ 0,98;

- высокая с Робн. ≥ 0,99.

Предложенные величины выбраны, исходя из необходимости обеспечения достаточного уровня селективности и помехоустойчивости, а также с учетом технической  реализуемости этих значений в существующих металлодетекторах. Кроме того, такое разделение позволит сертифицировать все разнообразие российских и импортных изделий и иметь определенный запас для перспективных металлодетекторов.

Важнейшим моментом при оценке вероятности  обнаружения является методика измерений. Для ее создания необходимо:

- выбрать номенклатуру объектов поиска или их имитаторов с конкретными конструктивными характеристиками;

- выбрать и обосновать точки измерений в контролируемом проеме металлодетектора;

- выбрать и обосновать количество измерений, исходя из требуемой доверительной вероятности;

- разработать и обосновать алгоритмы обработки измерений.

Второй важной характеристикой  конкретно устройств досмотра является селективность. Она также в зависимости  от значения вероятности обнаружения предметов личного пользования (вероятности ложной тревоги Рлт.) может оцениваться по четырем группам:

- пониженная с Рлт. ≤ 0,1;

- нормальная с Рлт. ≤ 0,05;

- повышенная с Рлт. ≤ 0,02;

- высокая с Рлт. ≤ 0,01.

Подход к методикам измерений вероятности ложной тревоги может быть аналогичен рассмотренному выше. 

Предлагаемые для нормирования вероятности обнаружения тесно  связаны со временем нахождения объекта  поиска в зоне, контролируемой металлодетектором. Поэтому нормироваться должна и максимальная скорость проноса объектов, при которой обеспечиваются определенные вероятностные характеристики. Обычно скорость движения спокойно идущего человека составляет 0,5-1 м/с. Однако при этом относительные скорости движения отдельных частей его тела (руки, ноги), а соответственно и объектов поиска, могут достигать 1,5-2 м/с. Методики измерения максимальной скорости проноса объектов поиска или вытекающей из нее пропускной способности достаточно очевидны.

Требования к помехоустойчивости металлодетекторов по отношению к внешним электромагнитным помехам формулируются в разрабатываемом стандарте. Нормирование требований к помехоустойчивости от перемещающихся металлических масс в общем случае невозможно.

Требования по безопасности электромагнитного  поля металлодетектора по отношению к организму человека определяются: СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона», СанПиН 001-96 «Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях».⁸

В отношении имплантируемых электрокардиостимуляторов  ни в России, ни в других странах  не установлено нормированных требований к допустимым характеристикам окружающих электромагнитных полей. Поэтому требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора могут быть сформулированы по отношению к определенному (фиксированному) электрокардиостимулятору, например, наиболее чувствительному к рассматриваемому воздействию. В частности, ряд имеющихся на российском рынке импортных металлодетекторов испытан на безопасность по отношению к конкретным моделям электрокардостимуляторов.

При разработке стандарта необходимо определить требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора по отношению к магнитным носителям  информации (магнитным ленте, дискам и т.п.), что, скорее всего, важно для металлодетекторов досмотра ручной клади.

Методики измерений по большинству  направлений безопасности электромагнитного  поля, излучаемого металлодетектором, заключаются в проведении замеров обычными измерительными приборами уровней напряженности поля в определенных частотных диапазонах и сравнении их с допустимыми нормами.

 

2 Металлоискатели: основные типы и характеристики

2.1 Типы металлоискателей

Металлоискатели, предназначенные  для различных целей и  работают на разных частотах, что связано с особенностями распространения электромагнитных волн в различных средах: низкочастотные металлоискатели находят предметы глубоко, но большого размера, высокочастотные металлоискатели обнаруживают мелкие предметы, но на небольшой глубине. Рабочая частота металлоискателей, обычно находится в диапазоне от 6.6 кГц до 22.5 кГц, а глубина обнаружения от 4м до 40см. Рассмотрим ниже существующие типы металлоискателей.

Рассмотрим металлоискатели в зависимости от принципа работы.

Приборы типа «приём-передача». В основе их лежат две катушки индуктивности — приёмная и передающая, расположенные так, чтобы сигнал, излучаемый передающей катушкой, не просачивался в приёмную катушку. Электромагнитный сигнал от передающей катушки, попадая на металлический предмет, переизлучается и попадает на приёмную катушку, затем поступает в электронный блок и там обрабатывается. 

Достоинствами являются простое техническое  исполнение электронного устройства, высокая точность определения типа обнаруженного предмета. 
Недостатки: сложная конструкция датчика, зависимость от состава грунта, его минерализации, относительно невысокая чувствительность.  Примером такого типа металлоискателей является металлоискатели Garret.⁹

Индукционные металлоискатели. Представляют собой разновидность приборов типа «приём-передача», однако в отличие от последних содержат не две, а только одну катушку, которая одновременно является и передающей и приёмной. Основной трудностью при создании подобных приборов является выделение весьма малого отражённого (наведённого) сигнала на фоне мощного передаваемого (излучаемого). Достоинства: простота конструкции датчика, способность различать металлические объекты по их проводимости и ферромагнитным свойствам, а также способность отстраиваться от грунта.

Приборы — измерители частоты. В основе их работы лежит открытый колебательный контур, частота которого изменяется при приближении к металлу, это изменение фиксируется электронным блоком.  
Достоинством данного металлоискателя является простая конструкция датчика и несложная электроника.

Недостатком является плохая чувствительность и худшая дискриминация. Импульсные металлоискатели . Принцип работы заложен в названии, катушка металлоискателя излучает электрические импульсы, они возбуждают вихревые токи в проводящих предметах, создающие вторичные электромагнитные поля, которые воспринимаются индукционной катушкой в перерывах между излучениями и обрабатываются электронным устройством. Форма и длительность принимаемых сигналов зависит от электрических свойств предмета обнаружения и глубины залегания. Данные металлоискатели не чувствительны к составу грунта, его минерализации и имеют простую конструкцию датчика. К недостатком относится большое энергопотребление и слабая дискриминация. 

Приведем еще одну типологию  металлоискателей, это металлоискатели в зависимости от выполняемых задач.

  Грунтовый металлоискатель — предназначен для поиска кладов, монет и ювелирных изделий. Они, как правило, индукционные. Металлоискатели (металлодетекторы), которые обладают самым большим набором поисковых функций. Грунтовые металлоискатели могут найти цели, размеры которых начинаются с дробинки. Максимальная глубина обнаружения у грунтовых металлоискателей – монеты до 50 см, крупные цели 1 метр. Грунтовые металлоискатели чаще всего оснащены водонепроницаемой катушкой, что позволяет вести поиск с погружением катушки в воду. Благодаря своим расширенным настройках, по компенсации влияния грунта, солей, грунтовые металлоискатели имеют преимущества перед подводными и глубинными металлоискателями, в точности разделения металлов. Примером грунтовых металлоискателей можно представить такие как ACE 250, X-Terra 705, Explorer SE PRO, Spectra V3i.¹⁰

   Военный металлоискатель (миноискатель) — предназначен для поиска преимущественно мин. Как правило, построен на принципе «приём-передача». Имеет минимум настроек. Глубина обнаружения мины от 20 см (советский миноискатель ИМП) до 1 метра (современные военные миноискатели ИМП-2). Устройство способно обнаруживать большинство типов мин, снарядов и боеприпасов, в том числе и маломагнитных, и специально предназначено для операций военного и гражданского разминирования. Принцип работы металлоискателя позволяет различать опасные предметы на фоне естественных шумов, в том числе и от ферромагнитных пород.

  Досмотровый металлоискатель — это приборы для обнаружения металлических предметов при личном досмотре человека. Широко используются в органах милиции, таможни, военными и службами охраны и безопасности. В зависимости от производителя могут быть настроены на обнаружение предмета от булавки, при таком осмотре утаит более крупный предмет не возможно. Даже если в шариковой ручке из пластмассы есть металлическая пружинка то ручной металлоискатель даст четкий сигнал о наличии металла. Ручной металлоискатель уже вошел в нашу жизнь, как обязательный атрибут силовых структур.  Существуют ручные металлоискатели следующих моделей : Sphinx ВМ-611, Garrett Super Scanner, SmartScan 2000.