Дихотомічне розрізнення металу на чорний-кольоровий за допомогою спектрального аналізу

Антон Олексійович Абрамович, Олег Дмитрович Мрачковський, Вадим Юрійович Фурманчук

Анотація


Задача виявлення металевих предметів в різних середовищах завжди була актуальною. Для її вирішення використовують металошукачі призначені для виявлення та ідентифікації предметів, які за своїми електричними чи магнітними властивостями відрізняються від середовища, в якому вони знаходяться. Найбільш розповсюдженими серед них є металошукачі типу «виявлення на дуже низькій частоті» (Very Low Frequency (VLF) detectors). Вони використовують вихрострумовой метод виявлення металевих мішеней, який вирішує задачу дихотомічного розрізнення, тобто задачу розбиття цілого (чи множини) на дві частини (підмножини): чорна чи кольорова мішень. Розрізнення мішеней в них здійснюється за пороговим рівнем прийнятого сигналу. Однак такий підхід не дозволяє визначати тип мішені, якщо два зразки із різних металів лежать поруч.
Для подолання вище описаних обмежень пропонується інший спосіб розрізнення, який побудований на використанні спектрального аналізу сигналу, що виникає в антені металошукача під дією струмів Фуко. Покажемо, що задача дихотомічного розрізнення може бути вирішена за допомого вимірювань ширини та площі під огинаючою амплітудного спектру (в подальшому спектра) прийнятого сигналу. Для цього за допомогою лабораторного макету вихрострумового металошукача знімемо відклик від двох зразків – сталі та міді, розміщених поряд та розрахуємо його спектр. Завдання розрізнення металевих мішеней зводиться до визначення попадання спектрів еталонних зразків в отриманий спектр. Співвідношення між площами виміряного та еталонних спектрів вказує на відсотковий вміст конкретних металів (наприклад, два однакові зразки із різних металів лежали поруч). Обробка сигналу здійснюється спеціально розробленою програмою, яка порівнює спектри двох поряд розміщених зразків з чорного та кольорового металів з базовими.


Ключові слова


спектральний аналіз; дихотомія; вихрострумовий металошукач; розрізнення металів

Повний текст:

PDF

Посилання


Pravda, V.I., Mrachkovs'kyj, O.D. and Abramovych, A.O. (2015), «Georadary», Visnyk nacional'nogo universytetu «L'vivs'ka politehnika», Serija Radioelektronika ta telekomunikacii', No. 818, pp. 49–54.

Abramovych, A.O. and Djachenko, S.M. (2011), «Metalodetektory», Visnyk NTUU «KPI», Serija Radiotehnika. Radioaparatobuduvannja, Vol. 46, pp. 186–193.

Shherbakov, G.N. (2005), «Uvelichenie predel'noj glubiny obnaruzhenija lokal'nyh ferromagnitnyh ob'ektov v tolshhe provodjashhih ukryvajushhih sred metodom distancionnogo parametricheskogo podmagnichivanija», Radiotehnika, No. 12, pp. 42–45.

Abramovych, A.O. (2014), «Radiolokacijno-vyhrostrumovyj radar», Visnyk NTTU «KPI», Serija Radiotehnika. Radioaparatobuduvannja, Vol. 57, pp. 77–82.

«IEEE Xplore», Proceedings of the 14th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR), DOI: 10.1109/ICGPR.2012.6254822

Joy, M.H. (2009), «Ground Penetrating Radar Theory and Applications», Oxford GB., Elsevier B.V., 574 p.

Diamanti, L. and Annan, P. (2013), «Characterizing the energy distribution around GPR antennas», Journal of Applied Geophysics.

Suhorukov, V.V. (ed.) (1992), Nerazrushajushhij kontrol', in 5-th parts, Part 3, Jelektromagnitnyj kontrol', Vysshaja shkola, Moskva, 312 p.

Obiazi, A.M., Anyasi, F.I. and Jacdonmi, O.О. (2010), «Iplementing a Robust Metal Detector Utilizing the Colpitts Oscillator with Toroidal Coil», Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 5 (2), pp. 56–63.

Ajficher, Je. and Dzhervis, B. (2004), Cifrovaja obrabotka signalov. Prakticheskij podhod, Translated from English, 2nd ed., Vil'jams, Moskva, 992 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Правда В.І. Георадари / В.І. Правда, О.Д. Мрачковський, А.О. Абрамович // Вісник національного університету «Львівська політехніка». Серія : Радіоелектроніка та телекомунікації. – 2015. – № 818. – С. 49–54.
  2. Абрамович А.О. Металодетектори / А.О. Абрамович, С.М. Дяченко // «Вісник НТУУ «КПІ». Серія : Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2011. – Вип. 46. – С. 186–193.
  3. Щербаков Г.Н. Увеличение предельной глубины обнаружения локальных ферромагнитных обьектов в толще проводящих укрывающих сред методом дистанционного параметрического подмагничивания / Г.Н. Щербаков // Радиотехника. – 2005. – № 12. – С. 42–45.
  4. Абрамович А.О. Радіолокаційно-вихрострумовий радар / А.О. Абрамович // Вісник НТТУ «КПІ». Серія : Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2014. – Вип. 57. – С. 77–82.
  5. IEEE Xplore. Proceedings of the 14th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR). – DOI : 10.1109/ICGPR.2012.6254822.
  6. Joy M.H. Ground Penetrating Radar Theory and Applications / M.H. Joy // Oxford GB.: Elsevier B.V. – 2009. – 574 p.
  7. Diamanti L. Characterizing the energy distribution around GPR antennas / L.Diamanti, P.Annan // Journal of Applied Geophysics. – 2013.
  8. Неразрушающий контроль : в 5 т. Т. 3. Электромагнитный контроль : практ. пособие / под ред. В.В. Сухорукова. – М. : Высш. шк., 1992. – 312 с.
  9. Obiazi A.M. Iplementing a Robust Metal Detector Utilizing the Colpitts Oscillator with Toroidal Coil / A.M. Obiazi, F.I. Anyasi, O.О. Jacdonmi // Journal of Engineering and Applied Sciences. – Vol. 5 (2). – 2010. – Pp. 56–63.
  10. Айфичер Э. Цифровая обработка сигналов. Практический подход / Э.Айфичер, Б.Джервис ; пер. с англ. – 2-е изд. – М. : Вильямс, 2004. – 992 с.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2017-1(79)-48-51

Copyright (c) 2017 Антон Олексійович Абрамович, Олег Дмитрович Мрачковський, Вадим Юрійович Фурманчук

Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.