Магнитометрические феррозондовые градиентометры для поиска взрывоопасных предметов. Окончание

Окончание. Начало в № 1, 2009 г.

Технологические (коммерческие) градиентометры

Коммерческие  градиентометры, выпускаемые в основном в США для решения индустриальных задач, очень дешевые. Они доступны практически для каждого человека и поэтому получили большое распространение за рубежом не только у строителей, но и у фермеров, энергетиков, искателей кладов и пр.

Компания Schontedt Instrument (США) выпускает 2 изделия, отличающиеся низкой ценой, которые при определенных условиях (например, не очень низкой температуре) могут быть использованы для поиска ВОП, хотя и обладают невысокой чувствительностью. Зато их простая конструкция и недорогой запатентованный ЧМ обеспечивают им низкую стоимость и высокую конкурентоспособность. Основное их предназначение - это поиск промышленных конструкций в грунте и воде, а также трубо- и кабелепроводов [5].

Градиентометр GA-52Cх ( фото 1 ) выполнен в едином конструктиве, представляет собой упрощенную модель конца 80-х гг. [6]. Масса изделия в снаряженном состоянии - 1,13 кг, максимальный габаритный размер (длина) – 108 см. Питание обеспечивают 2 щелочные батареи типа «крона» (каждая 9 В, 0,65 А×ч), поддерживающие работоспособность прибора в течение 40 ч (потребляемая мощность ~0,3 Вт). Диапазон рабочих температур составляет -25…+60° С.

Чувствительный модуль выполнен по классу защиты IP67 и имеет базу а = 50,8 см (длина 87 см). Разряд питания не контролируется, визуального индикатора нет. Это, конечно же, сужает его функциональные возможности по поиску ВОП. Аномалии магнитного поля регистрируются посредством аудиосигнала, издаваемого встроенным пьезокерамическим излучателем. Типично сигнал имеет частоту 40 Гц (при нулевом откалиброванном градиенте магнитного поля), и она повышается или понижается соответственно при увеличении или уменьшении градиента поля.

Чувствительность градиентометра регулируется – есть 5 выбираемых линейных диапазонов, он несколько более чувствительный, чем модель GA-72Cd , его пороговая чувствительность составляет ~30 нТл, ширина зоны обнаружения (ЗО) около 0,3 м. Стоимость изделия от производителя в США составляет всего 900 долл. [4]. Изделие отличает еще более высокая эксплуатационная надежность (нет ЖК-индикатора), поэтому фир-

Фото 1. Градиентометр

Фото 2. Градиентометр GA-92XT: а - в режиме работы и хранения; б - вид панели управления GA-92XTi; в – вид панели управления GA-92XTd ма-изготовитель предоставляет 7 лет гарантии.

Градиентометр GA-92XT ( фото 2 ) -относительно новое изделие (2004 г.), выполненное в едином раздвижном конструктиве по схеме «пистолета»: ручка, блок электронный (БЭ) в кожухе, выдвижной чувствительный модуль (ЧМ) [5, 7]. Изделие представляет собой модернизацию GA-72Cd с уменьшенными массогабаритами и повышенной функциональностью. Масса в снаряженном состоянии - 1,1 кг, габаритный размер (длина): 66 см - в рабочем положении и 39 см - при хранении. Диапазон рабочих температур -25…+60° С.

ЧМ, который при работе выдвигается из кожуха - «футляра», выполнен по классу защиты IP67, имеет базу а = 24 см (при длине 30 см). Питание обеспечивает литиевая батарея 9 В, поддерживающая работоспособность прибора в течение 24 ч. Разряд питания контролируется посредством 4-сегмен-тного индикатора на ЖК-дисплее БЭ. Имеются две разновидности прибора GA-92XT: 1) GA-92XTi - звуковой детектор (индикатор) аномалии без визуализации сигнала (фото 2б); 2) GA-92XTd - звуковой и визуальный (ЖК-дисплей) детектор магнитной аномалии (фото 2в). Звуковой сигнал издается пьезокерамическим излучателем - при нулевом градиенте частота звука равна 10 Гц, отклонение сигнала приводит к увеличению частоты. На ЖК-дисплее GA-92XTd показывается величина и полярность сигнала градиента индукции магнитного поля, выраженного в мГс (1 мГс ≡ 100 нТл), на показание отводится 3 цифры.

Чувствительность градиентометра GA-92XT регулируется непрерывно с помощью потенциометра. На ЖК-дисплее выбранная чувствительность показывается в одном из 4 диапазонов - низкая, средняя, высокая, очень высокая. GA-92XT имеет аналогичную GA-72Cd пороговую чувствительность (~50 нТл). Однако ввиду меньшей базы его обнаружительная способность (максимальная глубина поиска) приблизительно на 10…20% меньше, чем у GA-72Cd [7]: пистолет, 81 мм мина миномета - 0,3 м; нож - 0,35 м; снаряд 175 мм - 1,2 м; авиабомба MК-81 - 2,1 м.

Стоимость изделия GA-92XT от производителя в США составляет 1030 долл. [4]. Изделие отличает очень высокая эксплуатационная надежность, фирма изготовитель предоставляет 7 лет гарантии. Изделия фирмы Schontedt защищены несколькими патентами США: №№ 4163877, 4258320, 4803773, 4839624, 5097211, 5136245 и др.

Компания CST Corporation (США) выпускает дешевый магнитометрический градиентометр «Magna-Trak 102» , предназначенный для обнаружения и локализации различных ферромагнитных объектов в толще грунта, мелкой воде, под снегом и пр. ( фото 3 ) [8, 9]. Он является модернизацией известного в США изделия «Magna-

Trak 100» . В приборе имеется ЖК-дисплей и встроенный звуковой динамик, он не является классическим измерителем магнитной аномалии, а лишь регистратором ее относительной силы (аналогового или цифрового выхода данных нет).

База ЧМ, заключенного в алюминиевую трубу, составляет а = 50,8 см. В его состав входят магнитные тороидальные датчики феррозондового типа, применяется запатентованная электронная схема балансировки модуля (патент США № 4439732). Когда аномалии нет, то звук - низкой частоты; при появлении аномалии частота звука повышается в соответствии с ее амплитудой. ЖК-дисплей показывает уровень аналогового сигнала по линейной шкале и цифры (2 знака - от 00 до 99), соответствующие текущему значению аномалии. На панели управления находится клавиша включения/ выключения питания.

Новая функция «Удаление», вводимая нажатием клавиши на дисплее, осуществляется, если поиск происходит рядом с крупным ферромагнитным объектом, например, сеточным забором. Тогда это влияние подавляется, и нет нужды, как в обычных приборах, уменьшать чувствительность. Прибор обнаруживает силовые кабели (50, 60 Гц), высвечивая соответствующий сигнал на индикаторе.

На конце ручки изделия имеются галетный переключатель чувствительности на 8 положений и галетный

Рис. 1. Окно ПО GEOPLOT 3.0

Фото 3. Градиентометр «Magna-Trak 102»

переключатель громкости звука на 8 положений. Здесь же расположен громкоговоритель и кейс для батареек. Питание прибора (9 В) осуществляется от 6 стандартных щелочных элементов питания «АА» емкостью 3,1 А×ч, которые обеспечивают 100 ч функционирования без смены элементов (потребляемая мощность около 0,24 Вт). Разряд батареек контролируется с помощью ЖК-дисплея. Масса прибора 1,3 кг, максимальный габарит – 102 см, рабочие температуры - 20…+50° С. Гарантия производителя - 5 лет. Стоимость «Magna-Trak 102» в США составляет в среднем около 700 долл. В России стоимость прибора на июнь 2008 г. составляла около 37 тыс. руб.

Фирма «АКА-Контроль» (Москва)

разработала малогабаритный градиен- тометр ФТ-100, предназначенный для поиска ферромагнитных предметов на глубинах до 3 м при температуре не менее -20° С [3, 15]. Единый конструктив измерительной головки (ЧМ) и прибора-индикатора (БЭ) обеспечивает перенос прибора в руке. Его чувствительность приблизительно в 20…30 раз хуже, чем у изделия FEREX4.021. В настоящее время ФТ-100 уже не выпускается.

На смену ему пришел аналог - ферролокатор ФТ-601 [16]. Он предназначен для поиска и локализации люков колодцев, запорной аппаратуры, баллонов, труб и других ферромагнитных предметов под землей, снегом и водой, может использоваться для поиска ВОП. БЭ и ЧМ конструктивно объединены в единый прибор, габариты составляют 4,5×8×119 см, масса - 0,8 кг, диапазон рабочих температур -10…+40° С. Изделие весьма просто в использовании, обладает ударопрочной конструкцией, ЧМ - водонепроницаемый. У него имеется звуковая сигнализация об уровне сигнала с изменяющейся частотой. Чувствительность прибора ФТ-601 примерно на 2 порядка хуже, чем у FEREX4.021, что приводит к уменьшению в 1001/4 ≈ 3 раза глубины обнаружения ВОП. К примеру, глубина обнаружения отрезка трубы диаметром 86 мм и длиной 0,5 м составляет всего 0,3…0,5 м, люка колодца - до 1,5 м [16].

Инструментальные (геофизические) градиентометры

Известные фирмы в сфере прикладной геофизики и магнитометрии - Barting-

а                               б                              в

Фото 4. Градиентометр FM-256 (а); конструктив CF6 для сдвоенного градиентометра (б); сдвоенный градиентометр (в)

Фото 5. Колесная измерительная платформа MSP40, реализующая два метода регистрации предметов, находящихся в грунте ton Instuments и Geoscan Research (Великобритания) и др. - сосредоточили свои усилия в основном на гражданском и коммерческом секторе - геофизические измерения, археология, поиск кладов и т.д. По сравнению с военными изделиями, которые должны удовлетворять требованиям стандарта, в них допускаются более узкий диапазон рабочих температур (по минусу), менее жесткие требования по вибрациям и климатике, высокие требования по ограничению инструментальных погрешностей. Их конструкция, как правило, не предполагает механических воздействий во время эксплуатации, пороговая чувствительность обеспечивается максимально возможной (для данной технологии), интерфейс - разносторонний, поэтому их стоимость может быть сравнима с изделиями двойного назначения.

Компания BGIF (Beijing Geological Instrument Factory, Китай) с 2006 г. производит феррозондовый градиентометр «CCT-2 Magnetic Detector», который вошел в каталог Международной организации по гуманитарному разминированию [3]. По конструкции прибор напоминает известные FEREX 4.021 и представляет собой БЭ в пластмассовом корпусе, носимый на ремне (на плече), к которому с помощью кабеля связи длиной ~2 м подключен ЧМ, шарнирно закрепленный на держателе. Детектирование ВОП происходит в двух режимах - динамическом (поиске) и статическом; в первом на- мечается место нахождения предполагаемого ВОП, во втором место тщательно обследуется при повышенной чувствительности.

ЧМ имеет базу а = 50 см, выполнен в виде алюминиевой трубы Ø40 мм (длина 75 см). Максимальный габаритный размер (длина) прибора составляет 110 см, масса ~6 кг, питание осуществляется от перезаряжаемой литиевой батареи емкостью 4,4 А×ч, которая обеспечивает работоспособность в течение не менее 8 ч (в состав входит заряжающее устройство). Диапазон рабочих температур составляет -20…+50° С .

БЭ имеет ЖК-дисплей с экраном 192×64 пикселей, который визуализирует параметры режимов поиска, а также измеряемый градиент магнитного поля в виде магнитуды и цифр. БЭ может хранить до 8 тыс. результатов измерений, которые затем переносятся на ноутбук со специализированным ПО. Функционирование изделия в почвах с высоким содержанием магнетитов (латеритов) не возможно или ограничено. Оптимальная скорость поиска составляет 0,2…1 м/с.

Перед проведением работ требуется калибровка прибора, занимающая до 10 с, во время работы требуется подстройка нуля. Градиентометр удовлетворяет некоторым требованиям военного стандарта по климатике и вибрациям. Гарантия производителя -2 года.

Компания Geoscan Research (Брэдфорд, Великобритания) является известным в мире производителем измерительной аппаратуры [10], применяемой главным образом для геофизических исследований и археологии. Кроме магнитометрических приборов, компания разрабатывает системы, основанные на регистрации изменений проводимости грунта, вызванных предметами поиска. Феррозондовый градиентометр FM-256, производство которого началось в 2004 г., пришел на смену изделию FM-36 - известному геофизическому прибору 1990 - 2000 гг. Градиентометр FM-256 представляет собой прибор массой 2,3 кг, который удобно размещается и переносится в руке оператора (фото 4).

Конструкция прибора (класс защиты IP65) представляет собой ЧМ и БЭ, жестко соединенные алюминиевой ручкой. На БЭ (типа DL256 ) находится дисплей и клавиши управления, внутри - элементы питания. Максимальный габаритный размер (длина) прибора – 64 см, в нем используется цифровая фильтрация сигнала накоплением, увеличивающая отношение сигнал/шум. Количество циклов накопления (2¹…2⁵) варьируется в зависимости от скорости поиска (типично 1 м/с).

Компания Geoscan Research разработала дифференциальный градиентометр на базе 1 м на основе двух градиентометров FM-256 ( фото 4б, в ). Специальная станина CF6 из алюминия и сопутствующее оборудование (массой 2,3 кг) позволяет вдвое увеличить

Фото 6. Градиентометр Bartington Grad601-1 с одним ЧМ

ется 21 ч работы. Зарядное устройство для аккумуляторов поставляется в комплекте прибора.

Программное обеспечение GEOPLOT 3.0 (под Windows, 7 версия) является одним из самых мощных специализированных ПО и предназначено для обработки и визуализации результатов магнитометрических измерений (рис. 1). Оно позволяет строить черно-белую и цветную графику 2D и 3D, сигнатуры сигналов вдоль траектории, представлять данные в различных форматах для их дальнейшей обработки другими программами. ПО обеспечивает многочисленные функции, не доступные в других програм- траверс поиска (до 2 м) и соответственно темп. Общая масса такой системы составляет 7,3 кг, данные записываются синхронно на оба БЭ.

База градиентометра FM-256 составляет а = 50 см; именно такой размер, как заявляется, обеспечивает оптимальный компромисс между чувствительностью и точностью балансировки, обеспечивая относительную нечувствительность к близкорасположенным ферромагнитным предметам на поверхности, типа сеточного забора. Прибор имеет 8 диапазонов измерения аналоговых (±5; 10; 20; 40; 80; 160; 320; 640 нТл), 3 диапазона для цифрового формата данных (±200; 2000; 20 000 нТл). Пороговая чувствительность прибора (на уровне пикового шума на нижнем пределе измерения) составляет 0,05 нТл (по цифре) - наименьшая величина из известных аналогов, текущая магнитная аномалия показывается с разрешением 0,1 нТл [12].

Запись осуществляется в энергонезависимую память БЭ, емкость которой рассчитана на 256 тыс. результатов измерений. Как правило, памяти хватает для сканирования более 3 га площади, при поиске на длине 1 м осуществляется 1…16 измерений (темп выбирается), траверс траекторий выбирается 0,5 или 1 м в зависимости от допускаемой точности интерполяции при дальнейшем построении карты магнитных аномалий. Выходные данные с БЭ (в формате txd, gnd, cts, rts) переводятся на компьютер со специализированным ПО, используя интерфейс RS-232.

ЖК-монитор с подсветкой (необходима в темное время суток) предназначен для записи измерений, визуализации событий управления прибором и функций меню. Мембранная панель с 12 кнопками используется, чтобы контролировать различные инструментальные функции, кнопка «Старт/Стоп» - для начала/останов-ки работы автоматического набора данных, а также при ручном наборе данных. Запитывается прибор всего от двух щелочных батарей типа «C» (1,5 В, емкость 7,3 А×ч), при этом обеспечивается не менее 44 ч непрерывной работы (потребляемая мощность ~0,5 Вт). Как вариант питания - два Ni-MH аккумулятора по 1,24 В (емкостью 3,5 А×ч), при этом гарантиру-

Фото 7. Сдвоенный градиентометр Grad601-2 с двумя ЧМ

мах, позволяющие улучшить качество представления данных, отфильтровать шум, увеличив отношение сиг-нал/шум. В распоряжении пользователя находятся такие инструменты, как: пространственные полосовые фильтры высокого и низкого уровня; пространственный фильтр периодических дефектов (карты магнитных аномалий); фильтр изменения нулевого уровня; фильтры Wallis; коррекция переноса данных; интерполяция данных различными полиномами; выравнивание краевых дефектов; устранение пиков и медианное выравнивание; комбинирование данными из различных источников; инструменты статистического и спектрального анализа.

Диапазон рабочих температур FM-256 составляет - 10…+50° С, что, конечно

Фото 8. Общий вид градиентометра GRADIMAG GF-01

же, ограничивает его использование для поиска ВОП. Стоимость изделия FM-256 - максимально высокая и составляет в США ~25 тыс. долл., стоимость программного обеспечения (ПО) GEOPLOT 3.0 - около 2 тыс. долл. [11, 12].

В целях улучшения обнаружительных характеристик систем поиска компания Geoscan Research разработала измерительную платформу MSP40 (на четырехколесной базе), где комбинируются 2 разных физических метода регистрации предметов поиска - магнитометрический градиентометрический и по изменению проводимости грунта. В нее включаются измеритель резистивности RS-15 , использующий 4 колеса как зонды, и градиентометр FM-256 ( фото 5 ). Заряда аккумуляторной батареи Ni-MH хватает на 20 ч работы. Общая масса системы - около 32 кг, база между немагнитными колесами составляет 0,75 м. В качестве конструкционных материалов используются алюминий и нержавеющая сталь, которая очень слабо проявляет магнитные свойства.

Запись данных с двух измерителей через мультиплексор MPX40 идет на БЭ типа DL256 (250 тыс. измерений, интенсивность - 1, 2, 4 или 8 измерений в секунду). Данные обрабатываются и визуализируются ПО GEOPLOT 3.0 . Типичная скорость поиска в такой системе составляет 2 м/мин., что, конечно же, мало при проведении поиска ВОП. Однако в археологии принято «не торопиться».

Компания Bartington Instruments (Оксфорд, Великобритания) является мировым лидером в области разработки и производства феррозондовых преобразователей для космических, военных, медицинских (диагностических), строительных (неразрушающий контроль) и других применений [13]. 80% ее продукции экспортируется в разные страны, в основном в ЕС, Японию и США. Крупнейшими заказчиками являются НАСА и Пентагон (США), прямым конкурентом (по некоторым позициям) - фирма Geoscan Research . Прибор Grad601 представляет собой одноосевой феррозондовый градиентометр с одним ЧМ (модель Grad601-1 , фото 6 ) или двумя ЧМ (модель Grad601-2 , расстояние между модулями 1 м, фото 7 ). Основное его применение - в геофизике и археологии, но может применяться и для целей гуманитарного разминирования и поиска ВОП. По данным [14], градиентометр Grad601 имеет преимущества по сравнению с FM-256 : меньшая цена, легче регулировка и визирование, большая база ЧМ, обеспечивающая при прочих равных условиях выигрыш в обнаружительной способности в 2^1/4 = 1,2 раза.

В Grad601 база между феррозондами составляет а = 1,0 м, собственный шум прибора в диапазоне регистрируемых частот 0…14 Гц составляет 0,05 нТл (пик), что соответствует лучшему мировому уровню. На частотах 50 и 60 Гц (промышленной сети) уже на уровне ЧМ обеспечивается подавление сигна- ла не менее 40 дБ. Общее подавление прибором сигнала на частотах 50 и 60 Гц достигает не менее 60 дБ.

Конструкцияградиентометра Grad601-1 - классическая, сочетающая ЧМ ( Grad-01-1000 ), БЭ ( DL601 ), трубчатую станину и блок питания ( BC601 ), все выполнено по классу защиты IP65. На крышке БЭ находится ЖК-дисплей (2×20 знаков) и 6 кнопок управления: «Вкл./Выкл.» и др. ЧМ выполнен из алюминиевой трубы диаметром 38 мм и длиной 105 см.

Градиентометр Grad601-1 ( фото 6 ) имеет 2 линейных диапазона измерений (точность не хуже 2%): 1) 0…±100 нТл/м (разрешение, 1 нТл); 2) 0…±1000 нТл/м (разрешение 1 нТл). Штатное питание осуществляется от Li-Ion аккумулятора емкостью 4 А×ч (12 В), обеспечивая непрерывную работу в течение не менее 36 ч. Энергопотребление ~1,3 Вт, из этой мощности около 0,55 Вт потребляет БЭ и 0,75 Вт - ЧМ. Общая масса градиентометра Grad601-1 составляет 2,9 кг (ЧМ - 0,85 кг), диапазон рабочих температур -20…+70° С.

Градиентометр Grad601-2 ( фото 7 ) состоит из двух ЧМ, подключенных к единому БЭ. При этом обеспечивается синхронная запись данных и увеличенный в 2 раза темп поиска (траверс 2 м). То же питание позволяет прибору работать не менее 24 ч (энергопотребление 2 Вт). Общая масса прибора составляет 5,3 кг.

Результаты измерений путем многих циклов суммируются и усредняются, чтобы увеличить отношение сигнал/шум; емкость памяти БЭ – 256 кбайт, что достаточно для сканирования площади в 0,1 га [13, 14]. Типичным траверсом при измерениях является 1 м, при этом измерения осуществляются 4 раза за 1 с, калибровка прибора осуществляется автоматически при нажатии клавиши на клавиатуре. Через порт RS-232 данные с Grad601-1 (3 возможных формата) загружаются в ноутбук, на котором установлено специализированное ПО «ArcheoSurveyor» (под оболочкой Windows). ПО обрабатывает данные, обеспечивая реализацию адекватной карты магнитных аномалий, как это делается у ведущих производителей данной техники. Цена прибора Grad601-1 составляет около 20 тыс. долл.

Фирма НПФ «Импеданс» (г. Троицк Московской обл.) разработала и изготавливает (штучно, мелкими партиями) прибор GRADIMAG GF-01, предназначенный для измерения градиента магнитного поля (в т.ч. в движении), его вариаций в статике, а также для исследования полей, создаваемых искусственными источниками [17]. Его отличительная особенность - простая конструкция, невысокая балансировка ЧМ, низкая цена, суженный температурный диапазон. Прибор GRADIMAG GF-01 может быть использован для поиска ВОП. Он состоит из двух основных частей: блока датчиков (БД) на основе феррозондов и блока измерения и накопления (БИН), соединенного с БД посредством кабеля длиной 1,5 м. Габариты: 110×5×2 см - БД; 23×11×5 см - БИН, масса 1,2 кг; его общий вид показан на фото 8 .

В приборе (измерительная база а = 1,0 м) имеется один измерительный диапазон для измерения градиента магнитного поля 0...±20 000 нТл. При этом возможно масштабирование регистрации данных на графическом индикаторе в 2 или 4 раза в сторону увеличения разрешающей способности; цена единицы младшего разряда цифрового отсчетного устройства составляет 1 нТл; относительная точность измерений 0,1%; скорость автоматических измерений - до 10 измерений в секунду; имеется возможность программного изменения цикла автоматических измерений. Таким образом, чувствительность прибора GF-01 достаточно высокая - всего в 3…4 хуже, чем у FEREX 4.021 . Конструкция предполагает использование его в полевых условиях с некоторыми мерами осторожности, не допуская ударов по БД [18].

Объем энергонезависимой памяти БИН для регистрации измеренных данных – 1 Мб, что позволяет проводить непрерывные измерения с циклом 0,1 с и накапливать данные в течение 8 ч. Передача накопленных данных осуществляется в компьютер по протоколу RS-232 со скоростью 9600 бод. Напряжение питания прибора =9…12 В, обеспечивается батареей типа «крона». Предусмотрена возможность питания от сети ~220 В, 50 Гц при помощи стандартного сете- вого адаптера. Мощность потребления от источника постоянного тока не более 0,6 Вт. Стоимость GRADIMAG GF-01 составляет 2600 долл. (2008 г.).

НПФ «Импеданс» разработала и производит градиентометр MAGIC MF-03G [18], который является ранней версией градиентометра GF-01 . Он представляет собой еще более компактный, но менее чувствительный « hand-held» инструмент, предназначенный для проведения научно-исследовательских, поисковых и рекогносцировочных работ как в статике, так и в движении. Магнитный измерительный преобразователь (МИП) прибора выполнен на основе двух феррозондов, дифференциально включенных на базе а = 0,5 м. «Жесткость» обеспечивается конструкцией немагнитной Г-образ-ной штанги, на обоих концах которой установлены немагнитные штыри-упоры. БД соединен при помощи кабеля длиной 1,5 м с БИН, на котором расположены все органы управления прибором и цифровое табло. Источник питания – батарея типа «крона» или ее зарубежный аналог 6R22 (=9 В). Предусмотрена возможность питания прибора от сети переменного тока при помощи стандартного сетевого адаптера напряжением 7...12 В (мощность потребления ≤0,3 Вт).

Результаты измерения градиента магнитного поля фиксируются на цифровом табло в единицах магнитной индукции, отнесенных к длине измерительной базы (нТл/м). Градиентометр имеет 5 измерительных диапазонов: ±2000...±200 000 нТл, цена единицы младшего разряда цифрового табло при этом соответственно составляет: 2…200 нТл/м. MF-03G имеет аналоговый выход (0...±3 В), что позволяет использовать его в длительном непрерывном режиме измерения, например, в качестве вариационной станции. Общая масса прибора - 1,5 кг, стоимость - 1200 долл. [18].

Выводы

• 1)    Выпускаемые в мире феррозондовые градиентометры, которые могут быть использованы для поиска взрывоопасных предметов в ферромагнитных оболочках, подразделяются на: 1) двойного назначения; 2) ком-

• мерческие (промышленные); 3) инструментальные (геофизические). Полному объему функциональных требований (основные - климати-ка, механическая прочность, высокая чувствительность, небольшие массогабариты, цифровой и аналоговый выход) удовлетворяют только первая группа изделий, остальные могут применяться с ограничениями, прежде всего, по отрицательной рабочей температуре и осторожности обращения.

• 2)    Лучшие в мире изделия двойного назначения выпускают 3 немецкие фирмы, они отличаются высоким качеством и удобным интерфейсом и приспособлены как для ведения динамичного поиска ВОП «с ходу» на предельном разрешении около 10 нТл (большую чувствительность не удается реализовать из-за конечной балансировки ЧМ), так и для проведения практически статического исследования «интересных» мест в квазистатическом или статическом режиме с максимальной пороговой чувствительностью ~0,3 нТл.

• 3)    Для современных изделий, применяющихся для целей гуманитарного разминирования, когда темп поиска не столь важен, практически обязательным является накопление цифровых данных измерений и передача данных на ноутбук со специализированным программным обеспечением для визуализации и обработки карты магнитных аномалий зоны поиска. При этом удается за счет пространственной фильтрации, цветового и тонового режима, с учетом квалификации оператора намного лучше интерпретировать результаты поиска - уменьшить вероятность ложной тревоги, увеличить вероятность правильного распознавания ВОП. Это позволяет определять глубину залегания, ориентацию в грунте и магнитный момент предполагаемого ВОП. Эта информация по замыслу разработчиков должна существенно облегчить труд саперов.

• 4)    Чувствительный модуль градиентометра является наиболее сложной, технологически трудно воспроизводимой составной частью изделия. База - расстояние между ферро-

• зондами - выбирается из диапазона 0,5…1,0 м. Меньшая величина, хотя и делает прибор более эргономичным и мобильным, приводит к значимому уменьшению полезного сигнала. ЧМ с большей базой, хотя и существует (Foerster, Vallon - 160…170 см) приводит к непреодолимым трудностям в эксплуатации «с ходу», и применим только в статическом или квазистатическом режиме.

• 5)    Наиболее перспективным вариантом построения изделия, работающего в динамическом режиме, в целях увеличения темпа поиска и записи наибольшего количества информации (необходимой для последующего построения относительно точной карты магнитных аномалий), является двухмодульный или трехмодульный, с фронтальным расстоянием между ЧМ 0,5…1,0 м ( Foerster, Vallon, Geoscan Res., Bartington ). Трехмодульный вариант наиболее предпочтителен, так как с наибольшей вероятностью определяет наличие ВОП непосредственно по линии движения оператора. Он является компромиссом между обеспечением жесткости конструкции и малой массой,

с одной стороны, и стремлением максимально расширить зону обнаружения, с другой.

• 6)    В современных изделиях применяются алгоритмы электронной компенсации, устранения дрейфа нуля, пространственные фильтры и другие полезные функции, которые обеспечивают оператора дополнительной полезной информацией по принятию решения в добавление к испытанным формам – по стрелке прибора и магнитуде (амплитуде в цифре) на ЖК-мониторе, отражающих величину магнитного поля, а также по звуку (чаще по вариации его частоты, а не силы) в наушниках. Оператор современного зарубежного изделия должен обладать достаточно высокой квалификацией, чтобы принимать решения в полуавтоматическом режиме.

• 7)    Отечественная технология производства феррозондов со стабильными воспроизводимыми характеристиками, их центрирования и калибровки не соответствует современному уровню техники. Вследствие этого лучший отечественный градиентометр МБИ-П [1] имеет

значимые недостатки, главными из которых являются сложная и непрерывная (в том числе механическая) подстройка и калибровка, относительность и большая погрешность измерений, отсутствие выхода цифровых данных. Его технический облик отстает от зарубежных аналогов на 25…30 лет.

• 8)    Весьма перспективным направлением является создание комбинированных мультисенсорных обнаружителей ВОП, использующих 2 и более различных физических методов регистрации неоднородностей в грунте. Работы по созданию комбинированного пассивного магнитометрического и активного вихретокового обнаружителя проводятся, например, фирмой Vallon с 1999 г., имеется действующее устройство на автомобильной тяге. Компания Geoscan Research создала комбинированную систему на основе магнитометрического градиентометра и измерителя резистивности грунта. Мультисенсорные системы поиска ВОП имеют несомненные преимущества, позволяя достичь лучших показателей по точности и темпу поиска