Обнаружение противопехотных мин в почве с использованием теплового воздействия СВЧ-энергии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи УДК 621.365.52

РГ6. од ~ 4 ДЕК "1Г1'

БАКУМЕНКО Алексей Викторович С..-1-

ОБНАРУЖЕНИЕ ПРОТИВОПЕХОТНЫХ МИН В ПОЧВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

СВЧ-ЭНЕРГИИ

Специальность 01.04.03 — «Радиофизика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

г. Москва — 2000

Работа выполнена в Военном представительстве № 67 Министерства обороны РФ.

Научный руководитель — кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Киселев А. Б.

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Русин Ф. С., кандидат технических наук, доцент Чубинский Н. П.

Ведущая организация — ГУ НПП «Магратеп».

Защита состоится 21 декабря 2000 г. в _ часов на

заседании диссертационного совета К 063.91.02 Московского физико-технического института по адресу: 141700, г. Долгопрудный Московской области, Институтский пер., дом 9.

С диссертацией ¡можно ознакомиться в библиотеке МФТИ.

Автореферат разослан „_"_2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета К 063.91.02 кандидат физ.-мат. наук

Коршунов С. М.

Одним из видов вооружения в настоящее^ время являются мины, укрытые под поверхностью почвы. Имеющие малую цену, легко изготовляемые, легко устанавливаемые они наносят ощутимый урон живой силе и технике наступающего противника. Как оборонительное оружие мины используются для защиты своих позиций, для противодействия перемещению противника по коммуникациям, когда он вынужден тратить время на разминирование. В наступательной операции необходимо взламывать оборону противника, нейтрализуя при этом не менее 90 % мин на узких направлениях. После окончания боевых действий такое разминирование становится недостаточным. Согласно данным ООН, в настоящее время в 65 странах мира в земле установлено около 110 млн мин, и ежегодно устанавливается от 2 до 5 млн мин и взрывоопасных предметов, а обезвреживается в год в лучшем случае 100 тысяч. Более 95 % составляют мины противопехотные. На неочищенной от мин территории уже в мирное время гибнут гражданские лица, в том числе женщины и дети.

Известные опособы обнаружения посторонних предметов под поверхностью почвы, в частности мин, основаны на измерении искажения статических характеристик почвы (магнитных, электростатических, тепловых, запаха и др.), обусловленного наличием в ней посторонних предметов. Эти способы сложны, громоздки по оборудованию и, тем не менее, недостаточно надежны, не обеспечивают 100°/о-го выявления мин. Эффективность средств обнаружения мин недалеко ушла от уровня Второй мировой войны. Наиболее перспективным представляется сейчас метод, основанный на принципах радиолокации, т.е. направленного облучения поверхности грунта СВЧ волной и фиксации сигнала, отраженного от предмета, обладающего иными, чем грунт электромагнитными свойствами. Но и этот способ испытывает затруднения при обнаружении мин, не содержащих металла:, или содержащих его в очень малых количествах.

В 1998 г. сотрудниками ГУ НЛП "Магратеп" (Фрязино) М.Ф. Воскобойником и O.A. Морозовым на основе их исследований поглощения СВЧ-энергии диэлектриками был предложен способ обнаружения мин в грунте, заключающийся также в облучении грунта СВЧ-энергией, но фиксацией не отраженного сигнала, а изменения температуры поверхности грунта, появляющегося, если под облучаемой поверхностью спрятан предмет, независимо от того, какой он природы - диэлектрический или металлический.

Но авторы предложенного способа ограничились, по сути дела, только идеей и не довели его до уровня научных и технических решений, при этом

остались не выясненными ни физика явления, ни пути построения реальных систем миноискателей.

Цели и задачи работы.

Целью настоящей работы стало изучение процесса, теплопереноса в грунте, в которой происходит объемное выделение энергии, й проявления этого переноса в изменении температуры поверхности над участками, где заложена и не заложена мина

Были поставлены следующие задачи:

• выявить физику процесса обнаружения мины в грунте в зависимости от свойств грунтов, параметров облучения и от вида объекта -диэлектрические и металлические мины;

• оценить граничные возможности метода по времени поиска, глубине заложения мин, необходимой СВЧ мощности;

• сформулировать пути конкретных инженерных разработок, исходя из физико-технических и военных требований.

Для решения поставленных задач были проведены теоретические и экспериментальные исследования. Особенностью теоретических расчетов было доведение их до приближенных аналитических выражений, выявляющих характерные черты явления в явном виде. Эксперименты проводились как на имитаторах мин, выполненных из разных материалов, так и на реальных образцах мин, применяемых в инженерных войсках РФ.

Научная новизна.

1. Выявлен и обоснован физический механизм явлений, лежащих в основе способа обнаружения противопехотных мин путем закачки-в грунт СВЧ мощности.

2. Выявлены закономерности появления теплового рельефа на поверхности почвы в зависимости от мощности облучения, типа грунтов, типа

материалов корпусов мин и глубины их размещения в грунте.

(

Защищаемые положения.

1. Для обнаружений противопехотных мин, углубленных в грунт, вполне может быть использован эффект, проявляющийся при облучении поверхности грунта СВЧ-энергией и выражающийся в появлении разницы температур над участками, под которыми имеется и отсутствует объект.

2. Физический механизм исследованного эффекта состоит в объемном поглощении грунтом СВЧ энергии и развитии тепловых потоков, изменяющихся рт наличия в грунте объектов с иными, чем грунт, теплофизическими свойствами.

3. Глубину залегания мины в грунте можно определить исследованным способом по экстремуму временной зависимости второй производной разницы температур над миной и в стороне от нее.

Практическая значимость работы.

1 .Способ может быть применен для обнаружения противопехотных мин как в металлических, так и в диэлектрических корпусах

2.На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований сформулированы технические требования к аппаратуре и подготовлено техническое задание на разработку

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Объем диссертации составляет 120 страницы, включая 15 рисунков и 5 таблиц. Библиография содержит 106 наименований.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на семинарах ГУ НПП "Магратеп" 9.06.1998 г. и 12.11.1999 г., на 26-м научно-техническом семинаре ведущих специалистов ГНПП «Исток» в 2000 году, на 10-й (1998) и 12-й (2000г) научно-практических конференциях специалистов СВЧ электроники (г.Вардане), на XVIII (1986 год) и XIX (1988 год) Военно-практических конференциях по СВЧ-технике (г.Москва).

Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 7 печатных работах ( см. список в конце автореферата)

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы и ее научная новизна, приведены основные

положения, выносимые на защиту, дано краткое изложение всех глав диссертации.

В первой главе приведен обзор литературы по обнаружению мин в грунте^- рассмотрены современные тенденции развития способов обнаружения мин, проанализированы материалы международных конференций последних лет по минам и способам их обнаружения, а также типы мины и миноискателей, состоящих на вооружении российской армии. Рассмотрены принципы работы миноискателей. Особое внимание уделено способу, предложенному М.Ф. Воскобойником и О.А.Морозовым (патент РФ № 2 122 224,1998) и являющемуся исходным для настоящей работы.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям процесса распространения тепла в среде, в которой под поверхностью находится мина в диэлектрическом (часть 1 главы) или металлическом (часть 2 главы) корпусах. В обеих задачах решается нестационарное уравнение теплопроводности в пренебрежении теплообменом поверхности почвы с воздухом за период облучения СВЧ энергией, когда нагрев почвы невелик и составляет всего несколько градусов. Для простоты рассматривается одномерная задача, т.е. размеры мины в грунте и угол ее расположения относительно поверхности не учитываются. Считается, что по величине теплопроводности мина резко отличается от окружающего ее грунта. Существенным обстоятельством в построении исходного уравнения и его решении является учет поглощения СВЧ энергии грунтом, которое экспоненциально уменьшается с глубиной. Таким образом, рассматриваются два варианта уравнения теплопроводности с внутренними источниками тепла. Основное направление исследований - получить пусть приближенные, но аналитические выражения для решения.

Прежде всего, рассматривается случай нагрева грунта, в котором отсутствуют какие-либо посторонние объекты (однородная среда). Показывается, что интегрирование исходного уравнения удобно проводить методом преобразований Лапласа, с последующим разложением в ряд Тейлора. Сравнение с точным решением показывает, что хорошую сходимость можно достигнуть уже при двух членах асимптотики (Рис. 1).

Далее рассматривается модель "двухслойной" среды, т.е. состоящей из двух слоев - поверхностный слой грунта и лежащая под ним на глубине Н пластина (мина), обладающая иными, чем грунт теплофизическими параметрами. Если мина диэлектрическая, то функция источников тепла 1(г)= А ехр (-уг), где А=8оу, у =2а, а - коэффициент затухания электромагнитного поля в среде (грунте), Б - плотность энергии электромагнитного поля, падающей на единицу поверхности.

20

Рис.1. Температура на поверхности почвы как функция времени:

верхние кривые - первый член асимптотики при

нижние - точное решение; я - песок; 6 - суглинок-!; в - суглннок-2.

Для мины в диэлектрическом корпусе решение задачи представлено выражением

где:

дТ- прирост температуры над миной относительно участка грунта, облучаемого той же плотностью СВЧ- мощности, Н2

р = . г) = АЯ$~'е~уН - коэффициенты ,не зависящие от времени,

Ц

Д = к/с, р,,

к/ - коэффициент теплопроводности, С/ - теплоемкость, Р1 - плотность грунта;

(С.р,)'1- ( С} р1) '

Я --,

А [Ж +1

к2 \/Д

£>2= к/с2р2,

к2 - коэффициент теплопроводности, с2 - теплоемкость, р2 - плотность мины;

На рис. 2. представлены результаты расчета температуры на поверхности почвы для различных фунтов в зависимости от времени (Я = 3 см).

Рис.2. Зависимость прироста температуры ¿Гот времени Г на поверхности грунта, в котором на глубине 4см заложена мина:

а - песок; б - суглинок-!; в - суглинок-2.

Функция 5Г по (1) представляет особый интерес. Из нее можно

определить глубину Н залегания мины. Для этого надо дважды продифференцировать 5Г по времени.

В результате получим: , ;

Л

Эта неотрицательная функция достигает максимума при = £ и

6

убывает до нуля при / -> +0 и /->+<». Определив (* можно вычислить глубину залегания мины: Н = 6£>| (*. Нормированная к максимальным значениям второй производной функция представлена на рис.3

и р

0.8

0.4

1 N

/ 1 N

11 N

N

*

/ > ч

1 к, N

1

1

0,2

0,6

1,0

Рнс.З. Универсальная зависимость второй производной прироста температуры с/ ЗГЛ/г2 от времени в безразмерных координатах.

В

полевых условиях обнаружения мин иметь комплекс теплофизических параметров почвы в данном конкретном месте не представляется реальным. Обобщая параметры почв, известные по литературе, можно записать формулу (2) в грубом виде Н= £ (Г*),/2, где £= 0.3...0,6. Погрешность для полевых условий в 2 раза можно считать вполне приемлемой.

Задача обнаружения мины в металлическом корпусе в принципе не отличается от вышерассмотренной задачи для мин в диэлектрическом корпусе. Различие лишь в форме задания функции поглощения СВЧ энергии. В этом случае /(г) ~ источник описывается формулой

где Я = Лехр(-2Х/).

Последнее равенство следует из требования непрерывности : при г = £ оба слагаемых в этом выражении должны быть одинаковыми. Такая запись источника в исходном уравнении означает, что толщина металла мала, и, значит, теплопроводностью его можно пренебречь и считать, что тепловой поток от выделения тепла в приповерхностном слое продолжает распространяться вглубь почвы, хотя источников выделения тепла ниже слоя металла уже нет. Отразившаяся от металла СВЧ-энергия добавит этих источников в приповерхностный слой. Такую модель распространения тепла вполне можно представить для случая захоронения противопехотной мины в металлическом корпусе, толщиной которого для настоящих расчетов можно вообще пренебречь и рассматривать металлический слой как бесконечно тонкий.

Для этого случая также получены аналитические зависимости, по которым можно судить о распространении тепла в грунте над миной и в ее отсутствии. Количественно скорость появления температурного отклика на наличие металлической мины выше (примерно в 2 раза), чем от мины диэлектрической. Таким образом, металлическую мину рассматриваемым способом тоже можно обнаруживать и даже быстрее, чем диэлектрическую. Но практика .обнаружения металлических мин, особенно с большим содержанием металла, другими известными способами (например, индукционным, радиолокационным) дает им преимущества во времени обнаружения.

Графики расчета температуры для песчаного грунта, в котором на различной глубине заложена металлическая мина, представлены на рис. 4

7 6 5 4 3 2 1

50 100 150 200 250 300 Воемя. с

Рис.4. Зависимость температуры поверхности от времени для различных глубин залегания металлической мины:

а - Н=2см б-Н=50см.

А что касается обнаружения металлической мины по второй производной, то и здесь проявляется похожая закономерность, причем даже более быстрая.

В третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований. Эксперименты проводились для проверки теоретических расчетов скорости обнаружения мин методом СВЧ облучения с индикацией температуры облучаемой поверхности почвы, а также допустимости предположений, принятых при построении теоретической модели.

Бее эксперименты проводилась на двух частотах - 2,45 и 5,8 ГГц. Источником СВЧ колебаний на частоте 2,45 ГГц служил магнетрон типа М-105 непрерывного генерирования с выходной мощностью до 700 Вт. В качестве источника СВЧ колебаний на частоте 5,8 ГГц использовался клистрон непрерывного генерирования с выходной мощностью до нескольких кВт. В качестве регистратора ИК излучения почвы использовался тепловизор ТВ-03, разработанный в ГН1111 "Исток" для медицинских целей. Он работает в диапазоне длин волн 8-14 мкм, имеет чувствительность не хуже 0,1 °С; для его работы требуется охлаждение жидким азотом. В тепловизоре ТВ-03 предусмотрена возможность измерения как абсолютной температуры объектов, так и разности температура в выбранных точках объектов. Информация отображается на экране видеоконтрольного устройства в виде черно-белого изображения. Схема измерения показана на рис.5

3

1

5

«- 700x700 им -*

Рис.5 Схема изхмерительной установки 1 - генератор, 2- ящик с песком, 3- объектив тепловизора, видеоконтрольное устройство, 5- мина.

2

Результаты измерений температуры грунта с углубленными в них пластинами из разных материалов представлены на рис. 6.

Р 3

3 4 5

Время, мин

6 7

Рис.6. Температура поверхности грунта в зависимости от времени облучения 1-чистый песок, 2-илексиглас , 3-войлок, 4-асбест, 5-медь

---результаты расчега.(а-грунгбез мины,

б-грунт с миной в металлическом корпусе)

7

6

5

4

2

Из рис.6 видно, что наличие в песке пластин из опробованных в эксперименте диэлектрических материалов (плексиглас, войлок, асбест) приводит к заметному приросту температуры поверхности песка по сравнению с экспериментом, в котором эти пластины отсутствовали. Наиболее "обнаружиаемой" была пластина из асбеста, наименее — из плексигласа, как и следовало ожидать с учетом табличных значений их коэффициентов теплопроводности.

Особо стоит остановиться на эксперименте с тонкой медной пластиной. Из рис.6, видно, что уже к концу первой минуты облучения прирост температуры поверхности над медной пластиной в три раза превышает такой же прирост для однородного песка и составляет около

2,8 °С, что многократно превышает чувствительность тепловизора ( 0,1°С ). Такой результат означает, что время обнаружения мин в металлических корпусах исследуемым способом будет достаточно малым.

На рис.7, приведены результаты эксперимента со стальными листами.

1 2 3 4 5 6 7

Время, мин

Рис.7. Зависимость температуры поверхности песчаного грунта от времени облучения при отсутствии и наличии в нем металлической пластины, углубленной на 4 и 7см.

Сталь является материалом, достаточно часто используемым для корпусов, разъемов, пружин и т.д. мин. Из рис.7, видно,что уже к концу первой минуты абсолютный прирост температуры поверхности песка составил 1,2°С для пластины на глубине 4 см и 0,5°С на глубине 7 см по отношению к грунту без заглубленной пластины.

В диссертации представлены результаты обнаружения реальных мин в полевых условиях на полигоне Министерства Обороны..

Основной вывод из проведенных теоретических и экспериментальных исследований формулируется следующим образом:

для обнаружения любых типов мин и в любых грунтах необходимо,

чтобы грунт нагревался под действием облучения СВЧ энергией.

Этот вывод позволяет выдвинуть самые общие технические требования как к самому СВЧ-генератору, так и к ИК-регистратору в миноискателе, работающем по рассматриваемому принципу.

В четвертой главе Сформулированы требования к аппаратуре для поиска противопехотных мин:

1. Частоту излучения следует выбирать не из соответствия с размерами искомого объекта, а такой, чтобы грунт поглощал СВЧ энергию. Частота 5,8 ГГЦ приемлема для миноискателя противопехотных мин.

2. Чем выше плотность СВЧ облучения,тем меньше время поиска мины. Однако, при очень высокой плотности отмечается резкий локальный перегрев почвы, приводящий к лавинообразным неконтролируемым процессам разофева. В дисертации эксперементально показанно, что верхним пределом плотности мощности в миноискателе является величинаЗО Вт/см2.

3. Размер облучаемой площади должен превышать не менее чем в три раза размер искомой противопехотной мины. Однородность плотности мощности по этой площадке должна быть максимальной. Величина этой однородности очевидно зависит от алгоритма обработки результатов измерений теплового отклика.

4. Поскольку выходным сигналом для миноискателя является ИК-излучение, то требования к таким параметрам генератора как стабильность частоты, отсутствие нежелательных (паразитных) сигалов вдали от несущей частоты, низкий уровень шумов вблизи несущей и др. относительно нестроги. Но остается требование малого уровня тех паразитных сигналов, которые способны повлиять на работу электронных блоков ИК индикатора. Генератор миноискателя следует разрабатывать с учетом требований электромагнитной совместимости его с конкретной аппаратурой ИК индикатора.

Важными требованиями к генератору становятся требования по КПД, надежности и долговечности. Эти параметры должны быть максимально высокими.

5. Специфическими требованиями к ИК индикатору, применяемому именно в миноискателе, являются:

• способность быстро, за доли сек., обозревать и запоминать температурный рельеф над заданной площадкой;

• способность выявлять появившиеся в процессе СВЧ облучения малые изменения температуры поверхности почвы и выдавать на индикатор именно эти изменения;

• возможность регистрировать очень малый (доли градуса) прирост температуры;

• возможность работать в полевых условиях, в частности, без охлаждения жидким азотом.

6. Аппаратура в целом должна соответствовать требованиям к военной аппаратуре, эксплуатируемой в полевых условиях.

7. При формулировании технического задания на разработку аппаратуры

поиска необходимо оговорить специальным пунйом и выполнить в обязательном порядке защиту оператора (сапера) от СВЧ излучения.

8. Наличие СВЧ облучения поверхности грунта в двух методах обнаружения мин - радиолокационном и тепловом - позволяет поставить вопрос о едином устройстве, где сочетаются и измерение отраженного радиосигнала и теплового рельефа поверхности. Такое объединение позволит использовать преимущества обоих методов: радиолокатор оперативно даст информацию о глубоко заложенных объектах и укажет на подозрительные области грунта, где целесообразно применить инерционный, но надежный тепловой способ выявления неглубоко заложенных мин.

Целесообразной, по-видимому, может быть и постановка вопроса об использовании в*едином устройстве нескольких частот излучения, имея в виду не только распознавание мин по габаритам, но и поглощение СВЧ энергии разными грунтами.

В приложении приведено техническое задание на разработку аппаратуры, составленное при участии автора и согласованное для реализации с исполнителями.

Основные результаты диссертационной работы

1. В настоящей работе проведены теоретические и экспериментальные исследования метода обнаружения противопехотных мин под поверхностью грунта путем облучения грунта СВЧ-энергией и фиксирования получающегося теплового рельефа поверхности грунта. Доказано, что этот метод является вполне приемлемым для внедрения в войска как метод разведки минных полей.

2. В результате теоретических исследований сформулированы модели распространения тепла в облучаемом СВЧ-энергией грунте при наличии в нем мины в корпусах с отличающимися от грунта теплофизическими характеристиками.

Решения доведены до приближенных аналитических выражений, позволяющих представить зависимости проявляемого теплового рельефа поверхности почвы от свойств грунта, параметров облучения, типа объекта и глубины его залегания.

При этом показана возможность обнаруживать не только мины в металлических корпусах, для которых пригодны известные методы, но и мины в диэлектрических корпусах, для которых применение известных методов затруднительно.

3. Разработан способ, позволяющий с приемлемой точностью определять глубину залегания мины в грунте, в частности, мины в диэлектрическом корпусе. Способ заключается в снятии зависимости температуры поверхности грунта над объектом от времени облучения, преобразовании этой зависимости в зависимость второй производной температуры по времени и суждении по характерным особенностям кривой о глубине залегания мины.

4. Проведены лабораторные экспериментальные исследования нагрева поверхности грунтов при облучении их СВЧ-энергией на частоте 5,8 ГГц для разных вариантов материалов - имитаторов корпусов мин, заложенных под поверхность грунта (медь, сталь, плексиглас, войлок, резина и др.). Все они обнаруживаемы.

5. Проведены испытания в полевых условиях на реальных (но без взрывателей) образцах мин, используемых в российской" армии. Испытания проведены на частоте 2,45 ГГц. В качестве критерия обнаруживаемости использована разница в температурах поверхности почвы над соседними участками, равная 1°С, что на порядок выше точности примененного регистратора температуры -тепловизора. Этот критерий может быть рекомендован для практического использования.

6. На основе проведенных исследований сформулированы конкретные

физико-технические и военно-тактические требования для разработки миноискателя.

Публикации

1. Бакуменко A.B., Воскобойник М.Ф., Киселев А.Б., Морозов О. А., Соколов И.В., Возможности применения СВЧ-энергии для поиска противопехотных мин, "Электронная техника", серия 1, "СВЧ-техника", вып.2 (476), с.57- 59, 2000.

2. Бакуменко A.B., Гордин В.А., Киселев А.Б., Формирование температурного поля на поверхности почвы при облучении ее СВЧ-энергией, "Электронная техника", серия 1, "СВЧ-техника", вып.2 (476), с.60-66, 2000.

3. Бакуменко A.B., Морозов O.A., Пугачев Е.П., Ханюченко Н.И., оценка термографической аппаратуры, предназначенной для обнаружения мин в

почве, "Электронная техника", серия 1, "СВЧ-техника", вып.2 (476), с.67-68,2000.

4. A.B. Бакумечко. Авторское свидетельство СССР №1275478 (1984 г.). Способ функционального преобразования входных сигналов в интервал времени.

5. A.B. Бакуменко, A.A. Старченко. Авторское свидетельство СССР №1116438 (1984 г.). Множительное устройство.

6. A.B. Бакуменко, A.A. Старченко. Авторское свидетельство

' СССР № i 1 i 6439 (1984 г.). Делительное устройство.

7. A.B. Бакуменко. Сравнительная оценка арифметических блоков частотного вычислительного устройства и ЭВМ по времени выполнения операций и аппаратурным затратам. Электронная техника, Серия 1, Электроника СВЧ, выпуск 11 (347), 1982 г.

1.1. Методы обнаружения объектов под поверхностью почвы.

1.2. Мины как вид вооружения.

1.3. Методы обнаружения мин, основанные на различии физических и химических свойств почвы и объекта.

1.3.1. Индукционные детекторы металлических предметов в почве.

1.3.2. Детекторы испаренных миной веществ.

1.3.3. ИК детекторы.

1.3.4. Акустические методы обнаружения мин.

1.3.5. Радиолокационные методы.

1.4. Метод Воскобойника-Морозова.

1.5. Выводы по обзору литературы. Постановка задачи.

Глава 2. Формирование температурного поля на поверхности почвы при облучении ее СВЧ энергией.

2.1. Обнаружение неметаллической мины.

2.1.1. Обоснование модели расчета.

2.1.2. Математическая модель и результаты расчетов для однородной среды.

2.1.3. Математическая модель и результаты расчетов для двухслойной среды.

2.2. Обнаружение металлической мины.

2.2.1. Обоснование модели расчета.

2.2.2. Математическая модель и результаты расчетов.

Глава 3. Экспериментальные исследования.

3.1. Обоснование выбора частотного диапазона.

3.2. Экспериментальное оборудование.

3.2.1. Источники излучения на частоте 2,45 ГГц.

3.2.2. Источники излучения на частоте 5,8 ГГц.

3.2.3. Регистратор теплового (ИК) излучения.

3.2.4. Ящик с песком.

3.3. Исследования нагрева почвы.

3.4. Исследования скорости нагрева почвы в двухслойной модели.

3.5. Эксперименты по обнаружению реальных мин.

Глава 4. Военно-технические аспекты разработанного метода.

4.1. Требования к аппаратуре миноискания.

4.1.1. Требования к частоте излучения.

4.1.2. Требования к выходной мощности.

4.1.3. Однородность излучения по площади.

4.1.4. Специфические требования.

4.1.5. Требования к ИК индикатору.

4.1.6. Требования к обработке результатов.

4.1.7. Требования к аппаратуре в целом.

4.1.8. Требования к аппаратуре по защите сапера от СВЧ излучения.

4.2. Организационно-технические мероприятия.

4.2.1. Необходимость сочетания методов поиска.

4.2.2. Обучение саперов. 102 Заключение. 104 Литература.

Одним из видов вооружения в настоящее время являются мины, укрытые под поверхностью почвы. Имеющие малую цену, легко изготовляемые, легко устанавливаемые они наносят ощутимый урон живой силе и технике наступающего противника. Как оборонительное оружие мины используются для защиты своих позиций, для противодействия перемещению противника по коммуникациям, когда он вынужден тратить время на разминирование. В наступательной операции необходимо взламывать оборону противника, нейтрализуя при этом не менее 90 % мин на узких направлениях. После окончания боевых действий такое разминирование становится недостаточным. Согласно данным ООН, в настоящее время в 65 странах мира в земле установлено около 110 млн. мин, и ежегодно устанавливается от 2 до 5 млн. мин и взрывоопасных предметов, а обезвреживается в год в лучшем случае 100 тысяч. Более 95 % составляют мины противопехотные. На неочищенной от мин территории уже в мирное время гибнут гражданские лица, в том числе женщины и дети.

Известные способы обнаружения посторонних предметов под поверхностью почвы, в частности мин, основаны на измерении искажения статических характеристик почвы (магнитных, электростатических, тепловых, запаха и др.), обусловленного наличием в ней посторонних предметов. Эти способы сложны, громоздки по оборудованию и, тем не менее, недостаточно надежны, не обеспечивают 100%-го выявления. Эффективность средств обнаружения мин недалеко ушла от уровня Второй мировой войны. Наиболее перспективным представляется сейчас метод, основанный на принципах радиолокации, т.е. направленного облучения поверхности почвы СВЧ волной и фиксации сигнала, отраженного от 6 предмета, обладающего иными, чем почва электромагнитными свойствами. Но и этот способ испытывает затруднения при обнаружении мин, не содержащих металла, или содержащих его в очень малых количествах.

В 1998 г. сотрудниками ГУ НЛП "Магратеп" (Фрязино) М.Ф. Вос-кобойником и O.A. Морозовым на основе их исследований поглощения СВЧ энергии диэлектриками был предложен способ обнаружения мин в почве, заключающийся также в облучении почвы СВЧ энергией, но фиксацией не отраженного сигнала, а изменения температуры поверхности почвы, появляющегося, если под облучаемой поверхностью спрятан предмет, независимо от того, какой он природы - диэлектрический или металлический.

Но авторы предложенного способа ограничились, по сути дела, только идеей и не довели его до уровня научных и технических решений, при этом остались не выясненными ни физика явления, ни пути построения реальных систем миноискателей. Цели и задачи работы

Целью настоящей работы стало изучение процесса теплоперено-са в почве, в которой происходит объемное выделение энергии, и проявления этого переноса в изменении температуры поверхности над участками, где заложена и не заложена мина.

Были поставлены следующие задачи: -выявить физику процесса обнаружения мины в почве в зависимости от свойств грунтов, параметров облучения и от вида объекта - диэлектрические и металлические мины;

-оценить граничные возможности метода по времени поиска, глубине заложения мин, необходимой СВЧ мощности;

-сформулировать пути конкретных инженерных разработок, исходя из физико-технических и военных требований. 7

Для решения поставленных задач были проведены теоретические и экспериментальные исследования. Особенностью теоретических расчетов было доведение их до приближенных аналитических выражений, выявляющих характерные черты явления в явном виде. Эксперименты проводились как на имитаторах мин, выполненных из разных материалов, так и на реальных образцах мин, применяемых в инженерных войсках РФ.

Научная новизна

1) Выявлен и обоснован физический механизм явлений, лежащих в основе способа обнаружения противопехотных мин путем закачки в грунт СВЧ мощности.

2) Выявлены закономерности появления теплового рельефа на поверхности почвы в зависимости от мощности облучения, типа грунтов, типа материалов корпусов мин и глубины их размещения в грунте.

Защищаемые положения

1. Для обнаружения противопехотных мин, углубленных в грунт, вполне может быть использован эффект, проявляющийся при облучении поверхности почвы СВЧ энергией и выражающийся в появлении разницы температур над участками, под которыми имеется и отсутствует объект.

2. Физический механизм исследованного эффекта состоит в объемном поглощении почвой СВЧ энергии и развитии тепловых потоков, изменяющихся от наличия в почве объектов с иными, чем почва, теп-лофизическими свойствами.

3. Глубину залегания мины в почве можно определить исследованным способом по экстремуму временной зависимости второй производной разницы температур над миной и в стороне от нее. 8

Практическая значимость работы

1.Способ может быть применен для обнаружения противопехотных мин как в металлических, так и в диэлектрических корпусах

2.На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований сформулированы технические требования к аппаратуре и подготовлено техническое задание на разработку.

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Объем диссертации составляет 124 страницы, включая 26 рисунков и 5 таблиц. Библиография содержит 106 наименований.

1.5. Выводы по обзору литературы. Постановка задачи.

Из всех рассмотренных методов обнаружения мин в почве весьма привлекательным представляется метод, заключающийся в нагреве почвы СВЧ излучением и измерении температуры поверхности. Но предложившие этот метод М.Ф. Воскобойник и O.A. Морозов, также как и новозеландский ученый Л.Картер, ограничились, по сути дела, только идеей и не довели способ до уровня, с которого можно отрабатывать конструкторские решения. Остальные методы встречают серьезные трудности при поиске мин, не содержащих металлы или с минимальным количеством в них металла. И при этом требуют еще сложной радиоаппаратуры.

Но чтобы развить этот метод, надо провести ряд конкретных исследований. В настоящей работе были поставлены следующие задачи:

-выявить физику процесса обнаружения мины в почве в зависимости от свойств грунтов, параметров облучения и от вида объекта - диэлектрические и металлические мины;

-оценить граничные возможности метода по времени поиска, глубине заложения мин, необходимой СВЧ мощности;

-сформулировать пути конкретных инженерных разработок, исходя из физико-технических и военно-тактических требований.

36

Глава П. Формирование температурного поля на поверхности почвы при облучении ее СВЧ энергией.

В настоящей главе представлен теоретический анализ процесса формирования температурного поля на поверхности почвы для случаев наличия и отсутствия в ней мин. Почва облучается СВЧ энергией с заданной плотностью и тепловые потоки по-разному распространяются в объемах почвы, в одном из которых имеется, а в другом отсутствует объект, обладающий иными, чем почва, теплофизическими свойствами. Таким образом, над участками поверхности почвы, где имеется и не имеется спрятанная мина, должен проявиться градиент температуры, который укажет на наличие мины. Таковы физические предпосылки разработанной теории. Целью исследования было получение приближенных аналитических выражений, позволяющих оценить время формирования температурного поля для различных грунтов и глубину залегания мины. А это позволит получить очень важные с практической точки зрения качественные и количественные данные по оценке скорости обнаружения, необходимые для принятия решений о развитии аппаратуры и методики разведки.

2.1. Обнаружение неметаллической мины.

2.1.1. Обоснование модели расчета.

Для простоты предположим, что коллемированный поток мощности, излучаемой СВЧ антенной, поглощается почвой без отражения, что, вообще говоря, справедливо (с точностью порядка 5%) для не очень влажного (менее 10%) грунта. В соответствии с [50] примем, что затухание СВЧ волны в почве имеет экспоненциальный характер, так что выделяемая в каждом элементарном объеме почвы мощность (Вт/см3) определяется как

Р=2а5,0е"2ск,

37 где а - коэффициент затухания (см"1); г - координата, отсчитываемая от поверхности вглубь почвы (см); Яо- плотность СВЧ мощности на поверхности почвы (Вт/см2).

Отвлечемся от столь важных для конкретного случая сведений о форме мины, угле ее расположения относительно поверхности почвы и конкретного значения коэффициента теплопроводности материала мины. Будем считать, что он, по крайней мере, в несколько раз меньше коэффициента теплопроводности почвы.

Задачу определения разности температур на поверхности почвы целесообразно решать в два этапа. Первый этап - определение зависимости температуры на поверхности почвы, равномерно облучаемой энергией плотностью 5*0, от времени для случая отсутствия неоднородностей в глубине разогреваемого слоя. Второй этап - определение зависимости температуры на поверхности "двухслойной" почвы, равномерно облучаемой энергией той же плотностью ¿>о от времени. В данном случае "двухслойность" означает, что, начиная с некоторой глубины Н, значения параметров почвы - теплоемкости с и теплопроводности к - скачком изменяются на некоторую величину и далее остаются таковыми до г = +оо.

Таким образом, мы смоделировали тот факт, что мина достаточно резко изменяет теплопроводность среды в месте ее установки, и в то же время избежали необходимости учитывать граничные условия для мины конкретной формы.

Вычитая один график Т=Т (1) из другого, можно получить "отклик" на облучение СВЧ энергией почвы с миной.

38

Можно и дальше упростить рассмотрение задачи. Положим, что теплоемкость воздуха равна нулю, а конвекция его над почвой отсутствует.*

Поскольку измерители температуры позволяют фиксировать очень малые ее изменения, целесообразно ввести условие, что превышение температуры почвы над миной незначительно по сравнению с температурой окружающей почвы. А это значит, что отдача тепла в воздух будет примерно одинакова на обоих участках почвы: с миной и без нее.

Введенные упрощения, конечно, идеализируют задачу, но они позволяют оценить скорость нарастания температуры и влияние на нее различных параметров почвы.

2.1.2. Математическая модель и результаты расчетов для однородной среды.

Уравнение теплопроводности в однородной среде, т.е. в почве без мины, при простейших граничных условиях и достаточно простых областях решается сравнительно легко. Наличие же переменных параметров (плотности р, коэффициента теплопроводности к, удельной теплоемкости с) существенно усложнит задачу.

Разведка мин целесообразна в течение небольшого отрезка времени (десятки - сотни секунд), поэтому можно задать в качестве граничного условия теплоизоляцию (условие Неймана). На самом деле теплообмен существует, но, как правило, на интересующих нас отрезках времени, и при наблюдающихся перепадах температур он пренебрежимо мал. Учет этих обстоятельств превратил бы нестационарную тепловую задачу в задачу с массообменом, которая имеет к тому же переменные параметры, не внося существенных коррекций в рассматриваемую картину.

39

Уравнение теплопроводности с внутренними источниками тепла [56] имеет вид: дТ с(х) д (х) — = сИу ¿(х) gradГ + / (х, , (1) где х = <х, у, г >, ось г направлена вниз; А = сНу grad- оператор Лапласа; ( - источник тепла (плотность тепла, выделяемого в элементе с1 х), В = к/(ср) - коэффициент температуропроводности. Задача рассматривается в полупространстве г>0.

Начальное значение температуры совпадает с температурой окружающей среды. Его можно принять равным 0. Это означает, что отсчет температуры ведется от исходного начального значения температуры среды.

На поверхности почвы, т.е. при г = 0, нормальную производную также зададим нулевой: дг

Определим функцию ((х,/), которая представляет собой мощность, выделяемую в элементарном объеме почвы. Для площади, облучаемой

9 9 2

СВЧ энергией, т.е. находящейся внутри круга радиуса Я (т.е. х +у <Я ), функция = А ехр(-у г).

Понятно, что для площади, не облучаемой источником СВЧ энергии, ( = 0.

Здесь у = 2а, где а - коэффициент затухания электромагнитного поля; где - плотность энергии электромагнитного поля, падающего на поверхность.

Решение уравнения (1) с условием Неймана (2) для полупространства г > 0, продолженного четным образом по г, известно [56].

В центре круга, т.е. при х = 0, производная дт дг т (о,о,о,г) = х .юсосо / / 2 2 2 г { \

-со - оо - со \ / ^ х ¿у с1г .

Тройной интеграл из выражения (3) сводится к произведению двух интегралов:

Г(о,о,о,г)=(2Л/^гГ/л. (За)

Интеграл 12 по переменной г равен:

2 А

2 А

CQ ехр со I ехр

4 Вг

2 л/БГ

У * у л/Тп у2 ЕП

Здесь целесообразно перейти к новой переменной q: сЬ

36)

Тогда =

4 А се

Ег& (ул/ЁН).

Зв)

41

5?

Двойной интеграл по переменным хиу удобно вычислить, переходя к полярным координатам: 2 Л Г

1Г = 2 л; |ехр - г <3г = л |ехр л — х с/т = 4 71 О?

1 - ехр

Зг)

Подставив (Зв) и (Зг) в (За), получим скорость нагрева центра облучаемой площади как: дТ Т(0,0,0,*) = —Шс(уу[Ш сд

1 - ехр

4)

Для того чтобы получить решение Т(0,0,0,/) данной задачи с правой частью, нужно проинтегрировать Т (0,0,0, г) по переменной t от нуля до/:

Г(0Д0,г)= |оГ(0,0,0,т)А. 2

При Я /4£Н « 1 радиус источника по горизонтали можно считать бесконечным, т.е. теплообменом по горизонтали можно пренебречь и свести задачу к случаю Я = оо, когда решение не зависит от горизонтальных переменных, и задача становится пространственно одномерной. *

Но в одномерном случае получить решение уравнения (1), т.е. проинтегрировать (4), можно проще, а именно - применив к уравнению (1) преобразование Лапласа (неизвестная функция обозначается здесь той же буквой Т): с1 ~ Т рТ = £> — + — ехр(- у г)!р.

5) Это дает качественную оценку зоны поверхности, в которой зависимость температуры от времени существенно отличается от зависимости в центре (х = у = 0).

42

Общее решение этого обыкновенного дифференциального уравнения второго порядка дается формулой: где В А срр(р-Ву2)

Поскольку мы рассматриваем решения, не возрастающие при г +оо, а величина комплексного параметра Кер>0, то С, = о.

Чтобы определить коэффициент Сь подставим полученное выражение в граничное условие (2). Имеем:

С, = -у Я В =

V Р , Ау Р срр(р-Е>у2)

Отсюда следует, что решение (точнее, его изображение Лапласа) на поверхности почвы (г = 0) имеет вид: г(о,р) = В + С, = А с6р

V Р или после обратного преобразования Лапласа [57]:

2лЦ ср у

71 у -О ср

2Л--1 п

6) Л что совпадает с решением, получаемым в результате интегрирования (4). Для доказательства этого следует продифференцировать (6). Также легко проверить, что Г(0,0) = 0.

Решение (6) можно разложить в ряд Тейлора по I и использовать лишь первые члены разложения, так как сравнение с точным решением показывает хорошую сходимость при двух или трех членах асимптотики. По

43 этому в дальнейших расчетах двухслойной задачи (с миной) мы можем использовать сразу асимптотические приближения.

На рис. 2.1 приведено решение (6) уравнения теплопроводности (1) для трех вариантов сред, указанных в таблице 2.1.

Во всех примерах амплитуда источника составляет: £ = 0,5 Вт/см2.

На рисунках 2.1 помимо точных решений приведены и асимптотические с первым членом разложения. (На рис.2.1 .в для суглинка приведены асимптотические решения с учетом одного и двух членов разложения). Слабое расхождение точного и асимптотического решений позволяет использовать асимптотику и в дальнейшем.

2.1.3. Математическая модель и результаты расчетов для двухслойной среды.

Постановка задачи для этого случая отличается от рассмотренного граничными условиями, т.е. тем, что на глубине 0 <г<Н среда та же, что и в таблице, а при г > Н она имеет иные параметры: сг = 1 Дж/г-К, р2 =1,2 г/см3, к2 - 0,002 Вт/см-К.

На границе сред, при г = Н, выполняются условия стыковки:

Т(Н-0,г) = Т(Н + 0,1), с!Т(Н - 0,0 . сИ(Н + 0,0 пл

1 ~ - к2 аг аг

45

Заключение.

1. В настоящей работе проведены теоретические и экспериментальные исследования метода обнаружения противопехотных мин под поверхностью грунта путем облучения почвы СВЧ энергией и фиксированием получающегося теплового рельефа почвы. Доказано, что этот метод является вполне приемлемым для внедрения в войска как метод разведки минных полей.

2. В результате теоретических исследований сформулированы модели распространения тепла в облучаемом СВЧ энергией грунте при наличии в нем мины в корпусах с отличающимися от грунта теплофизическими характеристиками.

Решения доведены до приближенных аналитических выражений, позволяющих представить зависимости проявляемого теплового рельефа поверхности почвы от свойств грунта, параметров облучения, типа объекта и глубины его залегания.

При этом показана возможность обнаруживать не только мины в металлических корпусах, для которых пригодны и известные методы, но и мины в диэлектрических корпусах, применение для которых известных методов затруднительно.

Разработан способ, позволяющий с приемлемой точностью определять глубину залегания мины в грунте, в частности, мины в диэлектрическом корпусе. Способ заключается в снятии зависимости температуры поверхности почвы над объектом от времени облучения, преобразовании этой зависимости в зависимость второй производной температуры по времени от времени и суждении по характерным особенностям кривой о глубине залегания мины.

3. Проведены лабораторные экспериментальные исследования нагрева поверхности грунтов при облучении их СВЧ энергией на частоте 5,8 ГТц для разных вариантов материалов - имитаторов корпусов мин, заложенных

105 под поверхность грунта (медь, сталь, плексиглас, фторопласт, полиэтилен, войлок, резина и др.). Все они обнаруживаемы.

4. Проведены испытания в полевых условиях на реальных (но без взрывателей) образцах мин, используемых в российской армии. Испытания проведены на частоте 2,45 ГГц. В качестве критерия обнаруживаемости использована разница в температурах поверхности почвы над соседними участками, равная 1°С, что на порядок выше точности примененного регистратора температуры - тепловизора. Этот критерий вполне может быть рекомендован для использования на стадии исследования.

5. На основе проведенных исследований сформулированы конкретные физико-технические и военные требования для разработки миноискателя.

В заключение хочу выразить благодарность: -моему научному руководителю Киселёву Алексею Борисовичу за постановку задачи и постоянное внимание к работе,

-коллективу Военного Представительства № 67 Министерства Обороны РФ, и прежде всего, Герасименко Сергею Валерьевичу, Арсентьеву Алексею Юрьевичу, Техану Александру Иосифовичу, Дмитренко Геннадию Николаевичу и Чевордаеву Юрию Анатольевичу - за помощь в оформлении диссертации и понимание трудностей диссертанта, -Гордину Владимиру Александровичу за помощь в проведении теоретических исследований,

-сотрудникам ГНПП «Исток» Жукову Анатолию Григорьевичу и Пугачеву Евгению Петровичу за предоставление тепловизора для экспериен-тов,

-сотрудникам 15ЦНИИ МО Ханюченко Николаю Ивановичу и Качкину Владимиру Павловичу - за помощь в проведении экспериментальных исследований на полигоне,

-Генеральному Конструктору ГНПП «Исток» Реброву Сергею Ивановичу - за суровую, но доброжелательную критику,

107

1. Bird Ch.," The Divining Hand: The art of searching for water, oil? Minerals and other natural resources or anything lost, missing or badly needed", Ed. Dutton, New York, 1979.

2. Prokop O., Wimmer W., "Wunschelrute, Erdstahlen, Radiasthesie: Die okkulten Strahleniunligkeitslehren im Lichte der Wissenschaft", Enke Verlag, Stuttgart, 1985.

3. Валдманис Я. Я., Долацис Я.А., Калнинь T.JL, "Лозоходство -вековая загадка, изд. "Зинатне", Рига, 1979.

4. Сочеванов Н.Н., Стеценко B.C., Чекунов А.Я., Использование биолокационного эффекта при поиске месторождений и геологическом картировании, М., Радио и связь, 1984.

5. Дубров А.П., Земное излучение и здоровье человека, изд. "Аргументы и факты", 1992.

6. М.И. Финкелыптейн, B.JT. Мендельсон, В. А. Кутев, Радиолокация слоистых земных покровов, М., Сов. Радио, 1977.

7. Daniels D.J., Surface Penetrating Radar for Industrial and Security Applications, Microwave Journal, v. 37,No. 12, p.68-82, 1994.

8. Nicoud J.D., Humanitarian demanding.lt is worth to invest in tech-nologiy?, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 13-18, Gold Coast, Australia, 13-18 May, 2000.

9. Константинов А., Берлин В., Индукционные переносные миноискатели ( по иностранным армиям), Техника и вооружение, № 7, с.9, 1988.

10. Жуков С., Современные и перспективные средства минирования, Зарубежное военное обозрение, № 9 и 10, 1996.

11. Жуков С., Средства инженерного вооружения армии Китая, Зарубежное военное обозрение, № 1, с. 25-27, 1996.

12. Жуков С., Новые итальянские противопехотные мины, Зарубежное военное обозрение, № 2, с.27-28, 1996.

13. Жуков С., Средства разминирования сухопутных войск Египта, Зарубежное военное обозрение, № 4, с.27-28, 1996.

14. Sloan С. Е. Е., Mine warfare on land, London, 1986.

15. Explosive ordnance reconnaissance in US Army, Waschington,1981.

16. Колибернов E.C., Корнев В.И., Сосков A.A., ( под ред. Маршала С.Х. Аганова), Справочник офицера инженерных войск, М.,Воениздат, 1989.

17. Осадчий Е.М., Рабочие процессы военно-инженерной техники для разведки, устройства и преодоления минно-взрывных заграждений, Учебное пособие Военно-инженерной Академии, М.,1993.

18. Бородуллин Ю.И. Маркленко A.B., Противотанковые и противопехотные мины. (Учебное пособие). Пенза. 1999.

19. Тихов В., Робот обнаруживает мины по запаху, Зарубежное военное обозрение, № 2, с.56, 1997.

20. Жуков С., Опыт разминирования местности в условиях локальных военных конфликтов, Зарубежное военное обозрение, № 6, с. 14- 15, 1998.109

21. Bruschini С., Metal Detectors for Humanitarian Demining, Mine Identification Novelties Euroconference, p.24-30, Firenze-Italy, 1-3 October 1999.

22. Iscander D.R., Zoubir A.M., Chant I., Time-varying spectrum based detection of landmines using ground penetrating radar, Proc. of the 8th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 65-68, Gold Coast, Australia, 13-18 May, 2000.

23. Аверченко A.M. и др. ( под ред. К.Е. Кочеткова), У истоков создания средств инженерного вооружения (1919 1994), Краткий исторический очерк, посвященный 75-летию 15-го ЦНИИ им. Д.М. Карбышева, изд. ЦНИИ-15,1994.

24. Киселев А.Б., Симфония в диапазоне сверхвысоких частот, Электроника (наука, технология, бизнес), вып.2, с.47-48, 1998.

25. Pardo М. and oth., Towards an Electronic Nose for Demining Based on Semiconductor Thin Films, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 82-86, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

26. D' Amico A. and oth, How far can we push the chemical resolution of solid state gas sensors, Mine Identification Novelties Euroconference, p.87-89, Firenze-Italy, 1-3 October 1999.

27. Daniels DJ., An overview of RF sensors for mine detection. Radi-ometry, Quadrupole Resonance, Radar , Mine Identification Novelties Euroconference, p.31-47, Firenze-Italy, 1-3 October 1999.

28. Р.Осборн, Возможность создания ИК миноискателя, Электроника, №31, 1963.

29. Sjokvist S., Georgson М., Rinberg S., Loyd D., Simultation of Termal Contrast on Solar Radiated Sand Surfaces Containing Buried Minelike Objects, Proc. of the 2d Conference "Detecnion of abandaned land mines", p. 115-123, 12-14 October 1998.110

30. L. van Kempen and oth., Digital signal/ image Processing for Mine Detection, Mine Identification Novelties Euroconference, p. 48-53, Firenze-Italy, 1-3 October 1999.

31. House L.J. and Pape D. B., Method and apparatus for acoustic energy identification of objects buried in soil, US Patent № 5 357 063, kji. 181/108 (GO IV 1/04), 1994.

32. Rogers A.J. and Don C. G., Object detector for detecting buried objects, US Patent № 5 563 848, kji. 367/99 (G01S 15/04), 1996.

33. Caukfield D., Acoustic detection apparatus, US Patent № 4 922 467, kji. 367/87, 1990.

34. Donskoy D.M., Nonlinear seismo-acoustic techniques for land mine detection and discrimination, Detection of abandoned land mines, Proc.2-d Conf., p. 244-248, 12-14 October 1998.

35. Huston D. and oth, Damage detection in roadways with ground penetrating radar, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 91-94, Gold Coast, Australia, 13-18 May, 2000.

36. Chubinsky N., Krampuls A., GPR permafrost survey in forested and forestless land in Yakutia,, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 91-94, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

37. Fan-nian Kong, Choice of antenna type and frequency range for testing concrete structures, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 91-94, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

38. Chi-Chih Chen and Higgins M. B., A new ultra-wide bandwidth horn-fed dipole GPR antenna design, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 708-711, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

39. Chubinsky N., Krampuls A., Probe of pulse amplitude of electromagnetic field for investigation of GPR antenna performance,, Proc. of the 81.lth Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 75-79, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

40. Chignell R. J. and oth., The radar requirements for detecting antipersonnel mines, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p.861-866, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

41. Irving J., Knight R., Estimation and correction of wavelet dispersion in GPR data, , Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 561-566, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

42. Groentnboom J., Data processing for a landmine detection dedicated GPR, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 867-871, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

43. Sai В., Ligthart, Improved GPR data preprocessing for detection of various land mines,, Proc. of the 8-th Int. Conference on Ground Penetrating Radar, p. 80-83, Gold Coast, Australia, 13-18 May 2000.

44. O.A. Морозов, М.Ф. Воскобойник, Способ обнаружения мин, Патент РФ № 2 122 224, МКИ G01V 3/08, 1998.

45. Carter L.J., Bryant G.H.B., Le Fevre M., Wong W.C., Moisture and mine detection, Proc. of EUREL/ IEE Confidence on the Detection of Abandonet Landmines, Edinburgh, IEE Conf. Publication No 431, p. 83-87, 1996.

46. Гольцова М.И., В Эдинбурге обсуждаются проблемы поиска мин, актуальные и для России, Электроника (Наука, технология, бизнес), №3-4, с.51-54, 1997.

47. Лещанский Ю.И., Лебедева Г.Н., Шумилин В.Д., Электрические параметры песчаного и глинистого грунтов в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн, Известия ВУЗов, Радиофизика, t.XIV, № 4, с. 562-569, 1971.

48. Хипп Дж., Зависимость электромагнитных характеристик почвы от влажности, плотности почвы и частоты, ТИИЭР, т.62, №1, с. 122-127, 1974.

49. Мисник Ю.М., Основы разупрочнения мерзлых пород СВЧ полями, Л., изд. ЛГУ, 1982.

50. Крампульс А.Ю., Чубинский Р.П., Выбор частотного димапазона георадиолокатора для обнаружения диэлектрических мин в грунтах и строительных конструкциях, "Электронная техника", серия 1, "СВЧ-техника", вып. 2(476), с.69-71, 2000.

51. Электронная техника, серия 1, СВЧ-техника, вып.2 (476), 2000 (под редакцией В.Г. Калашникова, А.Б. Киселева и O.A. Морозова).

52. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1966.

53. Бейтмен Г., Эрдейи А., Таблицы интегральных преобразований. -М.: Наука, 1969.

54. Бербасов В.А., Васильев Э.Г., и др., СВЧ-разогрев загустевших нефтепродуктов в железнодорожных цистернах, Электронная техника, серия 1, СВЧ-техника, вып.2 (476), с.25-29,2000.

55. Закурдаев А.Д., Создание усилительного клистрона непрерывного действия с выходной мощностью не менее 10 кВт в диапазоне частот 5 6,4 ГГц. Технический отчет ГНПП "Исток" № 6-3791,1970.

56. Тепловизор ТВ-03. Технические условия 6ВО. 282.000.ТУиз

57. Апенышева Н.П., Захаров П.В., Коренева Л.Г., Марков А.Г., Влияние психогенных факторов на динамику температуры кистей рук человека. Сб. "Тепловидение", № 9, 1992.

58. Райгородская Т.Г., Решетникова Т.С., Вораксо И.Х., Возможности использования тепловизионного медицинского обследования на предприятии, Сб. "Тепловидение", №9, 1992.

59. Физические величины, справочник.(под ред. И.С.Григорьева и Е.З.Мелихова), Энергоатомиздат, с.360,1991.

60. ГОСТ РВ 20.39.411-97 (КОТТ и ЮС) Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Общие положения.

61. ГОСТ РВ 20.39.412 ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Общие технические требования.

62. ГОСТ РВ 20.39.413 ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Требования к надежности.

63. ГОСТ РВ 20.39.414.1 ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Классификация по условиям применения и требования стойкости к внешним воздействующим факторам.68. ГОСТ РВ 20.39.414.2.

64. ГОСТ РВ 20.39.415 ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Требования к построению и содержанию технических условий.

65. ГОСТ РВ 20.57.411 Комплексная программа качества. ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Организация работ по сертификации систем качества и производств.

66. ГОСТ РВ 20.57.412 КСКК. ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Требования к системе качества.

67. ГОСТ РВ 20.57.413 КСКК. ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Контроль качества готовых изделий и правила приемки.114

68. ГОСТ РВ 20.57.414 КСКК. ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Методы оценки соответствия требованиям к надежности.74. ГОСТ РВ 20.57.415.

69. ГОСТ РВ 20.57.416 КСКК. ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Методы испытаний.

70. ГОСТ РВ 20.57.417 КСКК. ИЭТ, КЭ и ЭТ в/н. Система взаимоотношений поставщик-потребитель (заказчик).

71. ГОСТ РВ 20.39.301-98. КСОТТ. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Общие технические требования. Методы обеспечения и оценки соответствия требованиям . Основные положения.

72. ГОСТ РВ 20.39.302-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Требования к программам обеспечения надежности и стойкости к воздействию ионизирующих и э/м излучений.

73. ГОСТ РВ 20.39.303-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Требования к надежности. Состав и порядок задания.

74. ГОСТ РВ 20.39.304-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Требования стойкости к внешним воздействующим факторам.

75. ГОСТ РВ 20.39.305-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Требования стойкости к воздействию поражающих факторов ЯВ и ИИ ЯУ и космического пространства.

76. ГОСТ РВ 20.39.306-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Требования стойкости, прочности и устойчивости аппаратуры спец. боеприпасов к воздействию механических и климатических факторов.115

77. ГОСТ РВ 20.39.307-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Требования стойкости аппаратуры спец. боеприпасов к воздействию поражающих факторов ЯВ и ИИ ЯУ.

78. ГОСТ РВ 20.39.308-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Требования стойкости к воздействию э/м полей и токов источников естественного и искусственного происхождения.

79. ГОСТ РВ 20.39.309-98. КСОТТ. АПУ и О в/н. Конструктивно-технологические требования.

80. ГОСТ РВ 20.57.304-98. КСКК. АПУ и О в/н. Методы оценки соответствия требованиям надежности.

81. ГОСТ РВ 20.57.305-98. КСКК. АПУ и О в/н. Методы испытаний на воздействие механических факторов.

82. ГОСТ РВ 20.57.306-98. КСКК. АПУ и О в/н. Методы испытаний на воздействие климатических факторов.

83. ГОСТ РВ 20.57.307-98. КСКК. АПУ и О в/н. Методы испытаний на воздействие специальных сред.

84. ГОСТ РВ 20.57.308-98. КСКК. АПУ и О в/н. Методы оценки соответствия требованиям стойкости к воздействию ионизирующих, светового и э/м излучений ЯВ и ИИ ЯУ и космического пространства.

85. ГОСТ РВ 20.57.309-98. КСКК. АПУ и О в/н. Методы оценки соответствия требованиям стойкости к воздействию э/м полей и токов источников естественного и искусственного происхождения.

86. ГОСТ РВ 20.57.310-98. КСКК. АПУ и О в/н. Методы оценки соответствия конструктивно-технологическим требованиям.

87. ГОСТ РВ 20.57.312-95. КСКК. АПУ и О в/н. Методы измерения характеристик механических и климатических ВВФ.116

88. РДВ 319.01.09-94. КСКК. АПУ и О в/н. Аппаратура военного назначения. Руководство по оценке правильности применения ЭРИ.

89. РДВ 319.01.11-98. КСКК. АПУ и О в/н. Типовые методы ускоренных испытаний на безотказность и долговечность.

90. РДВ 319.01.12-98. КСКК. АПУ и О в/н. Наземная техника связи. Типовые методики многофакторных испытаний на безотказность и долговечность.

91. РДВ 319.01.13-99. КСКК. АПУ и О в/н. Оценка метрологического обеспечения.

92. РДВ 319.01.14-98. КСКК. АПУ и О в/н. Авиационное бортовое оборудование. Типовые методики эквивалентно-циклических испытаний на безотказность.

93. РДВ 319.01.15-98. КСКК. АПУ и О в/н. Типовые методики ускоренных испытаний. Сохраняемость при хранении и транспортировке.

94. РДВ 319.01.16-98. КСКК. АПУ и О в/н. Типовые методики оценки показателей безотказности и ремонтопригодности расчетно-экспериментальными методами.

95. РДВ 319.01.17-98. КСКК. АПУ и О в/н. Типовая методика сравнительной оценки затрат на проведение испытаний на надежность нормальным и ускоренным методами.

96. РДВ 319.01.18-98. КСКК. АПУ и О в/н. Организационно-техническое обеспечение и общие правила проведения испытаний на надежность. Формы учетных документов.

97. РДВ 319.01.19-98. КСКК. АПУ и О в/н. Типовые методики оценки и расчета запасов в комплектах ЗИП.117

98. РДВ 319.01.20-98. КСКЕС АПУ и О в/н. Положение о справке "Надежность ЭРИ".

99. РДВ 319.02.24-99. КСКК. АПУ и О в/н. Методы проведения отбраковочных испытаний.

100. И.Я.Берлин, Альбом-справочник по развитию средств поиска мин и боеприпасов за период с 1934 по 1960 год, Изд. в/ч 12093, 1990г.1191. ОСНОВАНИЕ да ШПШШЫШ НИР

101. Твшяпвкгщй план НИР я СКР ГНШ "Herae*.1. Договор о 1НГШ "Йотов*»12. Црбдщшию-юшоднитвль НИР17 НЛП •Магратап".2. ЦЕЛЬ И ЗАДШ НИР

102. НИР цроводитоя как контрагентская работа » рамках НИР

103. Рабселькор*11 выполняемой 1ШШ *йотек" по договору е я/ч 25580.

104. Соаданиа СВЧ модуля ддя равномерного обдутання ваданнойплоадда на поверхности тчш о долговечными клистронами и магнет*рошеш а ка^зствз йсточкшш СВЧ энергии, которой ношт быть иошш&юван в штзротх МО РФ при аощшш СВЧ мшожак&гвж.3. ТРЕБОВАНИЯ К ВШШНЕНЙЮ ШР

105. СШ модуль должен быть реализован на одной из разрешенных чао гот (0,915 ГГц; 2,45 ГГц; 5,8 ГГц).4. ТЕШЧБСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ41. /л'/ХОДШШ мощность МОДУЛЯ ~ nopfW'n I. 2 кВт.

106. Сюлутшзя площадка почвн «■ кз mim 0,5x0,5 Ы),43. та от рупора вал площадкой порзжд 30 сш.4,4« Норааяшарность плотности noxoica иосщосгти в пределах облзг*шшой площади на поверхности почвы « не хуав 0,8.

107. PiusiM работы модуля непрерывное кзлучшше.5. ЭТАПЫ НИР

108. Этапы НИР в соответствии о требованиями ГОСТ В 29110-1121