Устройства обработки видеосигнала

Для управления многокамерными системами теленаблюдения и обработки видеоизображения применяются следующие основные устройства:

– видеокоммутаторы;

– видеоквадраторы реального времени;

– видеомультиплексоры;

– матричные коммутаторы

Видеокоммутаторы представляют собой самые простые устройства управления небольшими видеосистемами (обычно до восьми телекамер). Коммутатор позволяет выводить на экран монитора изображение от любой телекамеры системы в ручном или автоматическом режиме. В автоматическом режиме время переключения обычно регулируется от 0,5 до 60 с. Большинство видеокоммутаторов имеют «тревожные» входы для подключения внешних устройств

Видеоквадраторы реального времени (или просто квадраторы) применяются в небольших системах теле наблюдения (до четырех телекамер) для одновременного вывода на экран монитора изображения от всех телекамер в реальном масштабе времени в режиме мультикартинки, т.е. каждое изображение занимает ¼ экрана.

Видеомультиплексоры предназначены для управления работой многокамерной системы (до 16 телекамер), а также для обработки видеосигналов при записи на спецвидеомагнитофон и воспроизведении. Видеомультиплексор обладает всеми функциями видеокоммутатора и видеоквадратора.

Матричные коммутаторы - это устройства, позволяющие построить гибкую и легко настраиваемую систему охранного телевидения. Матричный коммутатор позволяет вывести видеосигнал с одной из подключенных телекамер на любой монитор системы или видеомагнитофон. Кроме того, он позволяет программировать последовательности вывода видеосигналов на мониторы и видеомагнитофоны, а также предустановки для опорно-поворотных устройств и трансфокаторов, причем для каждой камеры задается индивидуальное время вывода на определенный монитор

Видеодетектор движения представляет собой электронный блок, который хранит в памяти текущее изображение с телекамеры и подает сигнал тревоги при возникновении изменений в охраняемой зоне. Видеодетекторы движения применяются, главным образом, в системах охраны крупных объектов, где оператору приходится контролировать большое количество камер. Детекторы движения могут функционально входить в состав мультиплексоров.

Устройства передачи видеоизображения. Для передачи телевизионного сигнала могут использоваться как проводные каналы связи (коаксиальные кабели, телефонные линии, волоконно-оптические линии), так и беспроводные каналы: радио- или ИК канал.

 

 

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КРАСНОДАРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра информационной безопасности

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Начальник кафедры информационной безопасности

подполковник полиции

 

                 А.Б. Сизоненко

«____» _______________ 2015 г.

 

 

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕХНИКА ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ

 

Лекция

 

Тема № 6 «Поисковая техника, средства контроля и досмотра»

 

Обсуждена и одобрена

на заседании кафедры ИБ

Протокол № _________

от «___»________2015 г.

 

 

Подготовил:

преподаватель кафедры ИБ

майор полиции

_________А.Г. Александров

 

 

Краснодар 2015

План лекции

 

Введение. 3

1. Понятие и классификация досмотрово-поисковой техники. 4

2. Средства визуального контроля. 7

3. Металлоискатели. 10

4. Рентгеновские и рентгенотелевизионные установки. 15

 

 

Литература

Специальная техника органов внутренних дел: Учебник. – Краснодар: Краснодарский университет МВД России, 2011. – 245 с.

 

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

 

Оборудование классов.

Слайды.

LCD-проектор

 

Введение

Потребность в создании досмотровой техники возникла после ряда террористических актов, захвата воздушных судов и других транспортных средств. Возникла необходимость контроля пассажиров, их ручной клади и багажа в целях недопущения возможности проноса оружия, взрывчатых средств и других предметов, которые могут представлять опасность.^[6]

В связи с этой проблемой во всех ведущих странах начались работы по созданию эффективной досмотровой техники и организации ее производства.

В СССР эта проблема возникла в 1978 г., когда в рамках подготовки к Московской Олимпиаде было обнаружено, что аэропорты страны, которые должны были принимать гостей и участников Олимпиады, не оборудованы средствами защиты от террористических и других вандальных актов.

За относительно короткое время была проведена конструктивная разработка и обеспечен промышленный выпуск рентгенотелевизионных интроскопов «Луч-1», в которых формирование рентгеновского изображения содержимого досматриваемых объектов, установленных на транспортере, производилось с помощью синхронного вращения рентгеновских генераторов и приемников.

После проведения Олимпиады в рамках работ по совершенствованию и разработке технических средств досмотровой техники была поставлена задача не только повышения эффективности действия существующих средств и расширения условий их применения, но и поиска путей создания новых средств, которые позволили бы контролировать не только проносимые личные вещи и багаж, но и владельцев этих предметов. Учитывая широту и разнообразие средств, используемых для осуществления террористических актов, появилась необходимость обнаружения наряду со штатным огнестрельным и холодным оружием и других всевозможных стреляющих, колющих, режущих предметов и взрывчатых веществ.

 

 

5. Понятие и классификация досмотрово-поисковой техники

Под досмотрово-поисковой техникой понимается комплекс технических средств, используемый для поиска объектов, обнаружение которых органами чувств человека затруднено или невозможно, а также для контроля посетителей и пассажиров, их вещей (ручной клади, багажа и т.п.) при обеспечении безопасности различных учреждений, массовых мероприятий и общественного транспорта.

К досмотровому оборудованию относятся, например, стационарные и переносные (портативные) рентгено-телевизионные установки, различные металлодетекторы, от простейших ручных до арочных многозонных установок и специальных селективных устройств, эндоскопы и досмотровые зеркала. К досмотровому оборудованию так же следует отнести детекторы опасных жидкостей и паров взрывчатых веществ, а также детекторы часовых механизмов, как механических, так и электронных.

Досмотровую и поисковую технику можно классифицировать по ряду признаков: по обнаруживаемому параметру (или физическому признаку объекта), по объекту поиска или досмотра, по мобильности. Классификация поисковой и досмотровой техники по указанным признакам показана на рис. 1.1.

Многие образцы технических средств, используемых для контроля и досмотра, можно отнести к интроскопам.

Интроскопия (от лат. intro — внутри и греч. skopeo — смотрю, рассматриваю, наблюдаю) неразрушающее исследование внутренней структуры объекта и протекающих в нём процессов с помощью звуковых волн, электромагнитного излучения различных диапазонов, постоянного и переменного электромагнитного поля и потоков элементарных частиц. К этой группе относятся рентгеноскопическое оборудования, тепловизоры, радиоволновые, средства визуального контроля и др.

Для обнаружения одного и того же объекта могут быть использованы приборы, осуществляющие поиск по разным физическим принципам. Например, для обнаружения людей используют газоанализаторы (например прибор «Гиацинт»), тепловизоры (неохлаждаемый поисково-наблюдательный тепловизор «Катран-3»), средства регистрации акустических колебаний (Лаванда М), радиоволновые средства (радар-обнаружитель людей за преградами РО-400).

Прибор «Катран-3» (рис. 1.2, а) обеспечивает визуализацию теплоизлучающих объектов, наблюдение динамики теплообмена и позволяет обнаружить человека на дистанции не менее 1 км ^[7].

Прибор «Лаванда М» (рис. 1.2, б) предназначен для обнаружения живых объектов (людей, животных) в закрытых (скрытых) объемах транспортных средств, зданиях ^[8].

 

Рис. 1.1. Классификация досмотровой техники

 

Рис. 1.2. Средства обнаружения людей

В основе действия прибора обнаружения человека лежит преобразование механических колебаний кузова автомобиля, вызываемых жизнедеятельностью организма укрывающегося человека (биение сердца, дыхание, сокращение мышц), в звуковые сигналы. Колебания кузова автомобиля воспринимаются и преобразуются в электрические сигналы пьезоэлектрическим преобразователем вибраций, встроенным в прибор. Частота этих колебаний составляет менее 20 Гц. Такие колебания не воспринимаются человеком на слух. Дальнейшее преобразование сигнала приводит их к частоте звука, воспринимаемой человеческим ухом.

В то же время тепловизоры используются для поиска пустот, принципы регистрации акустических колебаний – при поиске механических часовых замедлителей взрывных устройств, газоаналитические методы – при поиске наркотических средств и взрывчатых веществ.

 

 

6. Средства визуального контроля

Средства визуального контроля предназначены для обследования мест, осмотр которых невооруженным глазом затруднителен или невозможен. Средства визуального контроля можно разделить на специальные досмотровые зеркала, эндоскопы, специальные видеокамеры (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Классификация средств визуального контроля

Досмотровые зеркала – вспомогательные технические средства, предназначенные для визуального осмотра мест, доступ к которым затруднен или ограничен: в помещениях, транспортных средствах, контейнерах с грузом на предмет обнаружения подозрительных предметов (ВУ, радиомаяков и других посторонних предметов, свободный оборот которых запрещен). Наиболее часто досмотровые зеркала применяются для автомобильного транспорта: днищ, колесных арок и других труднодоступных мест. Типовой досмотровый комплект зеркал включает в себя набор сменных зеркал различных размеров и конфигурации и телескопическую штангу, на которой с помощью подвижных шарнирных соединений закрепляется осветитель и одно из зеркал. Осветитель в большинстве случаев светодиодный, за счет чего обеспечивается высокая яркость свечения и малое энергопотребление, что особенно важно в нестационарных условиях. Зеркала, входящие в досмотровые комплекты, имеют, как правило, круглую форму и размеры от 60-220 мм в диаметре, а также прямоугольную форму с двумя наиболее распространенными типоразмерами зеркал 50х90 мм и 60х110 мм.

Эндоскоп это оптический прибор, предназначенный для визуального контроля объектов, имеющих сложную геометрию, к которым невозможен прямой доступ.

Типовая структурная схема эндоскопа показана на рис. 2.2.

 

Рис. 2.2. Типовая схема эндоскопа

Оптоволоконный эндоскоп состоит из объектива, совмещенного источником света, световода и окуляра. Основным элементом эндоскопа является световод, изготовленный из множество оптоволоконных нитей. Свет по оптоволокну распространяется за счет многократного переотражения от внутренних стенок оптоволокна. Это позволяет свету распространяться вдоль него даже если оно изогнуто. Светодовод является направляющей средой для световых волн. Объектив воспринимает световые лучи и проецирует их на вход световода. На противоположном конце световода расположен окуляр, через который можно производить наблюдение невооруженным глазом. Большинство эндоскопов имеют возможность подключать к окуляру объектив фотоаппаратов или видеокамер для осуществления документирования процесса досмотра. Рабочая часть эндоскопа имеет систему управления, позволяющую оператору с помощью системы тросов изменять угол поворота объектива.

Телевизионные эндоскопы отличаются от оптоволоконных тем, что изображение воспринимается миниатюрной видеокамерой, с помощью которой преобразуется в электрический сигнал. Сигнал передается на приемную сторону по проводнику. Существуют и беспроводные системы, в которых сигнал от видеокамеры передается по радиоканалу, а работа самой камеры управляется дистанционно. Цифровая платформа таких устройств позволяет достаточно легко документировать полученные изображения путем сохранения фотоснимков или видео, при этом текущие процессы будут отображаться на встроенном мониторе. Снимки и видео можно просматривать на телевизоре или сохранять в виде файлов на ПЭВМ.

Примеры каждого из видов средств визуального контроля представлены на рис. 2.3.^[9]

 

Рис. 2.3. Средства визуального контроля

7. Металлоискатели

Важную роль в организации охраны зданий, сооружений, объектов транспортной инфраструктуры, осуществлении контроля и регулирования перемещения людей с целью обнаружения запрещенных к проносу (провозу) металлических изделий (ножи, огнестрельное оружие, взрывные устройства и др.), а также поиска указанных предметов в неметаллических средах играют металлоискатели (металлодетекторы). Классификация металлоискателей по принципу действия представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Классификация металлоискателей по принципу действия

Стационарные металлоискатели могут устанавливаться открыто и скрытно. При открытой установке осуществляется гласный досмотр лиц при входе в помещение или на определенную территорию. При скрытой установке металлоискатель встраивается (камуфлируется) в проходы, коридоры, дверные проемы, офисную мебель для обеспечения негласного досмотра.

Ручные металлодетекторы предназначены для поиска металлических предметов в одежде и на теле человека, в багаже, корреспонденции и пр.

Принцип действия большинства из них основан на гармоническом (одночастотном) вихретоковом методе обнаружения металлических объектов. Отличительной особенностью является питание от аккумулятора или батареи, что обеспечивает их автономную эксплуатацию. Внешний вид стационарного (арочного) и ручного металлодетекторов показаны на рис. 3.2. ^[10]

 

Рис. 3.2. Металлоискатели

Классификация металлоискателей по принципу действия представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Классификация металлоискателей по принципу действия

TR – transmitter-receiver (передатчик-приемник). Такие металлоискатели еще называют вихретоковые, по физическому принципу обнаружения металлических предметов. Поисковую головку металлоискателя образуют две катушки – намагничивающей и приемной, расположенных в одной плоскости и сбалансированных так, что при подаче сигнала в передающую катушку на выходах приемной присутствует минимальный сигнал. Принцип действия вихретоковых индукционных металлоискателей (рис. 3.4) основан на воздействии на металлический инородный предмет переменного или импульсного магнитного поля, создаваемого намагничивающей катушкой датчика металлоискателя. При нахождении в переменном магнитном поле металлических предметов внутри них возникает движение электронов по замкнутому контуру. Это движение электроном называется вихревым током. Вихревой ток выбирает такое направление, чтобы создать магнитное поле, уменьшающее создающее его магнитное поле. Глубина проникновения вихревых токов в металл уменьшается с увеличением частоты.

В отсутствие вблизи датчика металлических предметов, переменное поле намагничивающей катушки вызывает в его приемной катушке переменный электрический ток. Для предотвращения ложных срабатываний, необходимо уменьшить влияние излучающей катушки на приемную, что может достигаться либо выбором взаимного расположение катушек или расположение их концентрически в одной плоскости и использования компенсатора напряжения. Первый способ характеризуется сложностью изготовления датчика, так как даже небольшие изменения взаимного расположения катушек приводят к ложным срабатываниям. При использовании компенсаторов напряжение, наведенное при отсутствии металлического предмета компенсируется электронной схемой.

Параметры обнаружения зависят от частоты излучаемого сигнала. Чем выше рабочая частота, тем меньше может быть размер целей и в тоже время меньше глубина их обнаружения. Большинство металлодетекторов работает на одной частоте от 5 до 60 кГц. Высокая частота (60 кГц) позволяет улавливать мелкие предметы (2-5 мм). Однако высокочастотный сигнал быстрее затухает в почве, поэтому глубина обнаружения предметов несколько меньше. Низкая частота прибора (5 кГц) хуже выявляет мелкие предметы, но зато электромагнитные волны проникают глубже в почву и поэтому глубина обнаружения предметов выше.

 

Рис. 3.4. Принцип действия вихретоковых металлоискателей

В настоящее время разработаны металлодетекторы, использующие многочастотную технологию обнаружения BBS (Broad Band Spectrum). BBS-схема передает 17 частот одновременно от 1,5 кГц до 25,5 кГц с шагом 1,5 кГц. Многочастотный детектор способен находить и точно идентифицировать цели с максимальной глубиной независимо от минерализации или содержания метало мусора в земле. По сути это одновременно 17 одночастотных детекторов работающих одновременно. BBS-детектор ищет глубже, различает металлы более точно и может использоваться на сильно минерализованных почвах и морских пляжах.

К достоинствам вихретоковых металлодетекторов относится высокая помехозащищенность, возможность построения металлоискателей, различающих цветные и черные металлы.

К недостаткам – необходимость значительной жесткости конструкций катушек и предохранения их от сотрясений при работе, либо усложнение электронной схемы из-за необходимости применения компенсатора напряжения.

В импульсных металлоискателях (PIpulseinduction (импульсная индукция) процесс приема и передачи разнесен во времени. Он состоит из генератора импульсов тока, приемной и излучающей катушек, которые могут быть совмещены в одну, устройства коммутации и блока обработки сигнала. Приемная и излучающая катушки могут располагаться друг относительно друга достаточно произвольно, так как прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены по времени. В некоторых моделях одна катушка выполняет роль сначала излучающей, а потом приемной. В намагничивающую катушку от запускающего генератора подается импульсный сигнал. По сигналу в приемной катушке, который будет зависеть от продолжительности и вида процесса затухания вихревых токов в обследуемом объекте, делается вывод о наличии металлических объектов в обследуемой области.

К достоинствам относится отсутствие высоких требований к жесткости конструкции катушек и относительная независимость от малых сотрясений и перемещений.

К недостаткам импульсных металлоискателей следует отнести сложность реализации на практике разделения объектов по типу металла, сложность аппаратуры генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой амплитуды, высокий уровень радиопомех. Этот метод зачастую применяется в водных металлоискателях.

BFO - beatfrequencyoscillation (метод биений). Измеряемым параметром металлоискателя является частота генератора, зависящая от наличия металлических предметов около поисковой головки.

RF - radio frequency (радио частота) - высокочастотный вариант металлоискателя, где передающая и приемная катушки разнесены в пространстве и расположены перпендикулярно друг к другу. Приемная катушка принимает отраженный от металлической поверхности сигнал, излучаемый передающей катушкой. Этот метод используется в глубинных приборах и характеризуется нечувствительностью к мелким объектам и отсутствием различения металлов.

OR - off resonance (срыврезонанса). Анализируемым параметром металлоискателя является уровень сигнала на катушке колебательного контура, настроенного близко к резонансу с подаваемым на него сигналом от генератора. Появление металла в поле катушки вызывает или достижение резонанса или уход от него, в зависимости от вида металла, что приводит к увеличению или уменьшению амплитуды колебаний на катушке.

Следующая группа металлоискателей измеряет магнитное поле и называется магнитометрами. Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив с помощью магнитометра отклонение от обычного для данной местности модуля или направления вектора магнитной индукции поля Земли, можно с уверенностью утверждать о наличии некоторой магнитной неоднородности (аномалии), которая может быть вызвана железным предметом.

По сравнению с рассмотренными ранее металлоискателями, магнитометры имеют гораздо большую дальность обнаружения железных предметов. Такая большая дальность обнаружения объясняется тем, что аналогом излучаемого поля обычных металлоискателей для магнитометров является однородное магнитное поле Земли. Принципиальным недостатком магнитометров является невозможность обнаружения с помощью них предметов из цветных металлов.

8. Рентгеновские и рентгенотелевизионные установки

В качестве основного наиболее информативного и эффективного инструмента для досмотра ручной клади и багажа используются различного типа рентгеновские или рентгенотелевизионные установки (РТУ).

Рентгеновское излучение это коротковолновое электромагнитное излучение с частотой от 3·10¹⁶ Гц до 6·10¹⁹ Гц и длиной волны 0,005-10 нм. В области энергий излучений, применяемых в досмотровой аппаратуре, рентгеновские кванты при прохождении сквозь вещество взаимодействуют с электронами атомных оболочек, поглощаясь (фотоэлектрический эффект) или рассеиваясь (так называемое комптоновское рассеяние). Одним из самых важных параметров рентгеноаппаратов является их чувствительность, определяемая как размеры уверенного обнаружения на экране устройства визуализации специального тест-объекта в виде эталонной медной проволочки определённого диаметра. Чувствительность флюороскопов определяется в основном двумя параметрами - интенсивностью излучения и эффективностью его регистрации рентгеновским экраном и зависит от толщины и плотности контролируемого объекта.

Рентгенотелевизионные установки позволяют в режиме реального времени рассмотреть внутреннюю структуру контролируемого объекта, идентифицировать инородные включения или дефекты. Возможности рентгенотелевизионных систем позволяют обнаружить отдельные элементы оружия и взрывных устройств, контейнеры с опасными вложениями и другие запрещенные к провозу предметы.

Классификация РТУ представлена на рис. 4.1.

 

Рис. 4.1. Классификация рентгенотелевизионных установок

Способность рентгеновского излучения проникать через объекты, по разному поглощаясь различными веществами, используется в установках прямого просвечивания. Типовая рентгеноскопическая установка прямого просвечивания состоит из рентгеновской трубки (излучателя), создающей излучение, преобразователя теневого изображения, блока обработки и визуализации. Исследуемый объект помещается между излучателем и преобразователем. Проходя через него рентгеновские лучи теряют часть своей энергии и попадают на экран преобразователя. Интенсивность лучей в различных областях экрана будет различной и зависеть от веществ, из которых состоит объект исследования. Таким образом, исследуемый объект отбрасывает «тень» на экран преобразователя. Экран преобразователя состоит из флюоросцентных вещества. Воздействие на него рентгеновских лучей вызывает свечения, причем яркость свечения зависит от энергии воздействующего излучения.

На рис. 4.2 представлена структурная схема простейшей флюороскопической установки непосредственного наблюдения (флюороскопа). В таком устройстве изображение внутренней структуры объекта контроля наблюдается непосредственно на радиационно-оптическом преобразователе.

 

Рис. 4.2. Флюроскоп непосредственного наблюдения

Пассивные флуороскопы просты по конструкции, неприхотливы, недороги, надежны, имеют простые методики контроля. Радиационные интроскопы, относящиеся к пассивным флуороскопическим системам, разрабатываются в виде портативных устройств для контроля объектов, без предъявления высоких требований к дефектности, и стационарных комплексов, где необходимо наблюдение изображения с достаточно большой площади. Основным недостатком пассивных флуороскопических систем, ограничивающим сферу их применения, является низкий уровень яркости наблюдаемой светотеневой картины при достаточно высоких радиационных нагрузках на объект контроля.

В активных устройствах первичная светотеневая картина с целью повышения ее качества усиливается или трансформируется различными электронными средствами. Активные флуороскопические системы обеспечивают комфортные условия контроля и при одинаковых условиях работы обладают чувствительностью в два и более раз выше, чем пассивные. В качестве активных элементов могут использоваться: электронно-оптические усилители яркости оптического изображения (ЭОПы), рентгеновские электронно-оптические преобразователи (РЭОПы), телевизионные камеры. Поисковые средства радиационной интроскопии активного типа обеспечивают получение максимума информации о внутренней структуре объекта контроля при минимальном уровне радиационной нагрузки на него, обладают оптимальными соотношениями между весогабаритными и эксплуатационными характеристиками и отвечают жестким требованиям по безопасности работы с ними.

Типовые структурные схемы активных флюороскопов приведены на рис. 4.3.

На рис. 4.3, а показана структурная схема флюороскопа портативного типа с поворотным зеркалом, обеспечивающим разнесение экрана и окуляра на достаточно большое расстояние для уменьшения радиационной нагрузки на оператора. При такой схеме построения предъявляются высокие требования как к входной оптике, которая должна обладать высоким разрешением и светосилой, так и к окуляру.

 

 

Рис. 4.3. Активные флюороскопы

В схеме, представленной на рис. 4.3, б для трансформации изображения с флуоресцентного экрана на фотокатод ЭОПа используется оптоволокно и фоконная линза. Такое построение является оптимальным для флюороскопических систем с небольшими экранами, основное назначение которых – контроль труднодоступных мест.

Активные флуороскопические поисковые системы на основе РЭОПов, а также на основе усилителей яркости изображения обеспечивают достижение высокой чувствительности. Однако применение РЭОПов в поисковых системах ограничено в первую очередь их внушительными массогабаритными характеристиками и значительным энергопотреблением, в то время как ЭОПы лишены указанных недостатков и, имея высокое разрешение и удовлетворительную чувствительность. Появление высокочувствительных малогабаритных приемопередающих телевизионных камер на основе ПЗС-матриц и небольших размеров видеоконтрольных устройств составило мощную конкуренцию ЭОПам и определило в большинстве случаев предпочтительное их использование, особенно в мобильных системах, где требуется документирование или трансляция получаемого изображения. Пример построения такой системы показан на рис. 4.4.

Применение телевизионного канала в таких системах значительно расширяет функциональные возможности аппаратуры. Появляется возможность записи теневых изображений на носитель для последующего анализа и обработки.

 

 

Рис. 4.4. Рентгенотелевизионная установка

В рассматриваемых выше схемах построения флюороскопов в течение исследования напряжение на катоде рентгеновской труби было постоянным, что обеспечивало постоянное по интенсивности рентгеновское излучение. Применение в рентгенотелевизионных установках источников ионизирующего излучения с двумя и более уровнями энергии (мультиэнергетические РТУ), помимо классической визуализации внутренней структуры объектов контроля позволяют различить органические и неорганические материалы.

Принцип работы РТУ, основанный на применении метода сканирующего рентгеновского луча основан на том, что неподвижный рентгеновский генератор с помощью специального коллимирующего устройства формирует узкий (около 1° по толщине) веерообразный пучок рентгеновских лучей, по вертикали имеющий угол около 60°. Рентгеновские лучи, прошедшие сквозь объект контроля, с помощью специальной детекторной линейки, преобразуются в электрические сигналы, которые после соответствующей обработки в блоке обработки информации, записываются устройством цифровой видеопамяти, а затем поступают на видеоконтрольное устройство монитор, трансформирующее их в видимое изображение на телевизионном экране. По принципу действия они напоминают обычный планшетный сканер, предназначенный для ввода изображений в ЭВМ.

Недостатком аппаратов сканирующего типа является возможность наблюдать и анализировать объекты за один цикл контроля только в одной плоскости, что в ряде случаев затрудняет распознавание и идентификацию предметов. Метод формирования нескольких проекций теневого рентгеновского изображения позволяет увеличить вероятность распознавания предметов за счёт увеличения количества информации, поступающей к оператору. Этот метод позволяет оператору наблюдать одновременно или последовательно изображение нескольких проекций контролируемого объекта. Такая аппаратура, как правило, строится по двухканальной схеме, при которой оператор может наблюдать и анализировать одновременно две проекции инспектируемого объекта на одном мониторе (стереоскопический метод) или последовательно каждую из проекций на одном мониторе (двухракурсный метод). Для получения стереоскопического эффекта используют два источника рентгеновского излучения, расположенные на определённом расстоянии и под определённым углом друг к другу, или специальную рентгеновскую трубку, имеющую два катода, две управляющих сетки и один общий анод, и одну систему визуального изображения. Электронное управление каждым из двух генераторов или сетками одного генератора обеспечивает их попеременное включение. Электронные пучки попадают на объект контроля под разными углами, при этом теневые изображения, фиксируемые передающей телевизионной системой, оказываются расположенными под различными углами зрения.

Существуют РТУ, в которых используются специальные рентгеновские трубки, генерирующие излучение в виде коротких (от единиц наносекунд до десятка микросекунд) импульсов, следующих с частотой от долей до 100 герц. Такие аппараты получили название импульсных.

Достоинствами таких аппаратов являются меньшая по сравнению с аппаратами постоянного напряжения масса, высокий коэффициент полезного действия, возможность получения высокой мощности рабочей дозы.

К недостаткам можно отнести значительные размеры фокусного пятна, что снижает резкость изображения, меньшая чувствительность.

Основным недостатком рентгенотелевизионных систем прямого просвечивания является так называемый «эффект тени», т.е. наложение теневых изображений предметов, находящихся один за другим на оси зондирующего излучения, что затрудняет, а иногда исключает возможность выявления незаконных вложений. Отмеченный эффект пытаются использовать при попытках незаконно пронести различные предметы, в том числе и ТС. Для обнаружения объектов в этом случае используют эффект рассеивания рентгеновских лучей. Угол рассеивания может меняться от 0 до 180 градусов. Кванты, рассеянные на углы близкие к 180 градусам называют обратно рассеянными и несут информацию о содержании обследуемого объекта. Интенсивность обратно рассеянного излучения для веществ с меньшей плотностью и меньшим атомным номером (таких как бумага, взрывчатые вещества, наркотики и другие органические вещества) больше, чем для веществ с большей плотностью и большим атомным номером (сталь, латунь, свинец и др.). Существует аппаратура, сочетающая два метода обследования: теневого и с обратно рассеянным излучением. Пример изображения содержимого портфеля, полученный с помощью такой аппаратуры, представлен на рис. 4.5.

 

Рис. 4.5. Изображение портфеля при прямом и обратно рассеянном излучении

Анализируя их, оператор может обнаружить спрятанное в радиоприемнике вещество органического происхождения (в данном случае, имитатор пластического взрывчатого вещества). На картине, полученной в проходящем пучке, изображение этого вещества затеняется более плотными слоями, сильнее поглощающими рентгеновское излучение.

По мобильности РТУ подразделяют на стационарные, мобильные и портативные. Стационарные системы подразделяются на конвейерные (сканирующие) и флюороскопические, выполненные в виде рентгенозащитных камер. Конвейерные установки более распространены и имеют высокие характеристики по скорости и качеству контроля. Скорость конвейерных лент достигает 20-25,5 см/сек, что обеспечивает контроль значительного количества объектов. Основным потребителем таких систем являются аэропорты, международные морские и речные порты, а также пункты контроля почтовых отправлений. Мобильная аппаратура предназначена в основном для оснащения временных постов контроля и решения антитеррористических задач. Портативные РТУ применяются для обследования оставленных предметов, труднодоступных мест в зданиях, сооружениях, транспортных средствах, выявления предметов, запрещенных к перевозке.

В качестве примера можно привести портативную рентгенотелевизионную установку «Норка-М» (рис. 4.6), предназначенную для проверки почтовой корреспонденции, багажа, мебели, различных бытовых предметов в целях выявления взрывных устройств, контейнеров с опасными вложениями, а также скрытно установленных средств съема информации.

 

Рис. 4.6. Портативная рентгенотелевизионная установка «Норка-М»

Она обладает хорошей выявляющей способностью при слабом радиационном воздействии на окружающих и обслуживающий персонал. Используемые микрофокусные излучатели позволяют выявлять в контролируемых объектах включения с очень тонкой структурой (проводники толщиной 15-25 мкм, детали детонаторов и т.д.). В установке использован модульный принцип построения, позволяющий использовать различные взаимозаменяемые модули. В состав установки могут входить как микрофокусные излучатели, так и сильноточные. Портативный компьютерный блок управления «БУ-4» имеет 12″ TFT-дисплей и большую емкость памяти, достигающую 30000 изображений с возможностью внесения речевых комментариев. Установка комплектуется блоком телекамеры, который устанавливается на один из четырех сменных преобразователей. Выбор конкретного преобразователя обуславливается габаритами контролируемого объекта и требуемым пространственным разрешением.

 

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КРАСНОДАРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра информационной безопасности

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Начальник кафедры информационной безопасности

подполковник полиции

 

                 А.Б. Сизоненко

«____» _______________ 2015 г.