KR102001246B1 - Apparatus for detecting metal explosives buried underground by multi mode of time domain and frequency domain method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폭발물 탐지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하세는 시간영역과 주파수영역 처리방식 2가지 방식을 복합적으로 활용할 수 있는 장비를 효과적으로 실현하기 위해 동일한 하드웨어 플랫폼으로 양방식을 구현하고, 이를 복합 운용 모드를 사용할 수 있게 하여, 금속 지뢰탐지의 신뢰도를 향상시키고, 금속에 대한 종류, 크기 및 자세 등의 정보 제공과 특히 해당지역에 매설 가능성이 높은 지뢰나 폭발물 자료와 비교하여 유사성이 높을 때 추가 경고를 함으로써 지뢰 탐지 및 제거작업에 있어서 작업 효율을 높이고 작업자의 안전을 높이기 위한 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an explosive detection system, and more particularly, to realize an apparatus capable of utilizing both a time domain and a frequency domain processing system in a complex manner, both systems are implemented on the same hardware platform, To improve the reliability of metal mine detection and to provide information on the type, size and attitude of the metal and to provide additional warnings when similarity is high compared to mine or explosive materials that are likely to be buried in the area. The present invention relates to a time-domain and frequency-domain processing type multi-mode metal explosive detection device for improving work efficiency and safety of a worker in detection and removal of mines.
전 세계적으로 대인 지뢰는 60여 개국에 5천만에서 1억개 묻혀있는 것으로 추정되고 있고, 매년 4천명, 매일 10명 이상의 사상자가 발생하고 있다고 한다. 이와 같은 지뢰를 탐지하여 제거하기 위해서는 매우 높은 비용이 들고 시간도 많이 소요된다. 이러한 지뢰를 탐지하여 제거하기 위해서는 지뢰탐지기가 필수적인데, 전통적으로 금속 지뢰탐지기가 쓰여 왔고, 목함 지뢰나 플라스틱 지뢰처럼 지뢰의 대부분이 비금속으로 이루어지고 수mm의 매우 작은 신관만 금속을 사용하는 지뢰도 있어서 이들까지 효과적으로 탐지하는 게 중요 이슈이다.Globally, it is estimated that between 50,000 and 100 million mines are buried in 60 countries, with 4,000 deaths every year and 10 deaths every day. Detecting and removing such landmines is very costly and time consuming. In order to detect and remove these mines, a mine detector is indispensable. Traditionally, metal mine detectors have been used. Most of the land mines are made of non-metals, such as mine mines or plastic mines. It is an important issue to detect these effectively.
이를 보완하기 위한 방식으로서 GPR(Ground Penetration Radar), (초)음파, 화학센서 등의 신방식이 등장하고 있으나, 이들도 GPR의 경우처럼 습한 지역에서는 동작이 잘 안되거나 땅속 탐지 가능한 깊이가 기존의 금속 지뢰탐지기에 비해 얕은 등의 문제가 있어서 현재까지는 어느 한 방식만으로 완전히 해결하기 어려운 것으로 알려져 있으며, 이로 인해 여러 가지 방식을 복합적으로 사용하는 방안이 제안되기도 하나, 비용문제나 운용성 등의 문제로 인해서 앞으로도 상당기간 금속 지뢰탐지기가 주요 기본 장비로 계속 사용될 전망이다.New methods such as GPR (Ground Penetration Radar), (supersonic), and chemical sensor have emerged as a way to compensate for this problem. However, as in the case of GPR, It has been known that it is difficult to completely solve the problem by any one method since there is a problem such as shallowness compared with the metal mine detector. Therefore, a method of using various methods in combination may be proposed, but due to problems of cost and operability Metal mine detectors will continue to be used as basic equipment for a considerable period of time.
현재의 지뢰 제거 작업 방식은 먼저 지뢰탐지기(보통은 금속 지뢰탐지기)로 대상 지역을 탐색하여 금속 지뢰탐지기에서 금속물질 존재 경고음이 들리면 그곳을 가는 탐침과 같은 기구를 이용해 주변을 찔러가면서 대상물의 윤곽 모양이나 크기를 확인하거나 직접 주변 흙을 파서 지뢰 여부를 확인한다([도 1] 참조). 대부분의 금속 지뢰탐지기는 단순히 금속물질의 존재에 대한 경고만 할 뿐, 대상 금속물질에 대한 추가적인 정보를 제공하지 않아 작업자가 아무런 사전 정보없이 직접 가는 탐침으로 확인해야 하므로 매우 위험한 작업을 해야 하는 문제가 있다.The current method of removing land mines involves first navigating the target area with a mine detector (usually a metal mine detector), and when a metal mine detector detects a metal presence warning sound, it pierces the periphery using an instrument such as a probe, And check the size of the mine, or directly dig out the surrounding soil to check whether or not the mine is mine (see FIG. 1). Most metal mine detectors only warn about the presence of metallic substances, they do not provide any additional information about the target metal, so the operator has to look at the probe directly without any prior knowledge, have.
현재 가장 많이 보급되어 있는 금속 지뢰탐지기는 자기유도 방식을 사용한다. 즉, 금속에 자기장을 걸어주면 금속 표면에 와전류(Eddy current)가 발생하고 이에 의해 생기는 2차 자기장을 수신하여 금속의 존재를 탐지하는 것을 기본 원리로 한다.The most widely deployed metal mine detector currently uses magnetic induction. That is, when a magnetic field is applied to a metal, Eddy current is generated on the surface of the metal, and a secondary magnetic field generated by the Eddy current is received to detect the presence of the metal.
이러한 자기유도 방식 금속 탐지기술은 자기장을 발생시켜 수신 처리하는 신호 방식에 따라서 크게 시간영역과 주파수영역 처리방식으로 나눌 수 있다. Such a magnetic induction type metal detection technique can be broadly divided into a time domain and a frequency domain based on a signal system for generating and receiving a magnetic field.
시간영역 처리방식의 대표적인 방식인 펄스유도(PI, Pulse Induction)방식은 송신부에서 펄스형 신호로 자기장을 발생시켜 급격히 On/Off되는 이 1차 자기장의 변화에 따라 땅속 금속에서 와전류가 생기고 이 와전류에 의한 2차 자기장이 생기는데 이를 측정하여 금속 존재여부를 탐지하는 원리를 사용한다. 이 2차 자기장은 1차 자기장이 On에서 Off된 후 더 이상 변화가 없어 시간에 따라 감쇠되어 사라지며 이 시간감쇠계수는 금속에 따라 약간씩 차이가 난다.Pulse induction (PI) method, which is a typical method of time domain processing, generates a magnetic field from a pulse signal in a transmitter, which rapidly turns on / off. This primary magnetic field changes the eddy current in the ground metal, And a secondary magnetic field is generated by using the principle of detecting the presence of metal. This secondary magnetic field is no longer changed after the primary magnetic field is turned off from On, and it is attenuated with time and disappears. The time damping coefficient is slightly different depending on the metal.
시간영역 처리방식은 송신 시간과 수신 시간이 분리되어 있어서 송,수신코일 사이에 상호 간섭없이 큰 송신신호를 출력할 수 있어서 타 방식에 비해 땅속 깊이까지 탐지할 수 있으며, 금속탐지에 큰 영향을 주는 광물성 흙성분을 가진 땅에서도 타 방식에 비해서 비교적 덜 민감하게 동작하는 것으로 알려져 있다. 또한 알고리즘이 간단하여 탐지작업 시 처리속도가 빠른 점도 장점이다.The time-domain processing method is able to output a large transmission signal without mutual interference between the transmitting and receiving coils due to the separation of the transmission time and the receiving time, so that it can detect the depth of the ground compared to other methods, It is known that the soil with mineral soil composition is relatively less sensitive than the other methods. Also, it is advantageous in that the algorithm is simple and the processing speed is fast during detection.
다만 시간영역 처리방식은 크기가 작은 금속의 경우 매우 미약한 신호를 발생시켜 수신부가 동작하기 전에 수신신호가 사라져서 수신을 못하는 경우가 생겨서 일반적으로 다음에 기술하는 주파수영역 처리방식 대비 수신감도가 떨어지는 것으로 알려지고 있으며 이를 보완하기 위해 매우 큰 출력의 송신신호를 사용하고 수신감도를 높여 제작하는데, 이에 따라서 지뢰나 폭발물 외에 못이나 철사와 같은 작은 금속파편까지 같이 탐지되어 오탐지율이 높아 작업시간 낭비와 함께 작업자들의 주의력을 떨어뜨려 사고의 위험을 증가시키는 요인이 되고 있으나, 탐지 신호가 시간감쇠계수여서 금속의 종류에 대해서는 구분하기 어려워 대부분 금속의 존재여부만 경고하는 것 외에 다른 정보를 제공하지 못하는 단점이 있다.However, in the case of a metal having a small size, the time domain processing method may generate a very weak signal and cause the reception signal to disappear before the reception part is operated, so that reception can not be performed. Therefore, the reception sensitivity is generally lower than that of the frequency domain processing method In order to compensate for this, a very large output transmission signal is used and the sensitivity of the receiver is increased. Therefore, in addition to mines and explosives, small metal fragments such as nails and wires are also detected. It is difficult to distinguish the type of metal because the detection signal is a time attenuation coefficient, which is a factor that increases the risk of accidents by reducing the attention of workers. have.
주파수영역 처리방식은 시간영역 처리방식과 같이 금속의 표면에서 자기유도에 의해 생기는 와전류(Eddy current)와 2차 자기장을 이용하는 점에서는 같으나, 사용하는 송수신 신호가 특정 주파수 신호(땅속 침투성을 높이기 위해 낮은 주파수대 사용하나, 운용 환경에 따라 임의의 주파수 가능)를 사용하여 송신한 후, 땅속 금속에서 발생한 와전류에 의한 2차 자기장에 의해 발생된 동일 주파수의 신호를 수신하는데, 이 수신신호는 금속의 종류, 크기 및 자세 등에 따라서 주파수 성분의 크기와 위상이 변화되어, 이를 기준으로 금속의 존재 여부뿐만 아니라 금속의 종류, 크기나 자세 등에 대한 정보를 추가적으로 얻을 수 있는 점이 장점이다.The frequency domain processing method is the same as the time domain processing method in that the eddy current and the secondary magnetic field generated by the magnetic induction on the surface of the metal are used. However, when the transmitting / receiving signal to be used is a specific frequency signal Frequency band, but it can transmit arbitrary frequency according to the operating environment), and then receives the same frequency signal generated by the secondary magnetic field caused by the eddy current generated in the ground metal, The size and phase of the frequency component are changed according to the size, the attitude, and the like, and information on the type, size, and posture of the metal as well as the presence of the metal can be additionally obtained.
이러한 주파수영역 처리방식은 단일 주파수를 사용할 수도 있으나, 더 다양한 정보를 얻기 위해서 다중 주파수를 사용하여 여러 주파수에서의 크기와 위상 특성을 측정함으로써 금속의 종류를 분류하는데 보다 더 결과의 신뢰도를 높일 수 있다. 이상의 특성을 이용하여 시간영역 처리방식에서 높은 출력과 고감도 운용 시 부작용인 오탐지율을 완화시키는데 활용할 수 있다. 다만 이 경우 시스템 구현 복잡도가 증가하고, 처리 시간도 증가한다.This frequency domain processing scheme may use a single frequency, but in order to obtain more information, it is possible to increase the reliability of the result by classifying the kind of metal by measuring the magnitude and phase characteristics at various frequencies using multiple frequencies . By using the above characteristics, it can be utilized to mitigate the false positive detection rate which is a side effect in high-power operation and high output in the time domain processing system. However, in this case, the system implementation complexity increases and the processing time increases.
이러한 주파수영역 처리방식은 송신과 수신이 시간적으로 분리되어 있는 시간영역 처리방식과는 달리 송신과 수신이 동시에 이루어져서 송수신 신호사이의 간섭을 최소화하기 위한 송수신 신호의 분리가 매우 중요하다. 가장 손쉬운 방식은 송신코일과 수신코일을 서로 이격시키는 것인데, 이 방식은 장비의 크기가 너무 커져서 휴대형으로 적용하기에는 부적합하고, 송신과 수신센서의 위치가 서로 달라 동작 시에도 정확한 위치를 찾기 어려운 문제가 있다.Unlike the time domain processing method in which transmission and reception are separated in time, this frequency domain processing scheme is very important because the transmission and reception are simultaneously performed and the transmission and reception signals are separated in order to minimize the interference between the transmission and reception signals. The easiest method is to separate the transmit coil and the receive coil from each other. This method is not suitable for portable application because the size of the device is too large, and it is difficult to find the exact position even when the transmit and receive sensors are operated at different positions have.
이를 해결하기 위한 방식중 하나가 Concentric 방식의 송수신센서([도 2])로서, 같은 중심점을 가지는 원형의 송신코일을 2개 두고 서로 반대방향으로 전류를 흘려 수신코일이 있는 중앙부분에서는 2개의 송신코일에 의한 자기장이 서로 상쇄되는 자기공동(magnetic cavity)을 만들어 수신코일이 있는 중앙부분에서는 송신신호 간섭을 최소화하면서 순수하게 땅속 금속에서 발생한 2차 자기장만을 수신하도록 하고, 송수신센서로부터 떨어진 땅속 금속으로는 송신코일에 의한 원거리 자기장(Far-field)이 거의 감쇄되지 않고 도달시키는 것이 기본 원리이다.One of the methods for solving this problem is a transmission / reception sensor of a concentric type (FIG. 2), in which two circular transmission coils having the same center are flowed in opposite directions, A magnetic cavity in which the magnetic fields generated by the coils are canceled out to each other is made so as to receive only the secondary magnetic field generated from the ground metal while minimizing transmission signal interference in the central portion having the receiving coil, Is that the far-field caused by the transmission coil reaches almost without attenuation.
다만 금속 지뢰탐지기는 아주 가까운 거리의 대상물을 대상으로 하기 때문에 가까운 대상에 대해서는 어느 정도의 감쇠가 발생하여 시간영역 처리방식에 비해 최대 송신 출력의 손실이 발생할 수 있다. 또한, 주파수영역 처리방식의 가장 큰 문제점은 흙속에 있는 광물성분에 민감한 특성을 보여 광물성분이 많은 지역에서는 성능열화가 시간영역 처리방식에 비해서 큰 것으로 알려지고 있다.However, since the metal mine detector targets objects at a very short distance, a certain degree of attenuation occurs for a close object, which may cause a loss of the maximum transmission power as compared with the time domain processing method. In addition, the biggest problem of the frequency domain processing method is that it is sensitive to the minerals in the soil, and it is known that the deterioration of performance in the region where the mineral content is large is larger than the time domain processing method.
이상에서 알 수 있듯이, 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식은 서로 장단점을 가진다. 따라서, 양방식의 장점을 살리면 지뢰탐지 및 제거작업의 안전성과 효율성을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 즉, 시간영역 처리방식은 빠른 탐지속도, 깊은 땅속 도달 깊이, 대상지역 흙의 광물성분에 비교적 덜 민감한 특성, 송수신이 분리되어 있어서 큰 제약없이 높은 출력으로 송신 가능한 점이고, 주파수영역 처리방식의 경우에는 작은 금속물에 대해 수신감도가 좋고, 특히 수신되는 주파수성분의 크기와 위상 성분을 분석하면 금속의 종류, 크기 및 자세 등의 정보를 추정하여 제공할 수 있는 점이 장점이다. As can be seen from the above, the time domain processing method and the frequency domain processing method have advantages and disadvantages. Therefore, the safety and efficiency of mine detection and removal can be improved by taking advantage of both methods. That is, the time-domain processing method is capable of transmitting at a high detection speed, a deep reaching depth, a relatively less sensitive characteristic to the mineral component of the soil in the target area, It is advantageous in that reception sensitivity is good with respect to small metal objects, and in particular, information on the type, size, and posture of the metal can be estimated by analyzing the size and phase component of the received frequency component.
US5,557,206(Apparatus and method for detecting a weak induced magnetic field by means of two concentric transmitter loops, 1996년 9월 17일)은 2개의 송신 코일과 안쪽에 수신 코일을 두는 Concentric 코일 구조로서, 최 외곽과 그 안쪽에 위치한 송신코일이 서로 연결되어 같은 크기의 전류를 서로 반대방향으로 흘려 이들 2개의 송신코일에 의한 자기장이 수신코일이 있는 중앙부분에서는 서로 상쇄됨으로써 송신코일에 의한 영향을 최소화하고 땅속 금속에 의한 2차 자기장만을 수신할 수 있도록 하는 방식이다.US 5,557,206 discloses a concentric coil structure having two transmitting coils and a receiving coil on the inner side, and has an outermost layer and a The transmitting coils located at the inner side are connected to each other to flow the same magnitude of currents in opposite directions so that the magnetic field generated by the two transmitting coils is canceled with each other at the central portion where the receiving coils are present to minimize the influence of the transmitting coils, So that only the secondary magnetic field can be received.
본 발명도 주파수영역 처리방식의 경우에는 이 구조를 사용하며, 다만 2개의 송신코일을 서로 연결하지 않고 코일 권선 수와 전류를 수신코일이 있는 중앙부분에서 서로 상쇄되게 설정하여 정확한 동기를 맞추어 흐르게 한다. 주파수영역 처리방식에서는 위와 같이 2개의 송신코일과 1개의 수신코일을 사용하고, 시간영역 처리방식에서는 2개의 송신코일 중 하나만을 사용하는 방법으로 하나의 송수신센서를 이용하여 시간영역과 주파수영역 처리방식에 모두 사용할 수 있도록 한다.According to the present invention, this structure is used in the frequency domain processing method, but the two coil coils are not connected to each other, and the number of coil windings and the current are set so as to cancel each other in the central portion of the receiving coil, . In the frequency domain processing method, two transmission coils and one reception coil are used as described above, and in the time domain processing method, only one of the two transmission coils is used. In the time domain and frequency domain processing method To be used for all.
본 발명은 아래와 같은 종래 기술의 금속 지뢰탐지기의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional metal mine detector as described below, and it is an object of the present invention to provide a time-domain and frequency-domain processing multi-mode metal explosive detection apparatus.
첫째, 현재의 지뢰 제거 작업 방식은 먼저 지뢰탐지기(보통은 금속 지뢰탐지기)로 대상 지역을 탐색하여 금속물질 존재 경고 시에 그곳을 가는 탐침과 같은 기구를 이용해 주변을 찔러가면서 대상물의 윤곽 모양이나 크기를 확인하거나 직접 주변 흙을 파서 지뢰 여부를 확인한다. 대부분의 금속 지뢰탐지기가 단순히 금속물질의 존재에 대한 경고만 할 뿐, 대상 금속물질에 대한 추가적인 정보를 제공하지 않아 작업자는 지뢰가 매설되어 있을 가능성 외에 아무런 추가 정보없이 직접 탐색하는 매우 위험한 작업을 해야 하는 문제점을 개선할 필요가 있다.First, the current method of removing land mines is to first search the target area with a mine detector (usually a metal mine detector), and when it warns about the presence of metallic material, it pierces the periphery using a tool such as a probe, Or check the minefield by digging the soil around yourself. Most metal mine detectors simply warn against the presence of metallic substances, and do not provide additional information about the target metal material, so the operator must perform very dangerous tasks, such as direct search without any additional information other than the possibility that the mine is buried. There is a need to improve the problem.
둘째, 현재의 금속 지뢰탐지기는 목함 지뢰나 플라스틱 지뢰처럼 금속성분이 매우 작은 것까지 탐지하기 위해 매우 큰 출력의 송신신호를 사용하고 수신감도를 높여 제작하고 운용하는데, 이에 따라서 지뢰나 폭발물 외에 못이나 철사와 같은 작은 금속파편까지 같이 탐지되어 오탐지율이 매우 높아 작업시간 낭비와 함께 작업자들의 주의력을 떨어뜨려 사고의 위험을 증가시키는 요인이 되고 있어서 이를 개선할 필요가 있다.Second, current metal mine detectors use extremely high power transmission signals to detect very small metal components, such as mock mines and plastic mines, and manufacture and operate them with higher sensitivity. Small metal fragments such as wire are detected as well and the false detection rate is very high, which is a waste of work time and reduces the attention of workers and increases the risk of accidents.
셋째, 이상의 문제를 해결하면서도 구현 비용이 크게 증가하지 않으면서도 지뢰탐지기의 무게나 크기가 증가하지 않아 휴대성을 유지할 수 있는 효과적인 방안이 필요하다.Third, it is necessary to solve the above problems, but there is no increase in the implementation cost, and there is no increase in the weight or size of the mine detector, so an effective method for maintaining the portability is needed.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치는 금속 폭발물 탐지 장치에 있어서, 2개의 송신코일과 1개의 수신코일로 콘센트릭(Concentric) 구조를 형성하여, 시간영역 처리인 경우 1개의 송신코일만을 사용하고, 주파수영역 처리인 경우 2개의 송신코일을 사용하여 수신코일이 위치한 중심부에서는 2개의 송신코일에 의한 1차 자기장이 서로 상쇄되어 수신코일에 영향이 최소화되도록 하며, 수신코일은 시간영역 처리와 주파수영역 처리 모두에 공통적으로 사용하는 송수신센서; 시간영역 처리인 경우에는 1개의 송신출력, 그리고 주파수영역 처리인 경우에는 2개의 출력신호를 발생시키는 송신부; 수신신호를 시간영역 또는 주파수영역으로 수신 처리를 하는 수신부; 및 상기 송신부를 제어하고 수신부에서 수신된 측정자료로부터 금속 폭발물 탐지 결과를 출력하는 제어처리부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, there is provided an apparatus for detecting metal explosives in a time domain and a frequency domain in a time domain and a frequency domain, comprising: a transmission coil and a receiving coil for forming a concentric structure , Only one transmission coil is used for time domain processing and two transmission coils are used for frequency domain processing so that the primary magnetic fields due to the two transmission coils are offset from each other at the central portion where the reception coil is located, And the reception coil is commonly used for both time domain processing and frequency domain processing; A transmitter for generating one output signal in case of time domain processing and two output signals in case of frequency domain processing; A receiving unit for receiving a received signal in a time domain or a frequency domain; And a control processor for controlling the transmitter and outputting a result of the metal explosive detection from the measurement data received by the receiver; And a control unit.
여기서, 상기 송신부는 송신처리반; 및 상기 송신처리반의 신호에 따라 전류를 구동시키는 송신출력반1과 송신출력반2; 를 포함하여 구성되며, 상기 송신처리반은 2채널의 임의파형 발생기, DA변환기 및 저역필터로 구성되며, 상기 2채널의 출력은 각각 송신출력반1 및 송신출력반2와 1:1로 연결되는 것을 특징으로 한다.Here, the transmission unit may include a transmission processing unit; And a
그리고, 상기 주파수영역 처리방식의 경우, 송신출력반1과 송신출력반2가 두 개의 송신코일과 각각 1:1로 연결되고, 송신출력반1과 송신출력반2의 송신신호는 동기를 맞추어 출력되며, 서로 반대방향으로 전류를 흐르게 하여 자기장이 상쇄되는 것을 특징으로 한다.In the case of the frequency domain processing method, the
바람직하게는, 상기 제어처리부는 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식을 전환할 수 있는 모드선택 스위치가 구비되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the control processing unit is provided with a mode selection switch for switching between a time domain processing method and a frequency domain processing method.
대안적으로, 상기 제어처리부는 관성센서가 구비되어 송수신센서의 진행방향에 따라 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식으로의 전환이 자동적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the control processing unit is provided with an inertial sensor and is automatically switched to the time domain processing method and the frequency domain processing method according to the traveling direction of the transmission / reception sensor.
또한, 본 발명은 시간영역 처리방식으로 금속 폭발물 탐지를 하여 금속이 있는 것으로 판단되면, 주파수영역 처리방식으로 모드를 전환하여 재탐지를 해서 획득된 주파수별 크기 및 위상정보를 이용하여 추가정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the metal explosive is detected by the time-domain processing method and it is judged that the metal is present, the mode is switched by the frequency domain processing method and the additional information is acquired using the frequency-dependent size and phase information obtained by re- .
대안적으로, 본 발명은 탐지 지역의 모든 지점에서 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식으로 중복적으로 탐지를 하고, 주파수영역 처리방식으로 탐지를 해서 획득된 주파수별 크기 및 위상정보를 이용하여 추가정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the present invention can detect both the time domain processing method and the frequency domain processing method at all points in the detection area in a redundant manner, detect using the frequency domain processing method, add Information is acquired.
여기서, 상기 추가정보에 더하여 매설 가능성이 있는 폭발물에 대한 자료와 비교하여 폭발물일 가능성이 있으면 추가적인 경고와 함께 해당 자료를 작업자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.Herein, in addition to the above-mentioned additional information, the data is provided to the operator along with the additional warning if there is a possibility that the explosive is likely to be compared with the data on the explosive which is likely to be buried.
이와 같이 구성된 본 발명의 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치는 시간영역과 주파수영역 처리방식 2가지 방식을 단일 하드웨어 플랫폼에서 구현하여 이를 통해서 시간영역과 주파수영역 복합 운용모드를 제공해서 양방식이 갖는 장점들을 모두 활용할 수 있는 장비를 동일한 하드웨어 플랫폼으로 구현할 수 있다.The time-domain and frequency-domain-processed multi-mode metal explosive detection apparatus of the present invention constructed in this way implements two types of time domain and frequency domain processing schemes on a single hardware platform and provides a time domain and frequency domain multi- Devices that can take full advantage of both approaches can be implemented on the same hardware platform.
즉 시간영역 처리방식은 간단한 알고리즘으로 탐지속도가 빠르고, 송수신이 분리되어 있어서 큰 제약없이 높은 출력으로 송신하여 깊은 땅속까지 도달할 수 있으며, 대상지역 흙의 광물성분 특성에 비교적 덜 민감한 장점을 살리고, 주파수영역 처리방식의 경우에는 작은 금속물에 대해 수신감도가 좋고, 특히 수신되는 주파수성분의 크기와 위상 특성 분석을 통한 금속의 종류, 크기 및 자세 등의 유용한 정보를 추출할 수 있는 장점들을 모두 활용할 수 있다. In other words, the time-domain processing method is a simple algorithm that can detect the speed of the detection, transmit and receive are separated, can be transmitted to high ground without any restriction, reach deep ground, In the case of the frequency domain processing method, the receiving sensitivity is good with respect to small metal objects, and in particular, the advantage of extracting useful information such as the type, size and attitude of the metal by analyzing the size and phase characteristic of the received frequency component .
이를 통해서 금속 지뢰탐지의 신뢰도를 향상시키고, 금속에 대한 종류, 크기 및 자세 등의 정보 제공과 특히 해당지역에 매설 가능성이 높은 지뢰나 폭발물 자료와 비교하여 유사성이 높을 때 추가 경고를 함으로써, 지뢰 탐지 및 제거작업에 있어서 작업 효율을 높이고 작업자의 안전을 획기적으로 높일 수 있다.This will improve the reliability of detection of metal mines, provide information on the type, size and attitude of metals, and provide additional warnings when similarity is high compared to mine or explosive materials that are likely to be buried in the area, And the work efficiency can be improved in the removal work and the safety of the worker can be remarkably improved.
도 1은 금속 지뢰탐지기를 이용한 지뢰탐지 및 탐침을 이용한 정밀탐지 작업의 사례를 나타내는 도면;
도 2는 일반적인 주파수영역 처리방식의 금속탐지기에 적용되는 콘센트릭(Concentric)방식 송수신센서의 동작 개념도;
도 3은 일반적인 주파수영역 처리방식의 금속탐지기에 적용되는 콘센트릭(Concentric)방식 송수신센서의 구조도;
도 4는 본 발명에 따른 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치를 나타내는 블록 구성도;
도 5는 시간영역 처리방식 시의 송신부와 수신부의 신호 파형 그림;
도 6은 주파수영역 처리방식 시의 송신신호와 수신신호의 특성;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 일반 복합 운용모드 순서도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 복합 운용모드 순서도이다.1 is a view showing an example of a mine detection using a metal mine detector and a precision detection using a probe;
FIG. 2 is a conceptual diagram of operation of a Concentric type transceiver sensor applied to a metal detector of a general frequency domain processing method; FIG.
3 is a structural view of a Concentric transmission / reception sensor applied to a metal detector of a general frequency domain processing method;
FIG. 4 is a block diagram showing a time-domain and frequency-domain-processed mixed mode metal explosive detection apparatus according to the present invention; FIG.
5 is a signal waveform diagram of a transmitter and a receiver in a time domain processing scheme;
FIG. 6 shows characteristics of a transmission signal and a reception signal in a frequency domain processing scheme;
FIG. 7 is a flowchart of a general operation mode according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 8 is a double-complex operational mode flowchart according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭이 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same names are used for the same components, and further description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명에 따른 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치(이하 "탐지기"로 칭함)를 나타내는 블록 구성도이다. 전체 구성은 크게 제어처리부(10), 송신부(20), 수신부(30) 그리고 송수신센서(40)로 구성된다.FIG. 4 is a block diagram showing a time-domain and frequency-domain-processed mixed mode metal explosive detection apparatus (hereinafter referred to as a "detector") according to the present invention. The overall configuration is largely composed of the
제어처리부(10)는 전체 장비의 상태를 감시하고 사용자의 설정에 따라서 운용모드를 설정하여 송신부와 수신부를 동작시키고 수신부에서 측정된 데이터를 전달받아 금속탐지, 금속 종류, 크기나 자세 등에 대한 정보를 추출하고 이를 사용자에게 소리, 진동, 화면, 저장매체나 통신망을 통해서 전달하는 역할을 한다.The
제어처리부(10)는 제어처리반(11), 외부접속반(12) 그리고 모드선택 스위치(13)으로 구성된다. 제어처리반(11)은 프로세서, 프로그램 메모리와 데이터 저장 메모리 및 기타 지원 소자 등으로 구성되며, 내장된 프로그램에 의해서 모든 처리가 이루어지며, 제어처리부(10)의 주요 기능의 대부분을 담당한다.The
외부접속반(12)은 사용자에게 탐지기의 감시, 제어 및 결과의 출력을 담당하며, 화면출력기, 소리로 출력하기 위한 이어폰이나 스피커 접속, 진동, WiFi나 Bluetooth와 같은 무선망이나 USB와 같은 유선 접속 장치를 사용할 수 있다.The
모드선택 스위치(13)는 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식의 동작모드를 사용자가 간편하게 선택하기 위한 스위치로서 제어처리반(11)에서 감지하여 그에 따른 모드를 선택을 하게 된다. 모드선택 스위치(13)의 또다른 구현 방안은 관성센서를 이용하는 방안으로서, 사용자가 탐지기를 좌우로 움직이며 탐색할 때 좌우 끝에서 다시 반대방향으로 움직이는 것을 관성센서가 감지하여 자동으로 모드선택을 하여 사용자가 직접 스위치를 누르지 않아도 자동으로 선택하는 방안도 구현할 수 있다.The
송신부(20)는 제어처리부(10)의 설정에 따라서 시간영역 혹은 주파수영역 송신신호를 발생시켜 송수신센서(40)의 송신코일(41, 42)에 전류로 흘려 1차 자기장을 발생시키게 하는 역할을 한다. 송신신호는 시간영역이나 주파수영역 처리방식에 따라서 펄스신호를 출력하도록 하거나(시간영역 처리방식) 단일 특정 주파수 혹은 다중 주파수 신호를 출력하도록 한다(주파수영역 처리방식).The
송신부(20)는 송신처리반(21), 송신처리반(21) 신호에 따라서 전류를 구동시키는 송신출력반1(22)과 송신출력반2(23)으로 구성된다. 송신처리반(21)은 각각 2채널씩의 임의파형 발생기와 DA변환기와 저역필터로 구성되고(송신처리반(21)은 설계에 따라서, DA변환기와 저역필터를 송신출력반에 둘 수도 있다) 2채널 출력은 각각 송신출력반1(22)이나 송신출력반2(23)으로 연결되며, 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식에 따라서 송신신호 파형을 만드는 역할을 한다.The
시간영역 처리방식 시에는 [도 5]의 송신전류와 같이 off시 급격히 감쇄되는 펄스신호를 고정 주기, 가변 주기 혹은 랜덤한 주기 등으로 발생시키며, 송신출력반1(22)나 송신출력반2(23) 중 하나로 출력되는데, 송신출력반1(22)나 송신출력반2(23)의 선택은 사용 목적에 따라서 큰 반경의 송신코일1(41)과 작은 반경의 송신코일2(42)의 동작특성을 감안하여 결정하며, 송신출력반1(22)는 송신코일1(41) 그리고 송신출력반2(23)은 송신코일2(42)와 1:1로 연결된다.In the time domain processing method, a pulse signal which is abruptly attenuated at the time of off like the transmission current of FIG. 5 is generated in a fixed period, a variable period or a random period, and the transmission output half 1 (22) or the
주파수영역 처리방식의 경우에는 단일 주파수를 사용하거나 다중 주파수를 사용하는데(사용 주파수는 일반적으로는 땅속 침투특성을 좋게 하기 위해서 1kHz에서 100kHz 사이의 낮은 주파수 신호를 사용하나, 거기에 한정하지는 않는다) 다중 주파수는 미리 선택된 주파수들을 차례로 변경시켜 가면서 발생시키거나, Sync신호나 Chirp신호와 같은 다중 주파수 특성을 가지는 신호로 발생시킬 수 있다.In the case of frequency domain processing, a single frequency or multiple frequencies are used (the frequency of use is generally, but not exclusively, a low frequency signal between 1 kHz and 100 kHz to improve underground penetration characteristics) The frequency may be generated by sequentially changing preselected frequencies, or may be generated as a signal having multiple frequency characteristics such as a Sync signal or a Chirp signal.
주파수영역 처리방식의 경우에는 송수신센서(40)의 송신코일1(42)와 송신코일2(43)을 모두 사용하므로, 송신출력반1(22)와 송신출력반2(23)이 송수신센서(40)의 송신코일1(42)와 송신코일2(43)와 각각 1:1로 연결되며 2채널 모두 사용되고 송신출력반1 송신신호(51)과 송신출력반2 송신신호(52)는 정확히 동기를 맞추어 출력되며, 이들이 송수신센서(40)의 중앙에 있는 수신코일(43)에 송신신호에 의한 간섭을 최소화하기 위해서 서로 반대방향으로 전류를 흐르게 하여 서로 상쇄시키도록 한다.In the case of the frequency domain processing method, both the
수신부(30)는 송신부(20)와 송수신센서(40)를 통해 발생된 1차 자기장으로 인해 땅속 금속 표면에 생긴 와전류(Eddy current)에 의해 발생된 2차 자기장을 송수신센서(40)의 수신코일(43)에서 수신된 신호를 받아서 저잡음 증폭하고 이로부터 감쇄특성을 측정하거나(시간영역 처리방식), 혹은 주파수별 크기와 위상특성을 추출하여 이를 제어처리부(10)로 보내는 역할을 한다.The receiving
수신부(30)는 수신RF반(32)과 수신처리반(31)으로 구성된다. 수신RF반은 송수신센서(40)의 수신코일(43)으로부터 수신한 수신코일 수신신호(53)을 변환하고 저잡음 증폭하여 수신처리반(31)으로 보낸다. 수신처리반(31)은 수신RF반(32)에서 들어온 수신신호를 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식에 따라 수신처리하는데, 시간영역 처리 시에는 수신RF반(32)에서 들어온 수신신호([도 5]의 수신전압)에서 감쇄특성([도 5]의 측정된 신호)을 추출하여 이를 제어처리부(10)의 제어처리반(11)으로 보내고, 주파수영역 처리 시에는 수신RF반(32)에서 들어온 수신신호([도 6]의 VR)을 동기 검파(Synchronous Detection)하거나(주파수를 차례로 변경하는 경우) FFT변환처리를 하여 주파수별 크기와 위상정보를 추출하여 이 결과를 제어처리부(10)의 제어처리반(11)으로 보낸다.The receiving
송수신센서(40)는 1차 자기장을 발생시키는 송신코일 2개(41,42)와 이 1차 자기장에 의해 땅속 금속의 표면에서 발생한 2차 자기장을 수신하기 위한 수신코일(43)으로 구성된다. 송신코일1(41)과 송신코일2(42)은 1:1로 연결된 송신부(20)의 송신출력반1(22)와 송신출력반2(23)의 구동에 따라서 1차 자기장을 발생시킨다. 수신코일(43)은 이 1차 자기장에 의해 땅속 금속의 표면에서 발생한 2차 자기장을 수신하여 수신부(30)의 수신RF반(32)로 보내는 역할을 한다. 이들은 시간영역과 주파수영역 처리방식에 모두 적용하기 위해서 송신코일 2개(41,42)와 수신코일(43) 1개로 구성된 Concentric 방식을 사용한다. 송수신센서(40)의 동작은 다음과 같다.The transmission /
먼저 시간영역 처리방식을 운용 시에는 [도 5]의 송신전류와 같이 off시 급격히 감쇄되는 펄스신호를 송신출력반(송신출력반1(22)나 송신출력반2(23)중의 하나)의 구동에 따라서 그에 1:1로 연결된 송신코일(송신코일1(41)이나 송신코일2(42)중 하나)로 출력된다. 시간영역 처리방식으로 운용 시에는 송신신호와 수신신호가 시간적으로 분리되어 있으므로 송수신신호 분리 문제가 없어서 송수신센서(40)의 2개의 송신코일중 하나만 사용한다(그에 따라서 1:1로 연결되는 송신부(20)의 송신출력반도 2개중 하나만 사용한다.) 송신출력반1(22)-송신코일1(41)이나 송신출력반2(23)-송신코일2(42) 조합의 선택은 사용 목적에 따라서 큰 반경의 송신코일1(41)과 작은 반경의 송신코일2(42)의 동작특성을 감안하여 결정한다.First, when the time domain processing method is operated, a pulse signal which is sharply attenuated at the time of off like the transmission current of FIG. 5 is transmitted to the transmission output half (one of the
주파수영역 처리방식의 경우에는 단일 주파수를 사용하거나 다중 주파수를 사용하는데(사용 주파수는 일반적으로는 땅속 침투특성을 좋게 하기 위해서 1kHz에서 100kHz 사이의 낮은 주파수 신호를 사용하나, 거기에 한정하지는 않는다) 다중 주파수는 미리 선택된 주파수들을 차례로 변경시켜 가면서 발생시키거나, Sync신호나 Chirp신호와 같은 다중 주파수 특성을 가지는 신호로 발생시킬 수 있다.In the case of frequency domain processing, a single frequency or multiple frequencies are used (the frequency of use is generally, but not exclusively, a low frequency signal between 1 kHz and 100 kHz to improve underground penetration characteristics) The frequency may be generated by sequentially changing preselected frequencies, or may be generated as a signal having multiple frequency characteristics such as a Sync signal or a Chirp signal.
주파수영역 처리방식의 경우에는 송신신호와 수신신호가 거의 동시에 발생되므로 송신신호가 수신신호로 인입되어 간섭을 일으키므로 이를 최소화하기 위한 송수신신호 분리가 매우 중요하다. 이를 위해서 2개의 송신코일(송신코일1(41)과 송신코일2(42))에 의해 발생된 자기장이 수신코일(43)이 위치하는 송수신센서(40) 중앙부근에서는 서로 반대방향을 가져서 [도 2]와 같이 송신코일에 의한 자기장이 상쇄되도록 하는데, 이를 위해서는 송신코일1(41)과 송신코일2(42)의 코일의 권선수, 반경, 그리고 코일에 흐르는 전류는 다음과 같은 수식을 만족하여야 한다.In the case of the frequency domain processing method, since the transmission signal and the reception signal occur almost simultaneously, the transmission signal enters the reception signal and causes interference. Therefore, it is very important to separate the transmission and reception signals in order to minimize the transmission and reception signals. To this end, the magnetic fields generated by the two transmission coils (
여기서 
장비의 운용은 단일 모드 운용과 복합 모드 운용이 가능하다. 단일 모드 운용은 시간영역 처리방식이나 주파수영역 처리방식중 한 방식만을 사용하는 기존의 일반적인 운용방식이다. 복합 모드 운용은 일반 복합 운용모드와 이중 복합 운용모드를 선택할 수 있게 한다. Operation of the equipment is possible with single mode operation and multiple mode operation. Single mode operation is a conventional operation method using only one of the time domain processing method and the frequency domain processing method. Combined mode operation allows you to choose between the general and mixed operation modes.
먼저 일반 복합 운용모드는 기본적으로 처리시간이 빠른 시간영역 처리방식으로 탐지작업을 진행하다가 금속 탐지 경고음이 나오는 경우에만 주파수영역 처리방식으로 경고음이 나온 곳 주변을 정밀 탐지하여 탐지된 금속의 종류, 크기 및 자세 등의 정보와 함께 특히 대상 지역에 매설 가능성이 높은 지뢰의 특성과 비교 분석하여 유사성이 높은 경우 경고 수위를 높여 작업자가 더욱 주의를 기울이게 하고, 정밀탐지 및 제거 작업에 필요한 정보를 제공한다.First, the general operation mode is basically a time-domain processing method with a high processing time. However, when the metal detection beep sounds, only the vicinity of the place where the beeping sound is generated is detected by the frequency domain processing method. And attitude of the mine, and the characteristics of land mines that are highly likely to be buried in the target area. When the similarity is high, the alert level is raised to give more attention to the operator, and information necessary for precision detection and removal is provided.
그 구체적인 절차는 [도 7]과 같다. 작업자는 각 지점에서 먼저 탐지기를 시간영역 처리방식으로 설정한 상태에서 송수신센서(40)를 땅위에 최대한 밀착한 상태로 금속 탐지작업을 진행한다. 시간영역 처리 방식으로 금속 탐지작업을 하던 중, 금속이 탐지되지 않으면 탐지작업을 계속 진행하고, 금속이 탐지되면 탐지 경고음을 내보내고, 주파수영역 처리방식으로 모드 전환을 하여 재탐지할 것을 안내한다.The specific procedure is as shown in Fig. The operator performs the metal detection operation with the transmit / receive
사용자가 모드선택 스위치(13)을 통해서 주파수영역 처리방식으로 모드 전환을 하고 주파수영역 처리방식으로 방금 금속이 탐지된 지점에 대해서 재탐지 작업을 한다. 이때 또다시 금속이 재탐지되면 측정된 주파수별 크기와 위상정보를 분석하여 해당 지역에 매설 가능성이 높은 지뢰와 유사한 특성을 가진 것이 있는지 검사하여 유사성이 있는 경우에는 매설 가능성이 높은 지뢰의 종류와 더욱더 주의를 하여 작업을 하도록 강력경고를 내보내고, 금속의 종류, 크기나 자세 등의 정보를 화면, 음성, 저장매체나 통신망 접속 방법 등을 사용하여 정밀탐지에 도움이 될 정보를 제공하고 탐지작업을 계속할 지를 확인한다.The user switches the mode to the frequency domain processing mode through the
통상 금속탐지 경고가 나오면 탐침 등을 이용한 정밀탐지 작업을 위해 정밀탐지 작업동안에는 탐지기를 이용한 작업은 중지된다. 만일 주파수영역 처리방식 탐지 시에는 금속이 탐지되지 않을 경우에는 그 상황을 알려주고 탐침을 이용한 정밀탐지 작업을 위한 금속탐지 관련 정보만을 전달하고 탐지작업의 계속여부를 확인한다.Normally, if a metal detection warning is issued, the operation using the detector is stopped during the precision detection operation for the precision detection using the probe. If a metal is not detected at the time of detection of the frequency domain processing method, the situation is notified and only the information related to the metal detection for the precision detection using the probe is transmitted, and the continuation of the detection operation is confirmed.
이중 복합 운용모드는 모든 지점을 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식으로 2번 중복적으로 탐지하여 시간은 더 걸리지만 더욱더 탐지작업의 안전성을 높이기 위한 운용모드로서, 그 구체적인 절차는 [도 8]과 같다.In the duplex operation mode, all the points are detected twice in a time-domain processing method and a frequency-domain processing method, and the time is longer. However, the operation mode for further increasing the safety of the detection operation is as follows. Respectively.
작업자는 각 지점에서 먼저 탐지기를 시간영역 처리방식으로 설정한 상태에서 송수신센서(40)를 최대한 움직여 금속 존재여부를 탐색한다. 송수신센서(40)를 작업자가 서있는 지점에서 탐지기를 움직여 도달할 수 있는 최대 범위까지 탐지작업을 하여도 금속탐지가 안되면, 모드선택 스위치를(13)을 사용하여 주파수영역 처리방식으로 변경한 후 탐지기로 탐지한 곳들에 대해서 다시 탐지작업을 한다. 작업자가 변경된 주파수영역 처리방식으로 탐지작업을 다시 하여 금속탐지가 안되면 다음 지점으로 이동하여 작업을 반복한다.The operator searches the presence or absence of the metal by moving the transmission /
만일 시간영역 처리방식으로 탐지 시 금속이 탐지되면 1차 경고 후 모드 전환 안내를 하여 주파수영역으로 전환하여 다시 탐지하도록 한다. 이를 통해서 측정된 주파수별 크기와 위상정보를 분석하여 해당 지역에 매설 가능성이 높은 지뢰와 유사한 특성을 가진 것이 있는지 검사하여 유사성이 있는 경우에는 매설 가능성이 높은 지뢰의 종류와 더욱더 주의를 하여 작업을 하도록 강력경고를 내보내고, 금속의 종류, 크기나 자세 등의 정보를 화면, 음성, 저장매체나 통신망 접속 방법 등을 사용하여 정밀탐지에 도움이 될 정보를 제공하고 탐지작업을 계속할 지를 확인한다. 이는 주파수영역 처리방식으로만 금속탐지가 된 경우도 같은 절차로 탐지작업을 진행한다.If a metal is detected in the time domain processing method, it is switched to the frequency domain after the first warning and the mode switching is guided again. It analyzes the size and phase information of each measured frequency to check if there is a characteristic similar to a mine that has a high probability of being buried in the area. If there is a similarity, pay attention to the type of mine Send a strong warning, and use the screen, voice, storage media, or network connection methods to provide information that will help you with precise detection, and make sure you continue with the detection. The same procedure is used for detection of metals only in the frequency domain.
이상에서 기술한 모드 전환 스위치(13)는 사용상의 편의를 위해 관성센서를 사용하여 진행방향을 자동으로 탐지하여 진행방향이 전환되면 모드를 자동으로 전환하는 방식을 사용할 수도 있다.For the convenience of use, the
이상의 복합 모드 운용을 통해서 시간영역과 주파수영역 처리방식으로 추가적으로 탐지작업을 하고, 특히 주파수영역 처리방식을 통해서 나오는 금속의 종류, 크기나 자세 그리고 매설 가능성이 높은 지뢰여부 등의 추가적인 정보 제공을 통해서 금속 지뢰 탐지의 신뢰성과 안전성을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 판단된다.Through the combined mode operation of the above, additional detection work is performed by time domain and frequency domain processing method. In particular, by providing additional information such as the type of metal, size and posture, and whether the mine is highly buried, The reliability and safety of landmine detection can be dramatically improved.
이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is self-evident to those who have.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
10...제어처리부 11...제어처리반
12...외부접속반 13...모드선택 스위치
20...송신부 21...송신처리반
22...송신출력반1 23...송신출력반2
30...수신부 31...수신처리반
32...수신RF반
40...송수신센서 41...송신코일1
42...송신코일2 43...수신센서 코일
51...송신출력반 송신신호 52...송신출력반2 송신신호
53...수신코일 수신신호 54...송신 기준신호
55...수신처리반 제어감시신호 56...송신처리반 제어감시신호
61...송신코일1에 의한 1차자기장 62...송신코일2에 의한 1차자기장
71...송신코일1의 반경 72...송신코일2의 반경
73...수신코일의 반경10 ...
12 ...
20 ...
22 ... Transmit
30 ... Receiving
32 ... Receive RF half
40 ... Transmission /
42 ... transmitting
51 ... transmission output
53 ... Receive
55 ... Reception processing unit control
61 ... primary
71 ... Radius of the transmitting
73 ... Radius of receiving coil
Claims (8)
2개의 송신코일과 1개의 수신코일로 콘센트릭(Concentric) 구조를 형성하여, 시간영역 처리인 경우 1개의 송신코일만을 사용하고, 주파수영역 처리인 경우 2개의 송신코일을 사용하여 수신코일이 위치한 중심부에서는 2개의 송신코일에 의한 1차 자기장이 서로 상쇄되어 수신코일에 영향이 최소화되도록 하며, 수신코일은 시간영역 처리와 주파수영역 처리 모두에 공통적으로 사용하는 송수신센서;
시간영역 처리인 경우에는 1개의 송신출력, 그리고 주파수영역 처리인 경우에는 2개의 출력신호를 발생시키는 송신부;
수신신호를 시간영역 또는 주파수영역으로 수신 처리를 하는 수신부; 및
상기 송신부를 제어하고 수신부에서 수신된 측정자료로부터 금속 폭발물 탐지 결과를 출력하는 제어처리부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.A metal explosive detection device comprising:
It is possible to form a concentric structure with two transmission coils and one reception coil so that only one transmission coil is used for time domain processing and two transmission coils are used for frequency domain processing, The first and second magnetic fields generated by the two transmission coils cancel each other to minimize the influence on the reception coil, and the reception coil includes a transmission / reception sensor commonly used in both time domain processing and frequency domain processing.
A transmitter for generating one output signal in case of time domain processing and two output signals in case of frequency domain processing;
A receiving unit for receiving a received signal in a time domain or a frequency domain; And
A control processor for controlling the transmitter and outputting a result of the metal explosive detection from the measurement data received by the receiver; Wherein the time-domain and frequency-domain-processed mixed-mode metal explosive detection device comprises:
상기 송신부는 송신처리반; 및 상기 송신처리반의 신호에 따라 전류를 구동시키는 송신출력반1과 송신출력반2; 를 포함하여 구성되며,
상기 송신처리반은 2채널의 임의파형 발생기, DA변환기 및 저역필터로 구성되며, 상기 2채널의 출력은 각각 송신출력반1 및 송신출력반2와 1:1로 연결되는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the transmission unit comprises: a transmission processing unit; And a transmission output half 1 and a transmission output half 2 driving a current according to a signal of the transmission processing unit; And,
Wherein the transmission processing unit comprises two-channel arbitrary waveform generators, a DA converter and a low-pass filter, and the outputs of the two channels are connected in a 1: 1 relationship with the transmission output half 1 and the transmission output half 2, respectively. Frequency domain processing method complex mode metal explosive detection device.
상기 주파수영역 처리방식의 경우, 송신출력반1과 송신출력반2가 두 개의 송신코일과 각각 1:1로 연결되고, 송신출력반1과 송신출력반2의 송신신호는 동기를 맞추어 출력되며, 서로 반대방향으로 전류를 흐르게 하여 자기장이 상쇄되는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.3. The method of claim 2,
In the case of the frequency domain processing method, the transmission output half 1 and the transmission output half 2 are connected to the two transmission coils 1: 1, respectively, and the transmission signals of the transmission output half 1 and the transmission output half 2 are synchronously output, Wherein the magnetic field is canceled by flowing current in opposite directions to each other.
상기 제어처리부는 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식을 전환할 수 있는 모드선택 스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control processor is provided with a mode selection switch for switching between a time domain processing method and a frequency domain processing method.
상기 제어처리부는 관성센서가 구비되어 송수신센서의 진행방향에 따라 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식으로의 전환이 자동적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control processing unit includes an inertial sensor and is automatically switched to a time domain processing method and a frequency domain processing method according to a traveling direction of the transmission / reception sensor.
시간영역 처리방식으로 금속 폭발물 탐지를 하여 금속이 있는 것으로 판단되면, 주파수영역 처리방식으로 모드를 전환하여 재탐지를 해서 획득된 주파수별 크기 및 위상정보를 이용하여 추가정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.The method according to claim 1,
When the metal explosive is detected by the time domain processing method and it is judged that there is metal, the mode is switched by the frequency domain processing method and the additional information is obtained by using the frequency-dependent size and phase information obtained by re- Time - domain and frequency - domain processing complex mode metal explosive detection system.
탐지 지역의 모든 지점에서 시간영역 처리방식과 주파수영역 처리방식으로 중복적으로 탐지를 하고, 주파수영역 처리방식으로 탐지를 해서 획득된 주파수별 크기 및 위상정보를 이용하여 추가정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.The method according to claim 1,
It is characterized in that all the points in the detection area are detected by using the time domain processing method and the frequency domain processing method in a redundant manner and the additional information is obtained by using the frequency and magnitude and phase information obtained by the detection using the frequency domain processing method Time - domain and frequency - domain processing complex mode metal explosive detection devices.
상기 추가정보에 더하여 매설 가능성이 있는 폭발물에 대한 자료와 비교하여 폭발물일 가능성이 있으면 추가적인 경고와 함께 해당 자료를 작업자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 시간영역 및 주파수영역 처리방식 복합모드 금속 폭발물 탐지 장치.8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the data is provided to the operator in addition to the additional information, if the explosive is likely to be an explosive, in comparison with the data on the explosive capable of burial.
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|---|---|---|---|
| KR1020190061561A KR102001246B1 (en) | 2019-05-25 | 2019-05-25 | Apparatus for detecting metal explosives buried underground by multi mode of time domain and frequency domain method |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102178705B1 (en) | 2020-08-26 | 2020-11-13 | 엠씨에스테크 주식회사 | Apparatus for detecting metal explosives buried underground by multi-frequency domain method |
| KR102578472B1 (en) * | 2023-07-24 | 2023-09-14 | 엠씨에스테크 주식회사 | Method for improving the performance of signal detectors |
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2019
- 2019-05-25 KR KR1020190061561A patent/KR102001246B1/en active IP Right Grant
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