1.2 Основные требования, предъявляемые к металлодетекторам

Важную роль в организации охраны зданий, сооружений, осуществлении контроля и регулирования перемещения людей играют металлодетекторы - обнаружители запрещенных к проносу на эти объекты предметов. Дадим определение этим устройствам.

Металлоискатель – это электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счет их проводимости. Металлоискатель обнаруживает металл в грунте, воде, стенах, в древесине, под одеждой и в багаже, в пищевых продуктах, в организме человека и животных и т.д.

Металлодетекторы по принимаемой сегодня классификации  относятся к устройствам досмотра, входящим в состав интегрированных средств охраны или используемых автономно. Конструктивно такие металлодетекторы могут быть встроенными в устройства заграждения систем контроля и управления доступом, автономными стационарными или автономными переносными.

К предметам, запрещенным к проносу посетителями на охраняемые объекты и выявляемым металлодетектором, в первую очередь относятся:

- огнестрельное оружие;

- ручные гранаты;

- ножи.

Функциональное назначение металлодетекторов в общем случае довольно широкое: от поиска цветных металлов массой ~ 1 г до обнаружения предметов из ферромагнитных металлов, значительно превышающих объект поиска по массе. Задачи, которые решают металлодетекторы в системах защиты и охраны, более узкие и имеют свои особенности, определяющие специфические требования к таким устройствам. К ним относятся:

- надежное обнаружение объекта поиска;

- обеспечение селективности по отношению к металлическим предметам, разрешенным к проносу на охраняемый объект;

- обеспечение помехоустойчивости в условиях работы на охраняемом объекте;

- обеспечение специальной безопасности.

Существует необходимость разработки российского стандарта на металлодетекторы - устройства досмотра. Рассмотрим подробнее каждое из требований к таким устройствам.¹

Первое, что будет рассмотрено в данной работе это обнаруженческие характеристики.

Объекты поиска, рассмотренные выше, имеют различные размеры, массу, форму, электропроводность, магнитную проницаемость. В металлодетекторе сигнал на выходе приемной антенны зависит как от этих характеристик, так и от расположения объекта поиска относительно антенн. Соответственно и обнаруженческие характеристики металлодетектора должны оцениваться с учетом перечисленных выше факторов.

Проводимые исследования позволили разработать ряд тестовых образцов, имеющих обобщенные для объектов поиска конструктивные параметры. Использование таких тестовых образцов или реальных объектов поиска позволяет оценивать вероятность обнаружения их металлодетектором при различной пространственной ориентации объектов поиска в наиболее вероятных местах расположения на человеке.

Рассмотрим селективные характеристики. Под селективными характеристиками применительно к металлодетекторам рассматривают вероятности пропуска предметов меньших размеров и массы, чем объекты поиска, разрешенных к проносу на охраняемый объект, или вероятности ложной тревоги изделия.¹

Указанные характеристики в металлодетекторе непосредственно связаны с вероятностью обнаружения объекта поиска. Электромагнитное поле по ширине прохода металлодетектора существенно неоднородно. Даже применение специальной конфигурации катушек и специальной обработки сигналов с приемной антенны значительно не улучшает эту неоднородность. Поэтому при проносе одного и того же предмета под одним и тем же ракурсом в непосредственной близости от катушек и в середине прохода указанные сигналы могут отличаться в 2-4 раза. Таким образом, сигнал от объекта поиска в середине прохода соизмерим с сигналом от предметов личного пользования, проносимых около катушек. Кроме того, большинство рассматриваемых металлодетекторов имеют плоские антенные системы и обладают достаточной чувствительностью в одном или, в лучшем случае, в двух направлениях. Поэтому для обеспечения уверенного обнаружения при любой ориентации таких объектов поиска, как пистолет или нож, имеющих существенно отличающиеся размеры в различных направлениях, требуется низкий порог чувствительности, снижающий селективные характеристики металлодетектора.

Селективность имеет и чисто психологическое значение для работников охраны объектов, оснащенных металлодетекторами. Из практических наблюдений следует, что частые ложные срабатывания от предметов личного пользования снижают у работников охраны внимание на любой сигнал тревоги, в том числе, и при срабатывании от объектов поиска. Применение металлодетекторов с низкой селективностью чаще всего является лишь поводом работникам охраны для сплошного досмотра посетителей.¹

Еще одной характеристикой является помехоустойчивость. На металлодетектор, установленный в охраняемом помещении, воздействует целый ряд внешних условий (помех), затрудняющих, или делающих невозможным выполнение им своих функций. Помехи разделяют на электромагнитные и вызванные наличием вблизи антенн больших масс металла, замкнутых контуров, перемещающихся или неподвижных. Источниками электромагнитных помех чаще всего являются:

- силовые электросети и их коммутационное оборудование;

- работающие силовые электрические устройства (электрические двигатели,

- электрические генераторы, трансформаторы);

- люминесцентные лампы;

- мониторы;

- телевизоры и т.д.

Наличие электромагнитных помех может привести к ложным срабатываниям, которые в некоторых случаях становятся непрерывными и практически не дают возможности использовать металлодетектор. Кроме того, электромагнитные помехи отрицательно влияют на селективность.

Ложные срабатывания также вызывают находящиеся вблизи металлодетектора конструкции и замкнутые контуры, перемещающиеся по своему функциональному назначению (двери, кабины лифтов и т.п.) или осуществляющие движение вследствие нежесткости конструкций, вибраций.

При неправильной организации прохода через металлодетектор ложные срабатывания могут вызывать перемещающиеся металлические предметы (ручная кладь, зонты и т.п.) у посетителей, находящихся вблизи антенн.

Помехоустойчивость металлодетектора определяется его способностью сохранять свои характеристики в условиях воздействия рассмотренных выше помех. Для обеспечения помехоустойчивости металлодетекторов применяют целый ряд как конструктивных, так и организационных мер:

- специальные схемотехнические решения электронных узлов;

- специальную обработку сигналов с приемных антенн;

- различные виды синхронизации с помехами;

- удаление металлодетекторов от подвижных металлических предметов;

- исключение проноса ручной клади через зону, контролируемую металлодетектором, и вблизи от нее.¹

Для контроля ручной клади могут использоваться рентгеновские установки или металлодетекторы для ручной клади, располагающиеся в непосредственной близости от металлодетектора, предназначенного для досмотра людей. Перечисленные устройства являются источниками дополнительных электромагнитных помех, и для уменьшения их влияния должны предусматриваться меры, рассмотренные выше.

  Последняя характеристика, которая будет рассмотрена это специальная безопасность. Металлодетекторы генерируют электромагнитное поле, которое при проходе пересекает человек и вблизи которого длительное время находятся работники охраны. Поэтому, кроме выполнения обычных требований по безопасности устройств, имеющих электропитание, они должны обеспечивать:

- безопасность по отношению к организму человека;

- допустимый уровень влияния на имплантируемые электрокардиостимуляторы;

- допустимый уровень влияния на магнитные носители информации.

Основной характеристикой металлодетектора - устройства досмотра может служить вероятность обнаружения объекта поиска. Требования к величине этой характеристики могут быть различными в зависимости от необходимой степени защиты объекта. Эти требования можно разделить на четыре группы: пониженную, нормальную, повышенную и высокую защищенность, со следующими численными значениями вероятности обнаружения Робн.:

- пониженная с Робн. ≥ 0,95;

- нормальная с Робн. ≥ 0,97;

- повышенная с Робн. ≥ 0,98;

- высокая с Робн. ≥ 0,99.

Предложенные величины выбраны, исходя из необходимости обеспечения достаточного уровня селективности и помехоустойчивости, а также с учетом технической реализуемости этих значений в существующих металлодетекторах. Кроме того, такое разделение позволит сертифицировать все разнообразие российских и импортных изделий и иметь определенный запас для перспективных металлодетекторов.

Важнейшим моментом при оценке вероятности обнаружения является методика измерений. Для ее создания необходимо:

- выбрать номенклатуру объектов поиска или их имитаторов с конкретными конструктивными характеристиками;

- выбрать и обосновать точки измерений в контролируемом проеме металлодетектора;

- выбрать и обосновать количество измерений, исходя из требуемой доверительной вероятности;

- разработать и обосновать алгоритмы обработки измерений.

Второй важной характеристикой конкретно устройств досмотра является селективность. Она также в зависимости от значения вероятности обнаружения предметов личного пользования (вероятности ложной тревоги Рлт.) может оцениваться по четырем группам:

- пониженная с Рлт. ≤ 0,1;

- нормальная с Рлт. ≤ 0,05;

- повышенная с Рлт. ≤ 0,02;

- высокая с Рлт. ≤ 0,01.

Подход к методикам измерений вероятности ложной тревоги может быть аналогичен рассмотренному выше. 

Предлагаемые для нормирования вероятности обнаружения тесно связаны со временем нахождения объекта поиска в зоне, контролируемой металлодетектором. Поэтому нормироваться должна и максимальная скорость проноса объектов, при которой обеспечиваются определенные вероятностные характеристики. Обычно скорость движения спокойно идущего человека составляет 0,5-1 м/с. Однако при этом относительные скорости движения отдельных частей его тела (руки, ноги), а соответственно и объектов поиска, могут достигать 1,5-2 м/с. Методики измерения максимальной скорости проноса объектов поиска или вытекающей из нее пропускной способности достаточно очевидны.

Требования к помехоустойчивости металлодетекторов по отношению к внешним электромагнитным помехам формулируются в разрабатываемом стандарте. Нормирование требований к помехоустойчивости от перемещающихся металлических масс в общем случае невозможно.

Требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора по отношению к организму человека определяются: СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона», СанПиН 001-96 «Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях».¹

В отношении имплантируемых электрокардиостимуляторов ни в России, ни в других странах не установлено нормированных требований к допустимым характеристикам окружающих электромагнитных полей. Поэтому требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора могут быть сформулированы по отношению к определенному (фиксированному) электрокардиостимулятору, например, наиболее чувствительному к рассматриваемому воздействию. В частности, ряд имеющихся на российском рынке импортных металлодетекторов испытан на безопасность по отношению к конкретным моделям электрокардостимуляторов.

При разработке стандарта необходимо определить требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора по отношению к магнитным носителям информации (магнитным ленте, дискам и т.п.), что, скорее всего, важно для металлодетекторов досмотра ручной клади.

Методики измерений по большинству направлений безопасности электромагнитного поля, излучаемого металлодетектором, заключаются в проведении замеров обычными измерительными приборами уровней напряженности поля в определенных частотных диапазонах и сравнении их с допустимыми нормами.