排雷利器:中國便攜式探雷器大觀(下)

　　非金屬探雷器
　　
　　金屬探雷器主要是利用探頭發(fā)出的交變磁場，使地雷中的金屬件產生渦電流，從而發(fā)現(xiàn)地雷的位置。但有的地雷中含有較少金屬件，金屬探雷器對此類地雷的探雷能力較弱，容易造成漏探，加之金屬探雷器對土壤中的彈片、彈殼等金屬件會產生虛警，從而影響探雷工作的進度和質量。為解決上述問題，我國于1980年代研制出各種非金屬探雷器并大量裝備部隊。
　　非金屬探雷器與金屬探雷器的探頭結構及探測原理有所不同。金屬探雷器的探頭結構為電感線圈或磁性探棒，探頭發(fā)出的是高頻電磁波，其探測場與目標材料的電導率和磁導率值有關；而非金屬探雷器的探頭結構為天線陣，探頭發(fā)出的是超高頻微波，其探測場與目標材料的介電常數(shù)有關。
　　每一種物質都有其相應的介電常數(shù)(稱ε值)，土壤的介電常數(shù)為4～40(視含水率而定)，TNT炸藥和塑料等物質的介電常數(shù)在2.2～4之間。金屬是導體，也可以看作是一種特殊的介質，其介電常數(shù)遠遠大于土壤。介電常數(shù)不同，對微波的折射及反射也不同。從局部土壤看，其介電常數(shù)是均勻的，如果在土壤中埋入異物(例如地雷)，那么這個異物和周圍土壤的介電常數(shù)就會突變。這種突變會通過對微波的折射和反射的變化反映出來，從而可以判斷出土壤中有異物（或地雷）。
　　下面介紹幾款有代表性的國產非金屬探雷器。
　　GTL120型/80式非金屬探雷器
　　GTL120型探雷器又稱80式非金屬探雷器，于1984年設計定型，并于同年裝備部隊。其不僅可探測金屬殼或帶有金屬零部件的各種反坦克地雷及防步兵地雷，還可探測質量大于1.2kg的集團裝藥（注：長度不大于寬度或高度5倍的裝藥稱為集團裝藥）。
　　該探雷器由探頭、探桿、控制盒、耳機、握柄、肘托、附件及工具（含探針）等組成，總質量3.6kg。其對金屬、非金屬殼反坦克地雷的探測距離為18cm；對防步兵地雷和集團裝藥的探測距離為5cm。適用溫度范圍為-40℃～＋55℃，使用12節(jié)2號電池，可連續(xù)工作約30小時。
　　探頭內部裝有超高頻振蕩器及一部分信號處理電路，外部設有電流表及傳輸電纜等。電流表除了具有探雷指示功能外，還可檢查電源的電量是否充足。
　　探桿由可伸縮的3節(jié)鋁管和連接電纜組成，可根據(jù)使用需要調整長度。連接電纜在探桿中穿過，并通過末端插頭與控制盒連接。
　　控制盒內裝有一部分信號處理電路、音頻振蕩器、電位器及電池等電子元件；外部面板的一側設有音響調節(jié)旋鈕、電表指示調節(jié)旋鈕及耳機插座等，面板另一側設有電纜插座、電源開關、電源檢查開關等。音響調整旋鈕用于控制差頻發(fā)生器的頻率，以便在探雷時選擇最佳音量；電表指示調整旋鈕用以調整電表指針的工作位置，確定探雷器的正確工作狀態(tài)。
　　耳機采用雙耳機。握柄和肘托用于臥姿單臂作業(yè)，可根據(jù)需要臨時安裝到探桿上。附件及工具包括探雷針1枚、2.5V小燈泡1只、螺絲刀1把、滑潤油1盒及若干配套螺釘。
　　探雷時，超高頻振蕩器發(fā)出的微波信號隨著被探測物質的介電常數(shù)而發(fā)生變化，這種變化的信號經過檢波和放大，通過電纜將信號送到控制盒內進行處理，并用電表和耳機表示出來。因此，這類探雷器也稱為異物探測器。
　　另外，由于地雷和集團裝藥的形狀與邊緣是規(guī)則的，所以可按照信號在此類爆炸物邊緣變化的規(guī)律性來判斷這個異物是否是危險物。但如果土壤中有其他異物，或土壤密度突變時，會引起虛警。
　　GTL121型/82式非金屬探雷器
　　GTL121型探雷器又稱82式非金屬探雷器，于1985年完成設計定型并列裝部隊。
　　GTL121型探雷器包括非金屬地雷探知器（主機）及地雷金屬件探知器（輔機）兩部分，用以探測各種反坦克地雷、防步兵地雷及集團裝藥。主機通常與輔機配合使用。
　　主機 GTL121型探雷器的主機實際上是一種非金屬探雷器，其由探頭、控制盒、探桿、耳機及附件等組成，質量4kg（不含附件）。對GLD212型反坦克地雷的探測距離為15cm，對GLD111型防步兵地雷的探測距離為8cm。使用1塊G103型鋅汞電池可連續(xù)工作20小時，使用16節(jié)2號電池可連續(xù)工作16小時。其可在－40℃～＋50℃的溫度環(huán)境下工作。另外，該主機設有自動欠（電）壓報警裝置。
　　探頭中設有超高頻振蕩器及天線陣，結構上采用密封和屏蔽措施，防潮、防水、防干擾。探頭外緣設有防撞橡皮圈，探桿由一段塑料短柄和金屬伸縮式長柄連接而成。伸縮式長柄由4段套裝的鋁合金管組成，長度可任意調節(jié)，全伸時長1530mm，全縮時長710mm。探頭與探桿塑料短柄的連接角度也可任意調節(jié)。
　　控制盒內裝有電子模塊、G103鋅汞電池及導線等，外部設有靈敏度旋鈕、外接電源插座等。結構上也采用密封和屏蔽措施，具有較好的防潮、防水、防干擾性能。靈敏度旋鈕分為電源斷、高、中、低檔及一個定位檔。在使用高、中、低檔中的任何一個檔位探測到地雷的大概位置后，可將靈敏度旋鈕再旋至定位檔，以精確探測地雷的具體位置。耳機的電纜線與控制盒固接在一起。
　　附件包括防寒電纜、電池防寒袋、電源盒、探雷針、備用G103電池及維修工具等。其中電池防寒袋用于在0℃以下探雷作業(yè)時對電池進行保溫。
　　非金屬地雷探知器（主機）同樣是利用微波傳播過程中，在不同介質的分界面上產生反射和折射的特性來實現(xiàn)探雷的。探知器探頭中的天線陣由3條天線組成，其中2條是發(fā)射天線、1條是接收天線。振蕩器中產生的微波信號經發(fā)射天線發(fā)射后在空氣中傳播，當遇到土壤時，信號在土壤表面產生反射和折射，一部分折射入土壤中繼續(xù)傳播，另一部分反射后被接收天線接收。當土壤中無異物時，土壤介質均勻，對信號的反射相同。當土壤中埋有地雷或其他異物時，入射波除了在土壤表面發(fā)生反射外，還在地雷或其他異物表面發(fā)生反射，這樣，接收天線上的信號有所變化。這個變化信號經過檢波、濾波后，輸出一個脈沖信號到控制盒，由控制盒進行信號處理。信號處理根據(jù)地雷的特性予以處理和識別，對信號的幅度、正斜率、負斜率3個參數(shù)進行比較和鑒別，同步輸出3個脈沖去控制電子開關。當3個參數(shù)符合地雷目標特性的范圍時，電子開關開啟，驅動耳機發(fā)聲報警。該探雷器較80式非金屬探雷器性能優(yōu)越，其采用了天線陣探頭，所以靈敏度高，并且信號處理采用3個參數(shù)處理電路識別目標，有效抑制了虛警。
　　輔機 主機利用目標（地雷）與周圍土壤的介電常數(shù)的差異，從而發(fā)現(xiàn)地雷的位置。但土壤中的非地雷異物（如樹根），土壤密度的突變，土壤中的空腔以及濕度的不均勻等，都可能引起虛警。為彌補這一不足，需要使用輔機來復核已搜索到的目標中是否存在微小金屬件，以辨別是地雷還是其他異物。輔機的探測原理是使目標金屬件中產生渦電流，從而感應出目標磁場，因而輔機屬于金屬探雷器，主要用于探知各種金屬殼地雷或含有微型金屬件的非金屬殼地雷。
　　輔機由探頭、信號處理盒、電池倉及耳機等組成，質量為2kg。信號處理盒內裝有電子模塊，外部設有調諧旋鈕及高、中、低檔靈敏度旋鈕。靈敏度旋鈕設置在不同檔位，對地雷的探測距離不同。當GLD110型防步兵地雷埋設深度為3cm時，使用高靈敏度檔探測時，對該地雷的探測距離為21cm；使用中靈敏度檔探測時，對該地雷的探測距離為19cm；使用低靈敏度檔探測時，對該地雷的探測距離為16cm。電池倉內裝有8節(jié)4號電池，其上端設有耳機插孔。電池可在－10℃～＋30℃條件下連續(xù)工作25小時。耳機采用單耳機，0℃以下作業(yè)時，對電池、耳機應采取保溫措施。
　　
　　GTL121A型/82G非金屬探雷器
　　GTL121A型探雷器又稱82G非金屬探雷器，其是GTL121型探雷器的改進型，對金屬殼地雷、非金屬殼地雷及集團裝藥的探測距離與GTL121型探雷器完全相同。
　　GTL121A型探雷器的主要改進之處是取消了輔機，只采用主機進行探雷，減少了作業(yè)程序。同時，采取一些措施減輕主機質量（單機質量3kg），如將使用的16節(jié)2號電池改為10節(jié)5號電池，使電池的總質量由1.1kg減輕到0.2kg，但電池可連續(xù)工作時間由16小時降為8小時。
　　探桿改由3節(jié)可伸縮的長短柄組成，根據(jù)作業(yè)姿勢可調節(jié)其長度。探桿上設有凸形角件，與控制盒上的凹形角件配合進行掛載。控制盒內部裝有信號處理系統(tǒng)、電池倉等，盒外設有靈敏度旋鈕、掛鉤以及在探桿上固定用的凹形角件。靈敏度旋鈕設在控制盒面板上，掛鉤與凹形角件設在與面板相對的另一側。這樣設置的好處是，當控制盒掛在探雷手腰帶上或控制盒固定在探桿上時，探雷手操作靈敏度旋鈕比較方便。靈敏度旋鈕分為3個檔位，分別是關閉檔“OFF”、高靈敏度檔“H”及低靈敏度檔“L”?？刂坪卸祟^有兩個插孔，通過電纜分別與耳機和探頭連接。
　　該探雷器的探測原理與GTL121型探雷器主機的相同，也是采用3條天線組成的天線陣進行微波信號的發(fā)射及接收。當被探測物的參數(shù)符合地雷目標特性時，電子開關開啟，輸出一個脈沖信號，并放大成音頻信號，驅動耳機發(fā)出音響報警聲，表明探頭已搜索到地雷。
　　
　　復合探雷器
　　
　　金屬探雷器能探測帶有金屬零件的地雷，但容易受到戰(zhàn)場上彈片、彈殼等金屬物體的干擾；非金屬探雷器不僅能探測帶有金屬零件的地雷，還能探測集團裝藥，但容易受到土壤中石塊、樹根、空洞等非地雷異物的干擾。為解決這兩類探雷器存在的虛警率較高的問題，我國于1990年代研制出集金屬探雷器、非金屬探雷器功能于一體的幾款復合型探雷器，并裝備部隊。
　　90型復合探雷器
　　90型復合探雷器于1993年設計定型并列裝部隊，其可探知偽裝后敷設在淺表地層中的各種金屬殼地雷、非金屬殼地雷、集團裝藥及經偽裝的陷阱等目標。與金屬探雷器、非金屬探雷器相比，其優(yōu)點是大幅度減少了虛警率，縮短了探雷的時間。
　　該探雷器由探頭、探桿、控制盒以及耳機等組成，單機質量3.5kg（不含附件）。其可在－40℃～＋55℃溫度環(huán)境下工作，使用10節(jié)5號電池可連續(xù)工作不少于8小時，且具有欠（電）壓自動報警功能。對GLD212型反坦克地雷的探測距離為11cm，對GLD111型防步兵地雷的探測距離為7cm。
　　探頭由微波振蕩器、微波天線陣板及金屬探雷器發(fā)射線圈等組成。探桿由金屬制成，采用可伸縮結構，根據(jù)作業(yè)姿勢可調整長度。探桿與探頭之間的角度可根據(jù)需要進行調節(jié)。耳機為單耳機?？刂坪袃妊b有信息處理系統(tǒng)及電源，面板上設有選擇開關、靈敏度旋鈕以及兩個插座，兩個插座通過電纜插頭分別與耳機和探頭連接。選擇開關共有4個檔位，分別是關閉檔“OFF”、金屬檔“M”、非金屬高檔“C1”及非金屬低檔“C2”。其中，“C1”、“C2”檔分別用于在干燥、潮濕土壤地面探雷時使用。
　　該探雷器未設專門的復合檔。當需要以復合方式進行探雷作業(yè)時，需首先調好金屬檔“M”的工作狀態(tài)，然后根據(jù)土壤的干濕程度調好非金屬高檔“C1”或非金屬低檔“C2”的工作狀態(tài)，才能以復合方式進行探雷。其調節(jié)過程比較復雜，這是該探雷器設計上的不足之處。
　　當采用非金屬檔探雷時，微波振蕩器產生微波信號，當土壤中埋有地雷或異物時，介電常數(shù)產生突變，突變信號經天線接收后進行檢波、濾波，輸出一個脈沖信號到控制盒進行處理。
　　當用金屬檔探雷時，由振蕩器產生的電磁波信號通過發(fā)射線圈產生交變磁場。當探測到金屬物時，由于金屬物產生渦電流，使交變磁場發(fā)生變化。
　　用復合方式探雷時，探頭同時發(fā)出微波和電磁波信號。這兩種信號經探測后送至控制盒，非金屬信號與金屬信號分別進行幅度、斜率等處理，最后進行復合，向耳機發(fā)出警報。
　　因此該探雷器可單獨作為金屬探雷器、非金屬探雷器及復合探雷器使用。
　　GTL130型復合探雷器
　　GTL130型復合探雷器是一種將電磁感應探測技術和超高頻探測技術綜合應用于一體的復合探雷器，于1995年完成設計定型并列裝部隊。
　　該探雷器由探頭、探桿、控制盒和耳機等組成，總質量3.5kg。使用12節(jié)5號電池，可連續(xù)工作15小時，適用溫度為－40℃～＋50℃。對GLD111型防步兵地雷的探測距離為8cm；對GLD212型反坦克地雷的探測距離為11cm，能有效抑制截面積小于1cm2的金屬碎片以及空穴、石塊、樹根等的干擾，可以自動調整靈敏度，具有欠（電）壓自動報警功能。
　　探頭由外緣固定有金屬探測線圈的超高頻天線陣板及電路盒等組成，并通過電纜與控制盒連接。探桿采用可伸縮結構，根據(jù)作業(yè)姿勢可調整長度。
　　控制盒內裝有插入式電路模塊和電池倉，面板上設有電源開關、探測方式選擇開關以及耳機插座。探測方式選擇開關“A”檔為復合探測方式；“M”檔為金屬探測方式；“N”檔為非金屬探測方式。與90型復合探雷器相比，GTL130型復合探雷器的選擇開關設有復合“A”檔，探雷手無需進行先金屬檔后非金屬檔等復雜的調節(jié)過程，即可直接使用復合“A”檔進行探雷作業(yè)，這是該探雷器最重要的改進。
　　該探雷器的工作原理是：復合探頭發(fā)射微波和電磁波，以提取多種特征量信息。當探頭在搜索中遇到淺表土壤中的地雷目標時，地雷中的金屬件在探測線圈所發(fā)射的交變電磁場作用下產生渦電流效應，使探頭線圈的電磁信號發(fā)生變化，該信號提供給控制盒進行處理；當處在由2條平行的發(fā)射天線組成的超高頻輻射場內有異物出現(xiàn)時，接收天線接收的信號發(fā)生變化，該信號也提供給控制盒進行處理。在同時接收到復合探頭的兩個特征量信號時，報警電路即發(fā)出報警信號，從而解決了單一特征量信號報警而產生較多虛警的問題，其虛警率比金屬及非金屬地雷探測器下降了70％以上。
　　
　　另類“探雷器”
　　
　　以上展示了我國研制并裝備部隊的各種金屬、非金屬及復合探雷器。在民用領域，金屬安檢門、探釘器、手持金屬探測器、考古用的地下金屬探測器等雖然并不稱為探雷器，但是它們的工作原理與探雷器完全相同。（全文完）
　　編輯/曾振宇