close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2722

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2722
(13)
C1
6
(51) G 01N 22/02,
(12)
G 01R 27/26
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ИНОРОДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: 960387
(22) 1996.07.24
(46) 1999.03.30
(71) Заявитель: Государственное
предприятие
"НИИСМ" (BY)
(72) Авторы: Конев В.А., Чернышев А.Н. (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
предприятие "НИИСМ" (BY)
BY 2722 C1
(57)
1. Способ обнаружения инородных включений в строительных конструкциях, заключающийся в том, что
строительную конструкцию облучают частотно-модулированным радиоволновым сигналом, одновременно
отводят часть излучения для образования опорной волны, принимают отраженную волну, смешивают ее с
опорной волной для получения сигнала биений и последующей его обработки, отличающийся тем, что
опорную волну до смешивания ее с отраженной пропускают через часть строительной конструкции в режиме
поверхностной волны.
Фиг. 1
BY 2722 C1
2. Устройство для обнаружения инородных включений в строительных конструкциях, включающее последовательно соединенные генератор частотно-модулированных радиоволновых сигналов, направленный
ответвитель и подключенную к его первому выходу передающую антенну, приемную антенну, соединенную
с первым входом балансного смесителя, измеритель частоты, блок обработки и блок управления и синхронизации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит первый и второй коммутаторы радиоволновых
сигналов, микрополосковую линию, размещенную между приемной и передающей антеннами и контактирующую со строительной конструкцией, низкочастотный коммутатор, дополнительный измеритель частоты
и измеритель разности частот, выход которого соединен с первым входом блока обработки, а первый и второй входы — с выходом измерителя частоты и первым выходом дополнительного измерителя частоты соответственно, второй выход которого соединен со вторым входом блока обработки, вход первого коммутатора
радиоволновых сигналов соединен со вторым выходом направленного ответвителя, а первый и второй выходы — с первым входом второго коммутатора радиоволновых сигналов и входом микрополосковой линии
соответственно, выход которой соединен со вторым входом второго коммутатора радиоволновых сигналов,
выход которого соединен со вторым входом балансного смесителя, вход низкочастотного коммутатора подключен к выходу балансного смесителя, а его первый и второй выходы — ко входу измерителя частоты и
входу дополнительного измерителя частоты соответственно, управляющие входы первого и второго коммутаторов радиоволновых сигналов и низкочастотного коммутатора подключены к выходам блока управления
и синхронизации.
(56)
1. А.с. СССР 205174, МПК H 05D, 1967.
2. А.с. СССР 192971, МПК H 05D, 1967.
3. Заявка Японии 50-7918, МПК G 01S 9/24, E 21B 45/00, 1975.
4. Ченцов А.Г., Чирков Г.В.. Выявление электрических неоднородностей среды методом локации при непрерывном излучении с использованием ЛЧМ // Известия ВУЗов СССР - радиоэлектроника. - 1973 Т. 16. - №
8. - С. 38-43, (прототип).
5. Патент США 3 775 765, МПК G 01S 9/02, 1973 (прототип).
6. Кухаркин Е.С. Инженерная электрофизика. Техническая электродинамика / Под ред.
П.А. Ионкина. Учебник для вузов. - М.: Высш. школа, 1982.
7. Коган И.М.. Ближняя радиолокация. — М.: Советское радио, 1973.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики степени однородности диэлектрических сред, в частности, для выявления и идентификации неоднородностей в строительных конструкциях.
Широко известны способы диагностики диэлектрических сред, основанные на облучении их частотно модулированными радиоволновыми сигналами, формировании сигнала биений между отраженным излучением и опорной волной с последующим анализом спектра биений [1, 2, 3].
Известен способ выявления электрических неоднородностей среды локацией при непрерывном излучении с использованием линейной частотной модуляции [4], в котором среду облучают частотно - модулированным радиоволновым сигналом, одновременно отводят часть излучения для образования опорной волны,
принимают отраженную волну, смешивают ее с опорной волной для получения сигнала биения с последующей его обработкой.
Известное устройство [5] для обнаружения тел, находящихся в земле, реализующее известный способ локации сред частотно - модулированными радиоволновыми сигналами, содержит генератор частотно - модулированных сигналов, направленный ответвитель, приемную и передающую антенны, смеситель, измеритель
частоты биений и блок обработки. При этом информация о наличии неоднородности и глубине ее залегания
определяется в результате обработки спектра сигнала со смесителя в измерителе частоты, а размеры неоднородности в плоскости, перпендикулярной направлению зондирования, находятся путем сканирования антенной системы по поверхности исследуемой среды.
Недостаток известного способа и устройства для его реализации состоит в том, что точность определения
местоположения неоднородности, в первую очередь глубины ее залегания, зависит от диэлектрических
свойств исследуемой среды, которая в рассматриваемом случае является неконтролируемым параметром, оказывающим возмущающее воздействие на результат измерения. Заметим, что глубина расположения неоднородности h определяется по величине задержки отраженного сигнала относительно опорного, которая
пропорциональна h ε , где ε - диэлектрическая проницаемость исследуемой среды.
2
BY 2722 C1
Задача, которую решает данное изобретение, заключается в повышении точности определения местоположения неоднородности в диэлектрической среде, например, в строительной конструкции, за счет учета диэлектрических свойств среды на участке зондирования.
Указанная техническая задача решается следующим образом: в известном способе обнаружения инородных включений в строительных конструкциях, заключающемся в облучении ее частотно - модулированным
радиоволновым сигналом с одновременным отводом части излучения для образования опорной волны,
приеме отраженной волны, смешивании ее с опорной волной, получении сигнала биений и последующей его
обработки, дополнительно опорную волну до смешивания ее с отраженной волной пропускают через часть
строительной конструкции, в режиме поверхностной волны.
Устройство, реализующее данный способ, включает в себя последовательно соединенные генератор частотно - модулированных радиоволновых сигналов, направленный ответвитель и подключенную к его первому выходу передающую антенну, приемную антенну, соединенную с первым входом балансного смесителя,
измеритель частоты, блок обработки и блок управления и синхронизации, дополнительно содержит первый и
второй коммутаторы радиоволновых сигналов, микрополосковую линию, размещенную между приемной и
передающей антеннами и контактирующую со строительной конструкцией, низкочастотный коммутатор,
дополнительный измеритель частоты и измеритель разности частот, выход которого соединен с первым входом блока обработки, а первый и второй входы - с выходом измерителя частоты и первым выходом дополнительного измерителя частоты соответственно, второй выход которого соединен со вторым входом блока
обработки, вход первого коммутатора радиоволновых сигналов соединен со вторым выходом направленного
ответвителя, а первый и второй выходы - с первым входом второго коммутатора радиоволновых сигналов и
входом микрополосковой линии соответственно, выход которой соединен со вторым входом второго коммутатора радиоволновых сигналов, выход которого соединен со вторым входом балансного смесителя, а его
первый и второй выходы - ко входу измерителя частоты и входу дополнительного измерителя частоты соответственно, управляющие входы первого и второго коммутаторов радиоволновых сигналов и низкочастотного коммутатора подключены к выходам блока управления и синхронизации.
Техническим результатом предложенных решений является независимость метрологических характеристик способа и устройства от электрофизических свойств контролируемой строительной конструкции. Появляется также дополнительная возможность съема информации о технологических параметрах среды,
например, ее влажности.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства.
На фиг. 2 пример расположения отрезка микрополосковой линии между антеннами (вид сверху фиг. 1)
Устройство для обнаружения инородных включений в строительных конструкциях содержит (см. фиг. 1)
генератор 1 частотно-модулированных радиоволновых сигналов, нагруженный через направленный ответвитель 2 передающей антенной 3. Выход направленного ответвителя 2 через первый 4 и второй 5 коммутаторы
радиоволновых сигналов соединен с одним из плеч балансного смесителя 6, второе плечо которого связано с
выходом приемной антенны 7. Между передающей 3 и приемной 7 антеннами расположен отрезок открытой
микрополосковой линии 8, контактирующей с контролируемой строительной конструкцией 9, в которой на
глубине h находится неоднородность 10. Вход и выход микрополосковой линии 8 подключены соответственно к первому 4 и второму 5 коммутаторам радиоволновых сигналов. Выход балансного смесителя 6 через низкочастотный коммутатор 11 подключен к измерителю частоты 12 и дополнительному измерителю частоты
13, между которыми включен измеритель разности частот 14. Выход дополнительного измерителя частоты 13
и измерителя разности частот 14 соединен с блоком обработки 15. Управляющие входы первого 4 и второго 5
коммутатора радиоволновых сигналов и низкочастотного коммутатора 11 соединены с блоком 16 управления и синхронизации.
Устройство для обнаружения инородных включений в строительных конструкциях работает следующим
образом.
Радиоволновое частотно-модулированное излучение от генератора 1 через направленный ответвитель 2
подается в передающую антенну 3, с помощью которой облучается строительная конструкция 9. Отраженное
от инородного включения 10 излучение принимается приемной антенной 7 и поступает на одно из плеч балансного смесителя 6. На второе плечо балансного смесителя 6 поочередно, с частотой, задаваемой блоком
16 управления и синхронизации, подается радиоволновый опорный сигнал либо напрямую от направленного
ответвителя 2 (когда замкнуты каналы а - с коммутаторов 4 и 5 радиоволновых сигналов), либо через отрезок микрополосковой линии 8 (когда замкнуты каналы а - в коммутаторов 4 и 5 радиоволновых сигналов).
Известно [6], что фазовый набег открытой микрополосковой линии, контактирующей с диэлектрической
средой, является функцией диэлектрической проницаемости ε этой среды.
Поэтому на выходе балансного смесителя 6 формируются низкочастотные биения, основная частота которых будет [7] :
в первом случае (закорочены каналы а - с)
3
BY 2722 C1
f B1 =
2h ε ∆f
cT
,
(1)
во втором случае (закорочены каналы а - в)
f B2 =
(
)
2 h ε + k ε ∆f
cT
,
(2)
где 2 - длина микрополосковой линии;
∆f - девиация частоты радиоволнового сигнала;
Т - период модуляции частотно-модулированного cигнала;
с - скорость света в вакууме;
k - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции микрополосковой линии.
Легко получить
∆f B = f B 2 − f B 1 =
2k ε ∆f
cT
(3)
Иными словами при неизменных условиях измерений имеем
∆f B = F (ε )
На практике расстояние между передающей 3 и приемной 7 антеннами ограничено. Между тем, для увеличения ∆f B , а, следовательно, и точности измерений, величину необходимо выбрать достаточно большой. В этом случае геометрия взаимного расположения приемно-передающей антенной системы и
микрополоскового датчика может быть выбрана в соответствии с фиг.2.
Низкочастотный сигнал биений с балансного смесителя 6 с помощью низкочастотного коммутатора 11
поочередно и синхронно с работой коммутаторов радиоволновых сигналов 4 и 5 подается на измеритель 12
частоты f B 2 и дополнительный измеритель 13 частоты f B1 . Для этого на управляющие входы коммутаторов
4 и 5 радиоволновых сигналов и низкочастотного коммутатора 11 подаются сигналы от общего блока 16
управления и синхронизации. Сигналы, пропорциональные f B1 и f B 2 с измерителей частоты 13 и 12 соответственно, подаются на измеритель разности частот 14, выходной сигнал которого пропорциональный ∆f B ,
поступает на блок обработки 15. Сюда же подается сигнал, пропорциональный f B1 , с дополнительного измерителя частоты 13. На выходе блока обработки 15 с помощью алгоритма на основе формул (1-3) выдается
информация о глубине залегания инородного включения h и свойствах ε материала строительной конструкции.
Благодаря тому, что опорный радиоволновый сигнал периодически пропускается через микрополосковый
датчик, точность измерения глубины залегания инородного включения повышается, а в устройстве осуществляется автоматическая самонастройка к параметрам (связанным с ε , например, влажности) строительной
конструкции.
4
BY 2722 C1
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
128 Кб
Теги
by2722, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа