×
10.09.2014
216.012.f365

БЕСКОНТАКТНОЕ РАДИОВОЛНОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002528131
Дата охранного документа
10.09.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Технический результат - повышение точности достигается тем, что устройство содержит генератор сверхвысокочастотных электромагнитных волн с частотой, управляемой модулирующим генератором линейно изменяющегося напряжения, подсоединенный через первый вывод делителя мощности и циркулятор к приемо-передающей антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, смеситель, вычислительное устройство, являющееся выходным блоком, соединенное с выходом смесителя и с модулирующим генератором, вторую приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, соединенную со вторым выводом делителя мощности через первый умножитель частоты в N раз и второй циркулятор, выход которого соединен со вторым входом смесителя, при этом первый вход смесителя соединен со вторым выходом первого циркулятора через второй умножитель частоты в N раз. 1 ил.
Основные результаты: Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения толщины диэлектрических материалов, содержащее генератор сверхвысокочастотных электромагнитных волн с частотой, управляемой модулирующим генератором линейно изменяющегося напряжения, подсоединенный через первый вывод делителя мощности и циркулятор к приемо-передающей антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, смеситель, вычислительное устройство, являющееся выходным блоком, соединенное с выходом смесителя и с модулирующим генератором, отличающееся тем, что дополнительно содержит вторую приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, соединенную со вторым выводом делителя мощности через первый умножитель частоты в N раз и второй циркулятор, выход которого соединен со вторым входом смесителя, при этом первый вход смесителя соединен со вторым выходом первого циркулятора через второй умножитель частоты в N раз.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов, таких как стены зданий, ледовое или дорожное покрытие в процессе мониторинга при использовании транспортных средств.

Известны устройства для дистанционного бесконтактного измерения толщины ледового покрова, использующие принцип действия импульсного радиолокатора. Размещенное на автомобиле или вездеходе оно позволяет измерять толщину льда или другого подстилающего покрытия в процессе движения. Однако получить большую точность в определении толщины при помощи импульсного радиолокатора затруднительно на малых расстояниях порядка 0,5-1,5 метров, как это имеет место в данном случае. Малое время распространения радиоволн приводит к уменьшению ширины зондирующего импульса, которая, в свою очередь, ограничена по крайней мере одним периодом частоты заполнения. При высокой частоте заполнения проникающая способность радиоволн в диэлектрических материалах резко падает.

Известно также техническое решение - радиоволновый измеритель толщины диэлектрических материалов, использующий частотную модуляцию зондирующего сигнала, по технической сущности наиболее близкое к предлагаемому способу и принятое в качестве прототипа (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1989, 208 с.). Данное устройство содержит: генератор сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных волн с частотой, управляемой модулирующим генератором линейно изменяющегося напряжения (ЛЧМ), подсоединенный через первый вывод делителя мощности и циркулятор к антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней и приему отраженных электромагнитных волн; смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно СВЧ генератор через второй вывод делителя мощности и антенна отраженных электромагнитных волн через циркулятор, выход смесителя подсоединен ко входу вычислительного устройства, являющегося выходным блоком. В результате временной задержки между волной, попадающей на смеситель напрямую от СВЧ генератора и волной, прошедшей через диэлектрическую пластину и вернувшейся обратно после отражения от ее нижней границы, на выходе смесителя выделяется сигнал разностной частоты. Частота этого сигнала пропорциональна толщине диэлектрической пластины и квадратному корню от ее диэлектрической проницаемости. Точность определения толщины или разрешающая способность при данном методе прямо пропорциональна девиации частоты.

Недостатком этого толщиномера является тот факт, что антенна устройства должна быть максимально согласована с материалом измеряемой пластины, чтобы устранить отражение от ее передней поверхности. Поэтому данное устройство не приспособлено для дистанционного применения. Если же применить антенну, согласованную с открытым пространством, то сигнал, отраженный от верхней стороны диэлектрической пластины, внесет сильные искажения в результирующий сигнал, что приведет к снижению точности измерения толщины.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения.

Технический результат в предлагаемом устройстве для бесконтактного измерения диэлектрических пластин достигается тем, что оно содержит: СВЧ генератор, управляемый модулятором, соединенный через первый вывод делителя мощности и первый циркулятор с первой приемо-передающей антенной для излучения электромагнитных волн в сторону измеряемой поверхности по нормали; вторая приемо-передающая антенна для излучения в сторону измеряемой пластины по нормали, соединенная со вторым выходом делителя мощности через первый умножитель частоты и циркулятор; смеситель, первый вход которого соединен с выходом первого циркулятора через второй умножитель частоты, а второй вход - с выходом второго циркулятора; выходное вычислительное устройство, соединенное с выходом смесителя и с модулирующим генератором.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где приведена его структурная схема.

Устройство содержит СВЧ генератор - 1, модулятор - 2, делитель мощности - 3, первый циркулятор - 4, первая антенна - 5, первый умножитель частоты - 6, второй циркулятор -7, вторая антенна - 8, второй умножитель частоты - 9, смеситель - 10, вычислительный блок - 11, диэлектрическая пластина - 12.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ генератор 1 передает электромагнитные колебания с частотой, изменяющейся по линейному закону с периодом TM, от начальной частоты F до частоты F+ΔF, где ΔF -девиация частоты. Часть этой волны через циркулятор 4 излучается антенной 5 по нормали к поверхности диэлектрической пластины. Принимаемая этой антенной волна состоит из суммы двух волн, отраженных от передней и от задней поверхности диэлектрической пластины 12.

где τR=2R/c - время распространения электромагнитной волны до передней поверхности пластины и обратно; R - расстояние до пластины; с - скорость света в воздухе; A1 - амплитуда принимаемой волны от передней стороны пластины; - время распространения электромагнитной волны в пластине толщиной d и диэлектрической проницаемостью ε; A2 - амплитуда принимаемой волны от задней стороны пластины. После прохождения этой волны через циркулятор 4 и умножитель частоты 9, на вход смесителя 10 поступает сигнал:

где N - целое число - коэффициент умножения блока 9.

На второй вход смесителя 10 поступает сигнал, который от второго выхода делителя мощности 3 через умножитель частоты 6, циркулятор 7 и антенну 8 излучается по нормали к пластине 12, отражается от нее и возвращается обратно через эти же антенну и циркулятор:

Известно, что с ростом частоты СВЧ генератора резко возрастает затухание в таких диэлектрических материалах, как дерево, бетон, лед. Это справедливо для частот, применяемых в радиолокации от 1,5÷2 ГГц и выше. При кратном повышении частоты затухание для многих практических материалов возрастает в десятки и сотни раз. Поэтому в уравнении (3) в отличие от уравнения (2) можно пренебречь вторым слагаемым. В результате для смесителя 10 опорным будет сигнал В, имеющий временную задержку τR.

На выходе смесителя 10 после перемножения сигналов А с В и низкочастотной фильтрации выделится сигнал разностной частоты:

Поскольку , разностная частота или частота биений этого сигнала определится как:

Окончательно толщина диэлектрической пластины с известной диэлектрической проницаемостью ε после измерения Fb с учетом TM и вычисления по формуле

определяется в выходном вычислительном блоке 11. Точность определится ошибкой дискретности метода, которая в этом случае будет в N раз меньше, чем у прототипа:

Таким образом, устройство по сравнению с прототипом приобрело новое свойство - более высокую точность определения толщин плоских диэлектрических материалов при бесконтактном способе измерения. Благодаря этому, устройство может быть применено для мониторинга толщин различных подстилающих поверхностей, в том числе льда, с борта транспортных средств, дистанционном измерении толщин стен и определения пустот в разных диэлектрических материалах.

Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения толщины диэлектрических материалов, содержащее генератор сверхвысокочастотных электромагнитных волн с частотой, управляемой модулирующим генератором линейно изменяющегося напряжения, подсоединенный через первый вывод делителя мощности и циркулятор к приемо-передающей антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, смеситель, вычислительное устройство, являющееся выходным блоком, соединенное с выходом смесителя и с модулирующим генератором, отличающееся тем, что дополнительно содержит вторую приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, соединенную со вторым выводом делителя мощности через первый умножитель частоты в N раз и второй циркулятор, выход которого соединен со вторым входом смесителя, при этом первый вход смесителя соединен со вторым выходом первого циркулятора через второй умножитель частоты в N раз.
БЕСКОНТАКТНОЕ РАДИОВОЛНОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 276 items.
20.02.2014
№216.012.a328

Автономный счетчик газа

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в технологических трубопроводах для измерения количества газа или жидкости в производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета в ЖКХ. Автономный счетчик газа содержит вход и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507483
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.02.2014
№216.012.a743

Устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы, содержащее источник излучения, детектор и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508534
Дата охранного документа: 27.02.2014
20.04.2014
№216.012.b945

Способ отказоустойчивого управления движением корабля по глубине

Изобретение относится к области судостроения. Способ заключается в использовании задатчика глубины, первого фильтра оценки сигнала глубины, четвертого фильтра оценки сигнала угла дифферента и сумматора, на вход которого вводят сигналы. С выхода сумматора сигнал заданной скорости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513157
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c0ab

Устройство для определения поступательного перемещения

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для определения поступательного перемещения, содержащее источник излучения и приемник, введены измеритель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515072
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c131

Спецпроцессор для задачи выполнимости булевых формул

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к специализированным процессорам с высокой степенью параллелизма. Технический результат заключается в снижении сложности спецпроцессора и повышении скорости решения задачи о выполнимости булевых функций за счет упрощения структуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515206
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c136

Спецпроцессор для поиска гамильтоновых циклов в графах

Изобретение относится к вычислительной технике и направлено на построение эффективного спецпроцессора, осуществляющего поиск Гамильтонова цикла в графе, заданном матрицей смежностей, хранящейся в памяти. Техническим результатом является увеличение скорости решения задачи отыскания Гамильтонова...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515211
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c144

Каскадное парафазное логическое устройство

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в КМДП интегральных схемах при реализации логических устройств. Технический результат - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит тактовый КМДП инвертор и в каждом каскаде два транзистора сброса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515225
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c2ae

Способ организации и ведения медицинского мониторинга

Изобретение относится к способу организации и ведения медицинского мониторинга данных состояния пациентов. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности мониторинга и диагностики состояния пациентов. В способе на каждого пациента формируют несколько электронных карт,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515587
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c317

Тактируемый логический элемент и-или

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для реализации каскадных логических устройств конвейерного типа. Техническим результатом является уменьшение потребляемой мощности. Тактируемый логический элемент И-ИЛИ содержит предзарядовый транзистор 1 p-типа,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515702
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c405

Инерционный магнитоэлектрический генератор

Изобретение относится к электротехнике и может служить автономным источником питания для различных систем. Технический результат состоит в получении высоких удельных показателей генерации электрических сигналов с величиной, достаточной для электропитания различных электротехнических устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515940
Дата охранного документа: 20.05.2014
Showing 11-20 of 181 items.
20.02.2014
№216.012.a328

Автономный счетчик газа

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в технологических трубопроводах для измерения количества газа или жидкости в производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета в ЖКХ. Автономный счетчик газа содержит вход и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507483
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.02.2014
№216.012.a743

Устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения геометрического размера диэлектрической частицы, содержащее источник излучения, детектор и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508534
Дата охранного документа: 27.02.2014
20.04.2014
№216.012.b945

Способ отказоустойчивого управления движением корабля по глубине

Изобретение относится к области судостроения. Способ заключается в использовании задатчика глубины, первого фильтра оценки сигнала глубины, четвертого фильтра оценки сигнала угла дифферента и сумматора, на вход которого вводят сигналы. С выхода сумматора сигнал заданной скорости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513157
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c0ab

Устройство для определения поступательного перемещения

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройство для определения поступательного перемещения, содержащее источник излучения и приемник, введены измеритель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515072
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c131

Спецпроцессор для задачи выполнимости булевых формул

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к специализированным процессорам с высокой степенью параллелизма. Технический результат заключается в снижении сложности спецпроцессора и повышении скорости решения задачи о выполнимости булевых функций за счет упрощения структуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515206
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c136

Спецпроцессор для поиска гамильтоновых циклов в графах

Изобретение относится к вычислительной технике и направлено на построение эффективного спецпроцессора, осуществляющего поиск Гамильтонова цикла в графе, заданном матрицей смежностей, хранящейся в памяти. Техническим результатом является увеличение скорости решения задачи отыскания Гамильтонова...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515211
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c144

Каскадное парафазное логическое устройство

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в КМДП интегральных схемах при реализации логических устройств. Технический результат - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит тактовый КМДП инвертор и в каждом каскаде два транзистора сброса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515225
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c2ae

Способ организации и ведения медицинского мониторинга

Изобретение относится к способу организации и ведения медицинского мониторинга данных состояния пациентов. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности мониторинга и диагностики состояния пациентов. В способе на каждого пациента формируют несколько электронных карт,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515587
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c317

Тактируемый логический элемент и-или

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для реализации каскадных логических устройств конвейерного типа. Техническим результатом является уменьшение потребляемой мощности. Тактируемый логический элемент И-ИЛИ содержит предзарядовый транзистор 1 p-типа,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515702
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c405

Инерционный магнитоэлектрический генератор

Изобретение относится к электротехнике и может служить автономным источником питания для различных систем. Технический результат состоит в получении высоких удельных показателей генерации электрических сигналов с величиной, достаточной для электропитания различных электротехнических устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515940
Дата охранного документа: 20.05.2014
+ добавить свой РИД