×
11.10.2018
218.016.9047

Результат интеллектуальной деятельности: Энергонезависимый транспондер

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области дистанционной идентификации и контроля охраняемых и особо охраняемых объектов с повышенными требованиями к обеспечению их безопасности. Техническим результатом является создание энергонезависимого транспондера с датчиками контроля состояния охраняемого объекта и увеличение дальности его работы. Для этого энергонезависимый транспондер содержит приемопередающую антенну, соединенную с линией задержки на поверхностных акустических волнах, общий входной/выходной преобразователь и отражательные элементы. Отражательные элементы выполнены в виде встречно-штыревых преобразователей, к выводам которых подключены m пороговых или аналоговых датчиков контроля состояния охраняемого объекта. Входной/выходной преобразователь состоит из n двунаправленных встречно-штыревых преобразователей, подключенных наклонными потенциальными шинами. Входной/выходной преобразователь выполнен согласованным с внешним волновым трактом и соединен коаксиальным кабелем с приемопередающей антенной. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области дистанционной идентификации и контроля охраняемых и особо охраняемых объектов с повышенными требованиями к обеспечению их безопасности.

Известны системы транспондеров на базе полупроводниковых больших интегральных микросхем (БИС), широко используемых, например, при работе с банкоматами. Однако такие системы не обеспечивают стойкости к таким дестабилизирующим факторам, как ионизирующее излучение.

Также известен транспондер, предлагаемый к использованию в автоматизированной системе контроля объектов [1]. Данное устройство содержит пьезоэлектрический преобразователь на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и отражательную линию задержки (ОЛЗ), выполненные на одной подложке, и датчики контроля, подключенные к пьезоэлектрическому преобразователю. Существенным недостатком представленного транспондера является способ подключения датчиков контроля, которые подключаются к пьезоэлектрическому (входному) преобразователю и при срабатывании которых произойдет перераспределение энергии в ОЛЗ, что приведет к увеличению неравномерности амплитуд импульсов информационного сигнала и, в свою очередь, усложнит его обработку. Кроме того, количество датчиков будет ограничено количеством пьезоэлектрических преобразователей, которые в случае шунтирования снизят информационную емкость транспондера и снизят дальность передачи информации. Поскольку датчики подключаются непосредственно к пьезоэлектрическому (входному) преобразователю, конструкцию данного транспондера сложно реализовать без использования внешнего источника питания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является транспондер (прототип) [2, 3] для обнаружения и идентификации объекта.

Транспондер содержит твердотельный ретранслятор, выполненный на основе многоотводной линии задержки на ПАВ. Основным недостатком транспондера, выбранного в качестве прототипа, является недостаточная дальность передачи информации, поскольку данная линия задержки выполнена в однонаправленном варианте, что приводит к потере 50% энергии. Для регистрации контролируемых параметров отводы выходных встречно-штыревых преобразователей коммутируют внешними электрическими цепями, что приведет при срабатывании датчика к перераспределению энергии в отражательной линии задержки и приведет к увеличению неравномерности амплитуд импульсов информационного сигнала.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание энергонезависимого транспондера с датчиками контроля состояния охраняемого объекта и увеличение дальности его работы, что позволит дистанционно получать информацию о его состоянии в процессе и после воздействия критических дестабилизирующих факторов.

Технический результат достигается тем, что в энергонезависимом транспондере, содержащем твердотельный ретранслятор, выполненный на основе линии задержки на поверхностных акустических волнах, и приемопередающую антенну, твердотельный ретранслятор выполнен на основе многоканальной отражательной линии задержки, включающей общий входной/выходной преобразователь и отражательные элементы. Отражательные элементы выполнены в виде встречно-штыревых преобразователей, к выводам которых подключены m пороговых или аналоговых датчиков контроля состояния охраняемого объекта. Входной/выходной преобразователь состоит из n двунаправленных встречно-штыревых преобразователей, подключенных наклонными потенциальными шинами. Входной/выходной преобразователь выполнен согласованным с внешним волновым трактом и соединен коаксиальным кабелем с приемопередающей антенной.

Технический результат достигается тем, что в энергонезависимом транспондере отражательные элементы выполнены в однонаправленном варианте.

Технический результат достигается тем, что в энергонезависимом транспондере перед отражательными элементами установлены дополнительные отражающие рефлекторы, представляющие собой металлизированную полоску, расположенные перпендикулярно направлению распространения поверхностных акустических волн.

На фиг. 1 представлена схема реализации предложенного энергонезависимого транспондера на основе многоканальной ОЛЗ на ПАВ, на которой обозначены: 1 - приемопередающая антенна, 2 - коаксиальный кабель, соединяющий приемопередающую антенну с входным/выходным преобразователем многоканальной ОЛЗ, 3 - входной/выходной преобразователь многоканальной ОЛЗ, 4 - отражательные элементы, выполненные в виде ВШП, 5 - отражательные рефлекторы, 6 - пороговые или аналоговые датчики, подключаемые к выводам ВШП, 7 - корпус транспондера, W - апертура ВШП.

На фиг. 2 представлен информационный сигнал, в котором 8, 9 - импульсы, отвечающие за регистрацию воздействовавших на объект дестабилизирующих факторов (амплитуды импульсов равны логическому «0»), а остальные импульсы являются идентифицирующими данный объект.

На фиг. 3 представлен информационный сигнал, в котором 10, 11 - импульсы, сигнализирующие о регистрации датчиками фактов превышения пороговых значений дестабилизирующих факторов (амплитуды импульсов равны логической «1»).

Транспондер работает следующим образом.

Транспондер использует энергию инициирующего радиоимпульса для формирования информационного кодированного сигнала с контролируемого объекта. Приемопередающая антенна транспондера 1 принимает короткий инициирующий радиоимпульс, который по коаксиальному кабелю 2 передается на входной/выходной преобразователь 3, преобразующий его в поверхностную акустическую волну, распространяющуюся от него в обе стороны, каждая в своем акустическом канале. ПАВ, достигнув отражательных элементов 4, 5, отражается от них и достигает входного/выходного преобразователя 3, который преобразует ее в ответный радиоимпульс, содержащий информационную посылку, включающую в себя идентификационный номер охраняемого объекта и информацию о состоянии пороговых или аналоговых датчиков 6. Входной/выходной преобразователь 3, отражательные элементы в виде ВШП 4, отражательные рефлекторы 5 и датчики 6 расположены в корпусе транспондера 7. Пороговые или аналоговые датчики 6 могут размещаться внутри охраняемого объекта, в местах воздействия критических нагрузок или в местах особого контроля изменений физических параметров и находиться как внутри корпуса транспондера 7, так и вне его. Коэффициент металлизации отражательных элементов 4 подбирается таким образом, что при срабатывании датчика происходит замыкание (или размыкание) соответствующего ВШП, вследствие чего изменяется коэффициент отражения ПАВ до минимального (или максимального) значения, тем самым изменяются амплитуды импульсов 8, 9, по изменению которых (импульсы 10, 11) можно сделать выводы о состоянии охраняемого объекта.

Для увеличения дальности работы системы дистанционной идентификации (передачи информационного сигнала) в предлагаемом транспондере используется амплитудная кодировка информационного сигнала. Уменьшение затухания импульсов информационного сигнала является важной технической задачей. Как видно из уравнения радиолокации

где D - дальность идентификации, λ - рабочая длина волны, К1 - коэффициент усиления антенны передатчика, К2 - коэффициент усиления антенны транспондера, Рпер - импульсная мощность излучения передатчика, Рпр - предельная чувствительность приемника, m - коэффициент различимости, выбираемый из условия обеспечения вероятности правильной идентификации, σолз - затухание импульсов информационного сигнала, с уменьшением затухания информационного сигнала (т.е. с увеличением амплитуд импульсов) увеличивается дальность передачи информации транспондером.

Дополнительным преимуществом предлагаемого изобретения является возможность согласования входного/выходного преобразователя с внешним волновым трактом на стадии проектирования топологии многоканальной ОЛЗ транспондера, что позволяет отказаться от использования согласующих схем и элементов и, таким образом, повышает стойкость изделия к дестабилизирующим факторам, упрощает конструкцию, снижает его стоимость и существенно увеличивает дальность идентификации объекта с установленным на нем (или в нем) транспондером.

Как было показано в работе [4], наиболее эффективной схемой подключения многоканальной ОЛЗ является последовательно-параллельное соединение единичных ВШП входного/выходного преобразователя при сравнительно небольшом времени задержки информационного сигнала (от 2 до 50 мкс). Это объясняется тем, что активная составляющая сопротивления излучения на центральной частоте имеет вид [5]

где Gac) - активная составляющая проводимости излучения, ωс - центральная частота, Ct - статическая емкость единичного ВШП.

Статическая емкость единичного ВШП вычисляется по формуле:

где γ=1, 4/3, 2 для Se=2, 3, 4 соответственно - число электродов, приходящихся на один период; , а/р - коэффициент металлизации; Np - число пар электродов; W - апертура ВШП; Pν(cosΔ) - полином Лежандра, v=-1/Se; εp - диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрика.

Как было показано в работе [6], для наилучшего преобразования инициирующего радиоимпульса в ПАВ апертура W единичных ВШП входного/выходного преобразователя должна удовлетворять условию:

где λ - длина ПАВ, х - расстояние от ВШП входного/выходного преобразователя до самого дальнего отражательного элемента, β - параметр анизотропии.

Таким образом, значение величины Rac) может быть скорректировано схемой включения единичных ВШП входного/выходного преобразователя и подбором их оптимальной апертуры W, что позволит отказаться от использования в транспондере согласующих схем и, в то же время, уменьшить затухание амплитуд импульсов информационного сигнала.

Выполнение потенциальных шин входного/выходного преобразователя с наклоном позволяет часть энергии ПАВ, отраженной от них при ее прохождении по акустическому каналу, отклонить от направления чистой моды (совпадающего с кристаллографической осью пьезоэлектрической подложки), исключая, таким образом, дополнительные паразитные переотражения ПАВ, что позволяет упростить обработку информационного сигнала, формируемого транспондером.

Отражательные ВШП, выполненные в однонаправленном варианте, наиболее эффективно отражают пришедшую ПАВ [7], что позволяет повысить амплитуды импульсов информационного сигнала.

В предлагаемом транспондере максимальное количество контролируемых параметров (число устанавливаемых датчиков контроля) равно удвоенному числу единичных ВШП, образующих входной/выходной преобразователь. Кроме того, информационную емкость транспондера можно увеличить, располагая перед отражательными элементами, выполненными в виде ВШП, дополнительных отражательных рефлекторов, а кодирование информационного сигнала можно осуществлять как топологическим способом, т.е. включением или исключением отражательного рефлектора из топологии многоканальной ОЛЗ на ПАВ, так и шунтированием отражательных элементов.

В результате использования предлагаемых технических решений при создании энергонезависимого транспондера на основе многоканальной ОЛЗ на ПАВ можно добиться дальности идентификации, превышающей 15 м, полученное значение дальности идентификации позволяет дистанционно получать информацию о состоянии охраняемого объекта в процессе воздействия на него критических дестабилизирующих факторов (например, в процессе пожара).

Внедрение предлагаемого транспондера упростит и повысит информативность о состоянии контролируемого объекта в случае возникновения нештатных ситуаций.

Литература

1. Патент №2495489 МПК G06K 7/00 (2006.01), G08B 25/10 (2006.01). Автоматизированная система дистанционного контроля объектов в стационарных хранилищах / Вережанский В.Ю., Князев И.А., Костюкевич О.Н., Юферев В.И. // Опубл. 10.10.2013 Бюл. №28.

2. Патент №2133482 РФ МПК G01S 13/00. Транспондер / Бахирев Г.Г., Киселев В.К., Поздеев А.Н., Тремасов Н.З., Яковлев В.В. // Опубл. 20.07.1999.

3. Патент №2126980 РФ МПК G01S 13/75, 13/76. Способ обнаружения и идентификации объекта / Бахирев Г.Г., Киселев В.К., Поздеев А.Н., Тремасов Н.З., Яковлев В.В. // Опубл. 27.02.1999.

4. Патент №2610415 МПК Н03Н 9/30 (2006.01). Многоканальная отражательная линия задержки / Дорохов С.П., Салов А.С. // Опубл. 10.02.2017. Бюл. №4.

5. Д. Морган «Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах», М.: «Радио и связь», 1990.

6. С.П. Дорохов, В.А. Козлов. Влияние анизотропии кристалла 1 лМЮз на изменение фазовой скорости ПАВ / Физика и технические приложения волновых процессов: Тезисы докладов XIV Международной научно-технической конференции: приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» / Под ред. В.А. Неганова. - Казань: ООО «16ПРИНТ», 2016.- 123 с.

7. Карапетьян Г.Я. Исследования однонаправленных и слабоаподизованных встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн и разработка устройств частотной селекции на их основе. Диссертация кандидата технических наук: 05.27.01 Великий Новгород, 2011. Ссылка на автореферат: http://www.dissercat.com/content/issledovaniya-odnonapravlennykh-i-slaboapodizovannykh-vstrechno-shtvrevykh-preobrazovatelei-.


Энергонезависимый транспондер
Энергонезависимый транспондер
Энергонезависимый транспондер
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 796 items.
10.05.2015
№216.013.4b26

Тепловыделяющий элемент энергетического ядерного реактора и способ его изготовления

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к конструкциям газозаполненных твэлов для экспериментальных, испытательных и исследовательских реакторов и способам их изготовления. Твэл содержит оболочку, заполненную газом заданного состава и давления, с размещенным в ней топливным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550745
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4dab

Устройство защиты

Изобретение относится к области экранирования и может быть использовано в конструкциях, подвергаемых импульсным нагружениям высокой интенсивности. Устройство содержит взрывозащитный экран, разрушаемый под действием внешней импульсной нагрузки, основание, жестко закрепленное при помощи стоек на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551397
Дата охранного документа: 20.05.2015
10.06.2015
№216.013.515c

Контактная система

Изобретение предназначено для использования в электромеханических малогабаритных приборах. Контактная система содержит поворотный перемыкатель с токопроводящими секторами, взаимодействующими с упругими контактами, которые попарно консольно закреплены на токовыводах, расположенных по окружности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552349
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5205

Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения свч диапазона

Способ генерации широкополосного электромагнитного излучения СВЧ диапазона может быть использован в радиотехнической и электронной промышленности, в частности в технике генерации мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552518
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.520b

Электромагнитный поляризованный переключатель

Изобретение предназначено для систем автоматики взрывоопасных объектов, подвергаемых ударным и вибрационным внешним воздействиям. Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является увеличение стойкости к ударным и вибрационным воздействиям, увеличение количества...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552524
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5336

Способ сварки деталей разной толщины из разнородных металлов

Способ сварки деталей 1 и 2 разной толщины из разнородных металлов может быть использован в авиастроении, приборостроении, в атомной энергетике. Формируют технологические бурты 3 и 4 на толстостенной 2 и тонкостенной 1 деталях. Высота бурта 3 в 3-4 раза больше толщины детали 1. Высота бурта 4...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552823
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5337

Способ совмещения электронного луча со стыком кругового соединения (варианты)

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке круговых стыков и может быть использовано в различных областях машиностроения и приборостроения. Способ включает совмещение электронного луча со стыком кругового соединения. Определяют взаимное расположение луча и стыка кругового соединения по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552824
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.541a

Защитное устройство

Изобретение относится к области безопасной эксплуатации опасных изделий, находящихся в окружении агрессивной среды, в частности к предохранительным герметизирующим устройствам, а именно к устройствам с разрушаемым элементом, обеспечивающим автоматическое срабатывание и открытие герметичных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553051
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.06.2015
№216.013.56a5

Локализующее продукты взрыва устройство

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты помещения от загрязнения токсичными продуктами при срабатывании взрывного устройства во взрывозащитной камере (ВЗК) в случае потери ее герметичности от воздействий взрыва. Локализующее продукты взрыва устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553711
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.5767

Способ выращивания монокристаллических дисков из тугоплавких металлов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов и может быть использовано при выращивании монокристаллических дисков из тугоплавких металлов и сплавов на их основе методом бестигельной зонной плавки (БЗП) с электронно-лучевым нагревом. Способ включает формирование расплавленной зоны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553905
Дата охранного документа: 20.06.2015
Showing 1-7 of 7 items.
20.07.2014
№216.012.df0c

Многоканальная отражательная линия задержки на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, предназначенным для формирования кодированного информационного сигнала в системах радиочастотной идентификации объектов. Технический результат - повышение достоверности приема и обработки информационного сигнала, повышение технологичности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522886
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.11.2015
№216.013.8afb

Отражательная линия задержки

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к отражательным линиям задержки, функционирующим на поверхностных акустических волнах. Техническим результатом предлагаемой конструкции ОЛЗ является увеличение амплитуды информационного сигнала и расширение ее функциональных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567186
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.03.2016
№216.014.bfb9

Многоканальная отражательная линия задержки на пав и способ кодирования информационного сигнала

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники. Техническим результатом является повышение степени защищенности информационного сигнала от несанкционированного прочтения и повышение технологичности процесса его кодирования. Для этого в многоканальной оптической линии задержки (ОЛЗ),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576504
Дата охранного документа: 10.03.2016
25.08.2017
№217.015.9c48

Многоканальная отражательная линия задержки

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к многоканальным отражательным линиям задержки (ОЛЗ), функционирующим на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Технический результат - увеличение амплитуд импульсов информационного сигнала, что позволит увеличить дальность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610415
Дата охранного документа: 10.02.2017
11.10.2018
№218.016.9081

Способ корпусирования отражательной линии задержки

Изобретение относится к области разработки и производства электронных компонентов, в частности линий задержки, функционирующих на поверхностных акустических волнах. Техническим результатом предлагаемого решения является снижение паразитных емкостей отражательной линии задержки (ОЛЗ) и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669006
Дата охранного документа: 05.10.2018
02.10.2019
№219.017.cd58

Радиометка на основе линии задержки на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к акустоэлектронным устройствам формирования кодированного информационного сигнала. Технический результат - увеличение дальности работы радиометки, стабильность работы при воздействии дестабилизирующих факторов, а также компактность радиометки. Входной преобразователь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701100
Дата охранного документа: 24.09.2019
29.02.2020
№220.018.077f

Контейнер со средствами защиты и контроля

Изобретение относится к области обеспечения контроля и безопасности хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных изделий. Контейнер со средствами защиты и контроля состоит из наружного силового корпуса, противопулевого защитного экрана, теплозащитного слоя, демпфирующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715379
Дата охранного документа: 27.02.2020
+ добавить свой РИД