×
03.07.2019
219.017.a494

СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технике промышленных уровнемеров, реализующих излучение в волновод ЛЧМ сигнала, модулированного по симметричному треугольному закону, получение сигнала разностной частоты путем преобразования в смесителе отраженного и излученного сигналов. Путем обработки сигнала разностной частоты во временной области рассчитывается искомая дальность. Вводится в рассмотрение виртуальный сигнал, отличающийся от реального тем, что скорость его распространения равна ν. По рассчитанной дальности для реального сигнала рассчитывается сигнал разностной частоты для виртуального сигнала и на его основе рассчитывается дальность во временной области. Виртуальный сигнал, как и реальный, свободен от волноводной дисперсии. Техническим результатом при реализации заявленного решения является расчет дальности по виртуальному сигналу, что позволяет снизить девиацию частоты на сотни МГц, не увеличивая ошибку измерения. 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области промышленных уровнемеров, использующих локационный принцип измерения расстояния до контролируемой среды на основе частотно-модулируемого по симметричному треугольному закону сигнала. По необходимости волноводный уровнемер работает только с жидкими средами.

Локационный принцип измерения расстояния основывается на однозначной связи между скоростью распространения сигнала и временем распространения до контролируемого объекта. При ЛЧМ сигнале эта связь преобразуется в разностную частоту между излученным и отраженным сигналами - сигнал разностной частоты (СРЧ). Если измерение происходит в свободном пространстве связь между измеряемым расстоянием R и разностной частотой линейна. В волноводном уровнемере из-за зависимости скорости распространения электромагнитной волны от частоты ƒ (волноводная дисперсия) эта зависимость нелинейна, что вызывает необходимость противодействовать дисперсии, чтобы уменьшить ошибку измерения [1]. С учетом поставленной задачи снижения девиации частоты излучаемого сигнала при сохранении точности измерения R, введем, наряду с физически реализуемым в волноводе сигналом, виртуальный сигнал, скорость распространения которого где с - скорость света в вакууме, ƒкр - критическая частота волновода. В реальности такой сигнал существует только как математический объект.

Расчет расстояния R до контролируемой среды для реального сигнала производится в соответствии с [2]:

где n - число нулей СРЧ на полупериоде модуляции, ƒn, ƒ1 - частоты, соответствующие n-му и первому нулям СРЧ, ƒ0 - начальная несущая частота.

Соотношение (1) свободно от дисперсии, а изобретение [2] является прототипом.

Рассмотрим выражение, аналогичное (1), для виртуального сигнала.

Частота разностного сигнала определяется по формуле:

где ΔF - девиация частоты, - период модуляции, а

- время задержки виртуального сигнала.

Величина τЗВ определяется в (2) при известном значении R, которое может быть найдено только из реального (физически реализуемого) сигнала.

Фаза сигнала СРЧ

ϕ=ϕСРЧτЗВt, 0≤t≤.

Обозначим через tj моменты времени, в которых СРЧ обращается в ноль, т.е.

где k - максимальное число нулей СРЧ виртуального сигнала, α - случайная фаза.

Ввиду линейности модуляционной характеристики (восходящая ветвь)

где ƒj - текущая частота.

С учетом (2) и (4) из (3) получаем

Последовательно полагая в (5) j=k, j=1 и вычитая полученные результаты, находим

где ƒВk, ƒВ1 - частоты, соответствующие k-му и первому нулям СРЧ виртуального сигнала.

Расчеты измеряемого расстояния R в соответствии с (1) и (6) проводились по следующим моделям СРЧ:

- для реального сигнала

где U0 - амплитуда, которая определяется приемным трактом измерителя, n(t) - аддитивный белый гауссовский шум;

- для виртуального сигнала

где U0B - амплитуда, не имеющая шумовой составляющей, β - произвольная фаза.

При расчете СРЧ в соответствии с (7), (8) принимались следующие дискретные значения параметров: Расчеты проводились методом статистических испытаний при следующих параметрах зондирующего сигнала: число отсчетов СРЧ на интервале анализа N=2000; 4000, =16 мс, несущая частота ƒ0=7900 МГц, критическая частота ƒкр=7032 МГц, девиация частоты ΔF=300; 500; 800 МГц, случайные фазы варьировались в пределах [0÷π), усреднение в точках осуществлялось по 106 значениям.

Результаты расчетов представлены на Фиг. 1-Фиг. 4. На этих зависимостях по оси ординат откладываются относительные ошибки измерения расстояния где - измеренное расстояние, рассчитываемое по реальному сигналу, распространяющемуся со скоростью νф, и где - уточненная оценка измеряемого расстояния R, рассчитываемая на основепо виртуальному сигналу, распространяющемуся со скоростью νгр.

Результаты расчетов при отсутствии шума (Фиг. 1 и Фиг. 2) свидетельствуют о меньшей ошибке при виртуальном сигнале (νгр), чем при реальном (νф) практически во всех точках расчета R для различных N.

При наличии шума (Фиг. 3 и Фиг. 4) наблюдается устойчивое преимущество виртуального сигнала (νгр) для рассмотренных отношений сигнал/шум в зависимости от ΔF для различных R.

Таким образом, предложенный способ может обеспечить уменьшение девиации частоты ΔF на величину (300÷500) МГц при сохранении требуемого уровня ошибки ER.

Предлагаемый способ уменьшения девиации частоты без изменения точности измерения расстояния до контролируемой среды не известен для способов и устройств, из чего следует соответствие его критерию «новизна».

Изобретательский уровень предлагаемого способа определяется преимуществами построения уровнемера по предлагаемой схеме - упрощается построение передающего и приемного трактов измерителя, а следовательно, их стоимость. Уменьшение девиации частоты также обеспечивает при сохранении требуемого уровня точности возможность более тщательно согласовать антенно-волноводный тракт, уменьшая мешающие отражения.

На основании сказанного можно утверждать, что заявляемый способ отвечает критерию «изобретательский уровень».

Возможная структурная схема реализации предполагаемого способа приведена на Фиг. 5. Обозначенные блоки выполняют следующие функции: 1 - волновод; 2 - циркулятор; 3 - приемо-передающий СВЧ модуль; 4 - цифровой синтезатор частот; 5 - задающий генератор; 6 - микропроцессор; 7 - блок аналоговой обработки СРЧ (усиление, фильтрация, ограничение); 8 - блок выходной.

Библиографические данные

1. Б.А. Атаянц, В.М. Давыдочкин, В.В. Езерский. Точность измерения уровня волноводным частотно-модулированным уровнемером. // Радиотехника. 2015. №5, С. 73-78.

2. Бакулин А.И., Смирнов А.А. Способ измерения расстояния до контролируемой среды с помощью волноводного ЛЧМ локатора. Заявка на ИЗ №2017123428. Получено решение о выдаче патента 27.03.2018 г.


СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ВОЛНОВОДНОГО УРОВНЕМЕРА С ЛЧМ СИГНАЛОМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 88.
25.08.2017
№217.015.aafb

Способ восстановления изображений в двухканальной сканирующей системе

Изобретение относится к пассивным двухканальным сканирующим системам наблюдения с двумя приемниками, работающими в оптическом, инфракрасном или миллиметровом диапазонах длин волн. Технический результат направлен на восстановление пропущенных строк и столбцов искомой матрицы изображения с целью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612323
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac0f

Способ формирования изображений объектов в двухканальной радиометрической системе

Изобретение относится к пассивным системам радионаблюдений за объектами с помощью двухканального сканирующего радиометра, работающего в миллиметровом диапазоне длин волн, и может быть использовано также в оптических системах инфракрасного диапазона. Технический результат направлен на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612193
Дата охранного документа: 03.03.2017
25.08.2017
№217.015.c638

Ионный источник для электростатического ракетного двигателя

Изобретение относится к области электростатических ионных двигателей. Ионный источник содержит ионные и электронные эмиттеры, изготовленные из серебра высокой степени чистоты в виде конусов или пирамид, выполняющих роль резервуаров рабочего вещества, причем поверхность ионных эмиттеров покрыта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618761
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.d0ba

Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в бытовых помещениях, производственных цехах, медицинских кабинетах, овощехранилищах и т.д. Способ увеличения скорости электрического ветра, заключающийся в подаче постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621386
Дата охранного документа: 05.06.2017
26.08.2017
№217.015.de01

Автокомпенсатор доплеровских сдвигов фазы помех

Изобретение относится к радиолокационной технике и предназначено для автокомпенсации доплеровских сдвигов фазы пассивных помех. Предложен автокомпенсатор доплеровских сдвигов фазы помех, содержащий блок оценивания фазы, первый блок задержки, первый и второй блоки комплексного умножения, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624795
Дата охранного документа: 06.07.2017
26.08.2017
№217.015.de06

Способ обработки последовательности изображений для автоматического обнаружения танкера и оценивания его траекторных параметров при дозаправке в воздухе на фоне звездного неба

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может быть использовано в бортовых системах технического зрения, предназначенных для дозаправки в воздухе летательных аппаратов, в том числе и беспилотных, методом штанга-конус на фоне звездного неба. Технический результат –...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624828
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.df5a

Способ определения знака разности частот и устройство для его реализации

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в дискретных системах автоматики для получения информации о знаке разности частот двух импульсных колебаний. Технический результат - повышение быстродействия. Способ определения знака разности частот основан на анализе знака и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625054
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df6a

Способ формирования периодических двуполярных колебаний с заданным фазовым сдвигом и устройство для его реализации

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для формирования периодических колебаний с заданным фазовым сдвигом. Достигаемый технический результат - реализация регулируемого фазового сдвига двуполярных колебаний одинаковых частот в диапазоне [0, 2] с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625047
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.e15e

Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля импульсного электронного пучка

Изобретение относится к датчикам для измерения тока электронного пучка и может найти применение в исследовательских и промышленных установках. Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля плотности тока импульсного электронного пучка содержит нижнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625601
Дата охранного документа: 17.07.2017
26.08.2017
№217.015.edba

Вычислитель для компенсации помех

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов. Технический результат заключается в повышении эффективности выделения сигналов движущихся целей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628907
Дата охранного документа: 22.08.2017
Показаны записи 1-10 из 24.
10.12.2013
№216.012.88cf

Способ изготовления лыжной мази

Изобретение относится к способу изготовления лыжной мази на основе перфторуглеродов. Способ характеризуется тем, что декарбоксилированием и димеризацией перфторированных кислот C-C получают перфторуглероды, которые обрабатывают в течение 0,5-2 часов раствором этанола или изопропанола,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500705
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.11.2014
№216.013.07ef

Устройство для обработки озоном сыпучих материалов

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство для обработки озоном сыпучих материалов содержит бункер, дозатор, вертикальную цилиндрическую емкость, озонатор с побудителем расхода. Внутри емкости по вертикальной оси расположена труба, на внешней поверхности которой установлены по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533432
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.03.2015
№216.013.33c8

Способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Способ включает использование анионита фосфатно-смешанной формы в циклическом процессе сорбции-десорбции. При этом десорбцию во всех, кроме последней, стадях-циклах, ведут до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544731
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.03.2015
№216.013.361d

Способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) включает пропускание исходной ЭФК через колонну с сорбентом при температуре 20-85°C и последующее пропускание десорбирующего раствора. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545337
Дата охранного документа: 27.03.2015
10.11.2015
№216.013.8da3

Способ измерения расстояния от излучателя до контролируемого объекта на основе чм локатора

Изобретение относится к области ближней локации и технике промышленных уровнемеров. Достигаемый технический результат - исключение методической ошибки дискретности, упрощение за счет сокращения объема измерения, простота реализации при аналоговой и цифровой модуляции излучаемого сигнала....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567866
Дата охранного документа: 10.11.2015
13.01.2017
№217.015.7921

Аппарат для проведения массообменных и химических процессов

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно - к аппарату для проведения массообменных и химических процессов. Аппарат содержит вертикальный корпус. Корпус выполнен в виде верхней секции (2), вверху которой расположены верхнее устройство (7) для подачи и выхода технологических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599057
Дата охранного документа: 10.10.2016
25.08.2017
№217.015.a783

Способ получения растворимых бесхлорных калийных удобрений (варианты)

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способы получения растворимых бесхлорных калийных удобрений представляют собой циклический процесс, включающий проведение в каждом цикле последовательности операций, являющихся реакциями ионного обмена, осуществляемыми в одной или нескольких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608017
Дата охранного документа: 11.01.2017
26.08.2017
№217.015.e3c0

Способ оптимизации метрологии оптического излучения и устройство для его реализации - универсальный фотометр-эксергометр

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа оптимизации метрологии оптического излучения. Способ заключается в том, что выделяют часть энергии оптического излучения, которая потенциально пригодна в фотоэлектрическом, фотосинтезном, световом, эритемном и квантовом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626219
Дата охранного документа: 24.07.2017
29.05.2018
№218.016.5960

Способ получения растворимых бесхлорных калийных удобрений (варианты)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способы получения растворимых бесхлорных калийных удобрений представляют собой циклический процесс, включающий проведение в каждом цикле последовательности операций, являющихся реакциями ионного обмена, осуществляемыми в одной или нескольких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655211
Дата охранного документа: 24.05.2018
25.06.2018
№218.016.65a1

Способ измерения расстояния до контролируемой среды с помощью волноводного лчм локатора

Изобретение относится к технике промышленных уровнемеров, использующих принцип излучения в волновод частотно-модулированного по симметричному треугольному закону сигнала, получение сигнала разностной частоты путем смешивания отраженного и излучаемого сигналов. Обработка сигнала разностной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658558
Дата охранного документа: 21.06.2018
+ добавить свой РИД