Изобретение относится к техническим средствам обучения, может быть использовано как наглядное пособие при изучении процессов отражения и преломления электромагнитных волн на границах раздела слоев, а также при исследовании блоков и узлов реальных систем радиолокационного зондирования слоистых сред.
Известное устройство предназначено для определения модуля коэффициента отражения (или преломления) от угла падения при пеpпенндикулярной и при параллельной поляризации. Оно содержит СВЧ-генератор, подсоединенный к излучающей рупорно-линзовой антенне, поворотный стол с установленным на нем диэлектрическим телом, две подвижные приемные рупорно-линзовые антенны, соединенные каждая с соответствующей детекторной секцией, измерительный усилитель, вход которого соединен через переключатель с выходами первой и второй детекторных секций.
Недостатком этого устройства является отсутствие автоматизированной оценки отношения коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из диэлектрического тела, к коэффициенту преломления в нижнем слое, взвешенном в окрестностях слева и справа от угла Брюстера.
Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет получения автоматизированной оценки отношения модуля коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из диэлектрического тела, к модулю коэффициента преломления в нижнем слое, взвешенном в окрестностях слева и справа от угла Брюстера, по приращениям коэффициента отражения (преломления) в зависимости от угла ориентации нижней границы относительно верхней, а также угла отклонения от угла Брюстера.
На чертеже представлена функциональная схема стенда.
Стенд содержит СВЧ-генератор 1, выход которого соединен с излучающей рупорно-линзовой антенной 2, поворотный стол 3, на котором установлено диэлектрическое тело 4, выполненное в виде полуцилиндра, диаметр которого превышает диаметр плоского фронта падающей волны. Стенд содержит первую 5-1 и вторую 5-2 приемные рупорно-линзовые антенны, установленные с возможностью перемещения вокруг оси поворотного стола 3 и вокруг собственных продольных осей, параллельных плоскости стола 3, и соединенные соответственно с первой 6-1 и второй 6-2 детекторными секциями. Стенд содержит также усилитель 7, первую плату 8-1 переключателя, съемный металлический отражатель 9, установленный на поворотном столе 3. При этом вход усилителя 7 соединен с подвижным контактом первой платы 8-1 переключателя, первый и второй неподвижные контакты которого соединены соответственно с выходами первой 6-1 и второй 6-2 детекторных секций. Передающая 2 и приемная 5-1 антенны снабжены каждая дополнительной осью поворота, перпендикулярной плоскости поворотного стола 3.
Стенд снабжен второй платой 8-2 переключателя, вторым диэлектрическим телом 10, выполненным в виде полуцилиндра, диаметр которого совпадает с диаметром первого диэлектрического тела 4 и образует с ним цилиндр, на дуге окружности которого выполнена шкала в градусах. Стенд содержит третье диэлектрическое тело 11, выполненное в виде параллелепипеда со сквозным отверстием, диаметр которого совпадает с диаметром образованного первым 4 и вторым 10 диэлектрическими телами цилиндра. Центр отверстия расположен на поперечной оси симметрии параллелепипеда и смещен относительно продольной оси симметрии параллелепипеда. Диэлектрические проницаемости первого 4 и второго 10 диэлектрических тел различны, диэлектрическая проницаемость третьего тела 11 равна диэлектрической проницаемости первого 4 или второго 10 тела. Съемный металлический отражатель 9 выполнен в виде экрана, установленного на поворотном столе 3 асимметрично и перпендикулярно отражающей поверхности третьего диэлектрического тела 11.
Стенд содержит первый 12-1 и второй 12-2 потенциометрические датчики, входы подвижных контактов которых механически связаны соответственно с осью поворотного стола 3 и дополнительной осью поворота передающей антенны 2. Стенд содержит сумматор 13, входы которого подсоединены соответственно к выходам подвижных контактов первого 12-1 и второго 12-2 потенциометрических датчиков, первый 14-1 и второй 14-2 блоки вычитания, первый 15-1 и второй 15-2 вольтметры, входы которых соединены с выходами соответствующих блоков 14-1 и 14-2 вычитания. Кроме того, стенд содержит блок 16 извлечения корня, подключенный к выходу усилителя 7, первый 17-1 и второй 17-2 блоки деления, блок 18 умножения, трехпозиционный переключатель 19, три блока 20-1,20-3 памяти, каждый из которых имеет один вход переключения, три входа перемещения подвижных контактов потенциометров, три выхода и содержит трехпозиционный переключатель 21, три потенциометра 22-1, 22-2, 22-3, плату 23 двухпозиционного трехплатного переключателя, блок 24 вычитания.
Выход сумматора 13 соединен с вычитаемым входом первого блока 14-1 вычитания, выход блока 16 извлечения корня соединен с вычитаемым входом второго блока 14-2 вычитания, вычитающий вход которого соединен с подвижным контактом второй платы 8-2 переключателя. Каждый неподвижный контакт платы 8-2 соединен с первым выходом соответственно второго 20-2 и третьего 20-3 блоков памяти, вторые выходы которых соединены соответственно с входами делимого и делителя первого блока 17-1 деления. Выход последнего соединен с первым входом блока 18 умножения, выход которого является выходом оценки отношения коэффициентов отражения и преломления. Второй вход блока 18 умножения соединен с выходом второго блока 17-2 деления, вход делимого которого соединен с подвижным контактом трехпозиционного переключателя 19, первый и второй неподвижные контакты которого соединены соответственно с третьим выходом второго 20-2 и третьего 20-3 блоков памяти. Третий неподвижный контакт трехпозиционного переключателя 19 соединен с вторым выходом первого блока 20-1 памяти, с третьим выходом которого соединен вход делителя второго блока 17-2 деления. Первый выход первого блока 20-1 памяти соединен с вычитающим входом первого блока 14-1 вычитания.
В каждом блоке 20 памяти первый выход соединен с подвижным контактом, принадлежащим трехпозиционному переключателю 21, каждый неподвижный контакт которого соединен с выходом подвижного контакта соответствующего потенциометра 21 блока 20.
Входы подвижных контактов второго 21-2 и третьего 21-3 потенциометров блока 20 памяти соединены соответственно с первым и вторым неподвижными контактами принадлежащей блоку 20 платы 23 двухпозиционного трехплатного переключателя, подвижный контакт которого соединен с вычитающим входом принадлежащего блоку 20 памяти блока 24 вычитания. Вычитающий вход последнего объединен с подвижным контактом первого потенциометра 22-1 и вторым выходом соответствующего блока 20 памяти, третий выход которого соединен с выходом соответствующего блока 24 вычитания в блоке 20 памяти.
Стенд работает следующим образом.
Антенны стенда передающая 2 и приемные 5-1 и 5-2 оператор разворачивает вокруг продольной оси и устанавливает их соответственно в режимы излучения и приема при параллельной поляризации вектора напряженности электрического поля относительно плоскости падения. Оператор производит оценку угла Брюстера или угла полного преломления по формуле
ΦБp= arctg 
, (1) где ε2 диэлектрическая проницаемость первого 4 и третьего 11 диэлектрических тел.
Поворотом стола 3 оператор устанавливает угол падения волны на плоскость АА третьего тела 11, равный
Φп=ΦБр-(5-10o). (2)
Последующим доворотом излучающий рупорно-линзовой антенны 2 на угол 5-10о вокруг дополнительной, перпендикулярной плоскости тола 3 оси оператор устанавливает угол падения волны, равный углу Брюстера (1).
Вводимые довороты антенны 2 и в последующем приемной рупорно-линзовой антенны 5-1 на углы 5-10о cправедливы при следующих приблизительных соотношениях размеров стола 3 и тел 4, 10 и 11: R радиус стола 3, а 0,8·2R длина третьего тела 11, b 0,4·2R ширина и толщина третьего тела 11, r 0,4·2R радиус первого и второго полуцилиндрических тел 4 и 10, l=1,2·2R отстояние линз излучающей антенны 2 и приемных антенн 5-1 и 5-2 от центра стола 3.
Поворотом на угол β полуцилиндров первого 4 и второго 10 диэлектрических тел оператор устанавливает заданный наклон нижней границы слоя относительно верхней границы, образуемой плоскостью АА. Отсчет угла β ведется по шкале в градусах, нанесенной на дуге окружности цилиндра, образованного первым 4 и вторым 10 телами.
Приемная антенна 5-1 отраженной волны устанавливается оператором приблизительно на угол Φп (β+ 5- 10о). Далее последующими доворотами приемной антенны 5-1 вокруг дополнительной, перпендикулярной плоскости стола 3 оси следует добиться нулевого значения сигнала на выходе усилителя 7 при включенном генераторе 1 СВЧ-колебаний.
Оператор должен убедиться в том, что установленный вышеописанным образом угол падения на плоскость АА тела 11 равен углу Брюстера. Если не удается поворотами приемной антенны 5-1 добиться нулевого значения сигнала на выходе усилителя 7, то это свидетельствует о том, что угол падения отличается от угла Брюстера, при котором отсутствует отражение падающей волны. В этом случае доворотами стола 3 на 1-3о в ту или иную сторону и последующими доворотами антенны 2 также на угол 1-3о вокруг оси, перпендикулярной плоскости стола 3, удается добиться нулевого значения выходного сигнала усилителя 7.
Устанавливают съемный металлический отражатель 9 на столе 3 асимметрично и перпендикулярно отражающей поверхности АА тела 11 и закрепляют его с помощью соответствующих зажимов.
Расстояние установки отражателя 9 относительно поперечной оси симметрии третьего тела 11 определяется приближенным выражением
где λ- длина волны СВЧ-колебаний генератора 1.
Высота отражателя 9 определяется выражением
MN
≃ 
×
(4)
Фиксируют в памяти первого блока 20-1 памяти точное значение угла падения волны-угла Брюстера. Для этого необходимо установить переключатель 21-1 в первое положение, подключив этим к "выходу 1" блока 20-1 выход подвижного контакта потенциометра 22-1. В результате этого напряжение с выхода подвижного контакта потенциометра 22-1 поступает на второй вход блока 14-1 вычитания. На первый вход блока 14-1 вычитания поступает напряжение с выхода сумматора 13. На входы сумматора 13 поступают напряжения соответственно с выхода подвижного контакта первого потенциометрического датчика 12-1 угла поворота стола 3 и с выхода подвижного контакта второго потенциометрического датчика 12-2 угла поворота антенны 2 вокруг дополнительной оси, перпендикулярной плоскости стола 3. В результате на выходе сумматора 13 получают напряжение, пропорциональное углу падения волны на плоскость АА тела 11.
Оператор, перемещая подвижный контакт потенциометра 22-1, уравнивает выходное напряжение подвижного контакта потенциометра 22-1 c напряжением на выходе сумматора 13, контролируя этот процесс по показаниям вольтметра 15-1. При нулевом выходном напряжении блока 14-1 вычитания на выходе подвижного контакта потенциометра 22-1 фиксируется напряжение, пропорциональное сумме угла Φп, определяемого выражением (2), и угла поворота излучающей антенны 2 на угол 5-10о вокруг дополнительной оси, т.е. пропорциональное углу падения Брюстера. Указанное напряжение обозначают через UБр.
Поворачивая подвижную приемную антенну 5-1 cначала вокруг оси стола 3, а затем вокруг дополнительной оси, перпендикулярной плоскости стола 3, находят такое положение антенны 5-1, при котором выходной сигнал усилителя 7 достигает максимального значения.
Фиксируют в памяти второго блока 20-2 памяти значение модуля коэффициента отражения от нижней границы первого диэлектрического тела 4 при угле падения на плоскость АА, равном углу Брюстера. Для этого необходимо установить переключатель 21-2 блока 20-2 памяти в первое положение, подключив этим к "выходу 1" второго блока 20-2 памяти выход подвижного контакта потенциометра 22-4. Напряжение с выхода подвижного контакта потенциометра 22-4 через вторую плату 8-2 переключателя, находящегося в первом положении, поступает на второй вход блока 14-2 вычитания. На первый вход блока 14-2 поступает напряжение с выхода блока 16 извлечения корня. На вход блока 16 поступает максимальное значение выходного сигнала усилителя 7. Значит, выходное напряжение блока 16 извлечения корня представляет собой оценку модуля коэффициента отражения от нижней границы первого диэлектрического тела 4 с учетом потерь при выходе волны из тела 11.
Оператор, перемещая подвижный контакт потенциометра 22-4, уравнивает напряжение с его выхода с напряжением на выходе блока 16 извлечения корня, контролируя этот процесс по показаниям второго вольтметра 15-2. По достижении нулевого напряжения на выходе блока 14-2 вычитания на выходе подвижного контакта потенциометра 22-4 фиксируется напряжение, пропорциональное модулю коэффициента отражения от нижней границы первого тела 4. Это напряжение обозначают через lКотрl. Напряжение lКотрl поступает через "выход 2" второго блока 20-2 памяти на вход делимого первого блока 17-1 деления и одновременно на вычитаемый вход блока 24-2 вычитания, принадлежащего блоку 20-2.
Далее оператор переключает платы 8-1 и 8-2 переключателя во второе положение и, поворачивая подвижную приемную антенну 5-2 вокруг оси стола 3, находит такое положение, при котором выходной сигнал усилителя 7 достигает максимального значения.
Необходимо также зафиксировать в памяти третьего блока 20-3 значение коэффициента преломления на нижней границе первого диэлектрического тела 4. Для этого следует установить переключатель 21-3, принадлежащий третьему блоку 20-3 памяти, в первое положение, подключив этим к "выходу 1" блока 20-3 выход подвижного контакта потенциометра 22-7. В результате этого напряжение с выхода подвижного контакта потенциометра 22-7 через вторую плату 8-2 поступает на второй вход блока 14-2 вычитания. На первый вход блока 14-2 поступает напряжение с выхода блока 16 извлечение корня. На вход блока 16 через плату 8-1 и усилитель 7 поступает максимальное значение сигнала, пропорциональное преломленной волне на нижней границе раздела сред в телах 4 и 10. Значит, выходное напряжение блока 16 представляет собой оценку модуля коэффициента преломления на нижней границе первого тела 4.
Оператор, перемещая подвижной контакт потенциометра 22-7, уравнивает напряжение с его выхода с напряжением блока 16 извлечения корня, контролируя этот процесс по показаниям второго вольтметра 15-2. По достижении нулевого напряжения на выходе блока 14-2 вычитания на выходе подвижного контакта потенциометра 22-7 фиксируется напряжение, равное модулю коэффициента преломления на нижней границе раздела тела 4. Это напряжение обозначают через l Кпрl. Напряжение l Кпрl поступает через "выход 2" блока 20-3 памяти на вход делителя блока 17-1 деления и одновременно на вычитаемый вход блока 24-3 вычитания, принадлежащего блоку 20-3 памяти.
На выходе первого блока 17-1 деления получают напряжение, отображающее отношение коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из третьего 11 и первого 4 диэлектрических тел, к коэффициенту преломления во втором диэлектрическом теле 10. Обозначают это напряжение через
U17-1= 
(5)
Напряжение U17-1 поступает на один вход блока 18 умножения. На другой вход блока 18 поступает напряжение с выхода второго блока 17-2 деления. Рассмотрим как формируется выходное напряжение блока 17-2 деления при взвешивании в окрестностях слева и справа от угла Брюстера по приращениям коэффициента отражения.
Оператор вновь переключает первую и вторую платы 8-1 и 8-2 переключателя в первое положение. Предполагают, что вначале производится взвешивание в окрестностях слева от угла Брюстера. В этом случае оператор поворачивает стол 3 на заданное число градусов, уменьшая угол падения волны на плоскость АА третьего тела 11.
В первом блоке 20-1 памяти фиксируется значение уменьшенного угла падения волны. Для этого переключатель 21-1 устанавливается во второе положение. При этом к "выходу 1" блока 20-1 подключается выход подвижного контакта потенциометра 22-2. В результате напряжение с выхода подвижного контакта потенциометра 22-2 поступает на второй вход блока 14-1 вычитания. На первый вход блока 14-1 вычитания поступает напряжение с выхода сумматора 13. Выходное напряжение сумматора 13 пропорционально углу падения волны на плоскость АА тела 11.
Оператор, перемещая подвижной контакт потенциометра 22-2, уравнивает выходное напряжение его с напряжением на выходе сумматора 13, контролируя этот процесс по показаниям вольтметра 15-1. При нулевом выходном напряжении блока 14-1 на выходе подвижного контакта потенциометра 22-2 фиксируется напряжение, пропорциональное уменьшенному углу падения в окрестностях угла Брюстера. Указанное напряжение обозначают через U-Бр.
Напряжение U-Бр поступает на первый неподвижный контакт первой платы 23-1, принадлежащей первому блоку 20-1 памяти. При нахождении подвижного контакта платы 23-1 в первом положении напряжение U-Брпоступает на вычитающий вход блока 24-1 вычитания, на выходе которого получают разность
ΔΦ-п UБр U-Бр, (6) поскольку на вычитаемый вход блока 24-1 вычитания поступает напряжение, пропорциональное углу Брюстера UБр. Разность ΔΦ-п с "выхода 3" блока 20-1 памяти поступает на вход делителя второго блока 17-2 деления.
Рассмотрим сигнал, поступающий на вход делимого блока 17-2 деления с подвижного контакта переключателя 19. Вначале переключатель 19 находится в первом положении, когда с входом делимого блока 17-2 деления соединен "выход 3" блока 20-2 памяти. Оператор фиксирует в памяти блока 20-2 величину модуля коэффициента отражения электромагнитной волны, выходящей из третьего диэлектрического тела 11, при уменьшенном угле падения излученной на плоскость АА волны. Для этого переключатель 21-2, принадлежащий блоку 20-2, устанавливается во второе положение. При этом к "выходу 1" блока 20-2 подключается выход подвижного контакта потенциометра 22-5, принадлежащего блоку 20-2. В результате напряжение с выхода подвижного контакта потенциометра 22-5 поступает на первый неподвижный контакт второй платы 8-2 переключателя, а с его подвижного контакта на второй вход блока 14-2 вычитания. На первый вход блока 14-2 вычитания поступает напряжение с выхода блока 16 извлечения корня, которое представляет собой оценку модуля коэффициента отражения от нижней границы первого тела 4 с учетом потерь при выходе волны из тел 4 и 11, или, что то же, оценку модуля коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из диэлектрических тел 4 и 11.
Оператор, перемещая подвижный контакт потенциометра 22-5, уравнивает его выходное напряжение с напряжением на выходе блока 16 извлечения корня, контролируя этот процесс по показаниям второго вольтметра 15-2.
По достижении нулевого напряжения на выходе блока 14-2 вычитания на выходе подвижного контакта потенциометра 22-5 фиксируется напряжение, равное модулю коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из тел 4 и 11, при уменьшенном угле падения волны по отношению к углу Брюстера. Обозначают указанное напряжение через l К-отрl.
Напряжение l К-отр l через вторую плату 23-2 трехплатного переключателя, принадлежащую блоку 20-2, находящегося в первом положении, поступает на вычитающий вход блока 24-2 вычитания, принадлежащего блоку 20-2. На вычитаемый вход блока 24-2 вычитания поступает напряжение l Котр l равное модулю коэффициента отражения при угле падения излученной волны, равном углу Брюстера. На выходе блока 24-2 вычитания имеют разность указанных напряжений, или приращение коэффициента отражения слева от угла Брюстера:
ΔК-отр
Kотр
К
(7)
Напряжение разности ΔК-отр через "выход 3" блока 20-2 памяти и через трехплатный переключатель 19, находящийся в первом положении, поступает на вход делимого блока 17-2 деления. В результате на выходе блока 17-2 получают частное, равное
U17-2= 
(8)
Выходное напряжение блока 17-2 деления будет положительным при уменьшении угла падения излученной волны по отношению к углу Брюстера. Из выражения (8), а также выражений (6) и (7) следует, что ΔΦ-п, ΔК-отр и U17-2 положительны.
Выходное напряжение блока 17-2 деления поступает на второй вход блока 18 умножения, на выходе которого получают сигнал вида
U18= U17-1•U17-2= 
• 
(9)
Из приведенного описания работы устройства следует, что выходной сигнал (9) блока 18 умножения является функцией угла β ориентации нижней границы отражения первого тела 4 относительно верхней плоскости АА третьего тела 11, а также угла отклонения от угла Брюстера, который нормируется по углу Брюстера следующим образом в стенде.
После фиксации выходного сигнала U18 блока 18 умножения во внешнем устройстве оператор переключает в третье положение трехпозиционный переключатель 19. Тогда выходное напряжение подвижного контакта потенциометра 22-1, принадлежащего блоку 20-1, пропорциональное углу Брюстера, через "выход 2" блока 20-1 и переключатель 19 поступает на вход делимого блока 17-2 деления. На вход делителя блока 17-2 продолжает поступать сигнал разности ΔΦ-п. Тогда на выходе блока 17-2 деления, который является вторым выходом стенда, появляется напряжение, пропорциональное обратному значению нормированного отклонения от угла Брюстера, т.е. 
Таким образом, выходное напряжение блока 18 умножения, отображающее оценку отношения коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из диэлектрических тел 4 и 11, к коэффициенту преломления в нижнем слое тела 4, взвешенном в окрестностях слева от угла Брюстера по приращению коэффициента отражения, является функцией угла β ориентации нижней границы АА тела 11, а также функцией обратного значения нормированного угла отклонения от угла Брюстера, т.е.
• 
f
, 
.
Аналогично предыдущему протекает работа стенда при взвешивании в окрестности справа от угла Брюстера. В этом случае оператор поворачивает стол 3 на заданное число градусов, увеличивая угол падения волны на плоскость АА третьего тела 11.
Далее фиксируется в памяти первого блока 20-1 значение увеличенного угла падения волны. Для этого переключатель 21-1, принадлежащий блоку 20-1, устанавливается в третье положение. При этом к "выходу 1" блока 20-1 подключается выход подвижного контакта потенциометра 22-3, принадлежащего блоку 20-1. В результате напряжение с выхода подвижного контакта потенциометра 22-3 поступает на второй вход блока 14-1 вычитания. На первый вход блока 14-1 вычитания поступает напряжение с выхода сумматора 13, выходное напряжение которого пропорционально увеличенному углу падения на плоскость АА тела 11.
Оператор, перемещая подвижный контакт потенциометра 22-3, уравнивает его выходное напряжение с напряжением на выходе сумматора 13, фиксируя тем в памяти блока 20-1 увеличенный угол падения волны. Напряжение, пропорциональное увеличенному углу падения обозначают через U+Бр.
Напряжение U+Бр поступает на второй неподвижный контакт первой платы 23-1, принадлежащей блоку 20-1. Оператор переключает первую плату 23-1 во второе положение, и напряжение U+Бр поступает на вычитающий вход блока 24-1 вычитания, на выходе которого получают разность
ΔΦ+п= UБр U+Бр
Разность ΔΦ+п с "выхода 3" блока 20-1 поступает на вход делителя блока 17-2 деления, на вход делимого которого поступает сигнал с выхода подвижного контакта переключателя 19, который оператор переключает в первое положение.
Оператор фиксирует во втором блоке 20-2 памяти величину модуля коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из третьего диэлектрического тела 11, при увеличенном угле падения волны на плоскость АА тела 11. Для этого переключатель 21-2, принадлежащий блоку 20-2, устанавливается в третье положение. При этом в "выходу 1" блока 20-2 подключается выход подвижного контакта потенциометра 22-6, принадлежащего блоку 20-2. В результате напряжение с выхода подвижного контакта потенциометра 22-6 поступает на первый неподвижный контакт второй платы 8-2, а с его подвижного контакта на второй вход блока 14-2 вычитания. На первый вход блока 14-2 вычитания поступает напряжение с выхода блока 16 извлечения корня, которое в данном случае представляет оценку модуля коэффициента отражения от нижней границы первого тела 4 с учетом потерь при выходе волны из тел 4 и 11.
Оператор, перемещая подвижный контакт потенциометра 22-6, уравнивает его выходное напряжение с напряжением на выходе блока 16 извлечения корня, контролируя этот процесс по показаниям второго вольтметра 15-2.
По достижении нулевого напряжения на выходе блока 14-2 вычитания на выходе подвижного контакта потенциометра 22-6 фиксируется напряжение, равное модулю коэффициента отражения электромагнитной волны от нижней границы тела 4. Обозначают это напряжение через l К+отрl
Напряжение l К+отрl через вторую плату 23-2 трехплатного переключателя, установленного во второе положение, поступает на вычитающий вход блока 24-2 вычитания, принадлежащего блоку 20-2. На вычитаемый вход блока 24-2 вычитания поступает напряжение l Котрl. Тогда на выходе блока 24-2 вычитания получают
ΔК+отр l Котр l l К+отрl
Напряжение разности ΔК+отр через "выход 3" блока 20-2 и через трехпозиционный переключатель 19, установленный в первое положение, поступает на вход делимого второго блока 17-2 деления. На выходе блока 17-2 деления получают
U17-2= 
Выходное напряжение блока 17-2 деления отрицательно, так как величина ΔК+отр положительна, а ΔΦ+п величина отрицательная. Выходное напряжение блока 17-2 деления поступает на второй вход блока 18 умножения, на выходе которого получают сигнал
U18= U17-1•U17-2= 
• 
После фиксации выходного сигнала U18 во внешнем устройстве оператор переключает в третье положение переключатель 19. В результате выходное напряжение подвижного контакта потенциометра 22-1 через "выход 2" блока 20-1 памяти и переключатель 19 поступает на вход делимого блока 17-2 деления. На выходе блока 17-2 деления появляется напряжение, про- порциональное величине 
Таким образом, как и в первом случае уменьшения угла падения на плоскость АА тела 11, при увеличении угла падения относительно угла Брюстера выходное напряжение блока 18 умножения отображает оценку отношения коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из диэлектрического тела 11, к коэффициенту преломления в нижнем слое тела 10, взвешенному в окрестностях справа от угла Брюстера по приращению коэффициента отражения, и является функцией угла β ориентации нижней границы тела 4 относительно верхней границы АА тела 11, а также функцией обратного значения нормированного угла отклонения от угла Брюстера, т.е.
• 
f
, 
Аналогично протекает работа стенда при получении оценки отношения 
взвешенной в окрестностях слева и справа от угла Брюстера, по приращению коэффициента преломления l Кпр l Но в отличие от предыдущего фиксация значений коэффициентов преломления слева l К-прl c cправа lК+прl от угла Брюстера производится в блоке 20-3 памяти на потенциометрах 22-8 и 22-9 cоответственно.
Переключатели 8 и 19 находятся во втором положении, при этом переключатель 19 из второго переключается в третье положение для получения оценки обратного значения нормированного отклонения угла Брюстера.
В результате уменьшения и увеличения угла падения на плоскость АА тела 11 выходное напряжение блока 18 умножения отображает оценку коэффициента отражения электромагнитной волны, вышедшей из тела 11, к коэффициенту преломления электромагнитной волны в нижнем слое тела 10, взвешенном в окрестностях слева и справа от угла Брюстера, по приращению коэффициента преломления в зависимости от угла β ориентации нижней границы тела 4 относительно верхней АА, а также от обратного значения нормированного отклонения от угла Брюстера, т.е.
• 
f
, 
Получение указанных автоматизированных оценок может быть использовано при наглядном изучении процессов отражения и преломления электромагнитных волн на границах раздела слоев, а также при исследовании блоков и узлов реальных систем радиолокационного зондирования слоистых сред.
Использование: в технических средствах обучения при изучении процессов отражения и преломления электромагнитных волн. Сущность изобретения: стенд для исследования отражения и преломления электромагнитных волн на границах раздела слоев позволяет расширить функциональные возможности за счет получения автоматизированной оценки отношения коэффициента отражения волны, вышедшей из диэлектрического тела, к коэффициенту преломления в нижнем слое, взвешенном в окрестностях слева и справа от угла Брюстера по приращениям коэффициента отражения (преломления) в зависимости от угла ориентации нижней границы относительно верхней, а также отклонение от угла Брюстера. 1 ил.
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТРАЖЕНИЯ И ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА СЛОЕВ, содержащий генератор СВЧ, подключенный к передающей рупорно-линзовой антенне, поворотный стол с установленным на нем первым диэлектрическом телом, выполненным в виде полуцилиндра, диаметр которого превышает диаметр плоского фронта падающей волны, первую и вторую приемные рупорно-линзовые антенны, установленные с возможностью перемещения вокруг оси поворотного стола и вокруг собственных продольных осей, параллельных плоскости стола, и соединенные соответственно с первой и второй детекторными секциями, усилитель, съемный металлический отражатель, установленный на поворотном столе, при этом вход усилителя соединен с подвижным контактом первой платы переключателя, первый и второй неподвижные контакты которого соединены соответственно с выходами первой и второй детекторных секций, отличающийся тем, что передающая и первая приемная антенны снабжены каждая дополнительной осью поворота, перпендикулярной плоскости поворотного стола, введены второе диэлектрическое тело, выполненное в виде полуцилиндра, диаметр которого совпадает с диаметром первого диэлектрического тела и образует с первым телом цилиндр, на дуге окружности которого выполнена шкала в градусах, третье диэлектрическое тело, выполненное в виде параллелепипеда со сквозным отверстием, диаметр которого совпадает с диаметром образованного первым и вторым диэлектрическими телами цилиндра, центр отверстия расположен на поперечной оси симметрии параллелепипеда и смещен относительно продольной оси симметрии параллелепипеда, диэлектрические проницаемости первого и второго диэлектрических тел различны, диэлектрическая проницаемость третьего тела равна диэлектрической проницаемости первого или второго тела, при этом съемный металлический отражатель выполнен в виде экрана, установленного на поворотном столе асимметрично и перпендикулярно отражающей поверхности третьего диэлектрического тела, первый и второй потенциометрические датчики, входы подвижных контакток которых механически связаны соответственно с осью поворотного стола и дополнительной осью поворота передающей антенны, сумматор, входы которого подсоединены соответственно к выходам подвижных контактов первого и второго потенциометрических датчиков, первый и второй блоки вычитания, первый и второй вольтметры, входы которых соединены с выходами соответствующих блоков вычитания, блок извлечения корня, подключенный к выходу усилителя, первый и второй блоки деления, блок умножения, трехпозиционный переключатель, три блока памяти, каждый из которых имеет один вход переключения, три входа перемещения подвижных контактов потенциомеров, три выхода и содержит трехпозиционный переключатель, три потенциометра, плату двухпозиционного трехплатного переключателя, блок вычитания, при этом выход сумматора соединен с вычитаемым входом первого блока вычитания, выход блока извлечения корня - с вычитаемым входом второго блока вычитания, вычитающий вход которого соединен с подвижным контактом второй платы переключателя, каждый неподвижный контакт которой соединен с первым выходом соответственно второго и третьего блоков памяти, вторые выходы которых соединены соответственно с входами делимого и делителя первого блока деления, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого является выходом оценки отношения коэффициента отражения и преломления, второй вход блока умножения соединен с выходом второго блока деления, вход делимого которого соединен с подвижным контактом трехпозиционного переключателя, первый и второй неподвижные контакты которого соединены соответственно с третьим выходом второго и третьего блоков памяти, а третий неподвижный контакт - с вторым выходом первого блока памяти, с третьим выходом которого соединен вход делителя второго блока деления, первый выход первого блока памяти соединен с вычитающим входом первого блока вычитания, в каждом блоке памяти первый выход соединен с подвижным контактом принадлежащего блоку трехпозиционного переключателя, каждый неподвижный контакт которого соединен с выходом подвижного контакта соответствующего потенциометра блока памяти, при этом выходы подвижных контактов второго и третьего потенциометров блока памяти соединены соответственно с первым и вторым неподвижными контактами принадлежащей блоку платы двухпозиционного трехплатного переключателя, подвижный контакт которого соединен с вычитающим входом блока вычитания, принадлежащего блоку памяти, вычитаемый вход которого объединен с подвижным контактом первого потенциометра и вторым выходом соответствующего блока памяти, третий выход которого соединен с выходом соответствующего блока вычитания в блоке памяти.
| Электродинамика и распространение радиовлн | |||
| Методические указания к выполнению лабораторных работ | |||
| Л.: СЗПИ, 1983, с.36, .. | |||
| Устройство для усиления микрофонного тока с применением самоиндукции | 1920 |
|
SU42A1 |
