УСТРОЙСТВО ЗОНДИРОВАНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД Российский патент 2012 года по МПК G01V3/12 G01S13/88 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях.

Уровень техники.

Известно устройство для обнаружения объектов, расположенных под землей (патент Японии 57-17273, G01S 13/34, G01V 3/12, 1975 г.). Устройство содержит передатчик, генерирующий частотно-модулированные сигналы с пилообразной огибающей и с постоянной частотой повторения. Обнаружение объекта производится с помощью фильтра, подавляющего составляющие сигнала, отраженного от поверхности земли. Устройство позволяет обнаружить водопроводные, газовые трубы и т.д. Недостатком данного устройства является невозможность определения неоднородностей и включений в плане зондируемого объекта.

Другим аналогом является устройство для определения месторасположения неоднородностей или разрывов в материале месторождения, имеющее передающее и приемные устройства, а также передающую и приемные антенны (патент ФРГ 2360778, G01V 3/12, 1976 г.). Недостатком данного устройства является невозможность обнаружения малоразмерных объектов, а также расположения и формы объекта.

Известно устройство зондирования строительных конструкций, состоящее из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемных антенн приемника высокочастотного сигнала, сканирующего устройства регистрации координат зондируюемой поверхности, контроллера обработки данных (патент России 2121671, G01N 22/00, G01V 3/12, G01S 13/88). Недостатком устройства является наличие сигнала на выходе приемника, обусловленное отражением зондирующей радиоволны от поверхности исследуемой среды. Данное обстоятельство не позволяет увеличивать коэффициент усиления приемника из-за наличия постоянной составляющей, это приводит к тому, что слабо отражающие предметы (расположенные глубоко или имеющие маленькие размеры) имеют слабый контраст их изображения на экране монитора, и затрудняет их обнаружение и идентификацию.

Сущность изобретения.

Требуемый технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства, в него дополнительно вводятся суммирующий усилитель, источник регулируемого опорного напряжения и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, при этом один из двух входов суммирующего усилителя подключается к выходу приемника, а другой к источнику опорного напряжения, имеющего противоположную полярность с постоянной составляющей приемника, выход суммирующего усилителя подключается к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления подключен к входу контроллера обработки данных.

Перечень фигур чертежей и иных материалов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства зондирования конденсированных сред, состоящего из: 1 - электронно-вычислительной машины, 2 - блока питания, 3 - электронного блока в составе высокочастотного генератора и приемника высокочастотного сигнала, 4 - пространственно совмещенных передающих и приемных антенн, 5 - сканирующего устройства регистрации координат зондируемой поверхности, 6 - источника опорного сигнала, 7 - суммирующего усилителя с двумя входами, 8 - усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, 9 - контроллера по обработке и вводу данных в электронно-вычислительную машину.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Устройство зондирования конденсированных сред работает следующим образом. Пространственно совмещенные передающая и приемная антенны (4) перемещаются по обследуемой среде с помощью сканирующего устройства (5). Излучаемая передающей антенной (4) радиоволна распространяется в обследуемой среде и отражается от находящихся в ней неоднородностей и включений. Отраженная от них радиоволна поступает на приемную антенну (4), где складывается с сигналом прямого прохождения радиоволн от передающей антенны к приемной, и сигналом, отраженным от поверхности. После усиления и детектирования сигнала в приемнике высокочастотного сигнала (3) он поступает на один из двух входов суммирующего усилителя (7), где вычитается постоянная составляющая приемника (3), так как опорный сигнал, поступающий от источника опорного сигнала (6), имеет противоположную полярность по отношению к сигналу на выходе приемника. После вычитания постоянной составляющей сигнал усиливается в усилителе с регулируемым коэффициентом усиления (8) и поступает в контроллер (9) по обработке и вводу данных в электронно-вычислительную машину (1). Электропитание устройства обеспечивается за счет блока питания (2).

В процессе работы устройства его антенна перемещается вдоль диагностируемой поверхности объекта, и ее относительные координаты вводятся в электронно-вычислительную машину, которая по специальной программе строит растровое изображение, U1(x,y) и U2(x,y) - яркости свечения экрана, пропорциональные амплитуде сигналов приемника, а x и y - координаты точек экрана, линейно связанные через геометрический масштаб с относительными координатами антенны. Таким образом, на экране электронно-вычислительной машины формируется радиоизображение объектов, расположенных под диагностируемой поверхностью. При этом за счет вычитания постоянной составляющей возможно увеличить коэффициент усиления полезного сигнала. Величина опорного сигнала и коэффициента усиления устанавливается контроллером в зависимости от условий проведения измерений.

Анализ, проведенный заявителем по известному ему уровню техники, показал, что предлагаемое изобретение, обладающее новизной и промышленной применимостью, отвечает в отношении совокупности его существенных признаков требованию критерия «изобретательский уровень». Из уровня техники не известен также механизм достижения технического результата, раскрытого в материалах заявки.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах. Устройство состоит из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемных антенн, приемника высокочастотного сигнала, сканирующего устройства регистрации координат зондируемой поверхности, контроллера обработки данных. Дополнительно в устройство введены суммирующий усилитель, источник регулируемого напряжения и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Один из двух входов суммирующего усилителя подключается к входу приемника, а другой подключается к источнику опорного напряжения, имеющего противоположную полярность с постоянной составляющей приемника. Выход суммирующего усилителя подключается к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, и выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления подключен к входу контроллера обработки данных. Технический результат: повышение точности зондирования. 1 ил.

Устройство зондирования конденсированных сред, состоящее из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемных антенн, приемника высокочастотного сигнала, сканирующего устройства регистрации координат зондируемой поверхности, контроллера обработки данных, отличающееся тем, что дополнительно вводится суммирующий усилитель, источник регулируемого напряжения и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, при этом один из двух входов суммирующего усилителя подключается к входу приемника, а другой подключается к источнику опорного напряжения, имеющего противоположную полярность с постоянной составляющей приемника, выход суммирующего усилителя подключается к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления подключен к входу контроллера обработки данных.