СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОГОЛОГРАММ ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2013 года по МПК G01V3/12 

Область техники

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к способам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах.

Уровень техники

Известен способ подповерхностного зондирования (Финкельштейн М.И., Кутев В.А., Золотарев В.П. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии. М., Недра, 1986, с.46). Он основан на использовании непрерывного сигнала с изменением частоты по симметричному или несимметричному пилообразному закону. Частота биений между опорным / прямым / и отраженным сигналами является функцией расстояния до объекта. Недостатком устройства, препятствующим получению требуемого технического результата, является низкая разрешающая способность, т.е. невозможность определения расположения и формы неоднородностей и включений в плане исследуемого объекта.

Известен также способ зондирования конденсированных сред (Journal of Applied Physics, v.56, №9, 1984, p.2575) со ступенчатым изменением частоты в заданном диапазоне. Недостатком способа, препятствующим получению требуемого технического результата, является то, что изменение частоты более чем на 25% приводит к резкому уменьшению амплитуды зондирующего сигнала на краях частотного диапазона, а также сложности с получением равномерной амплитудно-частотной характеристики.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ зондирования конденсированных сред (заявка на изобретение RU 2000103678 G01V 3/12, G01N 22/00 от 17.02.2000 г.) со ступенчатым изменением сигнала в заданном диапазоне частот, при этом частоты зондирующего сигнала выбираются с равномерным шагом в диапазоне

от

до ,

где k_min=0,72;

k_max=0,81;

D - диаметр антенны;

с - скорость света,

при этом количество отдельных частот в диапазоне от f_min до f_max должно быть не менее пяти.

Недостатком данного способа является то, что при его реализации возникает проблема неравномерности амплитудно-частотной характеристики, которая приводит к уменьшению динамического диапазона, и, как следствие, уменьшению глубины обнаружения объектов в конденсированных средах.

Сущность изобретения

Задача

Техническая задача состоит в устранении указанного недостатка за счет автоматического выравнивания амплитудно-частотной характеристики.

Сущность способа

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа дополнительно осуществляется автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики путем изменения мощности передатчика, выравнивание амплитудно-частотной характеристики также может осуществляться за счет изменения коэффициента усиления приемника.

Перечень фигур

На фиг.1 представлена блок-схема подповерхностного голографического локатора (1 - передатчик; 2 - приемник; 3 - система выравнивания АЧХ; 4 - средство управления и отображения визуальной информацией об объекте (ЭВМ); 5 - исследуемый объект в конденсированной среде).

На фиг.2 представлены радиоголограммы, полученные при различных частотах (f=3,6…4,0 ГГц), без выравнивания и с выравниванием АЧХ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Техническая реализация способа показана на блок-схеме подповерхностного голографического локатора фиг.1. При сканировании поверхности конденсированной среды подповерхностным голографическим локатором амплитуда отраженного от поверхности сигнала посылаемого передатчиком 1 значительно превосходит амплитуду сигнала отраженного от исследуемого объекта 5. Из-за неравномерности амплитудно-частотной характеристики отраженного от поверхности сигнала изменение амплитуды принимаемого сигнала на входе приемника 2 может в несколько раз превышать амплитуду сигнала отраженного от исследуемого объекта 5. Это приводит к ограничению значения усиления приемника 2 и уменьшению контрастности изображения исследуемого объекта 5, получаемого на средстве управлении и отображения визуальной информацией об объекте (ЭВМ) 4.

При выравнивании амплитудно-частотной характеристики системой выравнивания 3 сигнал с постоянной амплитудой, отраженный от поверхности конденсированной среды, может быть компенсирован (вычтен) из принимаемого сигнала и усиление сигнала отраженного от исследуемого объекта 5 будет увеличено в несколько (до десяти) раз. Это приводит к увеличению контрастности исследуемого объекта на получаемом радиоголографическом изображении.

Аналогично амплитудно-частотная характеристика может быть выравнена путем изменения коэффициента усиления входного усилителя приемника 2.

Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов был реализован при разработке экспериментального образца подповерхностного голографического локатора «Раскан-2». На фиг.4 представлены радиоголограммы, полученные при различных частотах (f=3,6…4,0 ГГц), без выравнивания и с выравниванием АЧХ. В ходе экспериментов проводилось зондирование одного и того же участка макета стены. Частота в каждом из экспериментов выбиралась индивидуально и представляла последовательный ряд радиоизображений, снятых в диапазоне от 3,6 до 4,0 ГГц с шагом в 100 МГц. Эксперименты проводились на участке макета стены, на котором размещались следующие объекты: два провода, пять монет и отверстие во втором слое штукатурки (оно расположено в правой части изображения). Просматривая последовательно радиоголограммы без выравнивания амплитудно-частотной характеристики (левый ряд), видно, что с увеличением частоты контрастность объектов меняется по отношению к фону. При осуществлении выравнивания частоты качество радиоголографического изображения существенно возрастает, что дает возможность исследовать объекты на большей глубине залегания.

Проведенные эксперименты показали высокую эффективность предлагаемого способа получения радиоголограмм подповерхностных объектов и разработанного на его основе экспериментального прибора для технической диагностики строительных конструкций.

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. Способ включает в себя ступенчатое изменение сигнала в заданном диапазоне частот с равномерным шагом в диапазоне

от

до ,

где k_min=0,72; k_max=0,81; D - диаметр антенны; с - скорость света, количество отдельных частот в диапазоне от f_min до f_max не менее пяти, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики путем изменения мощности передатчика, выравнивание амплитудно-частотной характеристики также может быть осуществлено за счет изменения коэффициента усиления приемника. Технический результат заключается в повышении глубины обнаружения объектов в конденсированных средах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов, включающий в себя ступенчатое изменение сигнала в заданном диапазоне частот с равномерным шагом в диапазоне от до , где k_min=0,72; k_max=0,81; D - диаметр антенны; с - скорость света, количество отдельных частот в диапазоне от f_min до f_max не менее пяти, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики путем изменения мощности передатчика.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выравнивание амплитудно-частотной характеристики осуществляется за счет изменения коэффициента усиления приемника.