АНТЕННАЯ СИСТЕМА Российский патент 2017 года по МПК G01V3/12 G01S7/00 

Настоящее изобретение относится к антенной системе устройства обнаружения материалов для обнаружения объектов из задаваемого материала на большом удалении посредством испускания ионного луча и приема отраженного ионного луча, включающей монтажную плату, предназначенную, по меньшей мере, для размещения электронных схем и компонентов, а также антенну и электропроводку для антенны.

Из DE 10329335 известен детектор материалов для обнаружения объектов из задаваемого материала, испускающий электромагнитный сигнал в виде ионного луча и обнаруживающий отраженный сигнал. В этом документе описана также используемая для этого приемопередающая антенна на основе монтажной платы, предназначенной, по меньшей мере, для размещения электронных схем и компонентов, а также антенны и электропроводки для антенны. Детектор материалов, с помощью которого возможно обнаружение материалов на расстоянии от 1 до 2 км, есть в торговом ассортименте фирмы АМПАССМЕТЕР ГмбХ, Хандверкхоф 1, D-54338, Швайх.

Задача данного изобретения состоит в создании антенной системы, значительно более компактной по конструкции в сравнении с известными антеннами, за счет чего возможно ее встраивание в другие мобильные приборы для дополнительного обнаружения материалов.

Эту задачу решают согласно данному изобретению с помощью антенной системы с признаками независимого пункта формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно изобретению антенная система включает, по меньшей мере, два магнитных кольца с прямоугольным поперечным сечением, установленных на монтажной плате с помощью проставки на расстоянии друг от друга. Прямоугольное поперечное сечение образует боковые поверхности магнитных колец, имеющие противоположную полярность, причем поверхности магнитных колец с противоположной полярностью обращены друг к другу, а центральные отверстия магнитных колец образуют над отверстием проставки сквозное отверстие. Магнитные кольца могут быть установлены при этом с обеих сторон монтажной платы таким образом, что монтажная плата выполняет роль проставки и в ней выполнено отверстие, образующее сквозное отверстие, проходящее через оба магнитных кольца и монтажную плату. В другом варианте магнитные кольца установлены с помощью проставки на одной стороне монтажной платы таким образом, что образованное магнитными кольцами и проставкой сквозное отверстие проходит или перпендикулярно, или главным образом параллельно монтажной плате. В принципе, к каждому из магнитных колец могут быть с помощью проставки подключены дополнительные отдельные магнитные кольца, причем и в этом случае поверхности магнитных колец с противоположной полярностью обращены друг к другу.

Образованную магнитными кольцами и проставкой антенну подключают к электронной схеме таким образом, чтобы подключение пилообразного напряжения с паузами приводило к образованию из воздуха ионов кислорода или азота вокруг магнитных колец и внутри магнитных колец. Магнитные кольца и проставка между ними обеспечивают ускоренное испускание ионов через сквозное отверстие. Наличие большего количества установленных с интервалом колец увеличивает скорость катионов до тех пор, пока не будет образована резонансная лавина в соответствии со степенью энергии ионизации. Это способствует в зависимости от направления Юг-Север образованию катионного луча ионов кислорода и азота или наоборот анионного луча анионов кислорода и азота, иначе говоря - участок ускорения ионов кислорода и азота. Так как катионы меньше и легче, они сильнее ускоряются и обладают поэтому большей способностью прохождения через материалы, редко сталкиваясь или не сталкиваясь с молекулами воздуха. Поэтому предпочтительно используют катионы. Частота и амплитуда треугольного сигнала настраивают соответствующие катионы на обнаруживаемый материал. Фактически используют преимущественно катионы кислорода, так как их ионизация из воздуха благодаря малым силам связи проходит быстрее. При их встрече на заданном материале с соответствующими катионами образуется отраженный луч, который при его возвращении к магнитам может быть измерен и расшифрован в паузах между испусканиями электронной схемой как электросигнал. Индикацию осуществляют оптически и акустически. Система магнитных колец действует при ускорении катионов и анионов аналогично источнику ионов. Применение в электронной схеме дифференциального усилителя способствует в известной мере подавлению помех.

Для создания в этой зоне по возможности более благоприятного отрезка прохождения при образовании и ускорении ионов, в частности катионов, отверстия в проставке и в магнитных кольцах расположены согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения соосно.

В особенно предпочтительном варианте осуществлении изобретения проставкой между первым и вторым магнитным кольцом служит монтажная плата, при этом с экономией места на каждой стороне монтажной платы с соответствующим сквозным отверстием может быть установлено, по меньшей мере, одно магнитное кольцо. Согласно вышесказанному система может быть расширена установкой дополнительных проставок и магнитных колец.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения на монтажной плате размещают схему, передающую через магнитные кольца пилообразный или треугольный сигнал с циклом пауз, в которые она принимает отраженный сигнал.

Таким образом, антенная система согласно данному изобретению обеспечивает при самых малых размерах возможность испускания, приема и расшифровки ионного луча. При соответствующем выполнении всего прибора с антенной системой сквозное отверстие может одновременно служить для пеленгования направления на обнаруживаемый материал, например с помощью лазерного целеуказателя или лазерного диодного луча. Для недоступных сфер, например для медицинской техники, через сквозное отверстие можно пропустить оптоволокно (диаметр 1 мм) для получения информации с его другого конца. Антенную систему благодаря ее малым размерам можно установить также и в мобильном телефоне, чтобы таким образом обеспечить возможность обнаружения материалов.

Другие признаки изобретения раскрыты в нижеследующем описании вариантов осуществления с использованием формулы изобретения, описания и сопутствующих чертежей. Отдельные признаки можно применить как самостоятельные признаки, так и к нескольким вариантам осуществления изобретения. На чертежах изображено:

фиг. 1 - схематический вид в разрезе антенной системы с монтажной платой в качестве проставки между двумя магнитными кольцами;

фиг. 2 - антенная система с двумя магнитными кольцами и проставкой между ними со сквозным отверстием, главным образом параллельным монтажной плате; и

фиг. 3 - принципиальная интегральная схема управления антенной.

На фиг. 1 показана антенна 1 с магнитным кольцом 3 и магнитным кольцом 4, установленными с помощью креплений 2’ по обеим сторонам монтажной платы 2. Магнитные кольца имеют прямоугольное, в данном случае даже квадратное поперечное сечение. Боковые поверхности 3’ и 4’ магнитных колец - это северный полюс N, а поверхности 3’’ и 4’’ магнитных колец - это южный полюс S. Отверстия 5 и 6 магнитных колец 3 или 4 расположены соосно с отверстием 7 монтажной платы 2 и образуют таким образом сквозное отверстие. Монтажная плата 2 служит проставкой между обоими магнитными кольцами 3, 4, установленными таким образом, что противоположные полюса обращены друг к другу. Оба магнитных кольца 3, 4 образуют электрод, обособленно подключенный к установленной на монтажной плате 2 электронной схеме (на фигуре не показано). Стрелка 8 обозначает направление выхода катионов кислорода и азота в виде катионного луча из внутреннего пространства, образованного отверстиями 5, 6 и сквозным отверстием 7. Анионный луч при известных обстоятельствах направлен в противоположную сторону.

На фиг. 2 показана аналогичная антенная система, в которой аналогичные детали обозначены аналогичными условными обозначениями. В этой системе оба магнитных кольца 3 и 4 установлены на одной стороне монтажной платы 2. Между обоими магнитными кольцами 3 и 4 установлена дистанционная прокладка 9 в качестве проставки со сквозным отверстием 7, соосным с отверстиями 5 или 6 соответствующих магнитных колец 3 или 4. В этом случае северный полюс N расположен на правой стороне, а катионный луч катионов кислорода и/или азота направлен по стрелке 8.

В показанной на фиг. 1 и 2 антенне с двумя магнитными кольцами в одном из вариантов осуществления изобретения в качестве материала магнитных колец использован неодим. Напряженность магнитного поля магнитных колец 3, 4 составляет от 250 до 300 мТл. Толщина дистанционной прокладки 9 и монтажной платы 2 составляет от 1,5 до 5 мм. Высота магнитного кольца 3, 4 составляет от 2 до 20 мм, наружный диаметр от 6 до 50 мм, а внутренний диаметр от 2 до 10 мм. Антенная система может быть расширена дополнительными дистанционными прокладками 9 и магнитными кольцами 3.

На фиг. 3 показана схема подключения антенны с треугольным генератором 10, к которому параллельно через усилитель 11 и 12 подключены магнитные кольца 3 или 4. Между магнитными кольцами 3, 4 подключен дифференциальный усилитель 13, перенаправляющий полученный сигнал через аналого-цифровой преобразователь 14 на оптический или, в частности, акустический индикатор. Между усилителем 12 и треугольным генератором 10 установлены также соединительные сопротивления. В антенную схему последовательно с усилителями 12 подключено сопротивление R1, причем между сопротивлением и усилителем 12 подключены параллельные сопротивления R2 и R3, а также конденсатор C1 в качестве обычного потенциометра для изменения напряжения.

Треугольный генератор производит известный треугольный или пилообразный сигнал с нарастающим и падающим фронтом и паузой в последовательности треугольных сигналов. В одном из вариантов осуществления изобретения на оба магнитных кольца 3 и 4 заводят пилообразное напряжение с амплитудой 70 мВ и частотой 149,00 Гц, причем пауза составляет 50% периода. С подобной частотой можно обнаружить чистую воду. Посредством подведенного на магнитные кольца 3, 4 напряжения из окружающего магнитные кольца 3, 4 и находящегося во внутреннем пространстве воздуха выделяются катионы и анионы кислорода и азота. Вышеописанная система ускоряет их и выводит из системы. Как указано выше, стрелка 8 обозначает направление тока катионов, которые из-за своей малой величины обладают хорошей способностью проникать в материалы и, кроме того, ускоряются сильнее, чем движущиеся в обратном направлении анионы. Если эти катионы встречают на своем пути чистую воду, как в данном варианте осуществлении изобретения, то она их отражает. В противном случае они проходят сквозь материал. Отраженные катионы могут быть обнаружены во время паузы сигнала. Обнаружение происходит электронным методом, причем для измерения особенно предпочтительно отслеживание измерительного процесса через наушники для распознавания направления появления отраженных сигналов. Антенную систему по данному изобретению встраивают согласно вышеописанному, например, в устройство обнаружения материалов, которое можно приобрести у фирмы АМПАССМЕТЕР ГмбХ и с помощью измерений которого возможно обнаружение материалов. Обнаружение различных материалов осуществляют с различной частотой, доступной пользователю такого прибора. Обнаружение материалов с помощью устройства обнаружения возможно на расстоянии от одного до двух километров.

Антенная система на монтажной плате с по меньшей мере двумя магнитными кольцами и прямоугольным поперечным сечением и образованными за счет этого боковыми поверхностями магнитных колец с противоположной полярностью, установленными на монтажной плате с помощью поставки, причем поверхности магнитных колец с противоположной полярностью обращены друг к другу, а центральные отверстия магнитных колец расположены соосно с отверстием проставки и образуют с ним сквозное отверстие. Эта антенная система предназначена для устройства обнаружения материалов, с помощью которого обеспечена возможность обнаружения задаваемого материала на большом расстоянии. Применимость антенной системы благодаря своей конструкции может быть свободно расширена увеличением количества магнитных колец и соответствующих проставок. Благодаря своему небольшому объему ее можно свободно интегрировать в существующие приборы и экономически выгодно производить. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Антенная система (1) устройства обнаружения материалов для определения местоположения объектов задаваемого материала на расстоянии от одного до двух километров путем испускания ионного луча и приема возвращаемого, отраженного от объекта ионного луча, причем свойства обнаруживаемого материала определяют характер отражения ионного луча, включающая монтажную плату (2) для установки электронных схем и конструктивных элементов, а также антенну, испускающую и принимающую ионный луч, и электрические соединительные провода для антенны, отличающаяся тем, что антенна образована по меньшей мере двумя магнитными кольцами (3, 4) с расположенными между ними проставками (2, 9), причем антенна имеет по меньшей мере одно первое магнитное кольцо (3) и одно второе магнитное кольцо (4) с прямоугольным поперечным сечением и образованными тем самым боковыми поверхностями (3', 3ʺ, 4', 4ʺ) магнитного кольца с противоположной полярностью в качестве электродов, причем противоположные полярности боковых поверхностей (3', 3ʺ, 4', 4ʺ) магнитного кольца обращены друг к другу, а магнитные кольца (3, 4) расположены на расстоянии друг от друга на одной стороне или на разных сторонах на монтажной плате (2), при этом расположенная между магнитными кольцами (3, 4) проставка (2, 9) выполнена с отверстием (7), причем монтажная плата (2) образует проставку между по меньшей мере двумя магнитными кольцами (3, 4), если магнитные кольца (3, 4) расположены на разных сторонах на монтажной плате (2), а дистанционная прокладка (9) образует проставку между по меньшей мере двумя магнитными кольцами (3, 4), если магнитные кольца (3, 4) расположены на одной стороне на монтажной плате (2), при этом магнитные кольца (3, 4) имеют центральные отверстия (5, 6), образующие через отверстие (7) в проставке (2, 9) сквозное отверстие, причем магнитные кольца (3, 4) подключены к установленной на монтажной плате (2) электронной схеме (20), поставляющей для испускания ионного луча на магнитные кольца треугольный или пилообразный сигнал с паузой для следующего сигнала, причем амплитуда и частота треугольного или пилообразного сигнала может быть установлена с помощью схемы (20), а обнаружение различных материалов осуществляется с различной частотой, причем антенная система (1) может обеспечить определение объектов на расстоянии от одного до двух километров.

2. Антенная система по п. 1, отличающаяся тем, что отверстие (7) в проставке (2, 9) расположено соосно с отверстиями (5, 6) магнитных колец (3, 4).

3. Антенная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что схема (20) передает через магнитные кольца (3, 4) сигнал и принимает отраженный сигнал в паузах между передачей.