Устройство сигнализации границы раздела сред Советский патент 1986 года по МПК G01F23/284 

Изобретение относится к радиоте хнике сверхвысоких частот и может быт использовано для индикации границы раздела сред с различной полной проводимостью, для обнаружения скрытых предметов, для определения электрофизических свойств материалов и т.д.

Цель изобретения - расширение класса контролируемых сред, повышение чувствительности и эксплуатационной надежности, I

В сверхвысокочастотном генераторе, содержащем СВЧ-резонатор и включенный в него полупроводниковый диод (диод Ганна), подключенный к источнику питания и индикатору, между полупроводниковым диодом и индикатором введены последовательно включенные контур низкой частоты и частотный детектор, частота низкочастотного контура должна быть на два. порядка ниже частоты сверхвысокочастотного генератора, а параметры контура низкой частоты и полупроводникового диода связаны соотношением

1 . ,., , R

R

.-/S/ .

где р - волновое сопротивление

контура;

R, - омическое сопротивление контура;

Сл - отрицательная проводимость fl

полупроводникового диода.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Полупроводниковый диод 1 установлен в волновом резонаторе 2, образованном отрезком волноводной линии 3 и короткозамыкающим поршнем 4, и через фильтр 5 нижних частот (проходной конденсатор) подключен к источнику 6 питания. Между полупроводниковым диодом и индикатором 7 включены конденсатор 8 и контур 9 низкой частоты, образованный конденсатором 10, индуктивностью 11 и резонатором 12, образующие совместно ,с полупроводниковым диодом 1 автогенератор с частотой генерации на два порядка ниже частоты резонатора 2, конденсатор 13 и частотный детектор 1А, Выход сверхвысокочастотного генератора обращен к границе раздела сред I и II с различающимися параметрами.

Устройство работает следующим образом.

6931

При подаче на полупроводниковь1Й диод 1 рабочего напряжения от источника 6 питания в резонаторе 2 возникает сверхвысокочастотный сигнал,

который поступает на контролируемую границу раздела сред 1-II, В контуре 9 низкой частоты также образуются автоколебания, частота которых в 100 раз ниже частоты сверхвысокочастотных колебаний в резонаторе 2. Амплитуда сверхвысокочастотных колебаний определяется отрицательным наклоном на вольт-амперной характеристике в точке смещения, амплитуда

низкочастотных колебаний в контуре 9 - средним значением отрицательного наклона, которьй выше, чем наклон в точке смещения. Амплитуда гармонических низкочастотных колебаний максимальна при соотношении указанных частот 100 - 140. Конденсаторы 8 и 13 предназначены для развязки источника питания от контура и индикатора.

Из анализа схемы на усточивость « гармонических низкочастотных колебаний следует, что устойчивая генерация в контуре 9 релизуется при соотношении между проводимостью диода Gn

о

и параметрами контура равном

/С,,

К.

5

0

р

5

-волновое сопротивление контура;

-соответственно емкости фильтра и контура.

При этом частота автоколебаний в, контуре 9 определяется выражением

n (IiMiZl ILK(CK+C)

При смене положения границы раздела сред изменяется величина СЕЧ-на- грузки, приведенная к клеммам полупроводникового диода, изменяется его проводимость, что приводит к изменению частоты колебаний, и зти изменения фиксируются частотным детектором 14 и наблюдаются на индикаторе 7. Благодаря большой амплитуде колебаний в контуре 9 зти изменения частоты значительны даже при небольших изменениях величины нагрузки, вызванных сменой положения границ раздела ср ед.

Формула изобр.етения

Устройство сигнализации границы раздела сред, содержащее сверхвысоко31210069

частотный генератор, состоящий из ности, расширения класса контролируе-- СВЧ-резонатора и включенного в него мых сред и повышения эксгшуатацион- полупроводникового диода, подключен- ной надежности, в него введены конного к источнику питания и индикато- тур низкой частоты и частотный детек- ру, отличающееся тем, , тор, включенные последовательно что, с целью повышения чувствитель- в цепь между полупроводниковым диодом

и индикатором.

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано для индикации границы раздела сред с различной полной проводимостью, для обнаружения скрытых предметов, для определения электрофизических свойств материалов. Цель изобретения - расширение класса контролируемых сред, повышение чувствительности и эксплуатационной надежности. При подаче в полупроводниковый диод 1 рабочего напряжения от источника 6 питания в резонаторе 2 возникает сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал, которьш поступает на контролируемую границу раздела сред I-II. В контуре 9 низкой частоты также образуются автоколебания, частота которых в 100 раз ниже частоты СВЧ-колебаний в резонаторе 2. Конденсаторы 8 и 13 предназначены для развязки источника питания от контура и индикатора. При смене положения границы раздела сред изменяется величина СВЧ-нагрузки, приведенная к клеммам полупроводникового диода, изменяется его проводимость, что приводит к изменению частоты колебаний, которые фиксируются частотным детектором 14 и наблюдаются на индикаторе 7. 1 ил. (Л to о: со