Способ измерения диэлектрической проницаемости земных покровов Советский патент 1989 года по МПК G01R27/26 

1

(21)4290316/24-09

(22)27.07.87

(46) 30. 10.89. Бюл. К- 40

(71)Институт приклядной фияики ли БССР

(72)Г.Н.Дещепко, В.Л.Конев, Л.11.ЧерН1.Ш1еп и Б.И.Моисеев

(53)62Г.317.335.3(088.8)

(56)ГОДУ1ЮВ В.Л. Метод измерения эффективной комплексной диэлектрической проницаемости растительных покровов: Труды I Всес. шк. симп.

по распространению мм и субмм волн в атьюсфере, 10-17 бевралл 1982, М., с. 160-162.

Л.Лрр. Optics, V. 17, No. 21, 1978, р. 3459-3465.

(54)СПОСОБ mmvEum ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОНИЦЛЕМОСТИ ЗЕМНЫХ ПОКРОВОВ

(57)Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измереии 1. Сущность данного способа состоит в формировании за счет частотной модуляции бие- HHii между прямой н боковой поверхностной электромагнитнымн волнами (ЭМП), частота которых пропорциональна свойствам нсследуемой среды - земной поверхности. Для этого от излучателя 5 к приемнику 7, разнесенным на заранее известное расстояние d, приходят две ЭШ: одна прямая, а другая поверхностная. Поверхностная ЭКВ распространяется вдоль границы раздела со скоростью, равной скорости в нижней среде, например в почве. К приемнику 7 поверхностная ЭМВ приходит с неко- - торой временной задержкой по отношению к прямой ЭМВ. В результате суперпозиции этих двух частотно-модулированных ЭМВ образуется суммарная ЭМВ с биениями амплитуды, частота которых определяется заданной зависимостью. Цель достигается за счет того, что частота биений связана с диэлектрической проницаемостью земного покрова 6, а прямая ЭМВ становится не паразитной, а полезной в данном случае. Дана ил. устройства, осуществляющего данньш способ. I ил.

(Л

01

00 00

И шГчк- гсмис «птгитсч к и мерит(ч Hoii технике и гкшет быть итотп чоппн для ичмсрснии диэлектрической проии-- цлемси-ти или функционпльно сияялин й с iieii Рл;1Ж11ости TPMtEdro псжрола, л тлкже cHoiicTH жидких дмплектрнческих сред.

Цель цчпбрстения - повмпюнис точности ичмерекий путем фс рмиронлния 13 счет частотной модуляции биеин Т между прямо и боковой поверхностной волнами, частота которых нропориио- нальил свойствам исследуемой среды (земной нс)верхности).

Сущность способа измерения трической проницаемости темных покровов состоит в следукч.чем.

От излучателя к приемнику, рлзне- сенных на расстояние d (и: пестноп яа ранес) , приходят две :)лектромагнит-- ные волны, одна прямая, другая по- всрхностнан. Известно, что поверхностная электромагнитная волна распространяется вдоль г ранины раздела со скоростью, равной скорости в 1игжнсй среде, например, в почве, т.е. к приемнику поверхностная электромагпит- ная волна приходит с некоторой временной чадсржкс1й Г по отношению к прямой электромагнитной волне. И результате суперпочиции отих двух ча- ст.тно-модутп1рова1ПП|1х -электромагнитных волн образуется суммарная ЭЛРК- тр,омагнитная во.пна с биениями ампли- туд1,1, частота которых определяется зависимостью:

Ll-fLUiH-lLl

40

6 С

Из ЭТО1-0 выражения можно вычись диэлектрическую пронипаемост) емного покрова:

е С - скорость распространения электромагнитной волны в воздухе;

F - частота биени11 амплитуды о

сумма1)ной электромагнитной

волны;

V - частслта моду;тя11ии; iif - девиапия частоты; d - расстояние между излучателем

и приемником электромягнитНОЙ HOJHlbl.

TaKj v оОраэом, частота биений свяна с диэлектрической проницаемостью

50

)5

5

0

5

0

5

0

0

5

земни;-) гг 1крона и не чатпюит о |- ности излучателя, а прямая электромагнитная волна, являясь в прототипе паразитной в случае ста1говит- ся полезной, чем и достигается повышение точности измерения. Кроме того, предложенной способ не требует предварительной калибровки измерительной угтарювки нри заранее заданных f, F, С и d.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для реализации пpe u oжeннoгo спосо- б а.

Устройство для измерения диэлектрической пронипаемости земного покрова содержит генератор 1, генератор 2 пилообразного напряжения, направлен- Hbrii ответвитель 3, СВЧ-детектор 4, излучатель 5, приемник 7, СВЧ-детектор 8, частотомер 9, В1 гчислительное устройство 10. Излучатель 5 и приемник 7 расположены над земным покровом 6.

Устройство работает следующим образом.

Злектромагни иые колебания, гене- pnpyc Miie генератором 1 , частота которых линейно изменяется при номощи генератора 2 пилообразного напряжения, покупают на направленный ответвитель 3 и СВЧ-детектор 4, выходной сигнал KfiToporo используется для работы сис- автоматической регулировки мощности j-енератора 1 . С выхода направ- лен}{(1го ответвите.ля 3 мощность электромагнитных колебаний поступает в излучатель 5 - источник поля прямой и поверхностной электромагнитных волн. Затем эпектромагнитная поверхностная волна, взаимодействующая с земным покровом 6, поступает на вход приемника 7 с некоторой временной задержкой С по отношению к прямой электромагнитной волне. В результате наложения прямой и поверхностной электромагнитных волн на выходе СВЧ-детек- тора 8 возникают биения (суммарная электромагнитная волна с биениями амплитуды) с частотой, зависящей от диэлектрической проницаемости земного покрова. Измерение частоты (биений) осуществляют при помощи частотомера 9. Зная расстояние между излучателем и приемником d, частоту модуляции F и девиацию частоты flf,

;i;) ir.iUMiii VK оОрлПотку ргчулт.тятоп и Bhciiicjrc HHe дтлектричегкпй npDHnnn- емости с существляют по алгоритму предложенного н пычнслйтель- иом устройстве 10.

Формула изобретения

Способ измерения ди Л1ектрической проницаемости земных покровов, за- к/почающийся в вп;5Г1уждении поверхностной прямой электромагнитной волны вдоль гранииь земного покрова и измерении нлраметрор суммарной электро магнитной волны на фиксированном уда Ленин от излучателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, излучаемую прямую электромагнитную волну моду18804

ЛИРУК Т ПС ЧЯ(:711Т(, И- МГр-ГИ Т ЧгЧСТ ГУ

Оирний амплитуды cyr- MnpMdii -mrvij МЛГНИТНОЙ полны, ЦП величии КП1()1(Ч

нычислямт дичлоктрическун проницаемость Л ITO формуле

JFlrs .

где С - скорость распространения электромагнитной волн1 1 в воздухе;

FJ; - частота биенш) а тлитуды сум- мар}гой электромагнитной волны;

F - частота модуляций; Jf - девиация частоты; d - расстояние между излучателем

и приемником злектромагнит- 20ной волны.

10

15

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений. Сущность данного способа состоит в формировании за счет частотной модуляции биений между прямой и боковой поверхностной электромагнитными волнами (ЭМВ), частота которых пропорциональна свойствам исследуемой среды - земной поверхности. Для этого от излучателя 5 к приемнику 7, разнесенным на заранее известное расстояние D, приходят две ЭМВ: одна прямая, а другая поверхностная. Поверхностная ЭМВ распространяется вдоль границы раздела со скоростью, равной скорости в нижней среде, например в почве. К приемнику 7 поверхностная ЭМВ приходит с некоторой временной задержкой по отношению к прямой ЭМВ. В результате суперпозиции этих двух частотно-модулированных ЭМВ образуется суммарная ЭМВ с биениями амплитуды, частота которых определяется заданной зависимостью. Цель достигается за счет того, что частота биений связана с диэлектрической проницаемостью земного покрова 6, а прямая ЭМВ становится не паразитной, а полезной в данном случае. Дана ил. устройства, осуществляющего данный способ. 1 ил.