СВЧ-ТОЛЩИНОМЕР Советский патент 2006 года по МПК G01N22/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения толщины диэлектрических сред и изделий с использованием радиоволновых методов. Известно устройство, содержащее СВЧ-генератор, соединенный с передающей антенной, приемных эхо-сигналов, соединенный с индикатором биений, при этом другой вход индикатора биений подключен к СВЧ-генератору [1].

Диапазон измеряемых толщин указанного устройства ограничен с одной стороны диапазоном перестройки частоты, а с другой стороны отношением амплитуды сигнала, поступающего в приемник эхо-сигналов, к амплитуде опорного сигнала с СВЧ-генератора. При измерении толщины диэлектрического материала с потерями, сигнал в приемнике эхо-сигналов становится много меньше опорного сигнала, что приводит к погрешностям в измерении толщины из-за слабо выраженных осциляций сигнала биений, а во многих случаях делает такое измерение невозможным.

Целью настоящего изобретения является расширение диапазона измеряемых толщин и повышение точности измерений.

Для достижения этих целей, в СВЧ-толщиномер, содержащий СВЧ-генератор, соединенный с передающей антенной, приемник эхо-сигналов и индикатор биений, введены два СВЧ-ограничителя и СВЧ-усилитель, вход которого подключен к приемнику эхо-сигналов, а выход соединен через первый СВЧ-ограничитель с первым входом индикатора биений, вход которого, через второй СВЧ-ограничитель, подключен к СВЧ-генератору.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.

СВЧ-толщиномер содержит СВЧ-генератор 1, соединенный с передающей антенной 2, устанавливаемой на поверхность исследуемого материала 3.

Приемник эхо-сигналов 4, соединенный с СВЧ-усилителем 5, выход которого подключен через СВЧ-ограничитель 6 к первому входу индикатора биений 7. СВЧ-генератор 1 через второй СВЧ-ограничитель 8 подключен ко второму входу индикатора 7.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитное излучение СВЧ диапазона, от электрически перестраемового СВЧ-генератора 1, направляется в передающую антенну 2 для взаимодействия с объектом контроля 3. Сигнал, отраженный от задней границы объекта контроля 3, поступает в приемник эхо-сигналов 4, усиливается СВЧ-усилителем 5 и после амплитудного ограничения, на первом СВЧ-ограничителе 6, поступает на первый вход индикатора биений 7. Опорный сигнал от СВЧ-генератора 1 ограничивается по амплитуде вторым СВЧ-ограничителем 8, до уровня сигнала на выходе первого СВЧ-ограничителя 6, и подается на второй вход индикатора биений 7. В результате взаимодействия двух СВЧ-сигналов равных по амплитуде, но отличающихся по фазе, (за счет временной задержки СВЧ-излучения при прохождении его от передающей антенны, через исследуемый образец к приемнику эхо-сигналов) на индикаторе биений выделяется сигнал биений с коэффициентом модуляции равным 100%.

Авторам неизвестны технические решения, имеющие свойства, совпадающие со свойствами заявляемого технического решения, а так же признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Поэтому они считают, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями, позволяющими расширить диапазон измеряемых толщин и повысить точность измерений.

В изготовленном макете устройства, уровень ограничения обоих СВЧ-ограничителей был выбран равным -30 dB, а усиление СВЧ-усилителя составило +30 dB, что позволило расширить динамический диапазон СВЧ-толщиномера на 60 dB. СВЧ-толщиномер позволил измерять толщину всех типов строительных конструкций из кирпича, дерева, бетона и железобетона. При работе с прототипом удалось измерить толщину только 30% изделий указанной номенклатуры.

Ошибка оператора при определении местоположения экстремумов сигнала биений, при работе с прототипом, составляли 0,5-1,5%. В разработанном макете было осуществлено электронное выделение экстремумов, что позволило исключить ошибку оператора и повысить производительность измерений.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины диэлектрических сред и изделий с использованием разноволновых методов. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона измеряемых толщин и повышение точности измерений. Для чего, в СВЧ - толщинометр, содержащий СВЧ-генератор, соединенный с передающей антенной, приемник эхо-сигналов и индикатор биений, дополнительно введены два СВЧ-ограничителя и СВЧ-усилитель, вход которого подключен к приемнику эхо-сигналов, а выход соединен через первый СВЧ-ограничитель с первым входом индикатора биений, вход которого, через второй СВЧ-ограничитель, подключен к СВЧ-генератору. 1 ил.

СВЧ-толщиномер, содержащий СВЧ-генератор, выход которого подключен к передающей антенне, приемник, эхо-сигналов и индикатор биений, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых толщин и повышения точности введения первый и второй СВЧ-ограничители и СВЧ-усилитель, вход которого подключен к приемнику эхо-сигналов, а выход - через первый СВЧ-ограничитель - с первым входом индикатора биений, второй вход которого через второй СВЧ-ограничитель подключен к входу СВЧ-генератора.