CS260205B1 - Zapojení pro bezdotykové měření útlumu prostředí a objektů - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapocení pro bezdotykové měření útlumu prostředí a objektů pomocí mikrovlnného šumového výkonu. Toto zapojení lze využít všude, kde je zapotřebí měřit útlum mikrovlnnoho signálu na objektech či prostředcích, jež jsou nehomogenní nebo se pohybují, takže je nelze uzavřit do vedení nebo rezonátoru a zkoumat je úzkopásmovým signálem. Zapojení je výhodné zejména při měření,útlumu objektů umístěných ve Presnelově zóně. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává z širokopásmového generátoru šumu s vysílací anténou, ijroti které je upraveno přijímací zařízení, tvořené přijímací anténou gřigojenou k mikrovlnnému radiometru, přičemž celá soustava je opatřena indikátorem útlumu, přičemž při výhodném provedení mezi širokopásmovým generátorem šumu a vysílací anténou je zapojen zeslabovač, k jehož druhému výstupu je připojen indikátor útlumu.

Description

Vynález se týká zapojení pro bezdotykové; měření útlumu prostředí a objektů pomocí mikrovlnného šumového výkonu·

Dosud se k měření útlumu v mikrovlnném pásmu elektromagnetických vln používá úzkoipásmového měřicího signálu· Vzhledem k difrakci elektromagnetických vln při šíření mezi anténami generátoru a přijímače nebylo možné měřit útlum blízkých pohyblivých a nehomogenních objektů, vzhledem k rušení difrakci a polem síto jatých vln. Uvedená problémy jsou řešeny jednak tím, že se měřené objekty přesně fixují mezi anténami generátoru a přijímače, nebo se umíslují v rezonátorech, jednak i tím, že je měřena řada vzorků objektů s různými rozměry vzhledem k délce použité vlny apod· Cílem je vždy vyloučit vlivy difrakce a stojatých vln, nezbytně spjaté s použitím úzkopásmového; měřicího signálu. Jiným blízkým způsobem měření, používaným k měření, prostředí,; jsou astronomické metody, používající šumové emise daného prostředí nebo zeslabení záření vzdáleného zdroje, např. Slunce nebo radiohvězd. Podmínkou při těchto metodách jo vždy umístění zdroje i prostředí v tzv· vzdáléné zóně, určené rozměry antén vůči délce vlny tak, aby se neuplatnily vlivy difrakce a stojatých vln. Měřitelné útlumy při popsaných metodách dosahují hodnot nejvýše 10 15 dB.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z širokopásmového generátoru šumu spojeného s vysílací anténou, proti které je upraveno přijímací zařízení, tvořené přijímací anténou připojenou k mikrovlnnému radiometru, přičemž celá soustava je opatřena Indikátorem útlumu·

Při výhodném provedení zapojení podle vynálezu je mezi širokopásmovým. generátorem šumu a vysílací anténou zapojen zeslabovač, k jehož druhému výstupu je připojen indikátor útlumu·

Při dalším výhodném; provedení je mezi přijímací anténou a mikrovlnným radiometrem zapojen zeslabovač s indikátorem útlumu, připojeným k druhému výstupu zeslabovače.

Rovněž je výhodné, když širokopásmový generátor šumu je opatřen řídicím vstupem, který je spojen s výstupem mikrovlnného radiometru, nebo když zeslabovač je opatřen řídicím vstupem, který je spojen s výstupem mikrovlnného radiometru·

260 205

Hlavní výhody zapojení podle vynálezu spočívají v tom, že umožňuje měřit útlum prostředí a objektů jak nehybných, tak i pohyblivých a nehomogenních, a to bez závislosti výsledků měření na přesné poloze měřeného objektu vzhledem k anténám vysílací a přijímací soustavy, protože při použití tohoto zapojení difrekční jevy ani stojaté vlny neruší měření při umístění měřeného objektu do Fresnelových zón a měření není rušeno ani pohybem měřeného objektu· K hlavním výhodám zapojení podle vynálezu patří rovněž to, že umožňuje měření prostředí a objektů s útlumem vyšším než 30 dB·

V dalším je vynález podrobněji vysvětlen na příkladech provedení·

Na připojených obr· 1, 2 a 3 jsou schematicky znázorněny tři příklady zapojení podle vynálezu·

Zapojení znázorněná na obr· 1, 2 i 3 sestávají z vysílacího a přijímacího zařízení, mezi kterými je umístěni měřený objekt 7. V zapojení znázorněném na obr. 1 je vysílací zařízení tvořen® širokopásmovým generátorem 1 šumu, k jehož výstupu je připojena trychtýřová vysílací anténa 2. Proti ní je upravena trychtýřová přijímací anténa 3, připojená ke vstupu mikrovlnného radiometru 4, k jehož výstupu je připojen indikátor 5 útlumu.

Zapojení znázorněné na obr. 2 je prakticky shodné, s tím rozdílem, že mezi širokopásmovým generátorem 1 šumu a trychtýřovou vysílací anténou 2 je zapojen zeslabovač 6, opatřený řídicím vstupem, připojeným k výstupu mikrovlnného radiometrw 4, přičemž indikátor 5 útlumu je spojen s druhým výstupem zesla* bovače 6.

V zapojení znázorněném na obr. 3 je vysílací zařízení tvořeno širokopásmovým generátorem 1, k jehož výstupu je přes první zeslabovač 6 připojena trychtýřová vysílací anténa 2.

Proti ní je upravena trychtýřová přijímací anténa 3, která je připojena k prvnímu vstupu druhého zeslabovače 6, jehož první výstup je připojen ke vstupu mikrovlnného radiometru 4. Jeho výstup je připojen k druhému, řídicímu vstupu druhého zeslabovače 6, jehož druhý výstup je spojen s indikátorem 5 útlumu.

Při uvedení zapojení znázorněného na obr. 1 do činnosti širokopásmový generátor 1 šumu vytváří pomocí vysílací antény 2

280 205

- 3 šumové elektromagnetické pole, které je zachycováno přijímací anténou 3 a vyhodnocováno mikrovlnným radiometrem 4 a indikátorem 5 útlumu·

Zapojení znázorněné na obr.2 umožňuje rozšířit rozsah měřitelných útlumů tím způsobem, že výstupní signál mikrovlnného radiometru 4 je přiveden na vstup zeslabovalo 6, takže intenzita šumového elektromagnetického pole, vyzařovaného vysílací anténou 2, závisí na hodnotě útlumu měřeného objektu J7 a intenzita šumového elektromagnetického pole na vstupui přijímací antény 3 je udržována na stálé hodnotě·

Zapojení znázorněné na obr»3 pracuje stejně, s tím rozdílem, že umístění řiditelného zeslabovaěe 6 mezi přijímací anténou j3 a mikrovlnným radiometrem 4 umožňuje udržovat stálou hodnotu intenzity šumového signálu na vstupu radiometru 4.

V zapojeních znázorněných na obr·2 a 3 je pak k indikaci využita hodnota útlumu řiditelného zeslabovaěe 6, jehož stupnice zastává funkci indikátoru 5 útlumu·

Zapojení podle vynálezu lze využívat všude, kde je potřeba měfit útlum mikrovlnného signálu na objektech či prostředích, jež jsou nehomogenní, jež se pohybují a které (která) nelze uzavřít do vedení nebo rezonátoru tak, aby bylo možno je zkoumat úzkopásmovým signálem* Zejména je třeba zdůraznit možnost měření ve Fresnelově zóně, která se jinak různým způsobem obchází·

Malým zdokonalením parametrů zapojeni podle popisu konkrétního provedení lze měřit útlum objektů nad hodnotu 50 dB·

Použitím radiometru s přeladěním (přepínáním středního kmitočtu) lze vyhodnocovat rovněž spektrální charakteristiky prostředí nebo objektů (detekovat spektrální čáry absorpce)·

Zapojení podle vynálezu lze využívat všude, kde se dosud s mnoha omezeními a korekcemi používaly metody měření útlumu pomocí úzkopásmového signálu jak u prostředí, tak u objektů·

Zejména vhodné je využití vynálezu při měření útlumů a absorpcí v živé tkáni, v nehomogenních objektech, jako jsou stavební hmoty, lze měřit vlhkost surovin a produktů, obsah pohlcujících substancí v ovzduší, v plynech i sypkých či tekutých látkách·

260 205

- 4 —

Uspořádáni měřicí aparatury s využitím zapojení podle vynálezu lze s výhodou použít v lékařství, zemědělství, stavebnictví, chemii, ekologii, jakož i dalších oborech·

Claims (5)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1· Zapojení pro bezdotykové měření útlumu prostředí a objektů, vyznačené tím, že sestává z širokopásmového generátoru (1) šumu spojeného s vysílací anténou (2), proti které je upraveno přijímací zařízení, tvořené přijímací anténou (3) připojenou k mikrovlnnému radiometru (4), přičemž celá soustava je opatřena indikátorem (5) útlumu»

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi širokopásmovým generátorem (1) šumu a vysílací anténou (2) je zapojen zeslabovač (6), k jehož druhému výstupu je připojen indikátor (5) útlumu·

3. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi přijímaoí anténou (3) a mikrovlnným radiometrem (4) je zapojen zeslabovač (6) s indikátorem (5) útlumu, připojeným k druhému výstupu zeslabovače (6).

4. Zapojení podle některého z předchozích bodů, vyznačené tím, že širokopásmový generátor (1) šumu je opatřen řídícím vstupem, který je spojen s výstupem mikrovlnného radiometru. (4)

5· Zapojení podle bodu 2 nebo 3, vyznačené tím, že zesla— bovaě (6) je opatřen řídicím vstupem, který je spojen a výstupem mikrovlnného radiometru (4)»