NO852485L - Fremgangsmaate for konstruksjon av mikroboelgesystem og signalbehandling ved korrelasjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for konstruksjon av mikrobølgesystemer og finner særlig sin anvendelse innen takometri, telemetri og retningsbestemte servostyrte systemer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen finner også

sin anvendelse innen robot-teknologi.

Den teknikk som nå anvendes for kontaktløs takometrimåling er basert på doppler-effekten. Dette fenomen kan anvendes på mange felter og spesielt for å oppnå en presis måling av hastigheten av et bevegelig legeme ved utsendelse av et signal med gitt frekvens mot det bevegelige legeme og deretter analysere frekvensen av det reflekterte signal fra nevnte legeme i bevegelse.

Det er kjent at når avstanden mellom en kilde

for utsendelse av en fast frekvens og en mottakerantenne endrer seg vil den tilsynelatende mottatte frekvens via mottakerantennen være forskjøvet i forhold til den utsendte frekvens. Denne frekvensforskyvning er proporsjonal med hastigheten av bevegelsen for senderen i forhold til mot-takeren langs en akse som forbinder dem.

Imidlertid vil en takometrimåling som er basert

på doppler-effekten ikke være tilstrekkelig følsom når avstanden fra kilden til objektet under observasjonene ikke endres vesentlig med tiden, f. eks. når objektet beveger seg i en retning som står vinkelrett på observasjonsretningen. Faktisk ligger ulempen ved en slik måling i at retningen for utsendelse av det opprinnelige signal og det reflekterte signal hovedsakelig må ligge i samme retning som bevegelsen av det målte legeme hvis det skal oppnås en tilstrekkelig målenøyaktighet.

Den tekniske fremgangsmåte som er utviklet av søkerne og i det følgende skal beskrives avviker vesentlig fra tidligere kjent teknikk og er anvendbar spesielt, men ikke utelukkende ved de tilfeller hvor det undersøkte legeme beveger seg vinkelrett på observasjonsretningen.

Dessuten vil den foreliggende oppfinnelse med fordel være anvendbar ved målinger utført ved hjelp av de resulterende signaler av avstanden mellom det legeme som beveges og observasjonspunktet, ved at målebetingelsene og parametrene endres såsom avstanden mellom de bevegelige legemer og avstanden mellom de ulike mottakerantenner.

Pr. idag er retningsbestemte styresystemer eller teknologien i forbindelse med følgesystemer hovedsakelig basert enten på doppler-effekten eller på måling av tidsfor-løpet for en utgående og deretter reflektert bølge. Grunnet de årsaker som er nevnt ovenfor er disse metoder ikke fullt tilfredsstillende.

Moderne deteksjon av ujevnheter og diskontinuiteter i et materiale er basert på ulike teknikker, såsom særlig røntgenstråler eller supersonisk ekkografi. Røntgen-stråleapparater lider av ulempen med at det må utvises stor forsiktighet, det må benyttes egnede skjermorganer og det er en viss risiko for alvorlige skader. Ultrasonisk ekkografi er på den annen side kun effektiv under spesielle, gitte betingelser og kan ikke utvides til å dekke noe bredt tekno-logisk felt.

Videre er det av interesse å anvende bølger av ulik opprinnelse såsom mikrobølger som er følsomme for andre fysiske parametre, spesielt mediets permittLvitet for den be-nyttede frekvens.Slike mikrobølger kan derfor med hell anvendes for å gi tilleggsopplysninger eller andre data og er således fordelaktige i forhold til hittil kjent teknikk.

Ut over dette er dessuten ikke-destruktive frem-gangsmåter for materialprøving kjent, men de kjente frem-gangsmåter er kun basert på utsendelse av mikrobølger i form av en enkel stråle mellom en senderantenne og en mottakerantenne. Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse vil således gi mer informasjon siden det benyttes flere mikro-bølgestråler og hvor det tas hensyn til de forskjellige fase-forskjeller som oppstår ved dette flerstrålesystem ved at en korrelator benyttes.

Det er således hovedhensikten med den foreliggende oppfinnelse å skaffe til veie en fremgangsmåte for konstruksjon av mikrobølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon, idet denne fremgangsmåten er relativt enkel å benytte innen ulike teknologiske felt såsom de nevnte for takometri, telemetri og retningsbestemte servostyrte systemer som omfatter følgestyring og deteksjon av ujevnheter og diskontinuitet i materialer og liknende.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er basert på bruken av konvensjonelle mikrobølge-systemer og således på kurant tilgjengelig utstyr.

Spesielt innenfor takometri eller målinger i forbindelse med bevegelige legemer er fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse særlig egnet for målinger ved å plassere mottakerinnretningen eller innretningene slik at observasjonsretningen fra mottakerantennen til den målte gjenstand er vinkelrett på bevegelsesretningen for det legeme som målingen er rettet mot.

I forbindelse med og samtidig med hastighets-målinger vil fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse også muliggjøre avstandsmålinger eller målinger av av-standsendringer mellom det bevegelige legeme og observasjonspunktet .

En modifisert utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse består i å bestemme det tilfellet når det bevegelige legeme befinner seg i mottakerens observasjonslinje, dvs. på den akse som står vinkelrett på middelpunktet av den rette linje som forbinder mottakerantennens ytterpunkter. Således er den foreliggende oppfinnelse egnet for styring av fjernstyrte prosjektiler eller fartøyer og i robot-teknologi.

Det er et annet formål med den foreliggende oppfinnelse å skaffe tilveie en fremgangsmåte for konstruksjon av mikrobølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon i forbindelse med deteksjon av forløpet med tiden av en fysisk elektromagnetisk parameter som funksjon av en annen fysisk parameter for materialet, eller for deteksjon av ujevnheter eller diskontinuiteter i de karakteristiske egenskaper for et materiale under dettes bevegelse.

Andre formål og fordelaktige trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse som, uten å være begrensende beskriver et eksempel.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er fregangs-måten for konstruksjon av mikrobølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon basert på fenomenet mikrobølgeut-stråling, og det benyttes mikrobølgemottakerantenner og i det minste en korrelator. Fremgangsmåten kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det etterfølgende krav l's karakteristiske del og ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de etterfølgende underkrav.

I de illustrasjoner som ledsager oppfinnelsen,

er fig. 1 en skjematisk skisse av de organer som utfører fremgangsmåten for konstruksjon av mikrobølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon, fig. 2a og 2b viser bølge-formen for korrelatorens utgangssignal i en typisk telemetri-anvendelse når to ulike hastigheter forefinnes, fig. 3 viser skjematisk en innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse i en takometrisk anvendelse, fig. 4 viser nok et skjematisk bilde av en innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse i hastighets- og avstandsmålinger, fig. 5 er et liknende skjema over en innretning for deteksjon av ujevnhet og diskontinuitet i et materiale ifølge den foreliggende fremgangamåte, fig. 6 viser skjematisk en innretning for deteksjon av forløpet med tid for en elektromagnetisk fysisk parameter som en funksjon av en annen fysisk parameter for et materiale ifølge den foreliggende fremgangsmåte, fig. 7 er en skjematisk fremstilling av en innretning for deteksjon av ujevnheter og diskontinuiteter i et materiale i-følge den foreliggende fremgangsmåte, fig. 8 viser en detalj av en korrelator egnet for å utføre den foreliggende fremgangsmåte, og fig. 9 viser en detalj av en annen utførelses-form av en korrelator egnet for utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Det er kjent fra tidligereå bruke korrelasjons-prinsippet for analyse av forholdet som eksisterer mellom to mottatte signaler fra ulike kilder. Således er det mulig ved hjelp av denne konvensjonelle metode som benytter kor-relas jonsprinsippet å bestemme forholdet mellom to signaler i en forhåndsbestemt oppstilling hvor det ene signal har nøye definerte karakteristika.

Ifølge den fremgangsmåte for konstruksjon av mikrobølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon som sær-preger den foreliggende oppfinnelse er det benyttet en mikrobølgegenerator med forhåndsgitte karakteristiske egenskaper, idet utstrålingen fra denne mikrobølgegenerator mottas ved hjelp av adskilte antenner. Siden egenskapene for det utsendte signal i den foreliggende oppstilling allerede er kjent, vil en analyse av det mottatte signal skaffe tilveie de nødvendige data for bestemmelse av de spesifikke forhold som råder ved utsendelsen av signalet og når dette mottas av korrelatoren.

Den foreliggende fremgangsmåte er således basert på en undersøkelse av et korrelert signal på en måte som fra-viker fra en konvensjonell fremgangsmåte. Den metode som nå benyttes for å skaffe tilveie et mikrobølgesystem og videre signalbehandling av signalet ved korrelasjon ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes i en rekke tekniske sammen-henger, særlig innenfor måling på bevegelige objekter (takometri), telemetri, retningsgitt styring og systemer for korrektiv følging, for detektering av ujevnheter og diskontinuiteter i ulike materialer, etc. Disse ulike anvendelser vil bli nærmere redegjort for i tur og orden i løpet av den følgende beskrivelse. Det o</>r bemerkes at beskrivelsen hele tiden refererer seg til mikrobølger. Imidlertid må denne definisjon ses i sin videste sammenheng og vil kunne anvendes til en hvilken som helst elektromagnetisk eller til og med akustisk utstråling.

En typisk innretning for å utføre fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist skjematisk på tegningenes fig. 1.

Fremgangsmåten for konstruksjon av mikrobølge-systemer og signalbehandling ved korrelasjon ifølge den foreliggende oppfinnelse er basert på en mikrobølgeutstråling som er gitt henvisningstallet 1 på fig. 1, idet denne utstråling skaffes tilveie av en generator 2 som består av en mikrobølgekilde i forbindelse med en antenne A som utstråler mikrobølgene 1 ved frekvensen f.

I den foreliggende oppfinnelse er det benyttet

en enkel mikrobølgekilde med gitte karakteristiske egenskaper og spesielt er det lagt vekt på at amplitude- og frekvensstabilitet er tilfredsstillende.

Nærmere bestemt er mikrobølgekilden ifølge den foreliggende oppfinnelse en mikrobølgegenerator med bestemte kjennetegn og som arbeider enten på en fast frekvens eller ved ulike frekvenser, dessuten kan mikrobølgegeneratoren være innrettet for en kontinuerlig frekvensendring eller frekvensendringen kan skje i sprang over tid.

Det reflekterte signal mottas av de to antenner A^og A2plassert i avstanden ZD fra hverandre og utgangen fra disse antenner føres til en korrelator 3 som i sin tur gir et utgangssignal S(t).

Den fremgangsmåte for konstruksjon av mikro-bølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon som nå beskrives består således av utsendelse av et mikrobølgesignal fra en mikrobølgegenerator med egenskaper som vil bli nærmere forklart og ved hjelp av en senderantenne A, ved at det reflekterte signal mottas via mottakerantenner A^og A2plassert på forskjellige steder og hvor de mottatte signaler fra disse mottakerantenner føres til en eller et antall korrelatorer og deretter analyseres i form av spektrumanalyse det presenterte utgangssignal S(t) fra korrelatoren eller korrelatorene.

Det er kjent at dersom v-^(t) er signalet som mottas av antennen A^ogV2<t) er signalet som mottas av antennen A2, vil korrelatorens utgangssignal S(t) være gitt av formelen

S(t) = K •vx(t) • v2(t) * (t - J) K-V1-V2-

. cos ( v + 2 7T f O0)

hvor K er en konstant faktor representativ for kretsen,

v-^(t) og v2(t) er de spenninger som mottas av mottakerantennene og hvor amplitudene er betegnet med henholdsvis og V2 i f er faseforskyvningen som tilsvarer forskjellen i gangvei for bølgen mellom senderantennen A på den ene side og mottakerantennene A^og A2på den annen side og hvor 3~ er tidsforsinkelsen som innføres ved korrelatoren 3.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse analyseres utgangssignalet S(t) fra korrelatoren eller korrelatorene som vist på fig. 2a eller 2b og dette skjer enten ved rask elektronisk fcuriertransformas jon, i det følgende kalt (FFT) eller ved hjelp av andre innretninger som er istand til å isolere grunnfrekvensen fra utgangssignalet, eventuelt organer som er istand til å måle tidsforløpet mellom to null-gjennomganger for dette utgangssignal.

Fig. 1 viser en typisk takometrisk anvendelse for måling av hastigheten av et bevegelig legeme som har en bevegelsesbane som fortrinnsvis går parallelt med den linje som forbinder mottakerantennene A^og A^. I denne spesielle anvendelse antar man at mikrobølgekilden er fast forbundet med det bevegelige legeme, uten at dette er vist på fig. 1.

Idet det fortsatt refereres til fig. 1, vil man se at mottakerantenneneA^og A2er plassert i forhold til hverandre i et forhold som bestemmes av det bevegelige legemes bane. Således er denne oppstilling i kontrast med de vanlige oppstillinger som benyttes ved takometriske målinger med doppler-effekt, og det oppnås derved den ubestrid-elige fordel ved den foreliggende oppstilling at det er mulig å plassere selve måleorganet utenfor den bane som det bevegelige legeme følger.

Ved å ha det ovennevnte forhold i tankene, vil man innse at utgangssiganalet S(t) fra korrelatoren 3 som en funksjon av tiden representeres ved kurvene på figurene 2a og 2b.

Disse kurver som representerer signalene fra korrelatoren, vises som interferensfenomener siden faseforskyvningen <p endres med bevegelsen av det observerte legeme. De oppstående interferensbølger er dempet siden den elektromagnetiske kobling mellom det definerende signal fra senderantennen A og de mottatte signaler fra antennene A^og A., har sin største verdi når disse antenner befinner seg rett overfor hverandre, og ved at koblingen avtar når senderantennen A på den ene side og mottakerantennene A^og A2på den annen side ikke lenger står overfor hverandre.

Nærmere bestemt vil signalene vist på fig. 2a og 2b tilsvare en tidsforsinkelse y = 0.

Den tid hvor utgangssignalet S(t) fra korrelatoren 3 er av betydning er lengre jo langsommere bevegelsen for det målte legemet er. Ifølge det eksempel som er vist på fig. 2 vil således fig. 2b tilsvare et legeme i bevegelse og som befinner seg i samme avstand h fra korrelatoren 3 som i det eksempel vist på fig. 2a og hvor hastigheten er dobbelt så høy som i dette tilfelle (fig. 2a).

Under slike forhold, ved å trekke fordel av den spektrumanalyse (FFT) som signalet S(t) undergår, eller ved å benytte andre innretninger som muliggjør isolasjon av grunnfrekvensen for signalet, eller ved at den tidsperiode som finnes mellom to null-gjennomganger av dette signal måles, er det mulig å bestemme både avstand og hastighet for legemet 1 bevegelse, og vel å merke uten noen fysisk kontakt og ved anvendelse av den samme sensor.

Det vil nå refereres til fig. 3 som skjematisk viser en modifisert utførelse av den fremgangsmåte for konstruksjon av mikrobølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon ifølge den foreliggende oppfinnelse, idet det nå dreier seg om en spesifikk takometrisk anvendelse. De tidligere beskrevne anvendelser (fig. 1, 2a og 2b) kunne anses uheldig siden mikrobølgekilden 2 måtte være fast forbundet med det bevegelige legeme for hvilket hastigheten skulle måles. I eksempelet vist på fig. 3 er mikrobølgegeneratoren 2 tilkoblet en senderantenne A som retter den utstrålte mikrobølge 1 mot det bevegelige legeme 4.

Dette legeme 4 vil således reflektere en del av den utstrålte mikrobølge 1 mot mottakerantennene A^og A,,. Disse mottakerantenner er koblet til korrelatoren 3 som gir et utgangssignal A(t) tilsvarende det utgangssignal som er beskrevet ovenfor. For å forbedre fremgangsmåten kan det bevegelige legeme være forsynt med en antenne 5 eller et annet passivt organ istand til å reflektere det innkommende mikro-bølgesignal 1.

Man vil således se at det ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes ulike typer antenner, eksempelvis parabolspeil, hornantenner, spalte- eller flateantenner og fjernstyrte antenner i lukket felt eller i et fjernfelt eller med direkte kontakt.

Som det var tilfellet ifølge fig. 1, plasseres mottakerantennene A^og A2slik i forhold til hverandre at de er rettet mot det bevegelige legemes 4 bane. Sendeanten-nen A kan omønskelig plasseres mellom de to mottakerantenner A-^og A2 som vist på fig. 3, men enhver annen stilling kan benyttes avhengig av forholdene.

Korrelatoren 3 som er virksom for å utføre fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilsvare den korrelator som er vist og beskrevet i den franske patentsøknad nr. 81/09.281 og som har tittelen "Microwave thermography by correlation".

Imidlertid kan korrelatoren også være utført ved at det benyttes et nettverk med seks porter som indikert med henvisningstallet 16 på fig. 8 eller en feltdefekttransistor (FET) med to innganger. Nettverket 16 vil kunne gi to utgangssignaler V, cos y og V., sin <p som funksjon av inngangs-signalene v^(t) og V2<t).

Korrelatoren kan også være konstruert ved hjelp av en 180° hybridkobler som indikert ved henvisningstallet 17 på fig. 9, hvorved hybridkobleren er etterfulgt av to detektorer som da vil gi et utgangssignal proporsjonalt med produktet av de to inngangssignaler v^(t) og v.>(t), gitt ved uttrykket V^V-, • cos <p .

Imidlertid kan et hvilket som helst annet apparat som er istand til å gi et utgangssignal S(t) ifølge den ovenfor definerte sammenheng være egnet for å utføre fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 4 viser skjematisk den innretning som ut-fører fremgangsmåten for konstruksjon av mikrobølgesystemer og signalbehandling ved korrelasjon ifølge den foreliggende oppfinnelse i en annen anvendelse, nemlig en som er spesifikk for telemetri.

I det foregående tilfelle ble forskjellige bølge-former oppnådd i utgangssignalet fra korrelatoren 3 ved ulike relative stillinger for antennene A, A^og A2. Denne muligheten er videreført for bestemmelse av posisjonen for det bevegelige legeme, eksempelvis ved å benytte to eller flere korrelatorer med sine respektive mottakerantenner plassert på gitte steder i forhold til hverandre.

I det tilfelle som blir beskrevet i det følgende og som er vist på fig. 4, er avstanden ZD^mellom mottakerantennene A^og A2for korrelator nr. 1 angitt ved henvisningstallet 12 på fig. 4, og denne avstand er forskjellig fra avstanden ZD2mellom mottakerantennene A'^og A'2for korrelator nr. 2 med henvisningstall 13 på fig. 4 ved at mottakersystemet, korrelator nr. 1, korrelator nr. 2 og antennene A^, A2, A'^og A'2er plassert på forskjellige steder og ved ulike avstander h^og h2i forhold til den bane som det bevegelige legeme følger.

I samsvar med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse blir utgangssignalet S(t) fra korrelator nr. 1, angitt ved henvisningstallet 12, ført til en første fourierkrets (FFT^, vist som 14, fig. 4), utgangssignalet S' (t) fra den andre fourierkrets (FFT2, vist som 15 på fig. 4) og de signaler som kommer fra kretsene 14 (FFT^) og 15 (FFT2) videre behandlet i en signalbehandlingsenhet 6 som på sin utgang gir informasjon vedrørende hastigheten av det bevegelige legeme og informasjon vedrørende på den ene side avstanden h-^ som måles mellom det bevegelige legeme og de to mottakerantenner A, og A2og på den annen side avstanden h2som måles mellom det bevegelige legeme og de to mottakerantenner A'^ og A'2.

Som allerede påpekt ovenfor kan en krets som er istand til å isolere grunnfrekvensen i utgangskretsen eller som er i stand til å måle tidsintervallet mellom to nul.l-gjennomganger for nevnte utgangssignal erstatte de to fburier-kretser som beskrevet ovenfor.

Ifølge et annet karakteristisk trekk ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan også fremgangsmåten anvendes i et transmisjons- og korrelasjons-system som arbeider på forskjellige frekvenser.

Ifølge en annen mulig utførelse av den foreliggende oppfinnelse kan avstand og hastighet av det bevegelige legeme også bestemmes ved hjelp av en sendeantenne av den type som er kjent som en elektronisk vinkelavsøkende antenne-type, slik som eksempelvis er benyttet i anti-kollisjons-systemer.

Når det gjelder retningskorrigerende enheter, servomotorer og følgesystemer, igjen med referanse til det

eksempel som er vist på fig. 1, vil man finne at mikrobølge-kilden 2 kan være fast og korrelatoren 3 bevegelig eller omvendt. Når korrelatoren 3 beveger seg langs den forbindelses-linje som kan trekkes mellom korrelatoren og mikrobølge-kilden 2, eller med andre ord når faseforskyvningen V er null, har utgangssignalet fra korrelator 3 sin største verdi når T 0 og dette tilsvarer det forhold som er belyst ovenfor .

Denne egenskap kan også undersøkes og videreføres i automatiske retningskorrigerende enheter eller følge- systemer og fremgangsmåten kan utvides til romanvendelser ved å benytte tre mottakerantenner plassert på tre posisjoner som står innbyrdes vinkelrett på hverandre. Denne oppstilling vil med fordel kunne benyttes innen robot-teknologi.

For å øke nøyaktigheten for den fremgangsmåte som den foreliggende oppfinnelse representerer, er det foretruk-ket å arbeide med et utgangssignal omkring null, dvs. S(t) = 0.

Således vil det ifølge den foreliggende oppfinnelse kunne foretas en kontinuerlig eller avbrutt registrering av forsinkelsestiden og denne forsinkelsestid fra korrelatoren vil mest fordelaktig kunne settes til verdien^-j, hvor f er frekvensen for det genererte mikrobølgesignal.

Fig. 5 viser en anvendelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for bestemmelse av ujevnheter og diskontinuiteter i et materiale. I dette tilfelle er også fig. 1 representativ og mikrobølgekilden 2 såvel som mottakerantennene A^og A2er faste..

I henhold til fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, plasseres et materiale 7 for hvilket det er ønsket å undersøke den indre struktur, mellom senderantennen A for mikrobølgesignalet og mikrobølgemottaker-antennen A^og A,,.

Dette materiale 7, som har form av et blad med parallelle sider og plasseres i et tiltenkt spesifikt område, plasseres parallelt med den linje som forbinder mottakerantennene A^ og A2• Det materiale som skal undersøkes vil enten fremvise gjennomsnittlige mikrobølgetap eller ha de elektriske egenskaper forskjellig fra det omkringliggende medium, slik at korrelatorens utgangssignal S(t) i dette tilfelle ikke vil være lik null.

Så lenge arealene i materialet 7 som skal under-søkes ved mikrobølgeutstråling har de samme strukturelle eller geometriske egenskaper, vil utgangssignalet S(t) forbli konstant. Disse arealer som mottar og slipper igjennom den elektromagnetiske utstråling 1 befinner seg mellom senderantennen A og mottakerantenne A^og A2. Når en ujevnhet 8 eller en diskontinuitet slik som de som forårsakes ved en forskjellig tykkelse eller en sprekk kommer til syne, vil denne forandring kunne detekteres ved variasjon i utgangs-

signalet S(t) fra korrelatoren 3.

Dessuten er det mulig å anvende flere innretninger av denne type som hver arbeider på forskjellige frekvenser om nødvendig.

Fig. 6 viser anvendelsen av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for deteksjon av tidsforløpet for nok en fysisk parameter i det materiale som skal under-søkes, såsom dets fuktighetsinnhold eller dets strukturelle ujevnheter.

Fremgangsmåten er egnet spesielt for å observere forløpet for den komplekse permitivitet av et materiale som en funksjon av temperaturen. I dette tilfelle og i samsvar med den foreliggende oppfinnelse vil fremgangsmåten omfatte følgende trinn: - En mikrobølgeutstråling 1 generert av en fast mikrobølge-kilde 2 og utsendt ved hjelp av en senderantenne A, - den utsendte mikrobølge mottas ved hjelp av et par mottakerantenner A^og A2hvorved disses utgangssignaler føres til en korrelator 3 fra hvilken utgangssignalet analyseres og - det materiale 9 som som skal undersøkes, og i hvilket materiale de fysiske egenskaper er mistenkt for å endres med tiden, blir plassert mellom senderantennen A og mottakerantennene A^og A2, idet et område 10 for nærmere undersøkelser av nevnte materiale 9 er fiksert i forhold til nevnte sender-og mottakerantenner A, A^og A2.

Så lenge det areal 10 for materialet 9 som skal undersøkes med mikrobølgeutstråling har homogene strukturelle egenskaper vil utgangssignalet S(t) være konstant. Når den komplekse permitivitet av nevnte areal 10 for det materiale 9 som skal undersøkes endres som en funksjon av temperaturen vil endringen detekteres ved en variasjon i utgangssignalet S(t) fra korrelatoren 3, og dette vil da gjøre det mulig å registrere denne endring i egenskapene ved arealet 10.

Fig. 7 indikerer en fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse hvor anvendelsen for denne er rettet på en innretning for å detektere ujevnhet og diskontinuitet i et materiale.

I den foregående beskrivelse er beskrevet en fremgangsmåte for signalbehandling av utgangssignalet ved korrelasjon i forbindelse med den spesifikke anvendelse for deteksjon av ujevnheter og diskontinuitet i det materiale som skal undersøkes, idet materialet utgjøres av et bevegelig legeme som vist på fig. 5.

Oppstillingen som er vist på fig. 7 er en modifisert versjon og omfatter de følgende trinn: - En mikrobølgeutstråling som sendes ut fra en fast mikro-bølgekilde 2 ved hjelp av en sender- eller utstrålingsanténne

A,

- den således utsendte mikrobølge mottas av mottakerantenner A^og A2og disses utgangssignaler føres til en korrelator 3 hvor korrelatorens utgangssignal S(t) analyseres og - det materiale 11 som skal undersøkes bringes til å beveges i en retning parallell med forbindelseslinjen mellom de to mottakerantenner og A^, idet de tre antenner A, A^og A2plasseres på samme side i forhold til materialet som har relativ bevegelse.

I dette tilfelle mottas det utsendte signal via antennen A med mottakerantennene A^og A2etter at signalet har passert en del av materialet 11. Denne fremgangsmåte er særlig egnet for detektering av variasjoner i ledningsevne eller diskontinuiteter i det materiale som undersøkes, siden slike variasjoner vil indusere observerbare endringer i utgangssignalet S(t).

Selv om spesifikke utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse i det ovenstående har blitt beskrevet og dessuten vist ved de ledsagende illustrasjoner, vil det være nærliggende for fagfolk på dette område at ulike modifikasjoner og endringer kan tilføyes til oppfinnelsen uten derved å fravike dennes hensikt som det fremgår av de etterfølgende krav.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for konstruksjon av mikrobølge-systemer og signalbehandling ved korrela sjon ved anvendelse av mikrobølgeutstråling, mikrobølgemottakerantenner og i det minste en korrelator, karakterisert ved trinnene av utsendelse av et enkelt mikrobølgesignal ved hjelp av en mikrobølgekilde med gitte egenskaper og en sender-antenne, mottakelse av det utsendte mikrobølgesignal ved hjelp av mottakerantenner plassert på forskjellige steder, og overføring av de signaler som mottas fra nevnte mottakerantenner til en eller et antall korrelatorer og analysering av frekvensspektrumet av det nevnte utgangssignal fra korrelatoren eller korrelatorene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at analyseringen av frekvensspektrumet av utgangssignalet fra nevnte korrelator eller korrelatorer fore-går ifølge fcuriertransformasjon (FFT).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensspektrumet av utgangssignalet fra korrelatoren eller korrelatorene er analysert ved hjelp av et hvilket som helst annet organ som er istand til å isolere grunnfrekvensen fra utgangssignalet.

4.F remgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utgangssignalet fra nevnte korrelator eller korrelatorer er analysert ved hjelp av et hvilket som helst annet organ istand til å måle tidsforløpet mellom to null-gjennomganger for nevnte utgangssignal.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en mikrobølgeutstråling er utsendt fra en mikrobølgegenerator med en fast frekvens, med faste frekvenser eller med en frekvens som enten endres kontinuerlig eller i trinn med hensyn på tiden.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det benyttes antenner av forskjellig type, såsom særlig parabolspeil, hornantenner, spalteantenner eller flateantenner og som er anordnet i én avstand fra hverandre eller i direkte innbyrdes forbindelse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mikrobølgekorrelatoren omfatter enten en 180° hybridkobler etterfulgt av to detektorer eller et nettverk med seks porter eller en felt fekttransistor (FFT) med to innganger.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, særlig rettet mot måling av hastigheten av et bevegelig legeme, karakterisert ved at det benyttes en kilde for mikro-bølgeutstråling med gitte egenskaper og som er fast forbundet med det bevegelige legeme for hvilket hastigheten skal måles, idet fremgangsmåten omfatter trinnene av innretting av de utstrålte mikrobølger fra nevnte kilde mot et par faste mottakerantenner plassert i innbyrdes forhold seg imellom i bevegelsesretningen for nevnte legeme og å føre de mottatte signaler fra nevnte mottakerantenner til en korrelator fra hvilken frekvensspektrumet av utgangssignalet analyseres.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, særlig for måling av hastigheten av et bevegelig legeme, karakterisert ved ; en mikrobø lgestråle utsendt fra en fast kilde med gitte egenskaper rettet mot nevnte bevegelige legeme hovedsakelig i rett vinkel på dennes bevegelsesbane, at utstrålingen reflekteres av nevnte bevegelige legeme og mottas av et par faste antenner plassert i innbyrdes forhold til hverandre og hovedsakelig i retningen for banen for det nevnte legeme og at de signaler som mottas av nevnte par faste antenner føres til en korrelator hvis utganssignal analyseres med hensyn til frekvensspektrum.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, særlig for tele-metriske anvendelser såsom måling av hastighet og avstand, karakterisert ved at en mikrobølgekilde for mikrobølgeutstråling og med gitte egenskaper er fast forbundet med nevnte bevegelige legeme for hvilket avstanden og hastigheten skal bestemmes, at mikrobølgeutstrålingen mottas av et første par faste mottakerantenner plassert i en innbyrdes avstand (ZD^) og anordnet i retningen for banen for nevnte bevegelige legeme, at signalene som mottas av nevnte par mottakerantenner føres til en første korrelator hvis utganssignal signalbehandles i en første frurierkrets (FFT^ ), at mikrobølgeutstrålingen fra nevnte kilde fast forbundet med nevnte bevegelige legeme mottas av et annet par antenner innbyrdes plassert i en avstand (ZD2 ) og anordnet i retningen for bevegelse av nevnte bevegelige legeme, at signalene mottatt av nevnte annet par antenner føres til en anrten korrelator hvis utgangssignal signalbehandles i en annen fourierkrets (FFT2 ), at signalene fra nevnte fourier-kretser føres til en signalbehandlingskrets som på sin utgang er istand til å bestemme avstandene mellom nevnte sender-antenne og nevnte par mottakerantenner.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at det benyttes et antall mikrobølgekilder.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at det benyttes en senderantenne av typen elektronisk vinkelavsø kende antenne.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, anvendbar særlig ved retningsbestemt eller fulgt korreksjon og styring, karakterisert ved en mikrobølge generert fra en mirkobølgekilde og utsendt ved hjelp av en senderantenne,. at den utsendte mikrobølge mottas ved et par mottakerantenner og at de signaler som mottas av nevnte mottakerantenner føres til en korrelator hvis utganssignal analyseres, og idet mikrobølgekilden og senderantennen er fast plassert mens mottakerantennene og korrelatoren er bevegelig, eller omvendt.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at forsinkelsestiden for nevnte korrelator er styrt enten kontinuerlig eller i trinn.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at tidsforsinkelsen for nevnte korrelator er satt til en verdi som tilsvarer en fjerdedel av (f), idet (f) betyr frekvensen av det utsendte signal.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1, særlig anvendbar for deteksjon av ujevnheter og diskontinuiteter i et materiale, karakterisert ved at en mikrobølgeutstråling generert av en fast mikrobølgekilde er utsendt ved hjelp av en senderantenne, at mikrobølgeutstrålingen' således utsendt mottas av et par mottakerantenner fra hvilke utgangssignalene føres til en korrelator hvis utgangssignal analyseres og ved at det materiale som skal undersøkes plasseres mellom nevnte senderantenne og nevnte mottakerantenner, idet materialet er gitt en form som et blad med parallelle sider og som kan bringes til bevegelse i en retning parallell med den linje som forbinder de nevnte mottakerantenner.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 1, anvendbar særlig ved registrering av tidsforlø pet for en fysisk elektromagnetisk parameter som en funksjon av en annen fysisk parameter i et materiale såsom særlig forløpet av den komplekse permittivitet av et materiale for undersøkelse som funksjon av dets temperatur, karakterisert ved en mikro-bølgeutstråling generert av en fast mikrobølgekilde og som sendes utved hjelp av en senderantenne, at det utsendte mikrobølgesignal mottas av mottakerantenner fra hvilke utgangssignalet føres til en korrelator hvis utgangssignal analyseres og at det materiale som skal undersøkes og i hvilket de fysiske egenskaper er tilbøyelige til å forandres med tiden, plasseres mellom nevnte sender-antenne og nevnte mottakerantenner, idet det areal av nevnte materiale som skal undersøkes plasseres fast i forhold til nevnte sender-og mottakerantenner.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 1, anvendbar særlig ved bestemmelse av ujevnheter og diskontinuiteter i et materiale, såsom særlig endringer eller diskontinuiteter i ledningsevnen for nevnte materiale, karakterisert ved en mikrobølgeutstråling generert av en fast mikrobølgekilde og som sendes ut ved hjelp av en sender-antenne, at den således utsendte mikrobølge mottas av et par mottakerantenner fra hvilke utgangssignalet føres til en korrelator hvis utgangssignal analyseres og at det materiale som skal testes bringes til en bevegelse i en retning parallell med forbindelseslinjen mellom mottakerantennene, idet nevnte sender- og mottakerantenner er plassert på samme side av nevnte materiale under deres relative bevegelse.