PL210802B1 - Sposób i układ do generacji i detekcji homodynowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do generacji i detekcji homodynowej, służący do wytwarzania i odbioru sygnałów mikrofalowych przy pomiarze chwilowego położenia i przemieszczenia ruchomych elementów, zwłaszcza zespołów wirnikowych maszyn wirnikowych podczas ich pracy w warunkach rzeczywistej eksploatacji, w miejscach o ograniczonym dostę pie.

Realizacja znanego sposobu wykorzystuje zasadę odbioru synchronicznego opisaną w książce pt. “Microwave homodyne systems”, R.J King, P. Peregrinius LTD, EEE London, 1978. Polega on na tym, że z jednego i tego samego generatora fali ciągłej odbiera się część mocy odrębnym torem mikrofalowym i w układzie detektora porównuje się go z sygnałem odebranym torem pomiarowym.

Z wyż ej podanej publikacji znany jest ukł ad magicznego „T” utworzony z falowodów prostok ą tnych, którego ramię (H) jest połączone z zasilanym generatorem mikrofalowym Ramię kolinearne (2) jest połączone z diodą waraktorową, do której podawany jest sygnał napięcia sterującego. Ramię (E) jest połączone z detektorem, którego sygnał wyjściowy jest podawany do komputera. Ramię (1) jest połączone z anteną mikrofalową poprzez odcinek falowodu.

Wadą znanego sposobu i układu jest duża wymagana objętość w stosunku do anteny mikrofalowej, jako czujnika, co obniża odporność tego rozwiązania na wibracje o kierunku ich propagacji prostopadłej do osi wykorzystywanej anteny mikrofalowej. Ponadto znany sposób oraz układ uniemożliwia generowanie i detekcję homodynową w skrajnie uciążliwych warunkach środowiskowych, w których temperatura sięga kilkuset stopni Celsjusza, ciśnienia dynamiczne, jako hałas wibroakustyczny osiągają wartość rzędu 160 dB i wymaga stosunkowo dużego objętościowo obszaru w miejscu jego montażu.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że sygnał sondujący generuje się za pomocą źródła impulsów subnanosekundowych w strukturze obwodu falowego, jakim jest przewodzący pierścień linii paskowej mikrofalowego układu scalonego, którego długość elektryczna, po obwodzie wynosi 6/4 wybranej długości fali sondującej.

Istotą układu według wynalazku polega na tym, że w czterech z sześciu kolejnych punktów osobliwych struktury obwodu falowego umieszcza się bezpośrednio generator impulsów subnanosekundowych, diodę waraktorową, diodę detekcyjną i linię falową drugim swym końcem połączoną z anteną mikrofalową . Struktura obwodu falowego ma postać przewodzą cego pierś cienia linii paskowej mikrofalowego układu scalonego, którego długość elektryczna, po obwodzie wynosi 6/4 wybranej długości fali sondującej.

Wynalazek pozwala na realizację dozorowania eksploatacyjnego w każdych warunkach środowiskowych w miejscach o ograniczonym dostępie, a ponadto nadaje się do integracji w układach scalonych.

Układ według wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w postaci schematu blokowego.

W pierś cieniu linii paskowej 4 występuje sześć punktów osobliwych: 6, 3, 5, 13, 12, 11. W punkcie 3 znajduje się dioda Gunna 2, do której podłączony jest zasilacz 1. W punkcie 6 znajduje się dioda waraktorową 8, połączona z urządzeniem sterującym 10 napięcia. W punkcie 13 umocowana jest bezpośrednio dioda detekująca 14, połączona z komputerem 15. Do punktu 5 umocowana jest bezpośrednio linia falowa 7, połączona z anteną mikrofalową 9.

Działanie układu według wynalazku: Po podaniu zasilania z zasilacza 1 dioda Gunna 2 generuje impulsy subnanosekundowe, które wywołują fale prądowe w punkcie osobliwym 3, propagujące się w obu kierunkach po pierścieniu linii paskowej 4. Następnie poprzez punkty osobliwe 5 i 6 fale te pobudzają linię falową 7 i diodę waraktorową 8. Fala prądowa z punktu osobliwego 5, ocierająca za pomocą linii falowej 7 do anteny mikrofalowej 9 jako elementu rezonansowego, zostaje wypromieniowana w przestrzeń w postaci fali elektromagnetycznej. Pojemność diody waraktorowej 8 w punkcie osobliwym 6 jest regulowana za pomocą urządzenia sterującego 10. Fala prądowa docierająca do diody waraktorowej 8 ulega kontrolowanemu opóźnieniu czasowemu w jej dalszej propagacji w linii paskowej 4 poprzez punkty osobliwe 11, 12 do 13. Sygnał mikrofalowy odebrany przez antenę mikrofalową 9, jako odbita od ruchomych elementów wypromieniowana wcześniej fala elektromagnetyczna, doprowadzany jest poprzez linię falową 7 i punkt osobliwy 5 linii paskowej pierścienia 4 do punktów osobliwych 3 i 13. W punkcie 3 sygnał ten jest tracony w diodzie Gunna 2. W punkcie osobliwym 13 sygnał ten pobudza natomiast diodę detektorową 14, która jednocześnie jest pobudzana falą prądową przychodzącą z punktu osobliwego 11

PL 210 802 B1 i pracuje jako detektor homodynowy. Sygnał y z diody detektorowej 14 podawane są do komputera 15, gdzie podlegają obróbce w celu zobrazowania chwilowego położenia i przemieszczenia ruchomych elementów zespołu wirnikowego maszyny wirnikowej.

Claims (4)

1. Sposób do generacji i detekcji homodynowej, w którym z jednego i tego samego generatora fali ciągłej odbiera się część mocy odrębnym torem mikrofalowym i w układzie detektora porównuje się go z sygnałem odebranym torem pomiarowym, znamienny tym, że sygnał sondujący generuje się za pomocą źródła impulsów subnanosekundowych w strukturze obwodu falowego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obwodem falowym jest przewodzący pierścień linii paskowej mikrofalowego układu scalonego, którego długość elektryczna po obwodzie wynosi 6/4 wybranej długości fali sondującej.

3. Układ do generacji i detekcji homodynowej, znamienny tym, że zawiera przewodzący pierścień linii paskowej 4, który w czterech z sześciu kolejnych punktów osobliwych (6, 3, 5, 13, 12, 11) struktury obwodu falowego, ma umieszczone bezpośrednio diodę waraktorową (8), generator impulsów subnanosekundowych (2), linię falową (7) drugim swym końcem połączoną z anteną mikrofalową (9), i diodę detekcyjną (14).

4. Układ według zastrz 3, znamienny tym, że struktura obwodu falowego ma postać przewodzącego pierścienia (4) linii paskowej mikrofalowego układu scalonego, którego długość elektryczna, po obwodzie, wynosi 6/4 wybranej długości fali sondującej.