RU2418304C1 - Nonlinear parametric scatterer - passive sensor - Google Patents
Nonlinear parametric scatterer - passive sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2418304C1 RU2418304C1 RU2009134375/07A RU2009134375A RU2418304C1 RU 2418304 C1 RU2418304 C1 RU 2418304C1 RU 2009134375/07 A RU2009134375/07 A RU 2009134375/07A RU 2009134375 A RU2009134375 A RU 2009134375A RU 2418304 C1 RU2418304 C1 RU 2418304C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parametric
- nonlinear
- circuit
- passive sensor
- auto
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пассивным дистанционным датчикам, размещаемым в среде, данные с которых считываются дистанционно, при этом информация о параметрах окружающей среды содержится в сигнале, поступающем от датчика в ответ на воздействие зондирующего сигнала.The invention relates to passive remote sensors located in an environment, the data from which are read remotely, while information about the environmental parameters is contained in the signal from the sensor in response to the effect of the probe signal.
Известен по [Вернигоров Н.С. Процесс нелинейного преобразования и рассеяния электромагнитного поля электрически нелинейными объектами. // Радиоэлектроника, 1997, т.42, № 10, с.1181-1183] способ получения и передачи данных о процессах, происходящих в окружающей среде. Способ основан на том, что в среду помещается пассивный датчик - нелинейный рассеиватель, способный рассеивать сигнал на частоте одной из гармоник или комбинационных нелинейных продуктов, а коэффициент нелинейного преобразования его нелинейного элемента зависит от определенного параметра окружающей среды. В результате сигнал, рассеянный на частоте гармоники зондирующего сигнала, промодулирован сигналом, несущим информацию об определенном параметре окружающей среды. Недостатком способа и реализующего его датчика является малая отражательная способность на частоте гармоники зондирующего сигнала у пассивных нелинейных рассеивателей, а также сильная подверженность способа нелинейным комбинационным помехам.Known for [Vernigorov N.S. The process of nonlinear conversion and scattering of an electromagnetic field by electrically nonlinear objects. // Radioelectronics, 1997, v. 42, No. 10, p.1181-1183] a method of obtaining and transmitting data on processes occurring in the environment. The method is based on the fact that a passive sensor is placed in the medium — a nonlinear scatterer capable of scattering the signal at the frequency of one of the harmonics or combination nonlinear products, and the coefficient of nonlinear conversion of its nonlinear element depends on a certain environmental parameter. As a result, the signal scattered at the harmonic frequency of the probing signal is modulated by a signal that carries information about a specific environmental parameter. The disadvantage of the method and the sensor that implements it is the low reflectivity at the harmonic frequency of the probe signal from passive nonlinear scatterers, as well as the strong susceptibility of the method to nonlinear Raman interference.
Прототипом выбран нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик, известный по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 С1]. Способ применения нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика - состоит в том, что на объекте поиска предварительно размещается параметрический рассеиватель; область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом на частоте f; принимается рассеянный пассивным датчиком сигнал на частоте субгармоники, равной f/2, а в случае превышения порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска.A non-linear parametric diffuser is selected as a prototype - a passive sensor, known from [Radio search complex markers, patent RU 2108596 C1]. A method of using a nonlinear parametric diffuser - a passive sensor - is that a parametric diffuser is previously placed on the search object; the region of space in which the search object can be located is irradiated by a probing signal at a frequency f; a signal scattered by a passive sensor is received at a subharmonic frequency equal to f / 2, and if the detection threshold is exceeded, a decision is made whether there is a search object in the detection zone.
Устройство-прототип нелинейный паметрический рассеиватель - пассивный датчик - имеет вид антенны, нагруженной на параметрический генератор, который может быть одноконтурным, в виде параметрического контура, состоящего из индуктивности и нелинейной емкости и настроенного на половинную частоту зондирующего сигнала, или многоконтурным, состоящим из нелинейной емкости и подключенных к ней параллельно двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, а к нелинейной емкости последовательно подключен контур автосмещения, состоящий из параллельно соединенных емкости и сопротивления.The prototype device nonlinear parametric scatterer - passive sensor - has the form of an antenna loaded on a parametric generator, which can be single-circuit, in the form of a parametric circuit consisting of inductance and non-linear capacitance and tuned to half the frequency of the probe signal, or multi-circuit, consisting of non-linear capacitance and connected to it in parallel, two electrical circuits connected in series, tuned to different frequencies, and connected to a nonlinear capacitance in series auto-offset circuit, consisting of parallel-connected capacitance and resistance.
Нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик - обладает хорошей отражательной способностью на частоте субгармоники зондирующего сигнала, кроме того, он мало подвержен нелинейным помехам, так как они практически не образуются на частотах субгармоник. Недостатком прототипа является то, что пассивный датчик такой конструкции может только передавать информацию о наличии в окружающей среде маркированного им объекта, но не может измерять и передавать данные о параметрах окружающей среды.A nonlinear parametric scatterer - a passive sensor - has good reflectivity at the subharmonic frequency of the probe signal, in addition, it is slightly susceptible to nonlinear interference, since they practically do not form at subharmonic frequencies. The disadvantage of the prototype is that a passive sensor of this design can only transmit information about the presence in the environment of the object marked by it, but cannot measure and transmit data on the environmental parameters.
В изобретении поставлена задача разработать конструкцию нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика, способного измерять и передавать данные о параметрах окружающей среды и обладать хорошей отражательной способностью и помехозащищенностью.The invention aims to develop the design of a non-linear parametric diffuser - a passive sensor that can measure and transmit environmental data and have good reflectivity and noise immunity.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что предлагается новое техническое решение, а именно нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик в виде антенны, нагруженной на параметрический генератор, который может быть одноконтурным, в виде параметрического контура, состоящего из индуктивности и нелинейной емкости и настроенного на половинную частоту зондирующего сигнала, или многоконтурным, состоящим из нелинейной емкости и подключенных к ней параллельно двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, а к нелинейной емкости последовательно подключен контур автосмещения, состоящий из параллельно соединенных емкости и сопротивления, при этом сопротивление в контуре автосмещения выбирается таким, что его величина зависит от определенного параметра окружающей среды.The solution of this problem is achieved due to the fact that a new technical solution is proposed, namely, a non-linear parametric diffuser - a passive sensor in the form of an antenna loaded on a parametric generator, which can be single-circuit, in the form of a parametric circuit consisting of inductance and non-linear capacitance and tuned to half frequency of the probing signal, or multi-circuit, consisting of a nonlinear capacitance and two electrical circuits connected in series parallel to it diodes tuned to different frequencies, and a self-bias circuit consisting of parallel-connected capacitance and resistance is connected in series to a nonlinear capacitance, while the resistance in the auto-bias circuit is selected so that its value depends on a certain environmental parameter.
Предлагаемое техническое решение может быть реализовано в устройстве дистанционного изменения давления, структурная схема которого представлена чертеже, где 1 - генератор, 2 - антенна зондирующего сигнала, 3 - нелинейный паметрический рассеиватель - пассивный датчик, 4 - антенна параметрического рассеивателя, 5 - индуктивность паметрического генератора, 6 - нелинейная емкость - полупроводниковый диод, 7 - емкость контура автосмещения, 8 - тензорезистор; 9 - антенна принимаемого сигнала, 10 - приемник, 11 - измеритель частоты модуляции принимаемого сигнала, 12 - индикатор.The proposed technical solution can be implemented in a remote pressure change device, the structural diagram of which is shown in the drawing, where 1 is a generator, 2 is a probe signal antenna, 3 is a nonlinear parametric diffuser is a passive sensor, 4 is a parametric diffuser antenna, 5 is a inductance of a parametric generator, 6 - nonlinear capacitance - a semiconductor diode, 7 - capacitance of the auto-bias circuit, 8 - strain gauge; 9 - antenna of the received signal, 10 - receiver, 11 - meter of modulation frequency of the received signal, 12 - indicator.
Выход генератора 1 соединен со входом антенны зондирующего сигнала 2.The output of the generator 1 is connected to the input of the antenna of the probe signal 2.
В нелинейном параметрическом рассеивателе - пассивном датчике 3 - антенна 4 нагружена на одноконтурный параметрический генератор. Одноконтурный параметрический генератор включает в свой состав: 4 - антенну параметрического рассеивателя, 5 - индуктивность параметрического генератора, 6 - нелинейную емкость - полупроводниковый диод, 7 - емкость контура автосмещения, 8 - тензорезистор. Емкость контура автосмещения 7 и тензорезистор 8 соединены параллельно и образуют контур автосмещения. Контур автосмещения соединен последовательно с нелинейной емкостью - полупроводниковым диодом 6, которые, в свою очередь, соединен параллельно с индуктивностю параметрического генератора 5.In a nonlinear parametric diffuser - passive sensor 3 - antenna 4 is loaded on a single-circuit parametric generator. A single-circuit parametric generator includes: 4 - the antenna of the parametric scatterer, 5 - the inductance of the parametric generator, 6 - non-linear capacitance - a semiconductor diode, 7 - capacitance of the auto-bias circuit, 8 - strain gauge. The capacity of the auto-bias circuit 7 and the strain gauge 8 are connected in parallel and form an auto-bias circuit. The auto-bias circuit is connected in series with a non-linear capacitance - a semiconductor diode 6, which, in turn, is connected in parallel with the inductance of the parametric generator 5.
Выход антенны принимаемого сигнала 9 соединен со входом приемника 10, детекторный выход которого соединен с измерителем частоты модуляции принимаемого сигнала 11, выход которого соединен со входом индикатора 12.The antenna output of the received signal 9 is connected to the input of the receiver 10, the detector output of which is connected to the meter of the modulation frequency of the received signal 11, the output of which is connected to the input of the indicator 12.
Устройство дистанционного изменения давления работает следующим образом. В среду, где требуется измерить давление, помещается нелинейный паметрический рассеиватель - пассивный датчик 3.The remote pressure change device operates as follows. In the environment where it is required to measure the pressure, a nonlinear parametric diffuser is placed - passive sensor 3.
В генераторе 1 формируется зондирующий сигнал, который излучается антенной зондирующего сигнала 2 в направлении нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика 3.In the generator 1, a probing signal is generated, which is emitted by the antenna of the probing signal 2 in the direction of the nonlinear parametric scatterer - passive sensor 3.
Зондирующий сигнал принимается антенной паметрического рассеивателя 4, в параметрическом контуре, состоящем из индуктивности паметрического генератора 5 и нелинейной емкости 6, возбуждаются колебания на частоте, равной половине частоты зондирующего сигнала. При этом наличие цепи автосмещения из параллельно соединенных емкости контура автосмещения 7 и тензорезистора 8, включенных последовательно нелинейной емкости 6, в качестве которой используется полупроводниковый диод, приводит к автомодуляционному режиму работы нелинейного паметрического рассеивателя - пассивного датчика вплоть до прерывания генерации. Частота автомодуляционных колебаний определяется величиной емкости контура автосмещения 7, которая постоянна, и величиной сопротивления тензорезистора 8, которая, в свою очередь, зависит от величины давления в исследуемой среде.The probe signal is received by the antenna of the parametric diffuser 4, in a parametric circuit consisting of the inductance of the parametric generator 5 and non-linear capacitance 6, oscillations are excited at a frequency equal to half the frequency of the probing signal. In this case, the presence of an auto-bias circuit from a parallel-connected capacitance of the auto-bias circuit 7 and a strain gauge 8 connected in series with a non-linear capacitance 6, which is used as a semiconductor diode, leads to a self-modulating mode of operation of a nonlinear parametric scatterer - a passive sensor until generation is interrupted. The frequency of self-modulation oscillations is determined by the value of the capacitance of the auto-bias circuit 7, which is constant, and the resistance value of the strain gauge 8, which, in turn, depends on the pressure in the medium under study.
Рассеянный при помощи антенны паметрического рассеивателя 4 сигнал на частоте субгармоники зондирующего сигнала принимается антенной принимаемого сигнала 9 и поступает на вход приемника 10. С выхода приемника 10 сигнал модулирующего колебания поступает на измеритель 11 частоты модуляции принимаемого сигнала. Значение определенной частоты модуляции принимаемого сигнала поступает на индикатор 12 для отображения. По величине частоты модуляции принимаемого сигнала определяется величина давления в месте расположения нелинейного паметрического рассеивателя - пассивного датчика.The signal scattered by the antenna of the pammetric diffuser 4 at the subharmonic frequency of the probing signal is received by the antenna of the received signal 9 and fed to the input of the receiver 10. From the output of the receiver 10, the signal of the modulating oscillation is fed to the meter 11 of the modulation frequency of the received signal. The value of the determined modulation frequency of the received signal is supplied to the indicator 12 for display. The magnitude of the modulation frequency of the received signal determines the pressure at the location of the nonlinear parametric diffuser - a passive sensor.
В качестве генератора 1 может быть использован генератор Г4-128, в качестве антенны зондирующего сигнала 2 и антенны принимаемого сигнала 9 может быть использована антенна П6-33, 3 - нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик - может быть изготовлен по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 С1], при этом в качестве тензорезистора 8 может быть использован тензорезистор фирмы Japan measurement technologies, например, модель TML серии PMF.As generator 1, generator G4-128 can be used, as antenna of probe signal 2 and antenna of received signal 9, antenna P6-33 can be used, 3 - nonlinear parametric diffuser - passive sensor - can be made according to [Radio search complex markers, patent RU 2108596 C1], while the strain gauge of the company Japan measurement technologies, for example, the TML model of the PMF series, can be used as a strain gauge 8.
В качестве приемника 10 может быть использован приемник SMV 8.5 или SMV 21, в качестве измерителя частоты модуляции принимаемого сигнала 11 может быть использован частотомер 46-71, в качестве индикатора 12 может быть использован компьютер типа PC.As the receiver 10, the receiver SMV 8.5 or SMV 21 can be used, as a meter of the modulation frequency of the received signal 11, a frequency counter 46-71 can be used, as an indicator 12, a PC-type computer can be used.
Таким образом, в изобретении решается задача разработки конструкции нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика, способного измерять и передавать данные о параметрах окружающей среды и обладать хорошей отражательной способностью и помехозащищенностью.Thus, the invention solves the problem of developing the design of a non-linear parametric diffuser - a passive sensor, capable of measuring and transmitting data on environmental parameters and have good reflectivity and noise immunity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009134375/07A RU2418304C1 (en) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Nonlinear parametric scatterer - passive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009134375/07A RU2418304C1 (en) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Nonlinear parametric scatterer - passive sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009134375A RU2009134375A (en) | 2011-03-20 |
| RU2418304C1 true RU2418304C1 (en) | 2011-05-10 |
Family
ID=44053455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009134375/07A RU2418304C1 (en) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Nonlinear parametric scatterer - passive sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2418304C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491573C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева" (НГТУ) | Double-loop parametric scatterer |
| RU2495450C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Subharmonic parametric scatterer |
-
2009
- 2009-09-14 RU RU2009134375/07A patent/RU2418304C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491573C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева" (НГТУ) | Double-loop parametric scatterer |
| RU2495450C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Subharmonic parametric scatterer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009134375A (en) | 2011-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102708394B (en) | Based on passive temperature label and the reader thereof of SAW | |
| EP2666129B1 (en) | Sensing the properties of a material loading a uhf rfid tag by analysis of the complex reflection backscatter at different frequencies and power levels | |
| US20120235847A1 (en) | Non-linear resonating sensor and a method | |
| US20130003779A1 (en) | Wireless measuring apparatus and wireless temperature measurement system | |
| US8991240B2 (en) | Method and device for measuring basis weight and moisture content amount | |
| US20120280682A1 (en) | Systems for Characterizing Resonance Behavior of Magnetostrictive Resonators | |
| CN103278181A (en) | Wireless reading circuit for passive LC resonator sensor | |
| CN103142250B (en) | Ultrasonic Doppler signal detection circuit | |
| CN104316778A (en) | Spatial electromagnetic frequency spectrum detection method | |
| RU2418304C1 (en) | Nonlinear parametric scatterer - passive sensor | |
| Tang et al. | Water pressure sensingbased on wireless passive SAW technology | |
| WO2013148856A3 (en) | System and method for measurement incorporating a crystal resonator | |
| CN202066962U (en) | Multifunctional ultrasonic wave measuring instrument | |
| Simons et al. | Applications with a Rydberg atom-based radio frequency antenna/receiver | |
| Kužel et al. | Time-resolved terahertz transmission spectroscopy of dielectrics | |
| KR101471297B1 (en) | Antenna sensitivity measuring instrument | |
| Yao et al. | A compact FMCW interrogator of microstrip antenna for foot pressure sensing | |
| CN103163526B (en) | Ultrasonic Doppler velocimeter | |
| Chen et al. | A double FFT procedure to improve the sensitivity of a tunable diode laser open path spectrometer for sensing local atmospheric gas concentrations on mars | |
| Viikari et al. | Review of passive wireless sensors utilizing the intermodulation communication | |
| Konno et al. | Oscillator-based strain gauges employing surface acoustic wave resonators for wireless sensor network | |
| RU53450U1 (en) | REMOTE DETECTION DEVICE | |
| RU2007112476A (en) | ELECTRONIC UNIT DESIGNED FOR DETECTION OF LIVING ORGANISMS | |
| Amirkabiri et al. | Resonator substrate-integrated waveguide (SIW) sensor for measurement of AC electric fields | |
| CN204681385U (en) | Radio-frequency emission power test pen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110915 |