SU1242856A1 - Transducer of intensity of microwave radiation of object - Google Patents

Transducer of intensity of microwave radiation of object Download PDF

Info

Publication number
SU1242856A1
SU1242856A1 SU843752490A SU3752490A SU1242856A1 SU 1242856 A1 SU1242856 A1 SU 1242856A1 SU 843752490 A SU843752490 A SU 843752490A SU 3752490 A SU3752490 A SU 3752490A SU 1242856 A1 SU1242856 A1 SU 1242856A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sensor
receiver
dielectric plate
dielectric constant
power
Prior art date
Application number
SU843752490A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Светослав Владивоевич Маречек
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср
Priority to SU843752490A priority Critical patent/SU1242856A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1242856A1 publication Critical patent/SU1242856A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к технике радкоизмерений и обеспечивает повьше- ние точности измерений при исследовании неоднородных объектов. Поверхность 3 диэлектрической пластины (ДП) 2 находитс  в контакте с поверхностью планарного излучател  1, а друга  V/////////// ///////////////Z ее поверхность  вл етс  рабочей поверхностью 4 датчика. Рабочую поверх ность 4 датчика привод т в контакт с поверхностью исследуемого объекта (ИО) 6, например с поверхностью биоткани . Тепловое излучение ИО 6 частично отражаетс , а остальна  часть принимаетс  датчиком и через клеммы 5 поступает на приемник. Мощность собственных шумов приемника поступает на вход датчика и излуч ател  1 . Часть этой мощности поглощаетс  ИО 6, а остальна  мощность отражаетс  и вновь поступает на приемник. Выполнение ДП 2 из материала, диэлектрическа  проницаемость которого выбрана из услови  1 j5 - 12 ( - макс. значение диэлектрической проницаемости ИО 6), а толщина d - из услови  d/Л; 0,01 - 0,2 ( длина волны в ДП 2), снижает флуктуации реактивной составл ющей электромагнитного пол  планарного излучател  1 и уменьшает вли ние неоднородной среды на излучательную способность ИО 6 на границе раздела датчик - объект. 5 ил. с и (Л ГС 4iai 1C СХ) ел О5 вThe invention relates to the technique of radar measurements and provides an increase in the accuracy of measurements in the study of inhomogeneous objects. The surface 3 of the dielectric plate (DP) 2 is in contact with the surface of the planar radiator 1, and the friend's V ///////// /////////////// Z its surface is working surface 4 of the sensor. The working surface 4 of the sensor is brought into contact with the surface of the object under study (EUT) 6, for example, with the surface of a biological tissue. The heat radiation of the EUT 6 is partially reflected, and the rest is received by the sensor and fed through terminals 5 to the receiver. The power of the receiver's own noise is fed to the input of the sensor and the radiation from 1. Some of this power is absorbed by the EUT 6, and the rest of the power is reflected and re-supplied to the receiver. Carrying out the DP 2 from a material whose dielectric constant is selected from condition 1 j5 - 12 (- max. Dielectric constant IO 6), and thickness d from condition d / L; 0.01–0.2 (wavelength in DP 2) reduces the fluctuations of the reactive component of the electromagnetic field of the planar radiator 1 and reduces the influence of a non-uniform medium on the emissivity of IO 6 at the sensor-object interface. 5 il. with and (L GS 4iai 1C CX) ate O5 in

Description

Изобретение относитс  к технике радиоизмерений и может использоватьс  дл  контактного измерени  интенсивности микроволнового теплового излучени  объектов.The invention relates to a technique of radio measurements and can be used for the contact measurement of the intensity of microwave heat radiation of objects.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений при исследовании неоднородных объектов.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements in the study of inhomogeneous objects.

На фиг,1 приведена конструкци  датчика интенсивности микроволнового излучени  объекта; на фиг,2-5 конструкции планарных излучателей.Fig. 1 shows the design of the microwave radiation intensity sensor of an object; Fig, 2-5 design planar emitters.

Датчик интенсивности микроволнового излучени  объекта содержит пла- иарный излучатель 1, диэлектрическую пластину 2, одна поверхность 3 которой находитс  в контакте с поверхностью гшанарного излучател  1, а друга  -  вл етс  рабочей поверхностью 4 датчика, и клеммы 5, расположенные на поверхности планарного излучател  1 , противолежсицей поверхности 3. Материал диэлектрической пластины 2 выбираетс  тав:им образом , чтобы выполн лось условиеThe intensity sensor of the microwave radiation of an object contains a plasma emitter 1, a dielectric plate 2, one surface 3 of which is in contact with the surface of a gyroscopic radiator 1, and the other is the working surface 4 of the sensor, and terminals 5 located on the surface of the planar radiator 1, anti-surface of the surface 3. The material of the dielectric plate 2 is chosen tav: it way that the condition

- 12.   - 12.

ллll

Поскольку величины дл  различ- ных объектов различны, конкретные материалы диэлектрической пластины 2 будут также различными. Например, дл  исследовани  человека и живот- ных (максимальное значение м вещественной части диэлектрической проницаемости биотканей в дециметровом диапазоне волн равно- 50) могут быть использованы материалы, имего1цие вещественную часть в диапазоне значений 80-600. Такие значени  вещественной части диэлектрической проницаемости имеют некоторые виды радио керамики, а также различные виды металлокерамики и металлопластикоВо Толщина d диэлектрической пластины 2 выбираетс  в зависимости от рабочей длины волны о, в материале данного диэлектрика из услови Since the values for different objects are different, the specific materials of the dielectric plate 2 will also be different. For example, for the study of humans and animals (the maximum value of m of the real part of the dielectric constant of biotissues in the decimeter wavelength range is equal to 50), materials with a real part in the range of 80-600 values can be used. Some types of radio ceramics, as well as various types of metal ceramics and metal plastic, have such values of the real part of the dielectric constant. The thickness d of the dielectric plate 2 is chosen depending on the working wavelength o, in the material of a given dielectric,

dd

л l

0,01 - 0,2.0.01-0.2.

Планарный излучатель 1 ,, представл ющий собой один или несколько плоских металлических проводников, расположенных на поверхности 3 диэлектрической пластины 2, может иметь любую известную конструкцию. Он может быть вьтолнен, например, в виде щелевогоA planar emitter 1, which is one or more flat metal conductors located on the surface 3 of the dielectric plate 2, can have any known construction. It can be executed, for example, in the form of a slit

иалучател  (фиг.2), петлевого виора- тора (фиг.З), планарного спирального излучател  (фиг.4), вибратора (фиг.5) и т.п.ialuchatel (figure 2), loop virator (fig.Z), planar spiral radiator (figure 4), vibrator (figure 5), etc.

Датчик интенсивности микроволнового излучени  объекта работает следующим образом.The microwave radiation intensity sensor of an object operates as follows.

Рабочую поверхность 4 датчика привод т , в контакт с поверхностью исследуемого объекта 6, например, с поверхностью биоткани, имеющей слой кожи 7, слой жира 8 и слой мышечной ткани 9 , а кле1чмы 5 подключают ко входуThe working surface 4 of the sensor is brought into contact with the surface of the test object 6, for example, with the surface of biological tissue, having a skin layer 7, a fat layer 8 and a layer of muscle tissue 9, and the keys 5 are connected to the inlet

приемника. receiver.

Микроволновое тепловое ние Т., исследуемого объекта при прохождении через границу раздела датчик -. объект частично отражает- с . Интенсивность отраженного излучени  может быть записана в видеMicrowave thermal injection of T., the object under study when passing through the interface of the sensor -. object partially reflects The intensity of the reflected radiation can be written as

,,

()()

где R - коэффициент отражени  поwhere R is the reflection coefficient of

мощности. Оставша с  часть излучени power. The remaining part of the radiation

(1 - R) Т ЕТд, (2),(1 - R) T ETd, (2),

где Е - излучательна  способность объекта на границе датчик - объектJwhere E is the emissivity of the object at the sensor – object boundary

принимаетс  датчиком и далее поступает на вход приемника.accepted by the sensor and then fed to the input of the receiver.

Мощность собственных входных щу- мов: Т,р приемника поступает на вход датчика и излучател .. Причем часть ее поглощаетс  объектом:The power of the own input terminals: T, p of the receiver is fed to the input of the sensor and the radiator. Moreover, part of it is absorbed by the object:

АТ„р (I - R) ,AT „p (I - R),

(3)(3)

где А - поглотительна  способность объекта на границе раздела . датчик - объект,where A is the absorption capacity of the object at the interface. sensor - an object

а оставша с  часть т R-Tand the remaining part of the r r t

ПР пРOL PR

(4)(four)

отражаетс  на границе раздела дат- 50 чик - объект и вновь поступает на вход приемника.It is reflected at the interface between the sensor and the object and is again fed to the input of the receiver.

Таким образом, на индикаторе приемника будет зарегистрирована суммарна  мощность Т двух потоков мик- 55 роволнового излучени Thus, the total power T of two microwaves of 55 microwave radiation will be recorded on the receiver's indicator

Т ЕТ, + КТ„, (I -R) Т, RT,, Т ЕТ, + КТ „, (I -R) Т, RT,

. Т, R( 1,). T, R (1,)

илиor

т т.t t.

AT,AT,

(5) (6)(5) (6)

где -4 Т R (Т„р -Т ) ошибка измерени  мощности микровол- where -4 T R (T-p -T) is the measurement error of microwaves power

нового излучени .new radiation.

Из выражени  (6 видно, что дли получени  минимальной погрешности измерени  интенсивности микроволнового излучени  необходимо иметь From the expression (6 it can be seen that for obtaining the minimum error of measuring the intensity of microwave radiation, it is necessary to have

либо Т„, либо R о,either T „or R o,

(7) (8)(7) (8)

Дл  шумовых сигналов теплового излучени  равенство () равносильно равенству шумовой температуры входа приемника и температуры исследуемого объекта 6. Однако выполнить условие ( 7) в общем случае невозможно, так как Т точно неизвестно, известны лишь приблизительные границы изменени  этой величины.For noise signals of thermal radiation, equality () is equivalent to the equality of the noise temperature of the receiver input and the temperature of the object under study 6. However, it is impossible to fulfill condition (7) in general, since T is not known exactly, only approximate limits of variation of this value are known.

Условие (8) также практически выполнить невозможно, однако можно ограничитьс  выполнением услови Condition (8) is also practically impossible to fulfill, but it can be limited to fulfilling the condition

R 1 - Е const.R 1 - E const.

при этом ошибка измерени  интенсив- нести излучени  может быть сведена к нулю в процессе калибровочных операций.however, the measurement error of the intensity of the radiation can be reduced to zero during the calibration operations.

При измерении глубинной температуры биологических объектов среда распространени  микроволнового теплового излучени  крайне неоднородна . Биоткани с большим содержанием воды (кожа, мьш1цы и т.д.) имеют веWhen measuring the depth temperature of biological objects, the propagation medium of microwave heat radiation is extremely heterogeneous. Biofabric with high water content (leather, mens, etc.) have ve

щественную часть диэлектрической проницаемости дл  дециметрового диапазона волн пор дка 50, в то врем , как жирова  и костна  ткани имеют вещественную часть диэлектрической прони- цаемости пор дка 5-10.a substantial part of the dielectric constant for the decimeter wavelength range of about 50, while the adipose and bone tissues have a real part of the dielectric constant of about 5-10.

Экспериментально установлено, что случайный характер распределени  этихIt was established experimentally that the random nature of the distribution of these

jj

5five

00

5five

Q Q

5five

00

5five

тканей в исследуемом объекте 6 оказывает значительное воздействие как на структуру электромагнитного пол  датчика, так и на распределение токов в пленарном излучателе I датчика. Это приводит к случайным изменени м излучательной способности Е объекта на границе раздела датчик - объект и, соответственно, к снижению точности измерений.tissues in the test object 6 has a significant impact on the structure of the electromagnetic field of the sensor, and on the distribution of currents in the plenary emitter of the first sensor. This leads to accidental changes in the emissivity E of the object at the interface between the sensor and the object and, accordingly, to a decrease in measurement accuracy.

В данном датчике электрическа  часть реактивной составл ющей электромагнитного пол  излучател  сосредоточена в диэлектрической пластине 2 с большим значением вещественной части диэлектрической проницаемости, что позвол ет снизить флуктуации этой части пол  и уменьшить вли ние случайно неоднородной среды на излучатель- ную способность исследуемого объекта 6 на границе раздела датчик - объект.In this sensor, the electric part of the reactive component of the electromagnetic field of the radiator is concentrated in the dielectric plate 2 with a large value of the real part of the dielectric constant, which allows reducing fluctuations of this part of the field and reducing the effect of a randomly inhomogeneous medium on the emissivity of the object under study 6 at the interface sensor is an object.

Claims (1)

Формула изобретен и  Formula invented and Датчик интенсивности микроволно- зого излучени  объекта, содержащий планарный излучатель, размещенный на одной поверхности диэлектрической пластины, и клеммы, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что. с целью повышени  точности измерений при исследовании неоднородных объектов, в нем диэлектрическа  пластина выполнена из материала, диэлектрическа  проницаемость а. которого выбрана из услови The intensity sensor of the microwave radiation of an object, containing a planar emitter, placed on one surface of the dielectric plate, and terminals, that is, and that. In order to improve the accuracy of measurements in the study of inhomogeneous objects, in it the dielectric plate is made of a material, the dielectric constant a. which is chosen from the condition гg 1,5 - 12, где Ьд, - максимальt A  1.5 - 12, where bd is maximal A ное значение диэлектрической проницаемости объекта, и имеет толщину, определ емую соотношением 1 0,01 - 0,2, где - длина волны в диэлектрической пластине, d - ширина диэлектрической пластины, клеммы размещены на поверхности планар- ного излучател , а друга  поверхность .диэлектрической пластины  вл етс  рабочей поверхностью датчика.The value of the dielectric constant of the object, and has a thickness determined by the ratio 1 0.01 - 0.2, where is the wavelength in the dielectric plate, d is the width of the dielectric plate, the terminals are placed on the surface of the planar radiator, and The plate is the working surface of the sensor. фиг. 2FIG. 2 фиг.Зfig.Z фиг Лfig L Редактор Н.ЕгороваEditor N.Egorova Составитель Р.КузнецоваCompiled by R. Kuznetsova Техред О.Сопко Корректор И.МускаTehred O. Sopko Proofreader I. Muska Заказ 3699/43 Тираж 728ПодписноеOrder 3699/43 Circulation 728 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Проимподственно-гюлиграфическое пре,цпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4The Institute of Humanities and Culture, Uzhgorod, Proektna St., 4 фиг. 5FIG. five
SU843752490A 1984-06-08 1984-06-08 Transducer of intensity of microwave radiation of object SU1242856A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843752490A SU1242856A1 (en) 1984-06-08 1984-06-08 Transducer of intensity of microwave radiation of object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843752490A SU1242856A1 (en) 1984-06-08 1984-06-08 Transducer of intensity of microwave radiation of object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1242856A1 true SU1242856A1 (en) 1986-07-07

Family

ID=21123566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843752490A SU1242856A1 (en) 1984-06-08 1984-06-08 Transducer of intensity of microwave radiation of object

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1242856A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT403218B (en) * 1993-05-25 1997-12-29 Oesterr Forsch Seibersdorf METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE ABSORPTION RATE
WO2001042737A1 (en) * 1999-12-13 2001-06-14 Industrial Research Limited Tissue sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Радиоэлектроника за рубежом. Информационный бюллетень, вып. 3, М.: 1982, с. 4-11. Harda Н. and etc. А 1-2GHz Radiometer for Subcutaneous Tissue Temperature Measure ments. - The Trans, of the Institute of Electronics and Communication eng. of Japan, v. 2160, 1982, V. 65, No. 8, pp.645-655. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT403218B (en) * 1993-05-25 1997-12-29 Oesterr Forsch Seibersdorf METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE ABSORPTION RATE
WO2001042737A1 (en) * 1999-12-13 2001-06-14 Industrial Research Limited Tissue sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4765179A (en) Radio frequency spectroscopy apparatus and method using multiple frequency waveforms
Wiseman et al. Rapid measurement of binding constants and heats of binding using a new titration calorimeter
Pinkerton A pulse method for the measurement of ultrasonic absorption in liquids: results for water
Hofmann et al. A novel approach to non-invasive blood glucose measurement based on RF transmission
US5400651A (en) Apparatus for interface measurement in a storage tank
US7056011B2 (en) Permittivity based temperature measurement and related methods
US3310049A (en) Ultrasonic cardiac volume measurements
WO2001029527A1 (en) Methods and equipment for the measurement of the three-dimensional distribution of the temperatures within dielectric means
SU1242856A1 (en) Transducer of intensity of microwave radiation of object
Lee et al. Compact range reflector edge treatment impact on antenna and scattering measurements
Wust et al. Development and testing of SAR-visualizing phantoms for quality control in RF hyperthermia
Bleaney et al. Collision broadening of the inversion spectrum of ammonia at centimetre wave-lengths. I.-Self-broadening at high pressure
Mamouni et al. A modified radiometer for temperature and microwave properties measurements of biological substances
Petrovic et al. Antenna applicator concepts using diffraction phenomena for direct visualization of brain hemorrhages
Deficis et al. Non-perturbing microprobes for measurement in electromagnetic fields
Bocquet et al. Near field microwave radiometric weighting functions for multilayered materials
Lazarescu et al. Heating characteristics of western hemlock (Tsuga heterophylla) in a high frequency field
TWI837976B (en) Method to obtain the linear regression formula between the signal value of the coupled microwave sensor and the moisture content of the object
Xi High temperature microwave dielectrometer using a reentrant cavity.
JPH10142169A (en) Multiprobe for dielectric relaxation measurement
RU2228535C1 (en) Method measuring complex dielectric permittivity of radio absorption composite materials with heating
Kalantaryan et al. Effect of weak electromagnetic waves on thermal properties of biomacromolecule water solutions
RU2787302C1 (en) Method for determining the imaginary part of the complex permittivity of liquid dielectrics with weak absorption in the range of 22-40 ghz
Kandwal et al. Using highly confined fields to develop biosensors for glucose measurements
Knott et al. A surface field measurement facility