WO2013172736A1 - Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту - Google Patents
Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013172736A1 WO2013172736A1 PCT/RU2013/000146 RU2013000146W WO2013172736A1 WO 2013172736 A1 WO2013172736 A1 WO 2013172736A1 RU 2013000146 W RU2013000146 W RU 2013000146W WO 2013172736 A1 WO2013172736 A1 WO 2013172736A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- antennas
- radiation
- focal zone
- source
- joint
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 61
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
- G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
- G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/02—Radiation therapy using microwaves
Definitions
- the invention relates to the field of antenna technology and can be used for effective concentration of radiation from a distributed source to an object located in the focal zone.
- the lamps in the annular gap are arranged in concentric circles, the inlet and outlet pipes are aligned with the shells, and the flow forming means are placed along the guides of the inner shell from its outer side.
- the disadvantage of this device is the technological complexity of its manufacture, which leads to high cost, as well as low cost and reliability of the lamps used.
- Closest to the claimed invention is a device for transmitting radiation from a source to an object, described in the application RU 2009133146, published 03/10/2011, which contains a radiation source located in a shielded camera, means for placing an object and two antennas made in the form of truncated segments of a spherical surface, mounted opposite each other at a distance of the radius of the spherical surface, while the means for placing the object is placed in the combined focal zone of both antennas, and the radiation source placed in the aperture plane of one of the antennas.
- the disadvantage of this device is the insufficient efficiency of radiation transmission from the source to the object, the uneven concentration of radiation, the insufficient volume of the joint focal zone, the inability to vary the radiation power without replacing the radiation source itself, and the inability to change the configuration, concentration and volume of the joint focal zone.
- the technical result achieved by using the claimed invention is to increase the efficiency of radiation transmission from a source to an object, to provide the possibility of varying the radiation power without changing the radiation source itself, as well as changing the configuration, concentration and volume of the joint focal zone by changing the distance between the antennas, increasing system reliability and reduced power consumption.
- the specified technical result is achieved due to the fact that in a universal device for transmitting radiation from a source to an object, including two antennas, each of which is made in the form of a truncated segment of a curved surface, installed with the formation of a joint focal zone with a variable configuration, concentration and volume by changing the distance between the antennas, the distributed radiation source is located in the aperture plane of at least one of the antennas, or is placed in one of the focal zones of each Antenna, and the object is located in the joint focal zone of both antennas.
- the curved surface of each antenna can be made in the form of a spherical or cylindrical surface, and a distributed radiation source is placed in the aperture plane of at least one of the antennas.
- the curved surface of the antennas can also be made in the form of elliptical cylinders in one of the focal zones of which distributed sources are located. Antennas can be mounted against each other or at an angle to each other with the formation of a joint focal zone.
- the universal device can be additionally equipped with at least one pair of spherical, cylindrical or elliptical antennas mounted against each other and located in another plane, for example, perpendicular to the plane of the first pair of antennas.
- the implementation of the antennas in the form of a truncated segment of a curved surface installed with the formation of a joint focal zone can increase the radiation concentration in the joint focal zone and, accordingly, increase the efficiency of radiation transmission from the source to the object.
- Providing the device with at least one additional pair of spherical, cylindrical or elliptical antennas located in another plane, for example, perpendicular to the plane of the first pair of antennas, allows you to increase the volume and concentration of the joint focal zone.
- the use of distributed radiation sources can increase the reliability of the system and reduce power consumption.
- figure 1 presents a three-dimensional image of the device with one pair of spherical antennas and two distributed sources;
- figure 2 presents a three-dimensional image of the device with one pair of cylindrical antennas with two distributed sources
- Fig. 3 shows a section of a device with spherical or cylindrical antennas, front view
- FIG. 4 shows a sectional view of a device with spherical antennas, top view
- figure 5 presents a section of a device with two pairs of spherical or cylindrical antennas, front view;
- figure 6 presents a three-dimensional image of a device with two pairs of elliptical cylinders with an object located in a joint focal zone and distributed sources in the second focal zones;
- Fig.7 shows a section of a device with a pair of spherical or cylindrical antennas located at an angle to each other;
- Fig is a diagram explaining the calculation of the focal length of a spherical antenna.
- a universal device for transmitting radiation from a distributed source to an object contains two antennas 1, coated with a material that reflects UV or IR rays well, or, in the case of microwave use, made of copper or other non-magnetic metal in the form of truncated segments of a spherical or cylindrical surface. Antennas are mounted against each other so that a joint focal zone is formed. The focal zones of spherical or cylindrical antennas are located at a distance of half their radii, and in this case they are combined and represent two intersecting volume spheres or two volume cylinders 6.
- the object 4 is located in a joint the focal zone of the antennas 1.
- the entire device is placed in the camera 7.
- spherical or cylindrical antennas can be the walls of such a camera, as shown in Figs. 1, 2 and 3, or be separate antennas located inside the camera 7.
- the device can additionally be equipped with at least one pair of antennas located opposite each other so that a joint focal zone is formed in another plane, for example, perpendicular to the plane of the first pair of antennas.
- at least one additional distributed radiation source will be installed in the aperture of these additional antennas.
- This configuration will allow create a joint focal zone in the form of a volume cross. It is also possible to install a third pair of antennas above and below the focal zone, with a geometry similar to the above. Then the installation of one or two distributed radiation sources in the aperture of the upper and lower antennas will allow you to create a three-dimensional joint focal zone in the form of a three-coordinate cross.
- the device can be made of spherical or cylindrical antennas mounted at an angle to each other so as to create a joint focal zone.
- the device operates as follows.
- Object 4 is installed in a joint focal zone 6.
- the camera in the aperture plane of one of the antennas, or both antennas 1, one or two stands 3 with radiation sources 2 are installed. Both antennas of each pair reflect the radiation of sources 2 and concentrate it in the focal zones 6, where is object 4 located.
- the inventive device for the concentration of radiation, for example, UV radiation, it is advisable to use antennas with a radius of a spherical surface of 4 m, a length of 4 m and a height of 2.5 m.
- a distributed radiation source is advisable to use with dimensions of 3 x 2 m. In this case, all elements of each distributed The source will emit on both antennas.
- the means for placing the object can be made in the form of a container of material that transmits UV or IR radiation, for example, from silica glass or other material.
- the stand and means for placing the object must be made of radio-transparent materials.
- FIG. 8 is a diagram explaining the calculation of the focal length FP of a concave spherical or cylindrical antenna of radius R for a beam incident on the antenna parallel to the main optical axis at a distance from it.
- the geometric configuration of the problem is clear from the figure. In an isosceles triangle, AOF is easy
- This equation is the equation of the focal zone of a spherical or cylindrical antenna.
- the focus shift will be 1.5 cm
- the focus shift will be 7.5 cm
- the focus shift will be 1.5 m - 16 cm.
- the distance from the axis to the extreme parallel beam a is 1.5 m, since the length of the entire radiation source is 3 m.
- the radiation of all source elements with a length of 3 m and a height of 2 m to a portion of a spherical antenna of the same length and height within its angular aperture in parallel with many optical axes allows the formation of a volume focal zone with a beginning at a distance of R / 2 from the antenna and a depth of 16 cm towards the antenna.
- the radiation concentration will be greatest in the R / 2 region from the side of the antenna. There will be no concentration at a distance greater than 16 cm from R / 2 towards the antenna.
- the effective joint focal zone of both spherical antennas will be 1.2 x 0.6 x 0.36 m (in the prototype 1.2x0.6x0.32 m, which is 12% less in volume).
- a radius of a sphere or cylinder of 4 m and the distance between the antennas, for example, a radius of plus 4 cm, in the aperture of a spherical antenna place a distributed source of 2 x 3 m, consisting of many elements, then such a large volume source will form a smaller focal area of 1.2 x 0.6 x 0.36 m.
- each main optical axis will form a focal line 16 cm long.
- the effective angular aperture of such an antenna will be approximately 30 x 20 degrees . If we look at the main optical axes through 1 degree, then for each antenna there will be at least 600 axes, in total 1,200 axes for two antennas.
- an antenna of 3 x 2 m in size will work, on which, parallel to this optical axis, all source elements will “shine”.
- the radiation will be concentrated with a high gain for each focal line 16 cm long and due to these 1200 focal lines an effective volume focal zone of 1.2 x 0.6 x 0.36 m in size will be created with a large gain throughout its volume.
- the joint focal zone will also have a size of 0.6x0.36 m, but will have a length of 4 meters.
- the device can be of other sizes, depending on the radius of a spherical or cylindrical surface, which can be in the range from 0.05 m to several tens of meters.
- the device When using several thousand UV LEDs, the total power can reach several kilowatts. Then, the device will save several times energy consumption through the use of energy-efficient LEDs of the same total radiation power compared to conventional high-power lamps, as well as save energy consumption or increase throughput due to radiation concentration of a distributed source by both antennas in a fairly small volumetric joint focal zone.
- metal for example, tungsten or carbon filaments can be used to create a distributed source. They are thin and transparent enough for IR radiation reflected from antennas. If you use a distributed gas burner, consisting of thin tubes, then you can also get an effective distributed source of infrared radiation. In the ultrasonic range, vibrators can be used to create a distributed source.
- the curved surface of the antennas can also be made in the form of at least one pair of elliptical cylinders 1, located opposite each other with the creation of one joint focal zone 6, in which the object 4 is located, and in two other focal zones there are distributed sources 2 (Fig. .6).
- the configuration, concentration and volume of the joint focal zone can be adjusted by increasing the distance between the antennas or reducing this distance, if necessary, make the device more compact.
- Elliptical cylinders can be installed at an angle so as to create a joint focal zone, by analogy as shown in Fig.7. Industrial applicability
- a universal device for concentration of radiation from a distributed source to an object located in a joint volumetric focal zone can be used to irradiate liquid or gaseous media that are pumped through it, for example, to disinfect water with UV radiation, to heat running water and other liquids and gases in infrared range, processing of oil and gas products in the microwave range, etc.
- a universal device can be used for wood drying, microwave therapy, etc.
- a universal device can also be used in the ultrasonic range for systems for preparing homogeneous mixtures, cleaning, washing, processing liquids and many other devices in any range of electromagnetic and sound waves.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Transmitters (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Vending Machines For Individual Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области антенной техники. Технический результат заключается в повышении эффективности передачи излучения от источника объекту. Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту, включает две антенны, каждая из которых выполнена в виде усеченного сегмента криволинейной поверхности, установленные с формированием совместной фокальной зоны с изменяемой конфигурацией, концентрацией и объемом посредством изменения расстояния между антеннами, распределенный источник излучения размещен в плоскости раскрыва, по крайней мере, одной из антенн, или размещен в одной из фокальных зон каждой антенны, а объект размещен в совместной фокальной зоне обоих антенн.
Description
УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИЗЛУЧЕНИЯ ОТ
ИСТОЧНИКА ОБЪЕКТУ
Область техники
Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано для эффективной концентрации излучения распределенного источника на объект, расположенный в фокальной зоне.
Предшествующий уровень техники
В последние десятилетия происходит переход от одиночных мощных источников СВЧ излучения, таких как магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны и т.д., к распределенным источникам излучения, состоящим из множества отдельных твердотельных элементов. Тоже самое происходит и с лампами в световом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне. Вместо одиночных мощных ламп все чаще используются распределенные системы освещения на светодиодах. Известно, что использование множества отдельных твердотельных СВЧ элементов либо светодиодов в разы повышает надежность систем и увеличивает их экономичность. Именно для концентрации излучения от таких и любых других распределенных систем излучения, состоящих из отдельных элементов может эффективно использоваться данное изобретение.
Из уровня техники известны различные решения, реализующие передачу излучения от источника объекту. В частности, известно устройство для обработки жидкостей ультрафиолетовым излучением, раскрытое в патенте RU 2177452, опубликованном 27.12.2001, которое содержит внешнюю полую цилиндрическую оболочку, в основаниях которой выполнены отверстия, и соединенные с ней входной и выходной патрубки, а также внутреннюю полую цилиндрическую оболочку, снабженную ребрами жесткости и установленную коаксиально внешней, ультрафиолетовой лампы, заключенные в чехлы из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, расположенные в кольцевом зазоре между оболочками параллельно их образующим и установленные в отверстиях оснований внешней оболочки, а также средства формирования потока. При этом лампы в кольцевом зазоре размещены по концентрическим окружностям, входной и выходной патрубки расположены соосно оболочкам, а средства формирования потока размещены по направляющим внутренней оболочки с ее внешней стороны. Недостатком данного
устройства является технологическая сложность его изготовления, что обуславливает высокую себестоимость, а так же низкая экономичность и надежность используемых ламп.
Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для передачи излучения от источника объекту, описанное в заявке RU 2009133146, опубликованной 10.03.2011, которое содержит размещенные в экранированной камере источник излучения, средство для размещения объекта и две антенны, выполненные в виде усеченных сегментов сферической поверхности, установленные напротив друг друга на расстоянии радиуса сферической поверхности, при этом средство для размещения объекта размещено в совмещенной фокальной зоне обоих антенн, а источник излучения размещен в плоскости раскрыва одной из антенн.
Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность передачи излучения от источника объекту, слишком высокая неравномерность концентрации излучения, не достаточный объем совместной фокальной зоны, невозможность варьировать мощность излучения без замены самого источника излучения, а также невозможность изменять конфигурацию, концентрацию и объем совместной фокальной зоны.
Раскрытие изобретения
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в повышении эффективности передачи излучения от источника объекту, в обеспечении возможности варьирования мощности излучения без замены самого источника излучения, а также изменения конфигурации, концентрации и объема совместной фокальной зоны посредством изменения расстояния между антеннами, в увеличении надежности системы и уменьшении энергопотребления.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в универсальном устройство для передачи излучения от источника объекту, включающем две антенны, каждая из которых выполнена в виде усеченного сегмента криволинейной поверхности, установленные с формированием совместной фокальной зоны с изменяемой конфигурацией, концентрацией и объемом посредством изменения расстояния между антеннами, распределенный источник излучения размещен в плоскости раскрыва, по крайней мере, одной из антенн, или размещен в одной из фокальных зон каждой антенны, а объект размещен в совместной фокальной зоне обоих антенн. При этом
криволинейная поверхность каждой антенны может быть выполнена в виде сферической или цилиндрической поверхности, а распределенный источник излучения размещен в плоскости раскрыва, по крайней мере, одной из антенн. Криволинейная поверхность антенн может быть также выполнена в виде эллиптических цилиндров в одной из фокальных зон которых расположены распределенные источники. Антенны могут быть установлены друг против друга или под углом друг к другу с формированием совместной фокальной зоны.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что универсальное устройство может быть дополнительно снабжено, по крайней мере, одной парой сферических, цилиндрических или эллиптических антенн, установленных друг против друга и расположенной в другой плоскости, например, перпендикулярной плоскости расположения первой пары антенн.
Выполнение антенн в виде усеченного сегмента криволинейной поверхности, установленных с формированием совместной фокальной зоны позволяет повысить концентрацию излучения в совместной фокальной зоне и, соответственно, повысить эффективности передачи излучения от источника объекту.
Снабжение устройства, по крайней мере, одной дополнительной парой сферических, цилиндрических или эллиптических антенн, расположенной в другой плоскости, например, перпендикулярной плоскости расположения первой пары антенн, позволяет увеличить объем и концентрацию совместной фокальной зоны.
Использование распределенных источников излучения позволяет увеличить надежность системы и уменьшить энергопотребление.
Краткое описание чертежей
Изобретение иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 представлено трехмерное изображение устройства с одной парой сферических антенн и двумя распределенными источниками;
на фиг.2 представлено трехмерное изображение устройства с одной парой цилиндрических антенн с двумя распределенными источниками;
на фиг.З изображен разрез устройства со сферическими или цилиндрическими антеннами, вид спереди;
на фиг. 4 изображен разрез устройства со сферическими антеннами, вид сверху;
на фиг.5 представлен разрез устройства с двумя парами сферических или цилиндрических антенн, вид спереди;
на фиг.6 представлено трехмерное изображение устройства с двумя парами эллиптических цилиндров с объектом, расположенным в совместной фокальной зоне и распределенными источниками во вторых фокальных зонах;
на фиг.7 представлен разрез устройства с парой сферических или цилиндрических антенн, расположенных под углом друг к другу;
на фиг.8 приведена схема, поясняющая расчет фокусного расстояния сферической антенны.
Лучший вариант осуществления изобретения
Универсальное устройство для передачи излучения от распределенного источника объекту содержит две антенны 1 , покрытые материалом, хорошо отражающим УФ или ИК лучи либо, в случае использования СВЧ, выполненные из меди или другого немагнитного металла в виде усеченных сегментов сферической или цилиндрической поверхности. Антенны установлены друг против друга таким образом, чтобы формировалась совместная фокальная зона. Фокальные зоны сферических или цилиндрических антенн расположены на расстоянии половины их радиусов, и в данном случае они совмещены и представляют собой две пересекающиеся объемные сферы либо два объемных цилиндра 6. Средства для размещения источника излучения 3, которые могут быть выполнены, например, в виде стенда с установленными УФ светодиодами, или твердотельными СВЧ элементами, или другими источниками излучения 2, устанавливаются в плоскости раскрыва одной из антенн, либо обеих антенн 1. При этом объект 4 располагается в совместной фокальной зоне антенн 1. Все устройство располагают в камере 7. При этом сферические или цилиндрические антенны могут являться стенками такой камеры, как показано на фиг.1, 2 и 3, или быть отдельными антеннами, расположенными внутри камеры 7.
Кроме того, устройство дополнительно может быть снабжено, по крайней мере, одной парой антенн, расположенных друг против друга таким образом, чтобы формировалась совместная фокальная зона, в другой плоскости, например, перпендикулярной плоскости расположения первой пары антенн. В этом случае, по крайней мере, один дополнительный распределенный источник излучения будет установлен в раскрыве этих дополнительных антенн. Такая конфигурация позволит
создать совместную фокальную зону в виде объемного креста. Возможна также и установка третьей пары антенн сверху и снизу от фокальной зоны, с геометрией, подобной вышеуказанной. Тогда установка одного или двух распределенных источников излучения в раскрыве верхней и нижней антенны позволит создать объемную совместную фокальную зону уже в виде трехкоординатного креста.
Устройство может быть выполнено из сферических или цилиндрических антенн, установленных под углом друг к другу таким образом, чтобы создавалась совместная фокальная зона.
Устройство работает следующим образом.
Объект 4 устанавливается в совместную фокальную зону 6. В камеру в плоскости раскрыва одной из антенн, или обеих антенн 1, устанавливают один или два стенда 3 с источниками излучения 2. Обе антенны каждой пары отражают излучение источников 2 и концентрируют его в фокальных зонах 6, где размещен объект 4.
При использовании заявляемого устройства, для концентрации излучения, например, УФ излучения, целесообразно использовать антенны с радиусом сферической поверхности 4 м, длиной 4 м и высотой 2.5 м. Распределенный источник излучения целесообразно использовать с размерами 3 х 2 м. При этом все элементы каждого распределенного источника будут излучать на обе антенны.
Учитывая, что свето диоды имеют маленькие геометрические размеры (3-5 мм в диаметре), установка нескольких тысяч таких светодиодов на стенд, сделанный из прозрачного для УФ излучения материала будет препятствовать свету отраженному от одной из антенн максимум на 2% . Общие дополнительные оптические потери системы будут составлять всего около 1%. В случае использования УФ или ИК излучения средство для размещения объекта может быть сделано в виде контейнера из материала, который пропускает УФ или ИК излучение, например, из кварцевого стекла или другого материала. В случае использования распределенного источника в СВЧ диапазоне, стенд и средство для размещения объекта необходимо изготовить из радиопрозрачных материалов.
На фиг. 8 приведена схема, поясняющая расчет фокусного расстояния FP вогнутой сферической или цилиндрической антенны радиусом R для луча, падающего на антенну параллельно главной оптической оси на расстоянии а от нее. Геометрическая конфигурация задачи ясна из рисунка. В равнобедренном треугольнике AOF легко
OF =— . выразить боковую сторону OF через основание OA = R и угол при нём α : 2 cos α
Из прямоугольного треугольника OB А находим: cos a =
R2
OF =
2-JR2 - а2 Искомое фокусное расстояние от точки F до полюса Р:
Это уравнение является уравнением фокальной зоны сферической или цилиндрической антенны. Чем больше расстояние от оси до параллельного луча а, тем дальше смещается фокус в сторону антенны. В случае антенны с радиусом R = 4 м при а = 0,5 м смещение фокуса составит 1,5 см, при а = 1.0 м смещение фокуса составит 7,5 см, а при а =1,5 м - 16 см. Максимальное расстояние от оси до крайнего параллельного луча а составит 1 ,5 м, поскольку длина всего источника излучения 3 м.
Приведенные расчеты выполнены для одной главной оптической оси. Поскольку речь идет о сферической или цилиндрической поверхности, то главных оптических осей из центра на ее поверхность в пределах эффективной угловой апертуры антенны может быть множество.
Таким образом, излучение всех элементов источника длиной 3 м и высотой 2 м на участок сферической антенны такой же длины и высоты в пределах ее угловой апертуры параллельно множеству оптических осей позволяет сформировать объемную фокальную зону с началом на расстоянии R/2 от антенны и глубиной 16 см в сторону антенны. Концентрация излучения будет наибольшей в районе R/2 со стороны антенны. На расстоянии большем, чем 16 см от R/2 в сторону антенны концентрации не будет. Установка двух сфер на расстоянии, например, радиус плюс 4 см, позволяет использовать дополнительный объем совместной фокальной зоны на 12% , концентрация в котором будет достаточно велика за счет того, что в эту зону попадает концентрированное излучение от обеих антенн, что позволяет более равномерно распределить уровень концентрации излучения по объему совместной фокальной зоны.
При вышеуказанных размерах антенн и при установке их, например, на расстоянии радиуса плюс 4 см, эффективная совместная фокальная зона обоих сферических антенн составит 1,2 х 0,6 х 0,36 м ( в прототипе 1,2x0,6x0,32 м, что на 12% меньше по объему).
Если в предлагаемом устройстве с антеннами размером 4 х 2,5 м, радиусом сферы или цилиндра 4 м и расстоянием между антеннами, например, радиус плюс 4 см, в раскрыве сферической антенны расположить распределенный источник размером 2 x 3 м, состоящий из множества элементов, то такой большой по объему источник сформирует объемную фокальную зону меньшего размера 1,2 х 0,6 х 0,36 м. При этом каждая главная оптическая ось будет формировать фокальную линию длиной 16 см. Эффективная угловая апертура такой антенны составит примерно 30 х 20 градусов. Если рассмотреть главные оптические оси через 1 градус, то для каждой антенны будет, по крайней мере, по 600 осей, в сумме 1200 осей для двух антенн.
Для каждой главной оптической оси из 1200 осей будет работать антенна размером 3 х 2 м, на которую, параллельно этой оптической оси, будут «светить» все элементы источника. Излучение будет сконцентрировано с большим коэффициентом усиления для каждой фокальной линии длиной 16 см и за счет этих 1200 фокальных линий будет создана эффективная объемная фокальная зона размером 1,2 х 0,6 х 0,36 м с большим коэффициентом усиления по всему ее объему.
В случае цилиндрических антенн размером 4 на 2.5 метра установленных напротив друг друга на расстоянии 4.04 метра, совместная фокальная зона будет также иметь размер 0.6x0.36 м, но будет иметь длину 4 метра.
Если расположить сферические или цилиндрические антенны размером 4 на 2.5 метра на расстоянии радиуса минус 16 см, то мы получим совместную фокальную зону толщиной всего 16 см, но с концентрацией энергии в 2 раза большей, чем в случае установки антенн на расстояние радиуса или несколько больше чем радиус.
Таким образом, путем изменения расстояния между антеннами мы имеем возможность получить изменяемую конфигурацию, концентрацию и объем совместной фокальной зоны.
Устройство может быть и других размеров в зависимости от радиуса сферической или цилиндрической поверхности, который может находиться в интервале от 0.05 м до нескольких десятков метров.
При использовании нескольких тысяч УФ светодиодов в общая мощность может достигать нескольких киловатт. Тогда, устройство позволит в несколько раз сэкономить энергопотребление за счет использования экономичных, по сравнению с обычными мощными лампами светодиодов одинаковой суммарной мощности излучения, а также сэкономить энергопотребление, либо увеличить пропускную способность за счет
концентрации излучения распределенного источника обоими антеннами в достаточно небольшой объемной совместной фокальной зоне.
В ИК диапазоне для создания распределенного источника можно использовать металлические, например, вольфрамовые или углеродные нити. Они имеют малую толщину и достаточно прозрачны для ИК излучения, отраженного от антенн. Если использовать распределенную газовую горелку, состоящую из тонких трубочек, то также может получится эффективный распределенный источник ИК излучения. В ультразвуковом диапазоне для создания распределенного источника могут быть использованы вибраторы.
Использование двух антенн в виде сегментов сферической или цилиндрической поверхности, размещение их таким образом, чтобы формировалась совместная фокальная зона, установка распределенного источника излучения в плоскости раскрыва одной либо обеих антенн и передача излучения в совместную фокальную зону обеих антенн, где располагается объект, позволяет во много раз увеличить надежность системы, в несколько раз уменьшить энергопотребление за счет использования более экономичных светодиодов, существенно увеличить объем фокальной зоны или при уменьшении ее объема в два раза повысить уровень концентрации, более равномерно распределить концентрацию излучения в фокальной зоне и, за счет концентрации излучения увеличить эффективность устройства. Использование одной или двух дополнительных пар антенн в других плоскостях, например, перпендикулярных первой паре антенн с распределенными источниками в плоскости раскрыва этих антенн, позволяет создать объемную совместную фокальную зону двух или трех пар антенн с высокой концентрацией энергии.
Криволинейная поверхность антенн может быть также выполнена в виде, по крайней мере, одной пары эллиптических цилиндров 1, расположенных друг против друга с созданием одной совместной фокальной зоны 6, в которой размещен объект 4, а в двух других фокальных зонах расположены распределенные источники 2 (Фиг.6). При этом, конфигурация, концентрация и объем совместной фокальной зоны может регулироваться за счет увеличения расстояния между антенн или уменьшения этого расстояния, в случае необходимости сделать устройство более компактным. Эллиптические цилиндры могут быть установлены под углом таким образом, чтобы создать совместную фокальную зону, по аналогии как показано на Фиг.7.
Промышленная применимость
Универсальное устройство для концентрации излучения от распределенного источника на объект, расположенный в совместной объемной фокальной зоне, может быть использовано для облучения жидких или газообразных сред, которые прокачиваются через нее, например для обеззараживания воды УФ излучением, нагрева проточной воды и других жидкостей и газов в ИК диапазоне, обработки нефтегазовых продуктов в СВЧ диапазоне и т.п. Кроме того, возможна обработка и обеззараживание твердых и сыпучих продуктов, в частности химикатов, семян, сыпучих пищевых продуктов. Также, универсальное устройство может быть использовано для сушки дерева, СВЧ терапии и т.д. При обработке жидкостей и газов возможно применять проточную систему, при обработке сыпучих продуктов можно применять систему медленного непрерывного их прохождения через совместную фокальную зону под воздействием своего веса, при сушке дерева или СВЧ терапии определенный объем дерева или человек помещается в совместную фокальную зону на некоторое время. Универсальное устройство также может быть использовано в ультразвуковом диапазоне для систем приготовления однородных смесей, очистки, стирки, обработки жидкостей и многих других устройствах в любых диапазонах электромагнитных и звуковых волн.
Claims
1. Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту, характеризующееся тем, что включает две антенны, каждая из которых выполнена в виде усеченного сегмента криволинейной поверхности, установленные с формированием совместной фокальной зоны с изменяемой конфигурацией, концентрацией и объемом посредством изменения расстояния между антеннами, распределенный источник излучения, размещенный в плоскости раскрыва, по крайней мере, одной из антенн, или размещенный в одной из фокальных зон каждой антенны, и объект, размещенный в совместной фокальной зоне обоих антенн.
2. Универсальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что криволинейная поверхность каждой антенны выполнена в виде сферической или цилиндрической поверхности, а распределенный источник излучения размещен в плоскости раскрыва, по крайней мере, одной из антенн.
3. Универсальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что антенны установлены друг против друга с формированием совместной фокальной зоны.
4. Универсальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что антенны установлены под углом друг к другу с формированием совместной фокальной зоны.
5. Универсальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено, по крайней мере, одной парой сферических или цилиндрических антенн, расположенной в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения первой пары антенн.
6. Универсальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что криволинейная поверхность антенн выполнена в виде, по крайней мере, одной пары эллиптических цилиндров, расположенных друг против друга с созданием одной совместной фокальной зоны, в которой размещен объект, а в двух других фокальных зонах расположены распределенные источники.
7. Универсальное устройство по п. 5, отличающееся тем, что, по крайней мере, в двух плоскостях использована только одна эллиптическая антенна, и один распределенный источник - в фокальной зоне каждой антенны, а объект размещен в совместной фокальной зоне этих антенн.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012119833/08A RU2533058C2 (ru) | 2012-05-15 | 2012-05-15 | Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту |
| RU2012119833 | 2012-05-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013172736A1 true WO2013172736A1 (ru) | 2013-11-21 |
Family
ID=47262982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/000146 WO2013172736A1 (ru) | 2012-05-15 | 2013-02-22 | Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту |
Country Status (27)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8809816B2 (ru) |
| EP (1) | EP2665127B1 (ru) |
| JP (1) | JP5660342B2 (ru) |
| KR (1) | KR101450427B1 (ru) |
| CN (1) | CN103427167B (ru) |
| AU (1) | AU2012268795B2 (ru) |
| BR (1) | BR102013004336B1 (ru) |
| CA (1) | CA2815865C (ru) |
| CL (1) | CL2012002359A1 (ru) |
| CY (1) | CY1118590T1 (ru) |
| DK (1) | DK2665127T3 (ru) |
| EA (1) | EA201201290A1 (ru) |
| ES (1) | ES2609153T3 (ru) |
| HR (1) | HRP20161767T1 (ru) |
| HU (1) | HUE031008T2 (ru) |
| IL (1) | IL225038A (ru) |
| LT (1) | LT2665127T (ru) |
| MX (1) | MX2013004980A (ru) |
| MY (1) | MY156685A (ru) |
| PL (1) | PL2665127T3 (ru) |
| PT (1) | PT2665127T (ru) |
| RS (1) | RS55381B1 (ru) |
| RU (1) | RU2533058C2 (ru) |
| SG (2) | SG195433A1 (ru) |
| SI (1) | SI2665127T1 (ru) |
| UA (1) | UA114280C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013172736A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2708831C2 (ru) * | 2018-02-01 | 2019-12-11 | Евгений Вячеславович Комраков | Устройство для передачи концентрированного излучения от источника к голове и части шеи человека (варианты) |
| CN110823837A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-21 | 中国科学院遥感与数字地球研究所 | 海洋一类水体离水辐射量的模拟方法及装置 |
| JP7264861B2 (ja) * | 2020-11-11 | 2023-04-25 | 矢崎総業株式会社 | 薄型アンテナ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0422551A1 (fr) * | 1989-10-10 | 1991-04-17 | Alcatel Espace | Antenne à balayage électronique en émission |
| RU2090613C1 (ru) * | 1995-09-01 | 1997-09-20 | Каньчжэн Юрий Владимирович Цзян | Устройство для передачи натурального информационного питания биологическому объекту "биотрон-цзян" |
| RU2406192C2 (ru) * | 2005-07-13 | 2010-12-10 | Таль | Антенная решетка с одним или несколькими одинаковыми отражателями и с высокой реконфигурируемостью на орбите |
| WO2011028147A2 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Komrakov Evgeniy Vyacheslavovich | Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту «биotpoh-ekom» |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB624409A (en) * | 1943-09-04 | 1949-06-08 | Herm Hans Giodvad Grell | Method and apparatus for utilizing radiant energy in the industrial and therapeutic fields |
| US4798215A (en) * | 1984-03-15 | 1989-01-17 | Bsd Medical Corporation | Hyperthermia apparatus |
| US5540737A (en) * | 1991-06-26 | 1996-07-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Minimally invasive monopole phased array hyperthermia applicators and method for treating breast carcinomas |
| JP3186622B2 (ja) * | 1997-01-07 | 2001-07-11 | 株式会社村田製作所 | アンテナ装置および送受信装置 |
| RU2177452C2 (ru) | 1999-09-16 | 2001-12-27 | Закрытое акционерное общество "Лаборатория импульсной техники" | Устройство для обработки жидкостей уф излучением |
| JP3613280B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2005-01-26 | 住友電気工業株式会社 | 電波レンズアンテナ装置 |
| JP4261591B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2009-04-30 | アドバンスド・マスク・インスペクション・テクノロジー株式会社 | 照明光学装置および試料検査装置 |
| EA201001056A1 (ru) * | 2010-07-08 | 2012-01-30 | Евгений Вячеславович КОМРАКОВ | Устройство для передачи излучения от источника объекту "биотрон-еком" |
| RU104732U1 (ru) * | 2010-12-03 | 2011-05-20 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Многочастотное гидроакустическое приемоизлучающее антенное устройство |
-
2012
- 2012-05-15 RU RU2012119833/08A patent/RU2533058C2/ru active IP Right Revival
- 2012-08-24 CL CL2012002359A patent/CL2012002359A1/es unknown
- 2012-09-20 CN CN201210351840.3A patent/CN103427167B/zh active Active
- 2012-09-27 US US13/628,569 patent/US8809816B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-10-15 EA EA201201290A patent/EA201201290A1/ru unknown
- 2012-12-14 JP JP2012274009A patent/JP5660342B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-12-18 SG SG2012093324A patent/SG195433A1/en unknown
- 2012-12-20 AU AU2012268795A patent/AU2012268795B2/en not_active Ceased
-
2013
- 2013-01-17 KR KR1020130005194A patent/KR101450427B1/ko active IP Right Grant
- 2013-02-05 UA UAA201301377A patent/UA114280C2/uk unknown
- 2013-02-22 WO PCT/RU2013/000146 patent/WO2013172736A1/ru active Application Filing
- 2013-02-25 BR BR102013004336-2A patent/BR102013004336B1/pt active IP Right Grant
- 2013-03-03 IL IL225038A patent/IL225038A/en active IP Right Grant
- 2013-04-08 LT LTEP13162660.8T patent/LT2665127T/lt unknown
- 2013-04-08 PT PT131626608T patent/PT2665127T/pt unknown
- 2013-04-08 ES ES13162660.8T patent/ES2609153T3/es active Active
- 2013-04-08 EP EP13162660.8A patent/EP2665127B1/en active Active
- 2013-04-08 DK DK13162660.8T patent/DK2665127T3/en active
- 2013-04-08 SI SI201330428A patent/SI2665127T1/sl unknown
- 2013-04-08 HU HUE13162660A patent/HUE031008T2/en unknown
- 2013-04-08 RS RS20160991A patent/RS55381B1/sr unknown
- 2013-04-08 PL PL13162660T patent/PL2665127T3/pl unknown
- 2013-04-10 MY MYPI2013001277A patent/MY156685A/en unknown
- 2013-04-10 SG SG2013027107A patent/SG195446A1/en unknown
- 2013-05-02 MX MX2013004980A patent/MX2013004980A/es active IP Right Grant
- 2013-05-14 CA CA2815865A patent/CA2815865C/en not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-12-21 HR HRP20161767TT patent/HRP20161767T1/hr unknown
- 2016-12-23 CY CY20161101338T patent/CY1118590T1/el unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0422551A1 (fr) * | 1989-10-10 | 1991-04-17 | Alcatel Espace | Antenne à balayage électronique en émission |
| RU2090613C1 (ru) * | 1995-09-01 | 1997-09-20 | Каньчжэн Юрий Владимирович Цзян | Устройство для передачи натурального информационного питания биологическому объекту "биотрон-цзян" |
| RU2406192C2 (ru) * | 2005-07-13 | 2010-12-10 | Таль | Антенная решетка с одним или несколькими одинаковыми отражателями и с высокой реконфигурируемостью на орбите |
| WO2011028147A2 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Komrakov Evgeniy Vyacheslavovich | Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту «биotpoh-ekom» |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Antenny VK s krugovoi poliarizatsiei", 10 June 2011 (2011-06-10), Retrieved from the Internet <URL:http://ra6foo.narod.ru/circle.html> [retrieved on 20130213] * |
| IU. ZHOMOV: "Antenna dlya lyubitelskoi radiosviazi", RADIO, 1968, pages 13 * |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11203534B2 (en) | Method, system and apparatus for treatment of fluids | |
| US9999696B2 (en) | Compact system with high homogeneity of the radiation field | |
| CN111320229B (zh) | 流体杀菌装置 | |
| JP2016511138A5 (ru) | ||
| RU2533058C2 (ru) | Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту | |
| WO2012005632A1 (ru) | Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту | |
| WO2007082337A1 (en) | Improvements relating to water treatment apparatus | |
| CN112624255B (zh) | 采用消毒光消毒流体 | |
| JP6807174B2 (ja) | 紫外線照射装置 | |
| CN115803066A (zh) | Uvc照射处理容器 | |
| JP2016061550A (ja) | 流体加熱装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13791102 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13791102 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |