RU2460099C1

RU2460099C1 - Apparatus for probing condensed media

Info

Publication number: RU2460099C1
Application number: RU2011116677/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Всеволодович Разевиг (RU); Владимир Всеволодович Разевиг; Игорь Александрович Васильев (RU); Игорь Александрович Васильев; Александр Иванович Ивашов (RU); Александр Иванович Ивашов; Сергей Иванович Ивашов (RU); Сергей Иванович Ивашов; Владимир Иванович Макаренков (RU); Владимир Иванович Макаренков
Original assignee: Индивидуальный предприниматель Разевиг Владимир Всеволодович
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-08-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: apparatus consists of a high-frequency generator, spatially superimposed transmitting and receiving antennae, a high-frequency signal receiver, a scanning device for recording coordinates of the probed surface and a data processing controller. The apparatus further includes an adder amplifier, a controlled voltage source and a gain-controlled amplifier. One of the two inputs of the adder amplifier is connected to the input of the receiver, and the other input is connected to a reference voltage source, having opposite polarity with the constant component of the receiver. The output of the adder amplifier is connected to the input of the gain-controlled amplifier and the output of the gain-controlled amplifier is connected to the input of the data processing controller.

EFFECT: high probing accuracy.

1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях.The invention relates to the field of subsurface radar, and in particular to devices for determining the location and shape of heterogeneities and inclusions in building structures and structures.

Уровень техники.The level of technology.

Известно устройство для обнаружения объектов, расположенных под землей (патент Японии 57-17273, G01S 13/34, G01V 3/12, 1975 г.). Устройство содержит передатчик, генерирующий частотно-модулированные сигналы с пилообразной огибающей и с постоянной частотой повторения. Обнаружение объекта производится с помощью фильтра, подавляющего составляющие сигнала, отраженного от поверхности земли. Устройство позволяет обнаружить водопроводные, газовые трубы и т.д. Недостатком данного устройства является невозможность определения неоднородностей и включений в плане зондируемого объекта.A device is known for detecting objects located underground (Japanese Patent 57-17273, G01S 13/34, G01V 3/12, 1975). The device contains a transmitter that generates frequency-modulated signals with a sawtooth envelope and with a constant repetition rate. The object is detected using a filter that suppresses the components of the signal reflected from the surface of the earth. The device allows you to detect water, gas pipes, etc. The disadvantage of this device is the inability to determine heterogeneities and inclusions in terms of the probed object.

Другим аналогом является устройство для определения месторасположения неоднородностей или разрывов в материале месторождения, имеющее передающее и приемные устройства, а также передающую и приемные антенны (патент ФРГ 2360778, G01V 3/12, 1976 г.). Недостатком данного устройства является невозможность обнаружения малоразмерных объектов, а также расположения и формы объекта.Another analogue is a device for determining the location of heterogeneities or gaps in the material of the field, having transmitting and receiving devices, as well as transmitting and receiving antennas (German patent 2360778, G01V 3/12, 1976). The disadvantage of this device is the inability to detect small objects, as well as the location and shape of the object.

Известно устройство зондирования строительных конструкций, состоящее из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемных антенн приемника высокочастотного сигнала, сканирующего устройства регистрации координат зондируюемой поверхности, контроллера обработки данных (патент России 2121671, G01N 22/00, G01V 3/12, G01S 13/88). Недостатком устройства является наличие сигнала на выходе приемника, обусловленное отражением зондирующей радиоволны от поверхности исследуемой среды. Данное обстоятельство не позволяет увеличивать коэффициент усиления приемника из-за наличия постоянной составляющей, это приводит к тому, что слабо отражающие предметы (расположенные глубоко или имеющие маленькие размеры) имеют слабый контраст их изображения на экране монитора, и затрудняет их обнаружение и идентификацию.A device for sensing building structures, consisting of a high-frequency generator, spatially combined transmitting and receiving antennas of a receiver of a high-frequency signal, a scanning device for registering the coordinates of the sensed surface, a data processing controller (Russian patent 2121671, G01N 22/00, G01V 3/12, G01S 13/88 ) The disadvantage of this device is the presence of a signal at the output of the receiver, due to the reflection of the probe radio wave from the surface of the medium under study. This circumstance does not allow to increase the gain of the receiver due to the presence of a constant component, this leads to the fact that poorly reflecting objects (located deep or having small sizes) have a weak contrast of their image on the monitor screen, and complicates their detection and identification.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

Требуемый технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства, в него дополнительно вводятся суммирующий усилитель, источник регулируемого опорного напряжения и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, при этом один из двух входов суммирующего усилителя подключается к выходу приемника, а другой к источнику опорного напряжения, имеющего противоположную полярность с постоянной составляющей приемника, выход суммирующего усилителя подключается к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления подключен к входу контроллера обработки данных.The required technical result is achieved in that, in contrast to the known device, a summing amplifier, a source of adjustable reference voltage and an amplifier with a variable gain are additionally introduced into it, while one of the two inputs of the summing amplifier is connected to the output of the receiver and the other to the source of the reference voltage having the opposite polarity with the constant component of the receiver, the output of the summing amplifier is connected to the output of the amplifier with an adjustable gain, and the output of the amplifier with adjustable gain is connected to the input of the data processing controller.

Перечень фигур чертежей и иных материалов.The list of figures of drawings and other materials.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства зондирования конденсированных сред, состоящего из: 1 - электронно-вычислительной машины, 2 - блока питания, 3 - электронного блока в составе высокочастотного генератора и приемника высокочастотного сигнала, 4 - пространственно совмещенных передающих и приемных антенн, 5 - сканирующего устройства регистрации координат зондируемой поверхности, 6 - источника опорного сигнала, 7 - суммирующего усилителя с двумя входами, 8 - усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, 9 - контроллера по обработке и вводу данных в электронно-вычислительную машину.Figure 1 presents a block diagram of a device for sensing condensed matter, consisting of: 1 - an electronic computer, 2 - power supply, 3 - an electronic unit comprising a high-frequency generator and receiver of a high-frequency signal, 4 - spatially combined transmitting and receiving antennas, 5 - scanning device for registering the coordinates of the probed surface, 6 - source of the reference signal, 7 - summing amplifier with two inputs, 8 - amplifier with adjustable gain, 9 - controller for processing and from data in electronic computer.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Устройство зондирования конденсированных сред работает следующим образом. Пространственно совмещенные передающая и приемная антенны (4) перемещаются по обследуемой среде с помощью сканирующего устройства (5). Излучаемая передающей антенной (4) радиоволна распространяется в обследуемой среде и отражается от находящихся в ней неоднородностей и включений. Отраженная от них радиоволна поступает на приемную антенну (4), где складывается с сигналом прямого прохождения радиоволн от передающей антенны к приемной, и сигналом, отраженным от поверхности. После усиления и детектирования сигнала в приемнике высокочастотного сигнала (3) он поступает на один из двух входов суммирующего усилителя (7), где вычитается постоянная составляющая приемника (3), так как опорный сигнал, поступающий от источника опорного сигнала (6), имеет противоположную полярность по отношению к сигналу на выходе приемника. После вычитания постоянной составляющей сигнал усиливается в усилителе с регулируемым коэффициентом усиления (8) и поступает в контроллер (9) по обработке и вводу данных в электронно-вычислительную машину (1). Электропитание устройства обеспечивается за счет блока питания (2).A device for sensing condensed matter works as follows. The spatially combined transmitting and receiving antennas (4) are moved through the medium being examined using a scanning device (5). The radio wave emitted by the transmitting antenna (4) propagates in the medium under investigation and is reflected from the inhomogeneities and inclusions in it. The reflected radio wave arrives at the receiving antenna (4), where it is added to the signal of direct transmission of radio waves from the transmitting antenna to the receiving one, and the signal reflected from the surface. After amplification and detection of the signal in the receiver of the high-frequency signal (3), it arrives at one of the two inputs of the summing amplifier (7), where the constant component of the receiver (3) is subtracted, since the reference signal coming from the source of the reference signal (6) has the opposite polarity with respect to the signal at the output of the receiver. After subtracting the constant component, the signal is amplified in an amplifier with an adjustable gain (8) and enters the controller (9) for processing and entering data into an electronic computer (1). The device is powered by the power supply (2).

В процессе работы устройства его антенна перемещается вдоль диагностируемой поверхности объекта, и ее относительные координаты вводятся в электронно-вычислительную машину, которая по специальной программе строит растровое изображение, U1(x,y) и U2(x,y) - яркости свечения экрана, пропорциональные амплитуде сигналов приемника, а x и y - координаты точек экрана, линейно связанные через геометрический масштаб с относительными координатами антенны. Таким образом, на экране электронно-вычислительной машины формируется радиоизображение объектов, расположенных под диагностируемой поверхностью. При этом за счет вычитания постоянной составляющей возможно увеличить коэффициент усиления полезного сигнала. Величина опорного сигнала и коэффициента усиления устанавливается контроллером в зависимости от условий проведения измерений.During the operation of the device, its antenna moves along the diagnosed surface of the object, and its relative coordinates are entered into an electronic computer, which, according to a special program, builds a bitmap image, U1 (x, y) and U2 (x, y) are the screen brightness proportional to the amplitude of the receiver signals, and x and y are the coordinates of the screen points linearly connected through the geometric scale with the relative coordinates of the antenna. Thus, on the screen of the electronic computer, a radio image of objects located under the diagnosed surface is formed. At the same time, by subtracting the constant component, it is possible to increase the gain of the useful signal. The value of the reference signal and gain is set by the controller depending on the measurement conditions.

Анализ, проведенный заявителем по известному ему уровню техники, показал, что предлагаемое изобретение, обладающее новизной и промышленной применимостью, отвечает в отношении совокупности его существенных признаков требованию критерия «изобретательский уровень». Из уровня техники не известен также механизм достижения технического результата, раскрытого в материалах заявки.The analysis conducted by the applicant according to the prior art, showed that the proposed invention, having novelty and industrial applicability, meets the requirements of the criterion of "inventive step" with respect to the totality of its essential features. The prior art also does not know the mechanism for achieving the technical result disclosed in the application materials.

Claims

A device for sensing condensed matter, consisting of a high-frequency generator, spatially combined transmitting and receiving antennas, a high-frequency signal receiver, a scanning device for registering the coordinates of the probed surface, a data processing controller, characterized in that an addition amplifier, an adjustable voltage source, and an amplifier with adjustable gain , while one of the two inputs of the summing amplifier is connected to the input of the receiver, and the other under It is connected to a reference voltage source having the opposite polarity with the constant component of the receiver, the output of the summing amplifier is connected to the input of the amplifier with an adjustable gain and the output of the amplifier with an adjustable gain is connected to the input of the data processing controller.