Устройство для обнаружения неоднородностей в средах

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ НБОДНОРОДНОСТЕЙ В СРЕДАХ, содержащее автогенератор дециметровых волн с управляющим входом, включающий транзистор , включенный по схеме с общей базой, резонансную систему с полосКовой линией, индуктивно связанной с антенной и витком связи, амплитудный детектор, частотный детектор, генератор низкой частоты с управляющим входом, звуковой индикатор, причем выход автогенератора дециметровых волн соединен с входом смплитудного детектора, а выход генератора , низкой частоты соединен с входом звукового индикатора, о т л и ч а ю-. щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности обнаружения оно содержит преобразователь частоты, усилитель-ограничитель, инвертор, блок деления, злемент задержки , функциональный преобразователь и суьматор, при зтсмл выход амплитудного детектора соединен с первым BXGoioM блока деления и через инвертор с управляющим вход см частотного детектсфа, полосковая линия автогенератора дециметровых волн через виток связи индуктивно связана с входсмх пр еобразователя частоты, i выход которого через усилитель-ограничитель соединен с входе частот (Л ного детектора, выход которого соединен с вторым входом блока деления и с вторым входом сумматора, выход блока деления соединен с входом генератора низкой частоты и через злеMeHt задержки и функциональный преобразователь с первым входом сумматора , выход -Которого соединен с управляющим входам автогенератора о дециметровых волн. : 00 00 СП о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двто скомм свидетельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3455518/18-25 (22) 18.06 ° 82 (46) 23.01.84. Бюл. Ю 3 (72} Э.И. Арш и С.В. Шеремет

{71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 550,837(088.8}.. (56) 1. Патент США 9 2999979, кл. 324-3, опублик. 1961.

2 ° Патент Японии Р 37-289, кл. 107 О 2, опублик ° 1972 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУ ЕНИЯ

НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В СРЕДАХ, содержащее автогенератор дециметровых волн с управляющим входом, включакщий транзистор, включенный по схеме с общей базой, резонансную систему с полосковой линией, индуктивно связанной с антенной и витком связи, амплитудный детектор, частотный детектор, генератор низкой частоты с управляющим входом, звуковой индикатор, причем выход автогенератора дециметровых волн соединен с входом амплитудного детектора, а выход генерато„„SU„„1068860 А ра. низкой частоты соединен с входом звукового индикатора, о т л и ч а ю- ; щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности обнаружения оно содержит преобразователь частоты, усилитель-ограничитель, инвертор, блок деления, элемент задержки, Функциональный преобразователь и сумматор, при этом выход амплитудного детектора соединен с первым входом блока деления и через инвертор с управляющим входом частотного детектора, полосковая линия автогенератора дециметровых волн, через виток связи индуктивно связана с входом преобразователя частоты, выход которого через усилитель-огра- Е

О ничитель соединен с входом частотного детектора, выход которого соединен с вторым входом блока деления и с вторым входом сумматора, выход блока деления соединен с входом генератора низкой частоты и через эле- Я мент задержки и Функциональйый преобразователь с первым входом сумматора, выход которого соединен с управляющим входом автогенератора дециметровых волн.

10б8860

Изобретение относится к технике обнаружения, а более конкретно к устройствам для обнаружения неоднородностей в различных средах, и может быть использовано для поиска находящихся в земле металлических 5 и неметаллических предметов заданных размеров.

Известно устройство для обнаружения подповерхностных предметов, содержащее автогенератор дециметро- 1Ц вых волн на высокочастотном ламповом триоде с полосковой линией в цепи анод — сетка. Полосковая линия закорочена на конце емкостью достаточно. большой величины, При помощи витка связи полосковая линия взаимодействует с антенной типа волновой канал . В цепи сетки лампы включено сопротивление автосмещения. Для индикации используется микроамперметр, включенный последовательно с сопротивлением автосмещения, и звуковой индикатор, содержащий генератор низкой частоты и выходной каскад с головными телефонами. Выходной каскад управляется напряжением, падающим на сопротивлении автосмещения так, что увеличение напряжения на этом резисторе приводит к уменьшению громкости в головных телефонах.

При попадании металлических пред- ЗО метов в зону действия антенны нагрузка генератора уменьшается, что вызывает существенное увеличение сеточного тока. Присутствие неметаллических предметов увеличивает на- 35 груэку генератора и сеточный ток уменьшается (1 ).

Недостатками устройства являются ограниченная чувствительность к неметаллическим предметам, обладающим 40 электропроводностью, и к композитным системам металл-диэлектрик, а также отсутствие отстройки от влияния,зазора между антенной и поверхностью контролируемого вещества, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для обнаружения неоднородиостей в средах, содержащее автогенератор дециметровых волн с управляющим входом, содержащий транзистор, включенный по схеме с общей базой, резонансную систему с полосковой линией, индуктивно связанной с антенной и витком связи, амплитуд ный детектор, частотный детектор, 55 генератор низкой частоты с управляю- щим входом, звуковой индикатор, причем выход автогенератора, дециметровых воли соединен с входом амплитудного детектора, а выход генератор ц> низкой частоты соединен с входом ,звуковогЬ индикатора (2).

Недостатками известного устройства являются низкие точность и надежность обнаружения из-за наличия корреляции амплитудного и фазового сигналов, а также иэ-за отсутствия отстройки от изменения величины зазора антенна — поверхность Земли.

Цель из обретения — повышение точности и надежности обнаружения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для обнаружения неоднородностей в средах, содержащее автогенератор дециметровых волн с управляющим входом, включающий транзистор, включенный по схеме с общей базой, резонансную систему с полосковой линией, индуктивно связанной с антенной и витком связи, амплитудный детектор, частотный детектор, генератор низкой частоты с управляющим входом, звуковой индикатор, причем выход автогенератора дециметровых волн соединен с входом амплитуд ного детектора, а выход генератора низкой частоты соединен с входом звукового индикатора, содержит также преобразователь частоты, усилитель-ограничитель, инвертор, блок деления, элемент задержки, функциональный преобразователь и сумматор, при этом выход амплитудного детектора соединен с первым входом блока деления и через инвертор с управляющим входом частотного детектора, полосковая линия автогенератора дециметровых волн через виток связи индуктивно связана с входом преобразователя частоты, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с входом частотного детектора, выход которого соединен с вторым входом блока деления и с вторым входом сумматора, выход блока деления соединен с входом генератора низкой частоты и через элемент задержки

H функциональный преобразователь с первым входом сумматора, выход которога соединен с управлякщим входом автогенератора дециметровых волн.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит автогенератор

1 дециметровых волн, амплитудный детектор 2, инвертор 3, преобразователь 4 частоты, усилитель-ограничитель 5, частотный детектор 6, блок

7 деления, элемент 8 задержки, функциональный преобразователь 9, сумматор 10, управляемый генератор ll низкой частоты и звуковой индикатор

12. Автогенератор 1 дециметровых волн собран на транзисторе 13.. Управляемый резистор 14 и резистор 15 образуют цепь смещения в эмиттерной цепи транзистора 13. Резисторы 16 и 17 и конденсатор 18 образуют цепь фиксированного смещения на базу, Конденсатор 19 является конденсатором связи. Конденсатор 20 — переходный. Антенна 21 индуктивно связана

1068860 с полосковой линией 22, с которой связан виток 23 связи. Частотный детектор 6 содержит индуктивности

24 и 25 и резисторы 26 и 27, образующие развязывающие цепи. Варикап 28, конденсаторы 29 — 31 и катушка 32 индуктивности образуют колебательный контур. В состав частотного детектора входит также детектор 33.

Выход генератора 1 дециметровых волн через конденсатор 20 соединен 10 с входом амплитудного детектора 2, выход которого подключен к входу инвертора З.Выход инвертора через цепочку индуктивности 24 и резистора 26 соединен с анодом варикапа 28, катод которого через цепочку индуктивности 25 и резистора 27 соединен с общей шиной устройства, Виток 23 связи подключен к входу преобразователя 4 частоты, выход которого через усилитель-ограничитель 5 соединен с входом частотного детектора б.

Выходы амплитудного и частотного детекторов 2 и 6 подключены на входы блока 7 деления, выход которого соединен с генератором ll низкой частоты и через элемент 8 задержки и функциональный преобразователь 9 с вторым входом сумматора 10, первый вход которого соединен также с выходом частотного детектора 6.,Выход сумматора 10 соединен с управляющим входом управляемого резистора 14.

Устройство работает следующим образом.

При наличии неоднородностей в 35 контролйруемой среде в колебательную систему автогенератора 1 вносится комплексное сопротивление, активная составляющая которого приводит в основном к изменению амплитуды 4О колебаний и в меньшей степени к изменению частоты, а реактивная составляющая вызывает изменение частоты колебаний и в меньшей степени изменение амплитуды. Сигналы на выхо- 45 де амплитудного и частотного детекторов 2 и 6 оказываются взаимно коррелированными. Для устранения взаимной корреляции служат обратные связи. Первая обратная связь образована амплитудным детектором 2, инвертором 3 и цепью с варикапом 28.

При неизменной реактивной составляющей полного внесенного сопротивления увеличение активной составляющей полного внесенного сопротивления 55 увеличение активной составляющей приводит к увеличению амплитуды колебаний и напряжения на выходе амплитудного детектора 2. Напряжение / иа выходе частотного детектора 6 Я) уменьшается. При увеличении напря- / жения на выходе амплитудного детек-( тора 2 напряжение на выходе инвер- тора 3 уменьшается, емкость варика-, jna 28 возрастает, что уменьшает ре- зонансную частоту Фазосдвигающего контура. Напряжение на выходе частот ного детектора 6 уменьшается до первоначальной величины. Вторая обратная связь образована частотным детектором 6, сумматором 10 и управляемым резистором 14. При увеличении реактивной составляющей полного сопротивления уменьшается частота колебаний и напряжение на выходе частотного детектора 6. Напряжение на выходе амплитудного детектора 2 также уменьшается. С выхода частотного детектора б напряжение поступает на сумматор 10 и от сумматора

10 на управляемый резистор 14, изменяя его сопротивление таким образом, что амплитуда колебаний возрастает. Напряжение на выходе амплитуд ного детектора 2 возвращается к первоначальной величине. На выходе блока 7 делейия получается нормированный активный сигнал в меньшей степени, чем сигнал амплитудного де-. тектора 2, зависящий от расстояния до поверхности среды. С выхода блока 7 деления сигнал поступает на генератор 11 низкой частоты, а с него — на звуковой индикатор 12. Напряжение с выхода блока 7 деления используется для создания общей отрицательной обратной связи, для чего выход блока 7 деления подключен к входу элемента 8 задержки, который подавляет быстропеременные помехи.

Выход элемента 8 задержки соединен с входом функционального преобразователя 9, передаточная характеристика которого имеет зону нечувствительности. Сигнал общей отрицательной обратной связи с выхсда сумматора 10 поступает на резистор 15.

При наличии объектов в зоне действия антенны 21 изменяется режим автогенератора 1 дециметровых волн в зависимости от свойств обнаруживаемой неоднородности. С увеличением проводимости обнаружнваемого объекта уменьшается нагрузка автогенератора и увеличивается амплитудная составляющая сигнала.

Использование двух некоррелированных сигналов — амплитудного и частотного — позволяет легко определять свойства обнаруживаемого объек-. та, что обеспечивает повышение точности и чувствительность устройства.

Использование в качестве выходного сигнала нормированного внесенного сопротивления позволяет осущест. вить отстройку от величины зазора, причем наибольшая ширина этой зоны имеет место при обнаружении полупровсдящих объектов, Использование обратных связей для получения двух кекоррелированных параметров, снижающих погрешность от влияния измерений зазора, йовышает точность и надежность обнаружения.

Составитель В. Попадько

Редактор О. Юрковецкая Техред О.Неце Корректор,Ю. Макаренко

Ю

Заказ 11458/41 Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раукигкая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,.r. Ужгород, ул. Проектная, 4