Устройство сигнализации границы раздела сред

 

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано для индикации границы раздела сред с различной полной проводимостью, для обнаружения скрытых предметов, для определения электрофизических свойств материалов. Цель изобретения - расширение класса контролируемых сред, повышение чувствительности и эксплуатационной надежности. При подаче в полупроводниковый диод 1 рабочего напряжения от источника 6 питания в резонаторе 2 возникает сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал, которьш поступает на контролируемую границу раздела сред I-II. В контуре 9 низкой частоты также образуются автоколебания, частота которых в 100 раз ниже частоты СВЧ-колебаний в резонаторе 2. Конденсаторы 8 и 13 предназначены для развязки источника питания от контура и индикатора. При смене положения границы раздела сред изменяется величина СВЧ-нагрузки, приведенная к клеммам полупроводникового диода , изменяется его проводимость, что приводит к изменению частоты колебаний , которые фиксируются частотным детектором 14 и наблюдаются на индикаторе 7. 1 ил. (Л to о: со

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 F 23/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3792562/24-10 (22) 23.07.84 (46) 07.02.86. Бюл. ¹ 5 (71) Институт технической механики

АН УССР (72) И.И.Соколовский,В.Ф.Коломойцев, А.В.Кравченко и В.Я.Крысь (53) 681.128.82(088.8) (56) Wirreless Wor|d, Febr.,19809

86, ¹- 2, р. 34.

Полупроводниковый СВЧ-измеритель параметров диэлектрических материалов. — Тезисы докладов I Всесоюзной межвузовской конференции нОптические и радиоволновые методы и средства неразрушающего контроля материалов и изделий", Фергана, 1981, с. 67-70, (54) УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ ГРАНИЦЫ

РАЗДЕЛА СРЕД (57) Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано для индикации границы раздела сред с различной полной проводимостью, для обнаружения скрытых предметов, дЛя определения элект„„SU„„1210069 рофизических свойств материалов.

Цель изобретения — расширение класса контролируемых сред, повышение чувствительности и эксплуатационной надежности. При подаче в полупроводниковый диод 1 рабочего напряжения от источника 6 питания в резонаторе 2 возникает сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал, который поступает на контролируемую границу раздела сред I-II. В контуре 9 низкой частоты также образуются автоколебания, частота которых в 100 раз ниже частоты СВЧ-колебаний в резонаторе 2.

Конденсаторы 8 и I3 предназначены для развязки источника питания от контура и индикатора. При смене положения границы раздела сред изменяется величина СВЧ-нагрузки, приведенная к клеммам полупроводникового диода, изменяется его проводимость, что приводит к изменению частоты колебаний, которые фиксируются частотным детектором 14 и наблюдаются на индикаторе 7. 1 ил.

1210069

Изобретение относится к радиотех: нике сверхвысоких частот и может быть использовано для индикации границы раздела сред с различной полной проводимостью, для обнаружения скрытых предметов, для определения электрофизических свойств материалов и т.д.

Цель изобретения — расширение класса контролируемых сред, повышение чувствительности и эксплуатационной надежности.

В сверхвысокочастотном генераторе, содержащем СВЧ-резонатор и включенный в него полупроводниковый диод (диод Ганна), подключенный к источнику питания и индикатору, между полупроводниковым диодом и индикатором введены последовательно включенные контур низкой частоты и частотный детектор, частота низкочастотного контура должна быть на два порядка ниже частоты сверхвысокочастотного генератора, а параметры контура низкой частоты и полупроводникового диода связаны соотношением

1, R

-->/ь / - - 1 р к где P - волновое сопротивление к контура;

R — омическое сопротивление контура;

С вЂ” отрицательная проводимость

1 полупроводникового диода, На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Полупроводниковый диод I установлен в волновом резонаторе 2, образованном отрезком волноводной линии 3 и короткозамыкающим поршнем 4, H через фильтр 5 нижних частот (проходной конденсатор) подключен к источнику б питания. Между полупроводниковым диодом и индикатором 7 включены конденсатор 8 и контур 9 низкой частоты, образованный конденсатором 10, индуктивностью 11 и резонатором 12, образующие совместно с полупроводниковым диодом 1 автогенератор с частотой генерации на два порядка ниже частоты резонатора 2, конденсатор 13 и частотный детектор 14. Выход сверхвысокочастотного генератора обращен к границе раздела сред ) и II с различающимися параметрами.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на полупроводниковый диод 1 рабочего напряжения от источника б питания в резонаторе 2 возникает сверхвысокочастотный сигнал, который поступает на контролируемую границу раздела сред I-II. В контуре 9 низкой частоты также образуются автоколебания, частота которых в 100 раз ниже частоты сверхвысоко1О частотных колебаний в резонаторе 2.

Амплитуда сверхвысокочастотных колебаний определяется отрицательным наклоном на вольт-амперной характеристике в точке смещения, амплитуда

15 низкочастотных колебаний в контуре 9 — средним значением отрицательного наклона, который выше, чем наклон в точке смещения. Амплитуда гармонических низкочастотных коле2п баний максимальна при cooтношении у-казанных частот 100 — 140. Конденсаторы 8 и 13 предназначены для развязки источника питания от контура и индикатора.

25 Из анализа схемы на усточивость ° гармонических низкочастотных колебаний следует, что устойчивая гечерация в контуре 9 релизуется при соотношении между проводимостью диода G и параметрами контура равном

1 "к р7

-->/G /> --к где P, = - — — — волновое сопротивле С,+С, ние контура;

35 С,р и Ск —. соответственно емкости фильтра и контура.

При этом частота автоколебаний в контуре 9 определяется выражением

4О т.„(С +С )

При смене положения границы раздела сред изменяется величина СВЧ-нагрузки, приведенная к клеммам полупровоцникового диода, изменяется его 15 проводимость, что приводит к изменению частоты колебаний, и эти изменения фиксируются частотным детектором 14 и наблюдаются на индикаторе 7.

Благодаря большой амплитуде колебаИ ний в контуре 9 эти изменения частоты значительны даже при небольших изменениях величины нагрузки, вызванных сменой положения гранип раздела сред.

Формула изобретения

Устройство сигнализации границы раздела сред, содержащее сверхвысокоСоставитель А.Мартынов

Редактор О.Юрковецкая Техред A.Бойко .Корректор В.Бутяга

Заказ 5 11/52 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

3 1 частотный генератор, состоящий из

СВЧ-резонатора и включенного в него полупроводникового диода, подключенного к источнику питания и индикатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствитель210069 4 ности, расширения класса контролируе-. мых сред и повышенич эксплуатационной надежности, в него введены контур низкой частоты и частотный детектор, включенные последовательно в цепь между полупроводниковым диодом и индикатором.