Способ бесконтактного электромагнитного

 

2!8439

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42Ь, 11

421, 46/04

Заявлено 02Л.1967 (№ 1124610/25-8) с присоединением заявки №

МПК G Olb

G 01п

УДК 531.717.11.082.74 (088.8) Приоритет

Опубликовано 17.V.1968. Бюллетень J¹ 17

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Минист,"ос

СССР

Дата опубликования описашгя 4.IX.1968

Ав.оры изобретения

Заявитель

В. С. Лучининов и В. И. Рудаков

Ленинградский электротехнический институт им, В. И. Ульянова (Ленина) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЬ1 ПЛОСКОГО ИЗОТРОПНОГО

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ

N = V + N "+У ", (2) д№

20 дг дя

=0

10 (t -(10 гтрк.

Известны бесконтактные электромагнитные способы измерения толщины плоских изотропHbIx диэлектрических слоев, например ледника или ледяного поля, заключающиеся в том, что толщину слоя замеряют по коэффициенту отражения от слоя льда, являющегося периодической функцией отношения толщины слоя к длине электромагнитной волны, или по времени запаздывания электромагнитного сигнала, отраженного ложем ледника.

Сущность предложенного способа заключается в том, что для измерения толщины слоя, по крайней мере на двух различных фиксированных частотах, устанавливают порог чувствительности приемника равным величине прошедшего или отраженного сигнала и по изменению чувствительности приемника определяют толщину слоя.

Для пояснения предложенного способа необходимо рассмотреть неоднородный изотропный плоский слой с параметрами е, ро, разделяющий две безграничные среды с параметрами ес, ыс и ет, Ро, где Рр и 1то — диэлектРическая и магнитная проницаемость вакуума.

Пусть из среды (ес, ис) на слой норхтально к его поверхности падает плоская монохроматическая волна.

Обозначим плотно "ть потока мощности в тадающей волне через П,, а в отраженной (прошедшей) через П, Тогда суммарное затуi:àíèå определится как

У 101 О Дб (1)

Величину A м,ожно представить в виде суммы нескольких члеH08 где М вЂ” затухание, обусловленное поглоще10 нием поля в веществе слоя, N" — затухание, обусловленное рассеянием на неоднородностях структуры слоя, Л " — затухание, связанное с конечными значениями коэффициентов отражения и прозрачности границ слоя.

Пусть в некотором диапазоне частот имеют место соотношения:. л,и, =о

Для льда условия (3) выполнены в так называемом «спокойном диапазоне»

218439 — /1 tg о1 (2 tg 62 = COnStÿ а Z=101g и, ®, 1

h Bz, А где В= — „. (5) Предмет изобретения (9) (10) Составитель A. Кузин

Редактор Г. А. Яковлева Техред А. А. Камышникова Корректор М. П. Ромашова

Заказ 2363)21 Тираж 530 Подписное

ЦПИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Минисгров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

Развернутое выражение для V имеет вид (при работе на отражение)

N " 6 1à — вс1вь>, (4) с во где h — толщина слоя; с — скорость света в вакууме; — частота;

tg 6 — тангенс угла потерь материала слоя.

Практически для всех существующих матед(f g ) риалов 0 . Это позволяет найти h дf по результатам двух измерений на разных частотах.

Пусть при данной частоте f интенсивность отраженного сигнала равна пределу чувствительности приемника П>.

Тогда суммарное затухание на данной частоте

М,=101g П".

П

Изменяя частоту до величины f2, например, так, чтобы уменьшить Nj и одновременно, уменьшая чувствительность приемника до исчезновения принимаемого сигнала (что соответствует новому известному пределу чувствительности Пв), аналогично найдем

N2 101 (6)

rll

Из выражений (5) и (6) получим

N, — N2 = 101g (7)

02 1

Но из выражений (3) и (4) следует

17,36тв 1 о

У вЂ” N2 = / — h . (f>tg 4 — f tg4). (8)

Объединяя выражения (8) и (7), получим окончательно

1аПП

h=

f1 tg l f2 g 2 с 5,5 10в где А—

17,36 -- 1 в/во 1 в/во

Б слУчае Пот — — Поз имеем

П, А10 Ig

h=

f>tg > — f2tg о2

Поскольку в рассматриваемом диапазоне длина волн tg 6 практически не зависит от температуры (кроме того, в условиях Антарктики температура по глубине ледника меняется незначительно), то есть заглубления приемника, можно написать

Если фиксировать П>, то толщина слоя будет прямо пропорциональна заглублению при20 емника

Легко подсчитать, что при изменении частоты от 102 до 2 ° 102 ги, А=5 ° 105 при t= 12 Ñ, и, следовательно, при h=2000 м, z= 320 дб.

При использовании способа необходимо выбирать режим работы так, чтобы интерференцией в слое можно было пренебречь.

Предложенный способ обладает высокой точностью, универсальностью (возможностью использования в сочетании с авиацией для исследования больших площадей, возможностью исследования параметров сложных поглощающих сред, разнообразием вариантов конструктивного воплощения: работа на отражение или на просвет и т. д.), возможностью использования узкого дискретного спект ра частот.

40 Способ бесконтактного электромагнитного измерения толщины плоского изотропного диэлектрического слоя, например ледника или ледяного поля, разделяющего две однородные изотропные среды с электромагнитными пара45 метрами, отличными от параметров слоя, отлича ощийся тем, что, с целью измерения толщины слоя, по крайней мере на двух различных фиксированных частотах, устанавливают порог чувствительности приемника равным величине прошедшего или отраженного сигнала

I по изменению чувствительности приемника определяют толщину слоя.