Радиометр

 

Изобретение относится к технике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерения радиационной температуры объектов Радиометр содержит антенну 1, модулятор 2, направленный ответвитель 3, усилитель 4 ВЧ, квадратичный детектор 5, усилитель 6 НЧ, перемножители 7 и 14, фильтры 8 и 15 нижних частот весовой сумматор 9, делитель 10 напряжений, блок 11 регистрации, г р 12 шума, фазовращатель 13, задающий г-р 16 и делитель 17 частоты. Цель достигается путем формирования на выходе блока 11 регистрации постоянного напряжения которое пропорционально радиационной температуре объекта и не зависит от коэффициента передачи радиометра и коэффициента отражения на границе раздела антенна - объект. 1 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ts»s G 01 R 29/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4008122/09 (22) 03.01.86 (46) 07.02.91, Бюл. ¹ 5 (72) В.С.Гаевский, С.В.Маречек, Ю.В.Мешков, Ю.Н.Муськин и В.М.Поляков (53) 621.317 (088.8) (56) Есепкина Н.А, и др. Радиотелескопы и радиометры. — М.: Наука, 1973.

Harada Н. and all.À 1-2 GHz Radiometer

for Subcutaneous Tissue Temperature Measurement, The Transactions of the Institute of

Flectronics and Communication Engineers of

Japan, V. J65-С, ¹ 8,1982, р. 645 — 651. (54) РАДИОМЕТР (57) Изобретение относится к технике СВЧ.

Цель изобретения — повышение точности

„„59„„1626205 А1 измерения радиационной температуры объектов. Радиометр содержит антенну 1, модулятор 2, направленный ответвитель 3, усилитель 4 ВЧ, квадратичный детектор 5, усилитель б НЧ, перемножители 7 и 14, фильтры 8 и 15 нижних частот, весовой сумматор 9, делитель 10 напряжений, блок 11 регистраций, г-р 12 шума, фазовращатель

13, задающий г-р 16 и делитель 17 частоты.

Цель достигается путем формирования на выходе блока 11 регистрации постоянного напряжения, которое пропорционально радиационной температуре объекта и не зависит от коэффициента передачи радиометра и коэффициента отражения на границе раздела антенна — обьект. 1 ил.

1626205

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к модуляционным радиометрам СВЧ диапазона, применяемым для приема и измерения электромагнитного излучения объектов, расположенных в непосредственной близости к антенне, например для исследования собственного электромагнитного излучения биологических объектов, почвы, водных растворов и т.п.

Цель изобретения — повышение точности измерения радиационной температуры объектов, На чертеже представлена структурная электрическая схема радиометра.

Радиометр состоит из антенны 1, моду лятора 2, направленного ответвителя 3, усилителя 4 высокой частоты, квадратичного детектора 5, усилителя 6 низкой частоты, пеового перемножителя 7, первого фильтра

8 нижних частот, весового сумматора 9, делителя 10 напряжений, блока 11 регистрации, генератора 12 шума, фазовращателя

13, егоpot.o перемножителя 14, второго фильтра 15 нижних частот, задающего генератора 16 и делителя 17 частоты.

Радиометр работает следующим образом.

Измерения мощности теплового излучения исследуемо о обьекта ведут при двух различных заданных значениях мощности шумового сигнала, например, Т«г > T„», вырабатываемого генератором 12 шума. Это необходимо для учета коэффициента отражения на границе раздела антенна - объект и флуктуаций коэффициента усиления радиометра, Мощность теплового СВЧ-излучения исследуемого объекта, пропорциональная радиационной температуре T объекта, поступает на границу раздела антенна — объект. Часть мощности, пропорциональная

TR, отражается от границы раздела и затухает в среде объекта (R — коэффициент отражения на границе раздела антенна объект).

Оставшаяся часть мощности, пропорциональная

Т(1 — R) = Tq, (1) принимается антенной 1 и по<.тупает на вход модулятора 2.

Задающий генератор 16 формирует управляющее напряжение "меандр" частотой

F>, а делитель 17 частоты формирует управляющее напряжение "меандр" частотой Fz, причем

Fi = 2Гг. (2)

Управляющее напряжение "меандр" с частотсй F> поступает на управляющий вход модулятора 2, который с частотой Fi обеспечивает поочередное подключение и отклю40

ГГ

35 чение выхода антенны 1 с входом направленного ответвителя 3. Управляющее напряжение "меандр" с частотой Гг осуществляет модуляцию мощности генератора 12 шума поочередно до шумовых температур ТШ1 и Т«г. Поскольку фазы колебаний управляющих напряжений синхронизированы, а частоты связаны соотношением (2), имеет место четыре повторяющихся интервала времени, обусловленные различными состояниями модулятора 2 и генератора 12 шума.

Мгновенные значения напряжения 0ъ

0г, U„- и U4, возникающие на выходе усилителя 6 низкой частоты для каждого интервала времени, определяются следующим образом.

Вход направленного ответвителя 3 отключен от выхода антенны 1. От генератора

12 шума поступает на выход модулятора 2 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурои Т«», Далее этот шумовой сигнал полностью отражается от закрытого модулятора 2 и проходит через направленный ответвитель 3

О =КТШ ° С, (3) где К вЂ” размерный коэффициент передачи радиометра от входа модулятора 2 до выхода усилителя 6 низкой частоты;

С вЂ” постоянная составляющая напряжения, одинаковая для всех четырех интервалов времени.

Вход направленного ответвителя 3 отключен от выхода антенны 1, От генератора

12 шума поступает на выход модулятора 2 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурой Т«,г, далее аналогично первому интервалу времени имеют

Иг = КТшг + С. (4)

Вход направленного ответвителя 3 подключен к выходу антенны 1. Мощность теплового СВЧ-излучения, принятая антенной. согласно выражению (1), поступает через модулятор 2, направленный ответвитель 3 на выход УВЧЧ, через квадратичный детектор 5 на выход усилителя частоты, От генератора 12 шума поступает на выход модулятора 2 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурой

Т«» далее этот шумовой сигнал проходит ерез открытый модулятор 2 в антенну 1 частично отражается от границы раздела антенна — объект с коэффициентом отражения R, проходит через открыть:й модулятср

2, направленный ответвитель 3 на вылод усили1еля 6 ниэкои частоты.

При этом мгновенное значение напряжения, возникающее на выходе усилителя 6 низкой частоты для 1реTüåãо инTpðâàëа вре1626205 мени. пропорционально сумме мощностеи следующих сигналов

0з = KT (1 — R) + КТш1Я + С. (5)

Вход направленного ответвителя 3 подключен к выходу антенны 1. Мощность теплового СВЧ-излучения исследуемого обьекта проходит до выхода усилителя б низкой частоты. От генератора 12 г1ума поступает на выход модулятора 2 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурой Тшг, далее этот шумовой сигнал проходит на выход усилителя 6 низкой частоты аналогично гретьему интервалу времени.

При этом на его выходе возникает мгновенное значение напряжения

04 = КТ (1 — R) + КТш2Я + С. (б!

Выходное напряжение усилителя 6 низкой частоты поступает на входы первого 7 и второго 14 перемножителей. На в;арой вход первого перемножителя 7 подаегся

"меандр" с частотой F2. При этом 1à его выходе после сглаживания в первом фильтре 8 нижних частот с заданной постоянной

1 времени т >) - получают постоянное напряжение

0с1=11з U4 U1 U2 =

= 2КТ (1 R) К (Тш1 + Тшг)(1 R) (7)

На второй вход второго пере1лножителя

14 поступает "меандр" с частотой F2, задержанный во времени с помощью фазовращателя 13 на одну четверть периода (со сдвигом по фазе на 90 градусов). При этом на его выходе после сглаживания во втором фильтре 15 нижних частот с заданной постоянной времени получают постоянное напряжение

UC2 = U2 — U1+ U4 — Ua =

= К (Тш2 — Тш1)(1 — Я), (8) которое поступает в качестве делителя в делитель 10 напряжений и на первый вход весового сумматора 9 для компенсации постоянной составляющей напряжения Ос1, обусловленной наличием е выражении (7) члена К (Тш1+ Тшг)(! — R). ПРичем коэффициенты передачи входов сумматора 9 выбираются таким образом, чтобы выполнялось равенство а (Тш1 + Тш2) = Ь (Тшг — Тш1), (9) где à, b — коэффициенты передачи второго и первого входов сумматора соответственно.

Таким образом на второй вход делителя

10 напряжений в качестве делимого поступает напряжение

0т -2КэТ(1 — R), (10)

5 а после проеедвния операции деления s нем на вход блока 11 регистрации поступает напряжение

U 2КаТ 1 — R

UC2 шг — Тш1 1 R

2а 1 г — Тш1 которое пропорционально радиационной температуре объекта, не зависит от коэффициента передачи радиометра и коэффициента отражения на границе раздела антенна -- объект.

Постоянные коэффициенты а и Ь определяются в процессе калибровки прибора, 2G

Формула изобретения

Радиометр, содержащий последовательно соединенные антенну, модулятор, 25 направленный ответвитель, усилитель высокой частоты. квадратичный детектор, усилитель низкой частоты, первый перемножитель и первый фильтр нижних частот, задающий генератор, генератор шума, выход которого соединен с вторым входом направленного ответвителя, и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения радиационной температуры. введены последова35 тельно соединенные делитель частоты, фазовращатель. второй перемножитель, второй фильтр нижних частот и делитель напряжения, а также весовой сумматор, при этом выход задающего генератора со40 единен с входами генератора шума и делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом модулятора и вторым входом первого перемножителя, второй вход второго перемножителя сое45 динен с выходом усилителя низкой частоты, выход второго фильтра нижних частот соединен с первым входом весового сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход — с вторым входом делителя напряжений, выход которого соединен с входом блока регистрации.