Измеритель эффективной площади рассеяния металлических эталонных сфер

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при калибровке техники, измеряющей рассеивающие свойства различных радиолокационных целей. Технический результат состоит в упрощении определения эффективной площади рассеяния (ЭПР) металлических эталонных сфер. Измеритель состоит из гибкой калиброванной измерительной ленты, снабженной метками, размещенными на заданном расстоянии от эталонной точки. Для измерения ЭПР эталонная сфера окружается петлеобразным концом измерительной ленты по длине ее большого круга. Вытянутый свободный конец ленты в месте расположения скользящего соединения, при совмещении эталонной точки с меткой, укажет значение ЭПР данной измеряемой сферы в метрах квадратных. 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при калибровке техники, измеряющей рассеивающие свойства различных радиолокационных целей.

Калибровка измерительных установок осуществляется по отношению к известной эффективной площади рассеяния (ЭПР) эталонной цели. В качестве эталонной цели обычно используют металлические сферы, так как их значения ЭПР можно рассчитать (Блор. Экспериментальная проверка коэффициентов рассеяния металлических сфер. ТИИЭР, т.51, №9, с.1268, 1963). Однако изготовление сфер заданных размеров является трудоемким процессом. Сначала выдавливаются полусферы из листового алюминия, которые затем свариваются, подвергаются абразивной обработке и глянцеванию (Торгованов В.А., Майзельс Е.Н. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. М.: Сов. радио, с.204). Для того чтобы исключить этот трудоемкий процесс изготовления, берут готовые металлические сферы, которые используются в разных производственных сферах, например элементы подшипников и т.д. В качестве сфер большого диаметра возможно использование надувных шаров из отражающей эластичной тефлоновой пленки, к которым относятся малоразмерные шары, сферические оболочки дрейфующих аэростатов, метеорологических зондов и т.д. В этих случаях выбор готовых сфер из числа имеющихся требует априорного знания их ЭПР для того, чтобы определить оптимальное количество эталонов с заданной ЭПР для калибровки измерительных установок в пределах имеющегося динамического диапазона (Марлоу, Ватсон и Ван-Хозер. Комплекс RAT SCAT для измерения радиолокационного поперечного сечения целей. ТИИЭР, т.53, №8, 1965). Такая же задача стоит и для случая надувных (резиновых) проводящих сферических структур: до каких размеров надувать сферу? Таким образом, для того чтобы исключить многократные прецизионные измерения геометрических размеров готовых сфер с целью определения их ЭПР, требуется измеритель ЭПР металлических эталонных сфер.

Наиболее близкое к предлагаемому техническое решение реализовано в известном измерителе количества макаронных изделий (Измеритель количества макаронных изделий. Патент США №4214369, МКИ G01B 3/02, 1980), который служит для точного определения количества сырых спагетти или вермишели, необходимого для приготовления определенного объема готового продукта. Измеритель состоит из гибкого калиброванного измерительного троса (ленты), один конец которого соединен с кольцом и эталонной точкой, отделенной от указанного кольца и имеющей вид внешнего выступа, с которым петлеобразный свободный конец измерительного троса образует скользящее соединение. Совершенно очевидно, что такой измеритель не пригоден для определения ЭПР эталонных сфер.

Задачей настоящего изобретения является упрощение процесса определения эффективной площади рассеяния эталонных сфер.

Для решения данной задачи в известном устройстве-измерителе количества макаронных изделий гибкий калиброванный измерительный трос (лента) оснащается метками, размещенными на расстоянии от эталонной точки согласно соотношению

L₁=(4πσ_i)^1/2,

где i=1, 2, 3,...;

π=3,1415926;

σ_i - значение ЭПР, соответствующее i-й метке, м².

Принцип работы устройства-измерителя основывается на следующем.

Сфера обладает свойством рассеивать энергию во все стороны равномерно. В коротковолновой (высокочастотной) области, когда радиус сферы больше длины волны измерительной установки (r>>λ) ЭПР сферы определяется исходя из выражения (Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: Сов. радио, с.103, 1975):

и, как видно, не зависит от длины волны. Поэтому для коротковолновой области, когда 2kr>>1, где k=2π/λ, λ - длина волны, r - радиус сферы, достаточно измерить длину большого круга сферы (L) (под большим кругом - кругом радиуса r - понимают сечение сферы плоскостью, проходящей через ее центр), где

и, в соответствии с выражением (1), установить ее зависимость от значения ЭПР согласно соотношению:

Таким образом, если на калиброванной измерительной ленте разместить метки на расстоянии от эталонной точки исходя из зависимости (3), то можно по длине большого круга сферы определить ее значение ЭПР.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется фиг.1, 2, 3.

На фиг.1 представлен внешний вид измерителя ЭПР металлических эталонных сфер, где

1 - гибкая калиброванная измерительная лента;

2 - кольцо;

3 - эталонная точка;

4 - метки;

5 - металлическая эталонная сфера.

На фиг.2 изображена область применения (а) предлагаемого измерителя исходя из условий коротковолновой области, а также возможный диапазон изменения значений ЭПР эталонных сфер следуя выражению (1). Из фиг.2 также можно определить требуемую длину калиброванной измерительной ленты (k) в метрах.

На фиг.3 представлен внешний вид калиброванной измерительной ленты с логарифмической шкалой измеряемых значений ЭПР (масштаб 1:10).

Измеритель работает следующим образом (фиг.1).

Берут металлическую (проводящую) сферу 5. Окружают ее петлеобразным концом измерительной ленты 1 таким образом, чтобы она плотно опоясывала поверхность сферы по всей длине ее большого круга. Для этого вытягивают за кольцо 2 свободный конец измерительной ленты через скользящее соединение, расположенное в месте эталонной точки 3. Вытянутый таким образом свободный конец ленты в месте расположения скользящего соединения при совмещении эталонной точки (i=0) с i-ой меткой и укажет значение ЭПР данной измеряемой сферы в метрах квадратных.

Реализация заявляемого устройства-измерителя не представляет трудностей. Очевидно, что изобретение не ограничивается вышеизложенным примером его осуществления. Исходя из его схемы могут быть предусмотрены и другие варианты осуществления, не выходящие за рамки предмета изобретения.

Измеритель эффективной площади рассеяния металлических эталонных сфер, содержащий гибкую калиброванную измерительную ленту с кольцом на одном из ее концов и эталонной точкой, отделенной от указанного кольца, в виде внешнего выступа, с которым петлеобразный свободный конец ленты образует скользящее соединение, отличающийся тем, что измерительная лента снабжена метками, размещенными на расстоянии от эталонной точки согласно соотношению

L_i=(4πσ_i)^1/2,

где L_i - расстояние от эталонной точки до i-й метки, м;

i=1, 2, 3,...;

π=3,1415926;

σ_i, - значение эффективной площади рассеяния сферы, м², соответствующее i-й метке.