Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов



Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов
Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов

 


Владельцы патента RU 2482518:

Разевиг Владимир Всеволодович (RU)

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах. Способ включает в себя ступенчатое изменение сигнала в заданном диапазоне частот с равномерным шагом в диапазоне

от

до ,

где kmin=0,72; kmax=0,81; D - диаметр антенны; с - скорость света, количество отдельных частот в диапазоне от fmin до fmax не менее пяти, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики путем изменения мощности передатчика, выравнивание амплитудно-частотной характеристики также может быть осуществлено за счет изменения коэффициента усиления приемника. Технический результат заключается в повышении глубины обнаружения объектов в конденсированных средах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к способам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах.

Уровень техники

Известен способ подповерхностного зондирования (Финкельштейн М.И., Кутев В.А., Золотарев В.П. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии. М., Недра, 1986, с.46). Он основан на использовании непрерывного сигнала с изменением частоты по симметричному или несимметричному пилообразному закону. Частота биений между опорным / прямым / и отраженным сигналами является функцией расстояния до объекта. Недостатком устройства, препятствующим получению требуемого технического результата, является низкая разрешающая способность, т.е. невозможность определения расположения и формы неоднородностей и включений в плане исследуемого объекта.

Известен также способ зондирования конденсированных сред (Journal of Applied Physics, v.56, №9, 1984, p.2575) со ступенчатым изменением частоты в заданном диапазоне. Недостатком способа, препятствующим получению требуемого технического результата, является то, что изменение частоты более чем на 25% приводит к резкому уменьшению амплитуды зондирующего сигнала на краях частотного диапазона, а также сложности с получением равномерной амплитудно-частотной характеристики.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ зондирования конденсированных сред (заявка на изобретение RU 2000103678 G01V 3/12, G01N 22/00 от 17.02.2000 г.) со ступенчатым изменением сигнала в заданном диапазоне частот, при этом частоты зондирующего сигнала выбираются с равномерным шагом в диапазоне

от

до ,

где kmin=0,72;

kmax=0,81;

D - диаметр антенны;

с - скорость света,

при этом количество отдельных частот в диапазоне от fmin до fmax должно быть не менее пяти.

Недостатком данного способа является то, что при его реализации возникает проблема неравномерности амплитудно-частотной характеристики, которая приводит к уменьшению динамического диапазона, и, как следствие, уменьшению глубины обнаружения объектов в конденсированных средах.

Сущность изобретения

Задача

Техническая задача состоит в устранении указанного недостатка за счет автоматического выравнивания амплитудно-частотной характеристики.

Сущность способа

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа дополнительно осуществляется автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики путем изменения мощности передатчика, выравнивание амплитудно-частотной характеристики также может осуществляться за счет изменения коэффициента усиления приемника.

Перечень фигур

На фиг.1 представлена блок-схема подповерхностного голографического локатора (1 - передатчик; 2 - приемник; 3 - система выравнивания АЧХ; 4 - средство управления и отображения визуальной информацией об объекте (ЭВМ); 5 - исследуемый объект в конденсированной среде).

На фиг.2 представлены радиоголограммы, полученные при различных частотах (f=3,6…4,0 ГГц), без выравнивания и с выравниванием АЧХ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Техническая реализация способа показана на блок-схеме подповерхностного голографического локатора фиг.1. При сканировании поверхности конденсированной среды подповерхностным голографическим локатором амплитуда отраженного от поверхности сигнала посылаемого передатчиком 1 значительно превосходит амплитуду сигнала отраженного от исследуемого объекта 5. Из-за неравномерности амплитудно-частотной характеристики отраженного от поверхности сигнала изменение амплитуды принимаемого сигнала на входе приемника 2 может в несколько раз превышать амплитуду сигнала отраженного от исследуемого объекта 5. Это приводит к ограничению значения усиления приемника 2 и уменьшению контрастности изображения исследуемого объекта 5, получаемого на средстве управлении и отображения визуальной информацией об объекте (ЭВМ) 4.

При выравнивании амплитудно-частотной характеристики системой выравнивания 3 сигнал с постоянной амплитудой, отраженный от поверхности конденсированной среды, может быть компенсирован (вычтен) из принимаемого сигнала и усиление сигнала отраженного от исследуемого объекта 5 будет увеличено в несколько (до десяти) раз. Это приводит к увеличению контрастности исследуемого объекта на получаемом радиоголографическом изображении.

Аналогично амплитудно-частотная характеристика может быть выравнена путем изменения коэффициента усиления входного усилителя приемника 2.

Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов был реализован при разработке экспериментального образца подповерхностного голографического локатора «Раскан-2». На фиг.4 представлены радиоголограммы, полученные при различных частотах (f=3,6…4,0 ГГц), без выравнивания и с выравниванием АЧХ. В ходе экспериментов проводилось зондирование одного и того же участка макета стены. Частота в каждом из экспериментов выбиралась индивидуально и представляла последовательный ряд радиоизображений, снятых в диапазоне от 3,6 до 4,0 ГГц с шагом в 100 МГц. Эксперименты проводились на участке макета стены, на котором размещались следующие объекты: два провода, пять монет и отверстие во втором слое штукатурки (оно расположено в правой части изображения). Просматривая последовательно радиоголограммы без выравнивания амплитудно-частотной характеристики (левый ряд), видно, что с увеличением частоты контрастность объектов меняется по отношению к фону. При осуществлении выравнивания частоты качество радиоголографического изображения существенно возрастает, что дает возможность исследовать объекты на большей глубине залегания.

Проведенные эксперименты показали высокую эффективность предлагаемого способа получения радиоголограмм подповерхностных объектов и разработанного на его основе экспериментального прибора для технической диагностики строительных конструкций.

Анализ, проведенный заявителем по известному ему уровню техники, показал, что предлагаемое изобретение, обладающее новизной и промышленной применимостью, отвечает в отношении совокупности его существенных признаков требованию критерия «изобретательский уровень», из уровня техники не известен также механизм достижения технического результата, раскрытого в материалах заявки.

1. Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов, включающий в себя ступенчатое изменение сигнала в заданном диапазоне частот с равномерным шагом в диапазоне от до , где kmin=0,72; kmax=0,81; D - диаметр антенны; с - скорость света, количество отдельных частот в диапазоне от fmin до fmax не менее пяти, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики путем изменения мощности передатчика.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выравнивание амплитудно-частотной характеристики осуществляется за счет изменения коэффициента усиления приемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геоэлектроразведке с использованием электромагнитного поля изменяющейся частоты и может быть применено при выполнении различного рода поисковых и инженерно-геологических исследований.

Изобретение относится к геофизическим измерениям, выполняемым в море (4) над морским дном (1) с пластами (3) породы, имеющими относительно низкое удельное сопротивление, для обнаружения возможной нижележащей нефтегазоносной породы-коллектора (2), имеющей относительно высокое удельное сопротивление.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при электромагнитном зондировании верхней части геологического разреза. .

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к устройствам, предназначенным для обнаружения инородных образований в почве, а конкретно мин, в частности противопехотных.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для морской электромагнитной разведки углеводородных коллекторов. .

Изобретение относится к геофизике, в частности к устройствам геоэлектроразведки с использованием электромагнитных волн высокой частоты, и может быть использовано при разведке полезных ископаемых, а также для поиска инженерных коммуникаций и других скрытых неоднородностей в подповерхностном слое земной поверхности.

Изобретение относится к мониторингу природных сред и предназначено для определения состояния ионосферы. .

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в области сейсмологии и геоэлектричества и может быть использовано для прогнозирования землетрясений

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для зондирования многолетнемерзлых пород с целью изучения их строения и свойств

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для исследования подповерхностных структур

Использование: для детектирования электромагнитного излучения. Сущность: заключается в том, что быстродействующая и миниатюрная система детектирования, в частности, электромагнитного излучения в гигагерцовом и терагерцовом диапазонах содержит полупроводниковую структуру, имеющую двумерный слой носителей заряда или квазидвумерный слой носителей заряда с включенным одним дефектом или многочисленными дефектами, по меньшей мере первый и второй контакты для слоя носителей заряда и устройство для измерения фотоэлектродвижущей силы между первым и вторым контактами. Работа системы согласно различным осуществлениям основана на резонансном возбуждении плазменных волн в полупроводниковой структуре. Технический результат: обеспечение возможности детектирования электромагнитного излучения в гигагерцовом и терагерцовом диапазонах посредством быстродействующей и миниатюрной системы детектирования. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 32 ил.

Использование: изобретение относится к области техники, занимающейся подповерхностной радиолокацией объектов. Сущность изобретения заключается в зондировании среды сверхнизкочастотными гармоническими электромагнитными колебаниями. При этом производят периодическое переключение антенны с генератора на приемник таким образом, что в моменты подключения генератора приемник отключен, а в моменты отключения генератора антенна соединена с приемником. Частота генератора равна единицам, десяткам, сотням или тысячам Гц. Частота коммутации в десять и более раз превышает частоту генератора и кратна ей. Периодическое включение, отключение генератора и приемника приводит к излучению разрывных колебаний и приему отраженных от зондируемого объекта колебаний в моменты времени, когда нет излучения. Принятый сигнал отфильтровывается на частоте генератора и восстанавливается его гармоническая часть, далее сравнивается по фазе с исходным сигналом генератора. Разность фаз содержит информацию о расстоянии до объекта. Технический результат: обеспечение глубины зондирования в сотни и тысячи метров, возможность применения одной антенны для излучения и приема зондирующих сигналов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска засыпанных биообъектов или их останков. Заявлен способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления. Устройство содержит сканирующий блок и приемопередатчик. Сканирующий блок содержит задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, циркулятор 3, приемопередающую антенну 4, вибраторную антенну 4.1, рамочную антенну 4.2, усилители 5 и 29 высокой частоты, фазовые детекторы 6 и 37, компьютер 7, гетеродин 8, смесители 9 и 11, усилитель 10 первой промежуточной частоты, усилитель 12 второй промежуточной частоты, коррелятор 19, перемножитель 20, фильтр 21 нижних частот, усилитель 22, блок 23 регулируемой задержки, индикатор 24 дальности, редуктор 25, платформу 26, указатель 27 угла, сумматор 28, амплитудные детекторы 30 и 31, блок 32 деления, пороговый блок 33, ключи 34 и 35, дифференциатор 36, блок 38 управления диаграммой направленности, блок 39 формирования управляющего напряжения, мотор 40. Приемопередающий блок содержит пьезокристалл 13, микрополосковую антенну 14, электроды 15, шины 16 и 17, набор отражателей 18. Технический результат - повышение точности определения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков. 2 н.п.ф-лы, 10 ил.

Предлагаемое устройство относится к контрольно-поисковым средствам, а именно к устройствам обнаружения местоположения людей, оказавшихся под завалами, образовавшимися в результате стихийного (землетрясения, торнадо, цунами и др.) или иного бедствия, и поиска взрывчатых и наркотических веществ, и может быть использовано при техногенных авариях, природных катастрофах, террористических актах и при предотвращении опасных для населения акций. Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности приема и демодуляции сложных сигналов с фазовой манипуляцией путем подавления узкополосных помех. Устройство обнаружения людей под завалами и поиска взрывчатых и наркотических веществ содержит одетый на служебную собаку 1 ошейник 2, мобильный первичный преобразователь 3 и вторичный преобразователь 12. Первичный преобразователь 3 содержит тактильные сенсоры 4.1 и 4.2, коммутатор 5, усилитель 6, модулятор 7, радиопередатчик 8, источник 9 питания, световой 10 и звуковой 11 маячки, задающий генератор 18, фазовый манипулятор 19, триггер 17, однополярный вентиль 20, интегратор 21, пороговый блок 22, ключ 23, усилитель 24 мощности и передающую антенну 25. Вторичный преобразователь 12 содержит вибраторную антенну 26, рамочную антенну 27, усилители 28 и 29 высокой частоты, амплитудные детекторы 30 и 31, блок 32 деления, пороговый блок 33, ключ 15, демодуляторы 14 и 44, перемножители 34, 35, 38 и 39, узкополосные фильтры 36 и 40, фильтры 37 и 41 нижних частот, фазоинверторы 42 и 43, блок 45 вычитания и регистратор 16. 7 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения электрофизических параметров объектов, с которыми пространственно связаны месторождения полезных ископаемых в условиях техногенной инфраструктуры, построенной с применением металлоконструкций. Заявлен способ геоэлектроразведки в условиях техногенной инфраструктуры, в котором дополнительно выявляют находящиеся вблизи источников и приемных датчиков базовой системы наблюдений поверхностные и подземные токопроводящие техногенные промышленные и бытовые объекты, которые могут создать искажающее влияние на электромагнитное поле от поисковых объектов вблизи приемных датчиков. Устанавливают их плановое геодезическое положение относительно фактического положения источников и приемных датчиков базовой системы наблюдений и электрофизические параметры. По установленным параметрам для всех приемных датчиков определяют значения компонент электромагнитного поля от каждого установленного техногенного объекта, находят разностный сигнал между измеренными и расчетными электромагнитными сигналами на исследуемой площади. Проводят интерпретацию разностных сигналов для всей совокупности точек системы наблюдений, по результатам которой судят о строении и электрофизических параметрах исследуемой среды. Технический результат изобретения - повышение точности разведочных данных. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано в системах защиты объектов. Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств содержит СВЧ передающее устройство с частотой f1, СВЧ передающее устройство с частотой f2, СВЧ приемное устройство комбинационных частот второго порядка, СВЧ приемное устройство комбинационных частот третьего порядка. Дополнительно в устройство введены блоки измеритель отношения амплитуд сигналов комбинационных частот второго и третьего порядка, регистратор низкочастотного контактного шума и регистратор периодической инфразвуковой составляющей. Изобретение позволяет повысить дальность обнаружения осколочных взрывных устройств на фоне помех от электронных компонентов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям с управляемым источником. Сущность: способ содержит этапы, на которых: развертывают по меньшей мере один приемник и электрический дипольный источник; передают электромагнитное поле от электрического дипольного источника; детектируют первую горизонтальную составляющую и вторую горизонтальную составляющую отклика электромагнитного поля на передаваемое электрическое поле, используя по меньшей мере один приемник, и вычисляют вертикальную составляющую отклика электромагнитного поля, используя детектированные первую и вторую горизонтальные составляющие отклика электромагнитного поля, причем эти первую и вторую горизонтальные составляющие комбинируют. Технический результат: повышение точности определения вертикальных составляющих отклика электромагнитного поля. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх