Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВЕЩЕСТВА
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВЕЩЕСТВА

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВЕЩЕСТВА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области акустических и радиоизмерений и применяется для определения модуля и фазы коэффициента зеркального отражения листовых материалов и плоских поверхностей веществ. Цель: повышение точности и снижение трудоемкости измерений коэффициента зеркального отражения от плоской поверхности вещества. Над плоскостью поверхности исследуемого вещества располагается изотропный отражатель и облучается вместе с ней плоским полем фиксированной частоты (и поляризации в случае электромагнитного поля), формируемым антенной. Новым является то, что приемная антенна совмещена с передающей, ось ее направлена в точку проекции изотропного отражателя на испытуемую подстилающую поверхность, а перемещается по нормали к поверхности изотропный отражатель. При этом фиксируются отношение максимальной и минимальной принимаемых антенной мощностей; минимальная высота отражателя над границей раздела, соответствующая максимуму принимаемого сигнала в антенне. Это позволяет выполнять измерения комплексного коэффициента зеркального отражения различных веществ (например, поверхности грунта) на фиксированной частоте при фиксированном угле места. Модуль коэффициента зеркального отражения и фаза коэффициента зеркального отражения определяются по приведенным формулам.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2117952
Класс(ы) патента: G01R27/06
Номер заявки: 93046027/09
Дата подачи заявки: 29.09.1993
Дата публикации: 20.08.1998
Заявитель(и): Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова
Автор(ы): Андреев А.Ю.; Кобак В.О.
Патентообладатель(и): Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова
Описание изобретения: Изобретение относится к области акустических и радиоизмерений и применяется для определения модуля и фазы коэффициента зеркального отражения листовых материалов и плоских поверхностей веществ.
Известен способ определения коэффициента отражения радиопоглощающего материала, при котором передающая и приемная антенны располагаются вблизи его поверхности и частота излучаемого электромагнитного поля изменяется до получения в приемной антенне максимальной или минимальной величины принимаемой мощности, после чего обе антенны одновременно поворачиваются на 90 градусов для смены поляризации падающего на материал излучения [1].
Наиболее близким по своей идее, то есть прототипом изобретения, является способ определения модуля и фазы коэффициента отражения радиопоглащающего материала (РПМ) [2] . Передающая антенна облучает приемную антенну и РПМ, отражающий сигнал. Приемная антенна принимает оба сигнала, которые складываются с разными фазами. При перемещении РПМ в направлении нормали к его поверхности измеряют максимальную и минимальную величины принимаемого сигнал.
К недостаткам прототипа следует отнести
необходимость точной фиксации углов падения электромагнитной волны на РПМ α1 и α2 , соответствующих максимальной и минимальной величинам принимаемого сигнала, что необходимо выполнять механическими или другими средствами;
возможность определения только средних модуля и фазы коэффициента отражения в диапазоне (α1; α2) углов падения электромагнитной волны на РПМ;
невозможность определения модуля и фазы коэффициента отражения РПМ, стационарно установленных на различных объектах (например, пол и стены безэховых камер).
Предлагаемый способ позволит избежать указанных ограничений при измерения модуля и фазы коэффициента отражения РПМ, а также других материалов и веществ, например грунта на открытых измерительных установках, изменяющего свои свойства в зависимости от погодных условий.
Это достигается тем, что на место приемной антенны устанавливается перемещаемый по нормали к поверхности изотропный отражатель, а приемная антенна совмещается с передающей. При перемещении отражателя фиксируется отношение максимальной и минимальной принимаемых антенной мощностей c = Pmax/Pmin и из него находится модуль коэффициента зеркального отражения вещества r. Для определения его фазы φ фиксируется
минимальная высота ho отражателя над границей раздела, соответствующая максимуму принимаемого антенной сигнала;
расстояние d между соседними положениями отражателя, обеспечивающими максимум принимаемого сигнала в антенне.
Наиболее рациональным является перемещение отражателя от границы раздела и фиксации высот ho и ho+d, соответствующих первому и второму максимумам принимаемого сигнала.
Способ определения модуля и фазы коэффициента зеркального отражения осуществляется следующим образом.
Над плоской поверхностью контролируемого вещества на некоторой высоте h располагается изотропный отражатель. Он и поверхность контролируемого вещества одновременно облучаются плоским полем фиксированной частоты (и поляризации в случае электромагнитного поля). Волна формируется приемопередающей антенной, ось которой направлена в точку проекции изотропного отражателя на испытуемую подстилающую поверхность. Таким образом, при измерении комплексного коэффициента зеркального отражателя реализуется схема моностатической локализации изотропного отражателя, находящегося над подстилающей поверхностью.
Антенна принимает 4 луча, прошедших разными путями и переотраженные изотропным отражателем [3]. Амплитуда принимаемого поле E описывается выражением

где
Eо амплитуда поля в точке приема в отсутствии поверхности вещества;
k = 2π/λ - волновой вектор, λ - длина волны электромагнитного поля;
Θ - угол места (скольжения) при падении поля на поверхность вещества (Θ = 90o - α , где α - угол падения).
Отсюда максимальная и минимальная принимаемые мощности
Pmax = E20 (1 + r)4
и
Pmin = E20 (1 - r)4,
и модуль коэффициента зеркального отражения вещества r определяется выражением

Из выражения (1) следует, что при изменении высоты изотропного отражателя над поверхностью вещества максимальная (или минимальная) мощность принимается антенной с периодом

Поэтому фаза коэффициента зеркального отражения вещества φ находится из формулы

Экспериментальные исследования показали, что данный способ позволяет полностью исключить необходимость измерения углов меcта падения поля на поверхность вещества Θ , определяя их из формулы (3) с точностью в 3-4 раза более высокой, чем расчетные значения, полученные из геометрических соотношений.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1290201 кл. G 01 R 27/06, 02.01.85.
2. Авторское свидетельство СССР N 1219984 кл. G 01 R 27/06, 05.07.84 (прототип).
3. Андреев А.Ю., Богин Л.Ю., Кобак В.О., Леонтьев В.В. О рассеянии электромагнитных волн на телах вблизи границы раздела. "Радиоэлектроника и электроника", 1990, т. 35, N 4.
Формула изобретения: Способ определения модуля и фазы коэффициента зеркального отражения плоских поверхностей веществ, заключающийся в том, что исследуемое вещество облучают источником колебаний фиксированной частоты посредством антенны, расположенной над поверхностью исследуемого вещества, затем изменяют взаимное положение исследуемого вещества и отраженного поля, измеряют максимальное и минимальное значения принимаемого сигнала и определяют модуль и фазу коэффициента зеркального отражения поверхности исследуемого вещества, отличающийся тем, что над поверхностью исследуемого вещества в зоне облучения располагают изотропный отражатель, антенну фиксируют над этой поверхностью, направляя ее ось на проекцию отражателя на поверхности исследуемого вещества, а измерения максимального и минимального значений принимаемого антенной сигнала производят, перемещая изотропный отражатель перпендикулярно поверхности исследуемого вещества, после чего находят отношение этих значений и минимальную высоту отражателя над поверхностью исследуемого вещества, при которой антенной принимается максимальный сигнал, а также расстояние между двумя соседними положениями отражателя в направлении его перемещения, при которых обеспечивается максимальная величина принимаемого антенной сигнала, и, используя полученные параметры, модуль и фазу коэффициента зеркального отражения определяют из соотношений

где r - модуль коэффициента зеркального отражения поверхности вещества;
φ - фаза коэффициента зеркального отражения поверхности вещества;
C = Pmax / Pmin - отношение значений максимальной и минимальной мощностей принимаемого антенной сигнала;
h0 - минимальная высота изотропного отражателя над поверхностью исследуемого вещества, при которой антенной принимается максимальный сигнал;
d - расстояние между двумя соседними положениями отражателя в направлении его перемещения, при которых обеспечивается максимальная величина принимаемого антенной сигнала.