Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ПОДВЕСА ОБЪЕКТА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ЕГО ЭПР
УСТРОЙСТВО ПОДВЕСА ОБЪЕКТА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ЕГО ЭПР

УСТРОЙСТВО ПОДВЕСА ОБЪЕКТА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ЕГО ЭПР

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Устройство предназначено для измерения эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов импульсными радиолокационными измерительными установками на комплексе открытого типа с мягкой системой из диэлектрических шнуров. Целью изобретения является повышение точности измерений ЭПР малоотражающих малоразмерных объектов путем создания устройства, обеспечивающего снижение фоновых отражений от системы подвески в секторах углов локации с уровнями ЭПР менее 0,01 m2 для геометрических параметров объектов, характеризующихся величиной К = L/H, К <0,1, где L-длина объекта, H - расстояние от несущего троса 6 до объекта 1. Принцип действия устройства, обеспечивающий положительный эффект, заключается в том, что при вращении объекта и измерении ЭПР все элементы конструкции подвески выполнены ориентированными под углом к электрическому вектору падающего поля. При этом вновь введенные дополнительные горизонтальные 10 и наклонные 8 ветви обеспечивают необходимый наклон элементов подвески для малоразмерных объектов и низкий собственный уровень фона в необходимых секторах углов локации. 5 ил.
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: 2094813
Класс(ы) патента: G01R29/08
Номер заявки: 93041954/09
Дата подачи заявки: 23.08.1993
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Военный объединенный совет ВОИР
Автор(ы): Лопин Г.А.; Пермяков М.П.; Скоков П.Н.
Патентообладатель(и): Военный объединенный совет ВОИР
Описание изобретения: Изобретение относится к экспериментальной физике и может быть использовано для измерений эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов импульсными радиолокационными измерительными установками на наземных комплексах открытого типа с мягкой подвеской из диэлектрических шнуров.
Известно устройство [1, с.173] для измерения ЭПР объектов 1 (фиг.1), содержащее подъемно-поворотное устройство, выполненное в виде механизма вращения 2, установленного на земле, и опоры 3 из малоотражающих диэлектрических колонн (например из пенопласта), на которых закрепляют объекты.
Недостатком известного устройства является высокий уровень фоновых отражений от опоры при измерении ЭПР(G) малоотражающих ( Gо < 0,01 м2) малоразмерных (Lо <1м) объектов в широком диапазоне длин волн и вследствие этого низкая точность измерений. Это обусловлено тем, что отражение от таких колонн характеризуется резкой волновой дисперсией и минимального отражения можно добиться только при работе на одной фиксированной волне [1, с.140] При проектировании опор обычно исходят из требования, чтобы опора выдерживала объекты заданного веса и чтобы рассеянный сигнал был меньше заданной величины. Эта величина зависит от минимальных значений измеряемых ЭПР объектов, и если она на 20дБ меньше измеряемых величин, то максимальная ошибка не более 1дБ. Для получения такой точности при измерении Go <0,01 м2 ЭПР колонны (Gф) должна быть не более 0,0001 м2, что практически невозможно обеспечить при измерениях в широком диапазоне длин волн.
Были попытки создать устройство для измерения ЭПР малоотражающих малоразмерных объектов 1 (фиг.2), содержащее подъемно-поворотное устройство, выполненное в виде механизма вращения 2, установленного над объектом, и опоры в виде подвески из капроновых нитей [1, с.141] Подвеска состоит из наклонных ветвей 4, прикрепленных с одной стороны к объекту 1, а с другой к механизму вращения 2. Малое отражение радиоволн от опоры обусловлено тем, что нити берутся как можно тоньше и натягиваются касательно под углом к электрическому вектору падающего поля. Недостатком такого устройства является то, что оно не обеспечивает достаточную механическую устойчивость объекта в измерительном поле. Это приводит к снижению точности определения ЭПР объектов в связи с ошибками угловой привязки объекта.
Прототипом изобретения является устройство для измерения ЭПР объектов 1 (фиг. 3) [2, с.921] содержащее подъемно-поворотное устройство, выполненное в виде мачт 5 с несущим тросом 6, механизма вращения 2 и опоры в виде подвески из диэлектрических шнуров, которая включает вертикальное звено 7, две наклонные ветви 8 и четыре оттяжки 9. Вращение на объект и его механическая устойчивость обеспечиваются за счет системы оттяжек от установленного на земле механизма вращения. Оттяжки с одной стороны прикреплены к механизму вращения, а с другой к объекту. Вертикальное звено подвески присоединено к несущему тросу и к двум скрепленным вместе наклонным ветвям, которые, в свою очередь, закреплены на объекте.
Известное устройство работает следующим образом. Вертикальное звено 7 подвески закрепляют на несущем тросе 6, а с другой стороны присоединяют к двум скрепленным вместе наклонным ветвям 8. Далее свободные концы наклонных ветвей закрепляют на объекте измерений. Через оттяжки 9, соединяющие объект с механизмом вращения 2, осуществляют вращение объекта в горизонтальной плоскости и измеряют его ЭПР в зависимости от угла локации Θ. Измерения производят за два цикла.
В первом измеряют диаграмму обратного отражения объекта с подвеской (угловая зависимость ЭПР график, на котором по оси ординат ЭПР, а по оси абсцисс отображен текущий угол локации). Во втором цикле измеряют диаграмму обратного отражения подвески, растягивая ее так, чтобы обеспечить геометрию подвески, аналогичную геометрии подвески с объектом. Сравнивают друг с другом полученные диаграммы обратного отражения и определяют сектора углов локации, в которых наблюдаются отражения от подвески Dqф= Θ12 (где Θ1,2 нижняя и верхняя границы сектора углов локации соответственно, Θ1 0o локация строго вдоль оси объекта). Для определения ЭПР объекта исключают из анализа сектора ΔΘф, в которых уровень фона подвески существенно превышает или сравним с ЭПР объекта.
Недостатком прототипа является снижение точности измерений ЭПР малоотражающих (Gо <0,01 м2) малоразмерных (Lо <1 м) объектов вследствии существенного влияния фоновых отражений Gф от вертикального звена и наклонных ветвей системы подвески в секторах углов локации ΔΘф с уровнями ЭПР объектов (Gо), меньшими или равными Gф. Причины этого следующие.
Во-первых, фоновое влияние вертикального звена. В отличии от наклонных элементов подвески, которые наблюдаются в строго определенных ее геометрией углах, отражение от вертикального звена является случайным процессом. При этом отражение от вертикального звена распределяется в широком секторе углов локации. Зависит это, как показывают оценки, от многих факторов, таких как точность центровки объекта и нахождения центра тяжести объекта над центром механизма вращения, направления и силы ветра и т.д. Отражение от вертикального звена может присутствовать в любых секторах локации, в том числе и в наиболее важных (ΔΘ 0 ± 45o), в которых сигнал от объекта минимален. Кроме того, вертикальное звено при вращении скручивается, что приводит не к зеркальному, как у наклонных ветвей, а к случайному диффузному механизму отражения радиоволн в широком секторе углов локации. Поэтому его сложно селектировать от сигналов объекта, что приводит к увеличению фона и возрастанию ошибок измерений.
Во-вторых, фоновое влияние наклонных ветвей. Влияние наклонных ветвей на точность измерений ЭПР малоразмерных объектов наблюдается в случае, если угол a между наклонными ветвями становится мал и они практически сливаются. Характер и величина отражения от таких наклонных ветвей становится аналогичным фоновым отражениям от вертикального звена. Этот недостаток связан с относительным геометрическим параметром объекта K=Lo/H где Lo-максимальный размер объекта, на который могут быть разнесены точки крепления наклонных ветвей база объекта; H кратчайшее расстояние от объекта до места соединения наклонных ветвей к вертикальному звену, обусловленное длиной наклонных ветвей и размерами измерительного поля. Очевидно, что для малоразмерных объектов К <<1.
> Целью изобретения является повышение точности измерений ЭПР малоотражающих малоразмерных объектов путем создания устройства, обеспечивающего снижение фоновых отражений от системы подвески в секторах Dq с уровнями ЭПР меньше 0,01 m2 для относительных геометрических параметров объектов, характеризующихся величиной К <0,1.
> Цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее подъемно-поворотное устройство, выполненное в виде подъемных мачт 5 (фиг.4) с несущим тросом 6, механизма вращения 2 и опоры в виде подвески из диэлектрических шнуров, которая включает две наклонные ветви 8 и четыре оттяжки 9 введены дополнительно две наклонные ветви и четыре горизонтальные ветви, причем наклонные ветви 8 соединены с несущим тросом и оттяжками 9, соединенными с механизмом вращения 2. Горизонтальные ветви 10 увеличивают базу объекта измерений 1 и служат связующим звеном между объектом и наклонными ветвями.
Введение отличительных признаков позволило
увеличить угол разлета наклонных ветвей системы подвески, что равносильно увеличению угла между направлением локации и осью наклонных ветвей, которые при этом лоцируют по касательной, что исключает появление фоновых отражений от системы подвески, например, с близких к нулевым (q 0o) углов локации;
повернуть объект измерений относительно плоскости, проходящей через две симметрично расположенные наклонные ветви и их оттяжки на угол, исключающий появление фоновых отражений от данных элементов подвески в секторе углов локации Dqo, и тем самым достичь цели изобретения, заключающейся в повышении точности измерений ЭПР малоразмерных малоотражающих объектов.
Для пояснения изобретения ниже приводится описание, показывающее лишь в качестве примера вариант осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. На фиг. 4 показано предлагаемое устройство; на фиг.5 элементы его выполнения.
На фиг. 4 и 5 обозначены: 1 объект измерений; 2 механизм вращения; 5 подъемные мачты; 6 несущий трос; 8 наклонные ветви; 9 оттяжки; 10 - горизонтальные ветви.
Согласно фиг.4 предлагаемое устройство содержит объект измерения 1, механизм вращения 2, подъемные мачты 5 с несущим тросом 6, систему подвески из диэлектрических шнуров, которая включает одинаковое количество (четыре) наклонных ветвей 8, оттяжек 9, горизонтальных ветвей 10, причем наклонные ветви 8 подвески соединены с несущим тросом 6 и оттяжками 9, соединенными с механизмом вращения 2, а горизонтальные ветви 10 увеличивают базу объекта измерений и служат связующим звеном между объектом измерений и наклонными ветвями. Объект измерений 1 повернут тем самым на угол 45o, как показано на фиг. 5. Максимальный размер объекта в данном устройстве не должен превышать величину A, определяющую расстояние между наклонными ветвями на высоте подвески объекта

где H кратчайшее расстояние от объекта до несущего троса;
Lнв длина наклонной ветви.
Это обеспечивает условие, при котором вновь введенные горизонтальные ветви отклонены на угол, обеспечивающий вывод главных лепестков диаграммы обратного отражения горизонтальных ветвей из сектора ΔΘo малых отражений от объекта.
Одновременно и на вес объекта (P, кг) также накладываются ограничения. Это связано с тем, что увеличение веса P приводит к сведению наклонных ветвей и уменьшению угла α, что, в свою очередь, может привести к росту фоновых отражений от системы подвески в секторе Dqo. Точный расчет характеристик подвески в условиях установившегося равновесия между весом P объекта и действующими со стороны несущего троса и подвески силами натяжения является достаточно сложной задачей. Он требует учета многих факторов, определяющих равновесие системы и, прежде всего, точных данных о физических свойствах конкретной подвески, которые в настоящее время известны лишь приближенно. Поэтому оптимальный вес объекта измерений желательно выбирать экспериментальным путем в каждом конкретном случае отдельно.
Как показал эксперимент, например, при натяжении наклонных ветвей толщиной 4 мм с силой 100 кг вес измеряемого объекта составляет не более 20 кг. При этом сближение наклонных ветвей не достигает угла α 20 град, при котором наблюдается увеличение фоновых отражений от наклонных ветвей в секторе Dqo малых уровней ЭПР объекта.
Таким образом, выполнение условия (1), а также ограничений по весу объекта позволяет обеспечить необходимый вид диаграммы обратного отражения подвески и, соответственно, низкий уровень фоновых отражений в заданном секторе ΔΘo, значительно меньший уровня ЭПР G(ΔΘo) объекта.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Измерения производят за один цикл. Четыре скрепленные с одного конца ветви 8 соединяют с одной стороны с несущим тросом 5, а с другой с горизонтальными ветвями 10 и оттяжками 9. Горизонтальные ветви 10 присоединяют к объекту измерений 1. Через оттяжки, соединяющие объект с механизмом вращения 2, осуществляют вращение объекта и измеряют его ЭПР в зависимости от угла локации Θ. В предлагаемом устройстве отражение от наклонных ветвей появляется в секторах углов локации 45-60o, 120-140o, 220-240o, 300-320o. При этом диаграмма обратного отражения в секторе Dqo определяется отражением от объекта измерений, что позволяет определить ЭПР малоотражающих малоразмерных объектов с носовых углов 0 ± 45o.
Одновременно амплитуда лепестков, определяющих остаточные фоновые отражения от наклонных ветвей, на 6дБ (от каждой) меньше по сравнению с прототипом вследствие снижения сечения шнуров при увеличении числа наклонных ветвей в 2 раза.
Предлагаемая система подвески объектов обеспечивает соотношение сигнал/фон, равное 6-12 дБ в носовых секторах углов локации 0 ± 45 град для малоотражающего малоразмерного объекта, имеющего величину ЭПР порядка 0,01 0,001 м2. По сравнению с прототипом точность измерений ЭПР малоотражающих малоразмерных объектов возросла на 30-40% в секторе локации 0 ± 45o и на 35-50% в секторе углов локации 0 ± 15o.
Конструкция предложенного устройства основана на использовании известных элементов и технических трудностей для реализации не представляет.
Оценка реализуемости и эффективности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями проводилась экспериментально-теоретическим путем в реальных условиях натурного измерительного комплекса с привлечением методов математического моделирования.
Источники информации
1. Майзельс Е.Н. Торгованов В.А. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. Изд-во "Сов. радио", 1972.
Radar Cross Sektion. Handbook / Georg T.Ruck. Plenum Fress. New York, 1970, p.919.
Формула изобретения: Устройство подвеса объекта при измерении его ЭПР, содержащее опорные мачты с несущим тросом, подвеску из диэлектрических шнуров, включающую две соединенные с несущим тросом наклонные ветви и четыре прикрепленные к ним оттяжки, соединенные с механизмом вращения, отличающееся тем, что в устройство введены дополнительно две наклонные и четыре горизонтальные ветви, причем горизонтальные ветви соединены с одной стороны с наклонными ветвями, а с другой с объектом измерений.