Устройство для обнаружения неоднородностей в средах

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЬСТВ ой го ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙАВТО 1 СйоММ СИД(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯНЕОДНОРОДНОСТЕЙ В СРЕДАХ, содержащееавтогенератор дециметровых волн суправляющим входом, включакщий транзистор, включенный по схеме с общейбазой, резонансную систему с полосковой линией, индуктивно связаннойс антенной и витком связи, амплитудный детектор, частотный детектор,генератор низкой частоты с управляющим входом, звуковой индикатор,причем выход автогенератора дециметровых волн соединен с входом амплитудного детектора, а выход генератоЯО 106886 ра, низк частоты соединен с входом звуково индикатора, о т л и ч а ю-, щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности обнаружения оно содержит преобразователь частоты, усилитель-ограничитель, инвертор, блок деления, элемент задержки, Функциональный преобразователь и сумматор, при этом выход амплитудного детектора соединен с первым входом блока деления и через инвертор с управляющим входом частотного детектора, полосковая линия автогенератора дециметровых волн, через виток связи индуктивно связана с входом преобразователя частоты, выход которого через усилитель-огра- ЕО ничитель соединен с входом частотного детектора, выход которого соединен с вторым входом блока деления и с вторым входом сумматора, выход блока деления соединен с входом генератора низкой частоты и через эле- Я мент задержки и Функциональйый преобразователь с первым входом сумматора, выход которого соединен с управляющим входом автогенератора дециметровых волн.Изобретение относится к техникеобнаружения, а более конкретно кустройствам для обнаружения неоднородностей в различных средах, и может быть использовано для поисканаходящихся в земле металлических 5и неметаллических предметов заданных размеров.Известно устройство для обнаружения подповерхностных предметов,содержащее автогенератор дециметро Овых волн на высокочастотном ламповом триоде с полосковой линией вцепи анод - сетка. Полосковая линиязакорочена на конце емкостью достаточно, большой величины, При помощивитка связи полосковая линия взаимодействует с антенной типа волновойканал. В цепи сетки лампы включеносопротивление автосмещения. Для индикации используется микроамперметр,включенный последовательно с сопротивлением автосмещения, и звуковойиндикатор, содержащий генератор низкой частоты и выходной каскад с головными телефонами. Выходной каскадуправляется напряжением, падающимна сопротивлении автосмещения так,что увеличение напряжения на этом резисторе приводит к уменьшению громкости в головных телефонах.При попадании металлических предметов в зону действия антенны нагрузка генератора уменьшается, чтовызывает существенное увеличениесеточного тока. Присутствие неметаллических предметов увеличивает нагруэку генератора и сеточный токуменьшается 1 .Недостатками устройства являютсяограниченная чувствительность к неметаллическим предметам, обладакщим 40электропроводностью, и к композитнымсистемам металл-диэлектрик, а такжеотсутствие отстройки от влияния,зазора между антенной и поверхностьюконтролируемого вещества.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для обнаружения неоднородиостей в средах, содержащее автогенератор дециметровых волн с управляющим входом, содержащий транзистор, включенный по схеме с общей базой, резонансную систему с полоско"вой линией, индуктивно связанной сантенной и витком связи, амплитуд"ный детектор, частотный детектор, 55генератор низкой частоты с управляю-щим входом, звуковой индикатор, причем выход автогенератора, дециметровых воли соединен с входом амплитудного детектора, а выход генератор цнизкой частоты соединен с входом,звуковогЬ индикатора 12.Недостатками известного устройства являются низкие точность и надежность обнаружения из-за наличия корреляции амплитудного и фазовогосигналов, а также иэ-за отсутствияотстройки от изменения величины зазора антенна - поверхность Земли.Цель изобретения - повышениеточности и надежности обнаружения,Указанная цель достигается тем,что устройство для обнаружения неоднородностей в средах, содержащееавтогенератор дециметровых волн суправляющим входом, включающий транзистор, включенный по схеме с общейбазой, резонансную систему с полосковой линией, индуктивно связаннойс антенной и витком связи, амплитудный детектор, частотный детектор,генератор низкой частоты с управляющим входом, звуковой индикатор, причем выход автогенератора дециметровых волн соединен с входом амплитудного детектора, а выход генераторанизкой частоты соединен с входомзвукового индикатора, содержит также преобразователь частоты, усилитель-ограничитель, инвертор, блокделения, элемент задержки, функциональный преобразователь и сумматор,при этом выход амплитудного детектора соединен с первым входом блокаделения и через инвертор с управляющим входом частотного детектора,полосковая линия автогенератора дециметровых волн через виток связииндуктивно связана с входом преобразователя частоты, выход которогочерез усилитель-ограничитель соединен с входом частотного детектора,выход которого соединен с вторымвходом блока деления и с вторым входом сумматора, выход блока делениясоединен с входом генератора низкойчастоты и через элемент задержкии функциональный преобразовательс первым входом сумматора, выход которога соединен с управлякщим входом автогенератора дециметровыхволн,На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство содержит автогенератор1 дециметровых волн, амплитудный детектор 2, инвертор 3, преобразователь 4 частоты, усилитель-ограничитель 5, частотный детектор 6, блок7 деления, элемент 8 задержки, функциональный преобразователь 9, сумматор 10, управляемый генератор 11низкой частоты и звуковой индикатор12. Автогенератор 1 дециметровыхволн собран на транзисторе 13 Управляемый резистор 14 и резистор 15 образуют цепь смещения в эмиттернойцепи транзистора 13. Резисторы 16и 17 и конденсатор 18 образуют цепьфиксированного смещения на базу,Конденсатор 19 является конденсатором связи. Конденсатор 20 - переходный. Антенна 21 индуктивно связанас полосковой линией 22, с которойсвязан виток 23 связи. Частотныйдетектор б содержит индуктивности24 и 25 и резисторы 26 и 27, образующие развязывающие цепи. Варикап 28,конденсаторы 29 - 31 и катушка 32 5индуктивности образуют колебательный контур. В состав частотногодетектора входит также детектор 33.Выход генератора 1 дециметровыхволн через конденсатор 20 соединен 10с входом амплитудного детектора 2,выход которого подключен к входуинвертора З.Выход инвертора черезцепочку индуктивности 24 и резистора26 соединен с анодом варикапа 28,катод которого через цепочку индуктивности 25 и резистора 27 соединенс общей шиной устройства, Виток 23связи подключен к входу преобразователя 4 частоты, выход которого через усилитель-ограничитель 5 соединен с входом частотного детектора б.Выходы амплитудного и частотногодетекторов 2 и 6 подключены на входыблока 7 деления, выход которого соединен с генератором 11 низкой частоты и через элемент 8 задержки ифункциональный преобразователь 9 свторым входом сумматора 10, первыйвход которого соединен также с выходом частотного детектора 6.,Выход ЗОсумматора 10 соединен с управляющимвходом управляемого резистора 14.Устройство работает следующим образом,При наличии неоднородностей в 35контролйруемой среде в колебательную систему автогенератора 1 вносится комплексное сопротивление, актив.ная составляющая которого приводитв основном к изменению амплитуды 4 Околебаний и в меньшей степени кизменению частоты, а реактивная составляющая вызывает изменение частоты колебаний и в меньшей степени изменение амплитуды. Сигналы на выходе амплитудного и частотного детекторов 2 и б оказываются взаимнокоррелированными, Для устранениявзаимной корреляции служат обратныесвязи. Первая обратная связь образована амплитудным детектором 2, инвертором 3 и цепью с варикапом 28.При неизменной реактивной составляющей полного внесенного сопротивленияувеличение активной составляющейполного внесенного сопротивления 55увеличение активной составляющейприводит к увеличению амплитуды колебаний и напряжения на выходе амп-,литудного детектора 2, Напряжениеиа выходе частотного детектора б60уменьшается. При увеличении напряжения на выходе амплитудного детек-тора 2 напряжение на выходе инвер-тора 3 уменьшается, емкость варика-,па 28 возрастает, что уменьшает резонансную частоту фаэосдвигающегоконтура. Напряжение на выходе частотного детектора 6 уменьшается до первоначальной величины. Вторая обратная связь образована частотным детектором б, сумматором 10 и управляемым резистором 14. Прн увеличенииреактивной составляющей полногосопротивления уменьшается частотаколебаний и напряжение на выходечастотного детектора б. Напряжениена выходе амплитудного детектора 2также уменьшается. С выхода частотного детектора б напряжение поступает на сумматор 10 и от сумматора10 на управляемый резистор 14, изменяя его сопротивление таким образом, что амплитуда колебаний возрастает. Напряжение на выходе амплитудного детектора 2 возвращается к первоначальной величине, На выходеблока 7 делейия получается нормированный активный сигнал в меньшейстепени, чем сигнал амплитудного де-.тектора 2, зависящий от расстояниядо поверхности среды. С выхода блока 7 деления сигнал поступает нагенератор 11 низкой частоты, а с него - на звуковой индикатор 12. Напряжение с выхода блока 7 деления ис"пользуется для создания общей отрицательной обратной связи, для чеговыход блока 7 деления подключен квходу элемента 8 задержки, которыйподавляет быстропеременные помехи.Выход элемента 8 задержки соединенс входом функционального преобразователя 9, передаточная характеристика которого имеет зону нечувствительности. Сигнал общей отрицательной обратной связи с выхода сумматора 10 поступает на резистор 15.При наличии объектов в зоне действияантенны 21 изменяется режим автогенератора 1 дециметровых волн в зависимости от свойств обнаруживаемой неоднородности, С увеличением проводимостиобнаруживаемого объекта уменьшаетсянагрузка автогенератора и увеличивается амплитудная составляющая сигнала.Использование двух некоррелированных сигналов - амплитудного ичастотного - позволяет легко определять свойства обнаруживаемого объекта, что обеспечивает повышение точности и чувствительность устройства.Использование в качестве выходного сигнала нормированного внесенного сопротивления позволяет осуществить отстройку от величины зазора,причем наибольшая ширина этой зоныимеет место при обнаружении полупроводящих объектов,Использование обратных связей дляполучения двух кекоррелированных параметров, снижающих погрешность отвлияния измерений зазора,"повышаетточность и надежность обнаружения.ктор.Ю. Макаренк Юр едакт каэ 11458 4 Подписно Тираж 715 Государственно елам иэобретени осква, Ж, Ра ВНИИПИ го комитета СССР по д й и открытий113035, М ушская наб., д, 4/5 филиал ППП фПатентф,.г. Ужгород, ул, Проектная