ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 621.002.56

Технічна механіка, 2017, 2, 3 - 11

УСУНЕННЯ ФАЗОВОЇ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ ПРИ ВИМІРЮВАННІ ВІДНОСНОГО ПЕРЕМІЩЕННЯ ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИМ МЕТОДОМ

О. В. Пилипенко, М. Б. Горєв, О. В. Доронін, І. Ф. Коджеспірова

О. В. Пилипенко
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Україна

М. Б. Горєв
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Україна

О. В. Доронін
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Україна

І. Ф. Коджеспірова
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Україна

      Розглядається надвисокочастотний інтерференційний метод вимірювання, який широко використовується для визначення переміщення в різноманітних технічних застосуваннях. Метою цієї статті є розробка методики усунення фазової невизначеності при вимірюванні відносного переміщення механічних об’єктів за допомогою двозондової реалізації інтерференційного методу. Для визначення нерозгорнутої фази з квадратурних сигналів запропоновано використовувати менший корінь біквадратного рівняння, що пов’язує невідомий коефіцієнт відбиття зі струмами з’єднаних із зондами напівпровідникових детекторів. Знайдено діапазони коефіцієнта відбиття й дійсної нерозгорнутої фази, в яких визначена таким чином нерозгорнута фаза є позірною. Показано, що похибка визначення переміщення, зумовлена різницею між позірною й дійсною нерозгорнутою фазою, відрізняється від нуля тільки для досить великих коефіцієнтів відбиття та не перевищує декількох процентів від довжини хвилі зондуючого електромагнітного випромінювання. Встановлено, що для розмірів контрольованого об’єкта й відстаней між об’єктом та антеною, для яких виконується наближення плоскої хвилі, запропонована методика дозволяє визначати розмах коливань з точністю порядку декількох десятих процента навіть при розмасі, що у декілька разів перевищує довжину хвилі зондуючого електромагнітного випромінювання. Запропонована методика може бути використана при розробці давачів переміщення зі спрощеною апаратною реалізацією.

фазова невизначеність,комплексний коефіцієнт відбиття, електричний зонд, напівпровідниковий детектор, хвилевідна секція, міжзондова відстань

1. Викторов В. А., Лункин Б. В., Совлуков А. С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.

2. Cunha A., Caetano E. Dynamic measurements on stay cables of stay-cable bridges using an interferometry laser system. Experimental Techniques. 1999. V. 23. No. 3. P. 38 – 43.

3. Kaito K., Abe M., Fujino Y. Development of a non-contact scanning vibration measurement system for realscale structures. Structure and Infrastructure Engineering. 2005. V. 1. No. 3. P. 189 – 205.

4. Mehrabi A. B. In-service evaluation of cable-stayed bridges, overview of available methods, and findings. Journal of Bridge Engineering. 2006. V. 11. No. 6. P. 716 – 724.

5. Lee J. J., Shinozuka M. A vision-based system for remote sensing of bridge displacement. NDT & E International. 2006. V. 39. No. 5. P. 425 – 431.

6. Pieraccini M., Fratini M., Parrini F., Macaluso G., Atzeni C. CW step-frequency coherent radar for dynamic monitoring of civil engineering structures. Electronics Letters. 2004. V. 40. No. 14. P. 907 – 908.

7. Gentile C. Application of microwave remote sensing to dynamic testing of stay-cables. Remote Sensing. 2010. V. 2. No. 1. P. 36 – 51.

8. Kim S., Nguyen C. A displacement measurement technique using millimeter-wave interferometry. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2003. Vol. 51. No. 6. P. 1724 – 1728.

9. Kim S., Nguyen C. On the development of a multifunction millimeter–wave sensor for displacement sensing and low-velocity measurement. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2004. Vol. 52. No. 11. P. 2503 – 512.

10. Волковец А. И., Руденко Д. Ф., Гусинский А. В., Кострикин А. М. Радиоволновой бесконтактный метод измерения параметров движения и вибрации. Доклады БГУИР. 2007. № 4. С. 58–64.

11. Тишер Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах. М.: Физматгиз, 1963. 368 с.

12. Hu C. J. A novel approach to the design of multiple-probe highpower microwave automatic impedance measuring schemes. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1980. V. 28. No. 12. P. 1422 – 1428.

13. Hu C. J. Microwave automatic impedance measuring schemes using three fixed probes. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1983. V. 31. No. 9. P. 756 – 762.

14. Munos J., Margineda J., Zamarro J. M., Martin E. A five-port reflectometer using a three probes scheme. 17th European Microwave Conference: proceedings (September 1987, Rome, Italy). Rome, IEEE, 1987. P. 795 – 799.

15. Uebo T., Okubo Y., Iritani T. Standing wave radar capable of measuring distances down to zero meters. IEICE Transactions on Communications. 2005. V. E88-B. No. 6. P. 2609 – 2615.

16. Cripps S. C. VNA tales. IEEE Microwave Magazine. 2007. V. 8. No 5. P. 28 – 44.

17. Okubo Y., Uebo T. Experimental verification of measurement principle in standing wave radar capable of measuring distances down to zero meters. Electronics and Communication in Japan. Part 1. 2007. V. 90. No. 9. P. 25 – 33.

18. Drobakhin O. O., Doronin A. V., Grigor’ev V. V. 3-probe microwave measuring instrument of vibration of mechanical objects with non-plane surface. International Conference on Antenna Theory and Techniques: proceedings (October 6 – 9, 2009, Lviv, Ukraine). Lviv: Lviv National University, 2009. P. 277 – 279.

19. Сильвиа М. Т., Робинсон Э. А. . Обратная фильтрация геофизических временных рядов при разведке на нефть и газ. М.: Недра, 1983. 447 с

Copyright (©) 2017 О. В. Пилипенко, М. Б. Горєв, О. В. Доронін, І. Ф. Коджеспірова

Copyright © 2014-2018 Технічна механіка