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, 2019, 3, 88 - 97

ДВОЗОНДОВІ ВИМІРЮВАННЯ ПЕРЕМІЩЕННЯ ОБ'ЄКТА З УРАХУВАННЯМ КОЕФІЦІЄНТА ВІДБИТТЯ АНТЕНИ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2019.03.088

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

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

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

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

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

      У цій статті розглядається проблема вимірювання переміщення за допомогою надвисокочастотної інтерферометрії при невідомому коефіцієнті відбуття об’єкта у випадку, коли цей коефіцієнт відбиття є порівняним з коефіцієнтом відбиття антени. Мета цієї статті полягає в тому, щоб запропонувати двозондовий метод вимірювання переміщення, що враховує коефіцієнт відбиття антени. Ця мета досягається використанням виразів для квадратурних сигналів і рівняння відносно невідомого модуля коефіцієнта відбиття об’єкта, записаних для випадку відмінного від нуля коефіцієнта відбиття антени. Невідомий модуль коефіцієнта відбиття об’єкта прийнято рівним меншому додатному кореню цього рівняння. Якщо модуль коефіцієнта відбиття об’єкта менший від деякої критичної величини, що залежить від коефіцієнта відбиття антени, то теоретично переміщення визначається точно; у протилежному випадку похибка визначення переміщення не перевищує декількох відсотків від довжини хвилі зондуючого електромагнітного випромінювання у вільному просторі. У залежності від фази коефіцієнта відбиття антени похибка може бути більшою або меншою, ніж у відсутності відбиття від антени, коли максимально можлива похибка складає близько 4,4 % від довжини хвилі зондуючого електромагнітного випромінювання у вільному просторі. Для перевірки запропонованого методу було проведено моделювання визначення переміщення об’єкта, що здійснює гармонічні коливання. При цьому відхилення струмів детекторів від їхніх теоретичних значень моделювалося випадковим струмовим шумом. Результати моделювання показують, що неурахування коефіцієнта відбиття антени у випадку, коли він є порівняним з коефіцієнтом відбиття об’єкта, може призвести до появи значної похибки. Запропонований у цій статті двозондовий метод вимірювання переміщення може бути використаним при розробці мікрохвильових датчиків переміщення.
     

комплексний коефіцієнт відбиття, переміщення, електричний зонд, мікрохвильова інтерферометрія, напівпровідниковий детектор, хвильовідна секція

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

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

3. 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. V. 52. No. 11. Pp. 2503–2512.

4. Cripps S. C. VNA tales. IEEE Microwave Magazine. 2007. V. 8. No. 5. Pp. 28–44. doi: 10.1109/MMM.2007.904719

5. Andreev M. V., Drobakhin O. O., Saltykov D. Yu. Techniques of measuring reflectance in free space in the microwave range. Proceedings of the 2016 9th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW), Kharkiv, Ukraine, June 20–24, 2016. Pp. 1–3. doi: 10.1109/MSMW.2016.7538213

6. Andreev M. V., Drobakhin O. O., Saltykov D. Yu. Complex reflection coefficient determination via digital spectral analysis of multiprobe reflectometer output signals. Proceedings of the 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Kyiv, Ukraine, May 29 – June 2, 2017. Pp. 170–175. doi: 10.1109/UKRCON.2017.8100468

7. Pylypenko O. V., Gorev N. B., Doronin A. V., Kodzhespirova I. F. Рhase ambiguity resolution in relative displacement measurement by microwave interferometry. Teh. Meh. 2017. No. 2. Pp. 3–11.

8. Pylypenko O. V., Doronin A. V., Gorev N. B., Kodzhespirova I. F. Experimental verification of a two-probe implementation of microwave interferometry for displacement measurement. Teh. Meh. 2018. No. 1. Pp. 5–12.

9. Doronin A. V., Gorev N. B., Kodzhespirova I. F., Privalov E. N. Displacement measurement using a two-probe implementation of microwave interferometry. Progress in Electromagnetics Research C. 2012. V. 32. Pp. 245–258.

10. Doronin A. V., Gorev N. B., Kodzhespirova I. F., Privalov E. N. A way to improve the accuracy of displacement mreasurement by a two-probe implementation of microwave interferometry. Progress in Electromagnetics Research M. 2013. V. 30. Pp. 105–116.

11. Сильвиа M. T., Робинсон Э. A. Обратная фильтрация геофизических временных рядов при разведке на нефть и газ. М.: Недра, 1983. 447 с.

12. Pylypenko O. V., Doronin A. V., Gorev N. B, Kodzhespirova I. F. Analysis of the possibility of accounting for the antenna reflection coefficient in displacement measurements by probe methods. Teh. Meh. 2019. No. 1. Pp. 85–93.

Copyright (©) 2019 Пилипенко О. В., Доронін О. В., Горєв М. Б., Коджеспірова І. Ф.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка