ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

UDC 621.002.56

Техническая механика, 2017, 2, 3 - 11

УСТРАНЕНИЕ ФАЗОВОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСИ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ МЕТОДОМ

О. В. Пилипенко, Н. Б. Горев, А. В. Доронин, И. Ф. Коджеспирова

О. В. Пилипенко
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Н. Б. Горев
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

А. В. Доронин, И. Ф. Коджеспирова
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

И. Ф. Коджеспирова
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      Рассматривается сверхвысокочастотный интерференционный метод измерения, который широко используется для определения перемещения в различных технических приложениях. Целью данной статьи является разработка методики устранения фазовой неопределенности при измерении относительного перемещения механических объектов с помощью двухзондовой реализации интерференционного метода. Для определения неразвернутой фазы из квадратурних сигналов предложено использовать меньший корень биквадратного уравнения, связывающего неизвестный коэффициент отражения с токами полупроводниковых детекторов, соединенных с зондами. Найдены диапазоны коэффициента отражения и действительной неразвернутой фазы, в которых определяемая таким образом неразвернутая фаза является кажущейся. Показано, что погрешность определения перемещения, обусловленная отличием кажущейся неразвернутой фазы от действительной, отлична от нуля только для достаточно больших коэффициентов отражения и не превышает нескольких процентов от длины волны зондирующего электромагнитного излучения. Установлено, что для размеров контролируемого объекта и расстояний между объектом и антенной, для которых выполняется приближение плоской волны, предложенная методика позволяет определять размах колебаний с точностью порядка нескольких десятых процента даже при размахе, в несколько раз превышающем длину волны зондирующего электромагнитного излучения. Предложенная методика может быть использована при разработке датчиков перемещения с упрощенной аппаратной реализацией.

Фазовая неопределенность, комплексный коэффициент отражения, электрический зонд, полупроводниковый детектор, волноводная секция, межзондовое расстояние.

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. 4

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, Н. Б. Горев, А. В. Доронин, И. Ф. Коджеспирова

Copyright © 2014-2018 Техническая механика