Пристрій для вимірювання малих переміщень

Пристрій для вимірювання малих переміщень, утримуючий двовходовий НВЧ генератор з вклю 34292 пристрою і підвищити точність у визначенні малих переміщень об'єктів, а також забезпечити можливість передачі інформації про переміщення об'єкта, що контролюється по радіоканалу. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для вимірювання малих переміщень, утримуючий двовходовий НВЧ генератор з включеним в ньому напівпровідниковим генераторним діодом, підключеним до джерела живлення, направлений випромінювач і індикатор, згідно з винаходом, додатково введені високостабільний НВЧ генератор, вентиль, атенюатор, фазообертач і контур низької частоти, причому фазообертач включений між першим входом двовходового НВЧ генератора і направленим випромінювачем, зверненим до об'єкта, що контролюється, другий вхід двовходового НВЧ генератора через атенюатор і вентиль, включений в запірному напрямку, підключений до високостабільного НВЧ генератора, а контур низької частоти включений між джерелами живлення і індикатором. Введення в пристрій за винаходом додаткового високостабільного НВЧ генератора, сигнал якого змішується з сигналом двовходового НВЧ генератора на напівпровідниковому діоді цього генератора, випромінювання якого направлене на об'єкт, що контролюється, і наявність контура низької частоти, на якому розвивається напруження різницевої частоти, що є інформативною, дозволяє перенести зміни частоти сигналу, що поступає на частково віддзеркалюючий об'єкт (наприклад, опорну віддзеркалюючу площину), в діапазон низьких частот, де вказані зміни легко відлічуються. При цьому індикатором - вимірником частоти - підключеним до контура низької частоти, на якому виділяється різницева частота, як продукт змішування вказаних сигналів. При цьому ті невеликі зміни частоти генерації двовходового НВЧ генератора, які викликані переміщенням об'єкта, що контролюється, відстежуються не на фоні великих по абсолютному значенню частот двовходового генератора, а на фоні малих значень частот, виділених на контурі низької частоти. Завдяки цьому підвищується точність відліку. Наявність в пристрої вентиля і керованого атенюатора забезпечує надійність функціонування пристрою, оскільки їх наявність запобігає руйнуванню стаціонарного режиму як двовходового, так і високостабільного НВЧ генераторів внаслідок їх взаємного впливу і дозволяє реалізувати поставлену задачу. Наявність фазообертача між двовходовим НВЧ генератором і випромінювачем підвищує чутливість і точність у вимірюванні переміщень. При цьому сигнал, що розвивається в контурі низької частоти, досить великий по амплітуді і цим знижується роль паразитної AM- і ЧМмодуляції у випромінюванні двовходового генератора, що істотно утрудняє виділення інформаційного сигналу в пристрої-прототипі. Так що в пристрої за винаходом сигнал, що поступає на індикатор, буде суворо ототожнений тільки із зміною відстані між пристроєм і об'єктом, що контролюється. Внаслідок дослідження відомих в науці і техніці рішень, сукупність істотних ознак, що повністю або частково збігаються з ознаками за винаходом і що дозволяють вирішувати поставлену винахідницьку задачу, не була виявлена. Отже, винахід, що пропонується, відповідає критерію "новизна". Суть винаходу не витікає для фахівця явним чином з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомий пристрій, не забезпечує досягнення нових властивостей і тільки наявність відмітних ознак дозволяє отримати новий технічний результат. Отже, винахід, що пропонується, відповідає критерію "винахідницький рівень". В сукупності вказані відмінні ознаки в пристрої за винаходом для вимірювання малих переміщень об'єктів (технологічні процеси, транспортні засоби і т.п.), дозволяє безконтактно і надійно здійснити вимірювання малих переміщень з великою точністю. На фігурі представлена функціональна схема пристрою для вимірювання малих переміщень. Напівпровідниковий діод 1, розміщений в двовхдовому НВЧ генераторі 2, підключений до джерела живлення 3 через фільтр нижніх частот 4. До джерела живлення 3 через фільтр нижніх частот 5 підключений також напівпровідниковий діод 6, включений у високостабільний НВЧ генератор 7, який через вентиль 8 і керований атенюатор 9 підключений до другого входу двовходового НВЧ генератора 2, перший вхід якого через фазообертач 10 підключений до направленого випромінювача (антени) 11, направленого на віддзеркалюючий об'єкт І-II. Між джерелом живлення 3 і індикатором 12 за допомогою розділових конденсаторів 13 і 14 включений контур низької частоти 15, утворений індуктивністю 16, резистором 17 і конденсатором 18. Випромінювач 11 виконаний у вигляді пірамідального рупора з співвідношенням сторін 1,23:1,25, що забезпечує максимальне надходження віддзеркаленого від об'єкта, що контролюється І-II, НВЧ сигналу. Пристрій працює таким чином. При надходженні від джерела живлення 3 на напівпровідникові генераторні діоди 1 і 6 номінальних напружень двовходовий НВЧ генератор 2 і високостабільний НВЧ генератор 7 генерують НВЧ сигнали частотою ω0 і ωg, при цьому сигнал з частотою ω0 через фазообертач 10 і направлений випромінювач 11 поступає на опорну віддзеркалюючу площину (об'єкт, що контролюється), наприклад, на полотно дороги або бічних напрямних магнітолевітуючого транспортного засобу, які є високочастотним навантаженням двовходового НВЧ генератора 2, і внаслідок ефекту "затягнення частоти" зміна відстані між пристроєм і віддзеркалюючою площиною приводить до зміни частоти, що генерується двовходовим НВЧ генератором. А саме, слідуючи Дж. Слетеру (див.: Электродинамика сверхвысоких частот. - М.: Сов. радио, 1955. - С. 125), запишемо умову стійкості автоколивального режиму генератора: æ w w, ö G + jBL 1 y + jb = jç - 0 ÷+ (1) + L ç w0 ÷ Qa w G L w0 Q BH è ø де ω0, ω, Qa, QBH - резонансне і поточне значення частоти, ненавантажена і зовнішня добротність резонатора, g, b - компоненти провідності генераторного напівпровідникового діода, GL, BL - компоненти провідності навантаження. У відповідності з кн.. "Основы техники сантиметровых волн в радилокации" (М.: Сов. радио, 1951. - С. 95) вираз для поточного значення нормованої до хвильової провідності в загальному випадку може бути записаний у вигляді 2 34292 синхронізації, тобто необхідне виконання умови, щоб æ - j 2w ö ç ÷ 1 - r H ç e c ÷[l + v(t - t 0 )] ç ÷ è ø , (2) yL = æ - j 2w ö ç ÷ 1 + r H ç e c ÷[l + v(t - t 0 )] ç ÷ è ø де l - відстань між напівпровідниковим діодом 1 і первинним положенням опорної площини (t=to, v=3·1010 см·с-1, ρн - коефіцієнт віддзеркалення хвилі від опорної віддзеркальної площини об'єкта, що контролюється). Вирішуючи спільно рівняння (1) і (2), при Qa>>QBH, IΡHI