СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ СУММАРНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ
METHOD FOR DETERMINING INTENSITY OF TOTAL ELECTROMAGNETIC WAVE

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для определения интенсивности суммарной электромагнитной волны.
Изобретение может быть использовано как для определения соответствия уровня интенсивности излучения в данной точке санитарным нормам, так и для определения степени воздействия суммы посторонних электромагнитных излучений на радиотехнические и другие технические средства и объекты.
Известны способы и устройства для измерения отдельных характеристик электромагнитного поля.
1. Патент РФ №2510513 от 27.03.2014. Патент РФ №2510511 от 27.03.2014. Радиометр с трехопорной модуляцией
2. Патент РФ №2337370 от 27.10.2008. Способ и устройство для измерения напряженности электромагнитного поля.
3. Патент РФ №2510511 от 27.03.2014. Устройство и способ для определения, по меньшей мере, одной величины, характеризующей электромагнитное излучение исследуемого объекта.
Недостатком всех известных способов измерений характеристик электромагнитной волны является ограниченность их либо диапазоном рабочих частот, либо одной из составляющих векторов напряженности электромагнитного поля, электрической или магнитной.
Целью настоящего изобретения является определение среднего значения интенсивности суммарной электромагнитной волны в заданной точке пространства.
Поставленная цель заключается в том, что устанавливают измерительный прибор на прочном основании, таким образом, чтобы он имел возможность ориентировки отражателя как в горизонтальной плоскости для измерения интенсивности поля в вертикальном направлении, так и в вертикальной плоскости для измерения интенсивности поля в горизонтальном направлении, при этом измерительный прибор закрыт проводящим экраном для исключения воздействия внешних электромагнитных полей на отражатель, при этом перед началом измерений предварительно производят градуировку измерительного прибора, при которой производят фиксированное давление на отражатель при условии его экранирования от внешнего поля и фиксируют величину постоянной составляющей на выходе суммирующего устройства, в результате чего выявляется и запоминается однозначное соответствие величины постоянной составляющей сигнала на выходе суммирующего устройства и величины давления на отражатель, при помощи передатчика формируют лазерный луч, модулированный импульсами, который после отражения от внутренней стороны отражателя лазерный луч попадает на входную часть приемника, демодулируется и импульсы прямоугольной формы попадают на суммирующее устройство, на второй вход суммирующего устройства через линию задержки подается импульс от передатчика, имеющий противоположную фазу и одинаковую амплитуду, с помощью регулируемой задержки в начале измерений при закрытом экране импульсы совмещают по времени, так чтобы на выходе суммирующего устройства сигнал отсутствовал, снимают экран, под воздействием внешних электромагнитных полей возникает эффект давления энергии этих полей на отраженную поверхность пластины отражателя, что приводит к смещению пластины отражателя и сокращению расстояния пути луча от передатчика до приемника, и по формуле I=0,5рс рассчитываем величину интенсивности электромагнитной волны в данной точке измерения, где I - интенсивность электромагнитной волны, р - величина давления, с - скорость света в свободном пространстве.
2
2
2
Известно (С.Г. Калашников. Электричество. - М.: НАУКА, 1977. Стр. 541, 575), что величина давления электромагнитной волны определяется соотношением р=(1+к)и, где р - величина давления, Н/м; к - коэффициент отражения, безразмерный; и - среднее значение объемной плотности энергии в падающей электромагнитной волне. При полном отражении к=1 и р=2и. Интенсивность электромагнитной волны определяется отношением I=ис или I=0,5рс, где с - скорость света в свободном пространстве. Размерность I-Н/м⋅м/с=Вт/м. Таким образом, с учетом постоянного коэффициента 0,5 с, интенсивность электромагнитной волны I прямо пропорциональна ее давлению.
Блок-схема варианта реализации устройства определения интенсивности суммарного электромагнитного излучения в заданной точке пространства представлена на фиг. 1
Обозначения, принятые на фиг. 1:
1. отражатель;
2. круглая металлическая гофрированная коробка, внутри которой создано сильное разряжение (аналог используемой в барометре - анероиде);
3. фиксируемая в пространстве платформа;
4. передатчик модулированного лазерного излучения;
5. приемник модулированного лазерного излучения;
6. съемный металлический экран.
Пунктирными стрелами на фиг. 1 обозначены нормальные составляющие (относительно отражателя) электромагнитных волн, распространяющихся в направлении точки пространства, где производится измерение.
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Измерительный прибор устанавливается на прочном основании (например, на платформе на штативе) и должен иметь возможность ориентировки отражателя как в горизонтальной плоскости для измерения интенсивности поля в вертикальном направлении, так и в вертикальной плоскости для измерения интенсивности поля в горизонтальном направлении. При этом прибор должен быть закрыт проводящим экраном с целью исключения воздействия внешних электромагнитных полей на отражатель. В то же время экран не должен препятствовать проникновению внешней атмосферы во внутренний объем экрана. Это необходимо для того, чтобы при снятии экрана не изменилось расстояние между отражателем и выходом лазерного луча из передатчика и входом отраженного лазерного луча приемника за счет изменения атмосферного давления. Передатчик формирует лазерный луч, модулировнный импульсами. После отражения от внутренней стороны отражателя лазерный луч попадает на входную часть приемника, демодулируется и импульсы прямоугольной формы подаются на суммирующее устройство. На второй вход суммирующего устройства через линию задержки подается импульс от передатчика, имеющий противоположную фазу и одинаковую амплитуду. С помощью регулируемой задержки в начале измерений при закрытом экране импульсы совмещают по времени, так чтобы на выходе суммирующего устройства сигнал отсутствовал. После этого снимают экран и под воздействием внешних электромагнитных полей возникает эффект давления энергии этих полей на отражающую поверхность пластины отражателя. Это приведет к смещению пластины отражателя и сокращению расстояния пути луча лазера от передатчика до приемника, как это показано на фиг. 1. В результате время прихода импульсов на суммирующее устройство от приемника сократится. Импульсы перестанут совпадать и на выходе суммирующего устройства появится разностный сигнал, длительность которого зависит от величины смещения пластины отражателя как это показано на фиг. 2, где временная ось 1 соответствует приходу импульсов на суммирующее устройство от приемника, а временная ось 2 - от передатчика. Временная ось 3 соответствует сигналу на выходе суммирующего устройства. Предварительно перед началом измерений должна быть произведена градуировка измерительного прибора. При градуировке производят фиксированное давление на отражатель при условии его экранирования от внешнего поля и фиксируется величина постоянной составляющей на выходе суммирующего устройства. В результате выявляется и запоминается однозначное соответствие величины постоянной составляющей сигнала на выходе суммирующего устройства и величины давления на отражатель. При удалении экрана и воздействии на отражатель внешних электромагнитных полей величина смещения пластины отражателя будет приведена к однозначному соответствию определенной ранее величине давления и по формуле I=0,5рс рассчитана величина интенсивности электромагнитной волны в данной точке измерения.
Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет достичь поставленной цели - определить значение интенсивности суммарной электромагнитной волны в заданной точке пространства.