НЕЛИНЕЙНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РАССЕИВАТЕЛЬ - ПАССИВНЫЙ ДАТЧИК
NONLINEAR PARAMETRIC SCATTERER - PASSIVE SENSOR

Изобретение относится к пассивным дистанционным датчикам, размещаемым в среде, данные с которых считываются дистанционно, при этом информация о параметрах окружающей среды содержится в сигнале, поступающем от датчика в ответ на воздействие зондирующего сигнала.
Известен по [Вернигоров Н.С. Процесс нелинейного преобразования и рассеяния электромагнитного поля электрически нелинейными объектами. // Радиоэлектроника, 1997, т.42, № 10, с.1181-1183] способ получения и передачи данных о процессах, происходящих в окружающей среде. Способ основан на том, что в среду помещается пассивный датчик - нелинейный рассеиватель, способный рассеивать сигнал на частоте одной из гармоник или комбинационных нелинейных продуктов, а коэффициент нелинейного преобразования его нелинейного элемента зависит от определенного параметра окружающей среды. В результате сигнал, рассеянный на частоте гармоники зондирующего сигнала, промодулирован сигналом, несущим информацию об определенном параметре окружающей среды. Недостатком способа и реализующего его датчика является малая отражательная способность на частоте гармоники зондирующего сигнала у пассивных нелинейных рассеивателей, а также сильная подверженность способа нелинейным комбинационным помехам.
Прототипом выбран нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик, известный по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 С1]. Способ применения нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика - состоит в том, что на объекте поиска предварительно размещается параметрический рассеиватель; область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом на частоте f; принимается рассеянный пассивным датчиком сигнал на частоте субгармоники, равной f/2, а в случае превышения порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаружения объекта поиска.
Устройство-прототип нелинейный паметрический рассеиватель - пассивный датчик - имеет вид антенны, нагруженной на параметрический генератор, который может быть одноконтурным, в виде параметрического контура, состоящего из индуктивности и нелинейной емкости и настроенного на половинную частоту зондирующего сигнала, или многоконтурным, состоящим из нелинейной емкости и подключенных к ней параллельно двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, а к нелинейной емкости последовательно подключен контур автосмещения, состоящий из параллельно соединенных емкости и сопротивления.
Нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик - обладает хорошей отражательной способностью на частоте субгармоники зондирующего сигнала, кроме того, он мало подвержен нелинейным помехам, так как они практически не образуются на частотах субгармоник. Недостатком прототипа является то, что пассивный датчик такой конструкции может только передавать информацию о наличии в окружающей среде маркированного им объекта, но не может измерять и передавать данные о параметрах окружающей среды.
В изобретении поставлена задача разработать конструкцию нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика, способного измерять и передавать данные о параметрах окружающей среды и обладать хорошей отражательной способностью и помехозащищенностью.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что предлагается новое техническое решение, а именно нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик в виде антенны, нагруженной на параметрический генератор, который может быть одноконтурным, в виде параметрического контура, состоящего из индуктивности и нелинейной емкости и настроенного на половинную частоту зондирующего сигнала, или многоконтурным, состоящим из нелинейной емкости и подключенных к ней параллельно двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, а к нелинейной емкости последовательно подключен контур автосмещения, состоящий из параллельно соединенных емкости и сопротивления, при этом сопротивление в контуре автосмещения выбирается таким, что его величина зависит от определенного параметра окружающей среды.
Предлагаемое техническое решение может быть реализовано в устройстве дистанционного изменения давления, структурная схема которого представлена чертеже, где 1 - генератор, 2 - антенна зондирующего сигнала, 3 - нелинейный паметрический рассеиватель - пассивный датчик, 4 - антенна параметрического рассеивателя, 5 - индуктивность паметрического генератора, 6 - нелинейная емкость - полупроводниковый диод, 7 - емкость контура автосмещения, 8 - тензорезистор; 9 - антенна принимаемого сигнала, 10 - приемник, 11 - измеритель частоты модуляции принимаемого сигнала, 12 - индикатор.
Выход генератора 1 соединен со входом антенны зондирующего сигнала 2.
В нелинейном параметрическом рассеивателе - пассивном датчике 3 - антенна 4 нагружена на одноконтурный параметрический генератор. Одноконтурный параметрический генератор включает в свой состав: 4 - антенну параметрического рассеивателя, 5 - индуктивность параметрического генератора, 6 - нелинейную емкость - полупроводниковый диод, 7 - емкость контура автосмещения, 8 - тензорезистор. Емкость контура автосмещения 7 и тензорезистор 8 соединены параллельно и образуют контур автосмещения. Контур автосмещения соединен последовательно с нелинейной емкостью - полупроводниковым диодом 6, которые, в свою очередь, соединен параллельно с индуктивностю параметрического генератора 5.
Выход антенны принимаемого сигнала 9 соединен со входом приемника 10, детекторный выход которого соединен с измерителем частоты модуляции принимаемого сигнала 11, выход которого соединен со входом индикатора 12.
Устройство дистанционного изменения давления работает следующим образом. В среду, где требуется измерить давление, помещается нелинейный паметрический рассеиватель - пассивный датчик 3.
В генераторе 1 формируется зондирующий сигнал, который излучается антенной зондирующего сигнала 2 в направлении нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика 3.
Зондирующий сигнал принимается антенной паметрического рассеивателя 4, в параметрическом контуре, состоящем из индуктивности паметрического генератора 5 и нелинейной емкости 6, возбуждаются колебания на частоте, равной половине частоты зондирующего сигнала. При этом наличие цепи автосмещения из параллельно соединенных емкости контура автосмещения 7 и тензорезистора 8, включенных последовательно нелинейной емкости 6, в качестве которой используется полупроводниковый диод, приводит к автомодуляционному режиму работы нелинейного паметрического рассеивателя - пассивного датчика вплоть до прерывания генерации. Частота автомодуляционных колебаний определяется величиной емкости контура автосмещения 7, которая постоянна, и величиной сопротивления тензорезистора 8, которая, в свою очередь, зависит от величины давления в исследуемой среде.
Рассеянный при помощи антенны паметрического рассеивателя 4 сигнал на частоте субгармоники зондирующего сигнала принимается антенной принимаемого сигнала 9 и поступает на вход приемника 10. С выхода приемника 10 сигнал модулирующего колебания поступает на измеритель 11 частоты модуляции принимаемого сигнала. Значение определенной частоты модуляции принимаемого сигнала поступает на индикатор 12 для отображения. По величине частоты модуляции принимаемого сигнала определяется величина давления в месте расположения нелинейного паметрического рассеивателя - пассивного датчика.
В качестве генератора 1 может быть использован генератор Г4-128, в качестве антенны зондирующего сигнала 2 и антенны принимаемого сигнала 9 может быть использована антенна П6-33, 3 - нелинейный параметрический рассеиватель - пассивный датчик - может быть изготовлен по [Радиокомплекс розыска маркеров, патент RU 2108596 С1], при этом в качестве тензорезистора 8 может быть использован тензорезистор фирмы Japan measurement technologies, например, модель TML серии PMF.
В качестве приемника 10 может быть использован приемник SMV 8.5 или SMV 21, в качестве измерителя частоты модуляции принимаемого сигнала 11 может быть использован частотомер 46-71, в качестве индикатора 12 может быть использован компьютер типа PC.
Таким образом, в изобретении решается задача разработки конструкции нелинейного параметрического рассеивателя - пассивного датчика, способного измерять и передавать данные о параметрах окружающей среды и обладать хорошей отражательной способностью и помехозащищенностью.