СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОГОЛОГРАММ ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ
METHOD OF OBTAINING RADIO HOLOGRAMS OF SUBSURFACE OBJECTS

Область техники
Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к способам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах.
Уровень техники
Известен способ подповерхностного зондирования (Финкельштейн М.И., Кутев В.А., Золотарев В.П. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии. М., Недра, 1986, с.46). Он основан на использовании непрерывного сигнала с изменением частоты по симметричному или несимметричному пилообразному закону. Частота биений между опорным / прямым / и отраженным сигналами является функцией расстояния до объекта. Недостатком устройства, препятствующим получению требуемого технического результата, является низкая разрешающая способность, т.е. невозможность определения расположения и формы неоднородностей и включений в плане исследуемого объекта.
Известен также способ зондирования конденсированных сред (Journal of Applied Physics, v.56, №9, 1984, p.2575) со ступенчатым изменением частоты в заданном диапазоне. Недостатком способа, препятствующим получению требуемого технического результата, является то, что изменение частоты более чем на 25% приводит к резкому уменьшению амплитуды зондирующего сигнала на краях частотного диапазона, а также сложности с получением равномерной амплитудно-частотной характеристики.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ зондирования конденсированных сред (заявка на изобретение RU 2000103678 G01V 3/12, G01N 22/00 от 17.02.2000 г.) со ступенчатым изменением сигнала в заданном диапазоне частот, при этом частоты зондирующего сигнала выбираются с равномерным шагом в диапазоне
от
до ,
min
где k=0,72;
max
k=0,81;
D - диаметр антенны;
с - скорость света,
min
max
при этом количество отдельных частот в диапазоне от f до f должно быть не менее пяти.
Недостатком данного способа является то, что при его реализации возникает проблема неравномерности амплитудно-частотной характеристики, которая приводит к уменьшению динамического диапазона, и, как следствие, уменьшению глубины обнаружения объектов в конденсированных средах.
Сущность изобретения
Задача
Техническая задача состоит в устранении указанного недостатка за счет автоматического выравнивания амплитудно-частотной характеристики.
Сущность способа
Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа дополнительно осуществляется автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики путем изменения мощности передатчика, выравнивание амплитудно-частотной характеристики также может осуществляться за счет изменения коэффициента усиления приемника.
Перечень фигур
На фиг.1 представлена блок-схема подповерхностного голографического локатора (1 - передатчик; 2 - приемник; 3 - система выравнивания АЧХ; 4 - средство управления и отображения визуальной информацией об объекте (ЭВМ); 5 - исследуемый объект в конденсированной среде).
На фиг.2 представлены радиоголограммы, полученные при различных частотах (f=3,6…4,0 ГГц), без выравнивания и с выравниванием АЧХ.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Техническая реализация способа показана на блок-схеме подповерхностного голографического локатора фиг.1. При сканировании поверхности конденсированной среды подповерхностным голографическим локатором амплитуда отраженного от поверхности сигнала посылаемого передатчиком 1 значительно превосходит амплитуду сигнала отраженного от исследуемого объекта 5. Из-за неравномерности амплитудно-частотной характеристики отраженного от поверхности сигнала изменение амплитуды принимаемого сигнала на входе приемника 2 может в несколько раз превышать амплитуду сигнала отраженного от исследуемого объекта 5. Это приводит к ограничению значения усиления приемника 2 и уменьшению контрастности изображения исследуемого объекта 5, получаемого на средстве управлении и отображения визуальной информацией об объекте (ЭВМ) 4.
При выравнивании амплитудно-частотной характеристики системой выравнивания 3 сигнал с постоянной амплитудой, отраженный от поверхности конденсированной среды, может быть компенсирован (вычтен) из принимаемого сигнала и усиление сигнала отраженного от исследуемого объекта 5 будет увеличено в несколько (до десяти) раз. Это приводит к увеличению контрастности исследуемого объекта на получаемом радиоголографическом изображении.
Аналогично амплитудно-частотная характеристика может быть выравнена путем изменения коэффициента усиления входного усилителя приемника 2.
Способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов был реализован при разработке экспериментального образца подповерхностного голографического локатора «Раскан-2». На фиг.4 представлены радиоголограммы, полученные при различных частотах (f=3,6…4,0 ГГц), без выравнивания и с выравниванием АЧХ. В ходе экспериментов проводилось зондирование одного и того же участка макета стены. Частота в каждом из экспериментов выбиралась индивидуально и представляла последовательный ряд радиоизображений, снятых в диапазоне от 3,6 до 4,0 ГГц с шагом в 100 МГц. Эксперименты проводились на участке макета стены, на котором размещались следующие объекты: два провода, пять монет и отверстие во втором слое штукатурки (оно расположено в правой части изображения). Просматривая последовательно радиоголограммы без выравнивания амплитудно-частотной характеристики (левый ряд), видно, что с увеличением частоты контрастность объектов меняется по отношению к фону. При осуществлении выравнивания частоты качество радиоголографического изображения существенно возрастает, что дает возможность исследовать объекты на большей глубине залегания.
Проведенные эксперименты показали высокую эффективность предлагаемого способа получения радиоголограмм подповерхностных объектов и разработанного на его основе экспериментального прибора для технической диагностики строительных конструкций.
Анализ, проведенный заявителем по известному ему уровню техники, показал, что предлагаемое изобретение, обладающее новизной и промышленной применимостью, отвечает в отношении совокупности его существенных признаков требованию критерия «изобретательский уровень», из уровня техники не известен также механизм достижения технического результата, раскрытого в материалах заявки.