Датчик интенсивности микроволнового излучения объекта

Датчик интенсивности микроволнового излучения объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике радкоизмерений и обеспечивает повьшение точности измерений при исследовании неоднородных объектов. Поверхность 3 диэлектрической пластины (ДП) 2 находится в контакте с поверхностью планарного излучателя 1, а другая V/////////// ///////////////Z ее поверхность является рабочей поверхностью 4 датчика. Рабочую поверх ность 4 датчика приводят в контакт с поверхностью исследуемого объекта (ИО) 6, например с поверхностью биоткани . Тепловое излучение ИО 6 частично отражается, а остальная часть принимается датчиком и через клеммы 5 поступает на приемник. Мощность собственных шумов приемника поступает на вход датчика и излуч ателя 1 . Часть этой мощности поглощается ИО 6, а остальная мощность отражается и вновь поступает на приемник. Выполнение ДП 2 из материала, диэлектрическая проницаемость которого выбрана из условия 1 j5 - 12 ( - макс. значение диэлектрической проницаемости ИО 6), а толщина d - из условия d/Л; 0,01 - 0,2 ( длина волны в ДП 2), снижает флуктуации реактивной составляющей электромагнитного поля планарного излучателя 1 и уменьшает влияние неоднородной среды на излучательную способность ИО 6 на границе раздела датчик - объект. 5 ил. с и (Л ГС 4iai 1C СХ) ел О5 в

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) (58 4 G 01 R 29/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3752490/24-09 (22) 08.06.84 (46) 07.07.86. Бюл. 11 25 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (72) С.В.Маречек (53) 621.317.328(088.8) (56) Радиоэлектроника за рубежом. Информационный бюллетень, вып. 3, М.:

1982, с. 4 — 11.

Harda Н. and etc. А 1-2GHz Radiometer for Subcutaneous Tissue Temperature Measure ments. — The Trans.

of the Institute of Electronics and

Communication eng. of Japan, v. 2160, 1982, ч. 65, No. 8, рр.645-655. (54) ДАТЧИК ИНТЕНСИВНОСТИ MHKPOBOJIHO—

ВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к технике радиоизмерений и обеспечивает повышение точности измерений при исследовании неоднородных объектов. Поверхность 3 диэлектрической пластины (ДП)

2 находится в контакте поверхностью планарного излучателя 1, а другая ее поверхность является рабочей по-. верхностью 4 датчика. Рабочую поверх= ность 4 датчика приводят в контакт с поверхностью исследуемого объекта (ИО) 6, например с поверхностью биоткани. Тепловое излучение ИО 6 частично отражается, а остальная часть принимается датчиком и через клеммы

5 поступает на приемник. Мощность собственных шумов приемника поступа-. ет на вход датчика и излучателя 1.

Часть этой мощности поглощается ИО 6> а остальная мощность Отражается и вновь поступает на приемник. Выполнение ДП 2 из материала, диэлектрическая проницаемость Я которого выбрана из условия E>/E = 1,5 — 12 (E — макс. значейие диэлектрической проницаемости HQ 6), а толщина d— из условия d/Л = 0,01 — 0,2 (%,— длина волны в ДП 2), снижает флуктуации реактивной составляющей электромагнитного поля планарного излучателя 1 и уменьшает влияние неоднородной среды на излучательную способность ИО 6 на границе раздела датчикобъект. 5 ил.

1242856

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использовать. ся для контактного измерения интенсивности микроволнового теплового излучения объектов. 5

Целью изобретения является повышение точности измерений нри исследовании неоднородных объектов.

На фиг.1 приведена конструкция дат= чика интенсивности микроволнового излучения объекта; на фиг.2-5 конструкции планарных излучателей.

Датчик интенсивности микроволнового излучения объекта содержит планарный излучатель 1, диэлектрическую пластину 2, одна поверхность 3 которой находится в контакте с поверхностью планарного излучателя 1, а другая — является рабочей поверхностью 4 датчика, и клемм| 5, распо ложенные на поверхности планарного излучателя 1, противолежащей поверхности 3. Материал диэлектрической пластины 2 выбирается таким образом, чтобы выполнялось условие

Я с

15-12. м

Поскольку величины Е, для различных объектов различны, конкретные

30 материалы диэлектрической пластины 2 будут также различными. Например, для исследования человека и живот- ных (максимальное значение Е вещественной части диэлектрической проницаемости биотканей в дециметровом диапазоне волн равно 50) могут быть использованы материалы, имеющие вещественную часть E в диапазоне значений 80-600. Такие значения вещест- 40 венной части диэлектрической проницаемости имеют некоторые виды радиокерамики, а также различные виды металлокерамики и металлопластиков.

Толщина d диэлектрической пластины 15

2 выбирается в зависимости от рабочей длины волны в материале данного диэлектрика из условия

cl — 0,01 — 0,2. 50

j3

Планарный излучатель 1,, представляющий собой один или несколько плоских металлических проводников, расположенных на поверхности 3 диэлектрической пластины 2, может иметь любую известггую конструкцию. Он может быть выполнен, например, в виде щелевого

Микроволновое тепловое изл5чение Т, исследуемого объекта при прохождении через границу раздела датчик †. обьект частично отражается. Интенсивность отраженного излу= чения может быть записана в виде где R — коэффициент отражения по мощности, Оставшаяся часть излучения (2). (1 R) где Š— излучательная способность объекта. на границе датчик объект, принимается датчиком и далее поступает на вход приемника.

Мощность собственных входных myмов Т, приемника поступает на вход датчика и излучателя. Причем часть ее поглощается объектом: (3) ATïp (1 @ где А — поглотительная способность объекта на границе раздела датчик — объект, а оставшаяся часть (4) отражается на границе раздела датчик — объект и вновь поступает на вхо,ц приемника.

Таким образом, на индикаторе приемника будет зарегистрирована суммарная мощность Т двух потоков микроволнового излучения То + RT (R) Тг, + КТпа

Т +R(T — T ) о излучателя (фиг.2), петлевого виг>ратора (фиг.3), планарного спирального излучателя (фиг.4), вибратора (фиг.5) и т.п.

Датчик интенсивности микроволнового излучения объекта работает следующим образом.

:Рабочую поверхность 4 датчика прива,цят в контакт с поверхностью исследуемого объекта 6, например, с поверхностью биоткани, имеющей слой кожи

7, слой жира 8 и слой мышечной ткани 9, а клеммы 5 подключают ко входу приемника.

1242856 4 тканей в исследуемом объекте 6 ока— зывает значительное воздействие как на структуру электромагнитного поля датчика, так и на распределение токов в планарном излучателе 1 датчика.

Это приводит к случайным изменениям излучательной способности Е объекта на границе раздела датчик — объект и, соответственно, к снижению точности измерений.

В данном датчике электрическая часть реактивной составляющей элек(5) Т=Т+ьТ, (7) (8) либо Т„= Т„, либо R -- О, тромагнитного поля излучателя сосредоточена в диэлектрической пластине

2 с большим значением вещественной части диэлектрической проницаемости, что позволяет снизить флуктуации этой части поля и уменьшить влияние случайно неоднородной среды на излучательро ную способность исследуемого объекта

6 на границе раздела датчик — объект. где dТ = R (Т„Т ) (6) ошибка измерения мощности микроволнового излучения.

Из выражения (6) видно, что для получения минимальной погрешности измерения интенсивности микроволнового излучения необходимо иметь 10

Для шумовых сигналов теплового излучения равенство (71 равносильно равенству шумовой температуры входа приемника и температуры исследуемого объекта 6. Однако выполнить условие (7l в общем случае невозможно, так как Т точно неизвестно, известны о лишь приблизительные границы изменения этой величины.

Формула и з о б р е т е н и я

Условие (8 ) также практически выполнить невозможно, однако можно ограничиться выполнением усло— вия

R = 1 — E = const, при этом ошибка измерения интенсивности излучения может быть сведена к нулю в процессе калибровочных операций.

При измерении глубинной температуры биологических объектов среда

35 распространения микроволнового теплового излучения крайне неоднородна. Биоткани с большим содержанием воды (кожа, мьппцы и т.д.) имеют вещественную часть диэлектрической проницаемости для дециметрового диапазона волн порядка 50, в то время, как жировая и костная ткани имеют вещественную часть. диэлектрической прони-. цаемости порядка 5-10.

Экспериментально установлено, что случайный характер распределения этих

Датчик интенсивности микроволно— зого излучения объекта, содержащий планарный излучатель, размещенный на одной поверхности диэлектрической пластины, и клеммы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений при исследовании неоднородных объектов, в нем диэлектрическая пластина выполнена из материала, диэлектрическая проницаемость Е которого выбрана из условия

Š— 1,5 — 12, где „, — максимальл ное значение диэлектрической проницаемости объекта, и имеет толщину, определяемую соотношением d/A = — 0,01 — 0,2, где — длина волны в диэлектрической пластине, d — ширина диэлектрической пластины, клеммы размещены на поверхности планарного излучателя, а другая поверхность .диэлектрической пластины является рабочей поверхностью датчика.

1242856

Составитель P.Êóçíåöoíà

Техред Q.Ñoïêî Корректор И.Муска

Редактор Н.Егорова

Заказ 3699/43 Тираж 728

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,".1роектная, 4