Диссертация (Преобразователи амплитудно-фазового распределения полей на многомодовом диэлектрическом волноводе для радиоинтерферометрической диагностики объектов), страница 21

Его структурная схема приведена нарис. П3.1 (б), где введены обозначения: НО – направленный ответвитель, См-ОС –смеситель опорного сигнала, См-ИС – смеситель информационного сигнала,УПЧ-ОС – усилитель опорного сигнала, УПЧ-ИС – усилитель информационногосигнала, ФД – фазовые детекторы и УПТ – усилители постоянного тока. Введениев один из каналов фазового сдвига  = 90 обеспечивает на выходе двавыходных квадратурных сигнала U 1 и U 2 .В этом случае амплитуда А и фаза  информационного сигнала определяетсяпо известным соотношениям1U 22A  U1  U 2 ,   arctg  1  .U 2 Волноводный тракт передающего канала приемо-передатчика выполнен надиэлектрическом волноводе с исследуемым волноводным преобразователем.Приемным зондом является торец металлического волновода, соединенного совходом приемо-передатчика. Сквозная калибровка измерительного трактапроизводится введенными в приемный тракт переменными аттенюатором ифазовращателем.ВкачествеэталонногоВПиспользуетсяизлучатель,аналогичный ПЗ.

Калибровочная сетка (зависимость А и  от U 1 и U 2 )представлена на рис. П3.2.Концентрическими линиями отображены линии постоянной амплитуды прификсированныхослабленияхаттенюатораиизменениифазына3600,радиальными – линии постоянной фазы при фиксированных положенияхфазовращателя и изменении ослабления аттенюатора.Строго говоря, результатом измерения является комплексное число (элемент матрицырассеяния S21), связанное с волновыми характеристиками интегралом свертки с апертурнойфункцией измерительного зонда. В случае распределений полей, близких к ПГЭ0, определениеволновых характеристик вполне корректно [A3].1149Позиционирующееустройство(рис.П3.3)позволяетосуществлятьавтоматическое двухкоординатное перемещение каретки с закрепленным на нейПЗ.

Диапазон перемещения каретки 270 мм по каждой из поперечных осей, 300ммпопродольнойоси.Дляперемещениякареткииспользуютсядваколлекторных двигателя постоянного тока с редуктором. Для их управления свыходов ЦАП модуля USB3000 выдается управляющее напряжение, котороепоступает на схему управления.Рис. П3.2 Калибровочная сеткаизмерительного комплекса(зависимости A(U1, U2), φ(U1, U2))Рис. П3.3 Схема позиционирующегоустройстваДля определения координат каретки применены два абсолютных шифратораАШ. Разрешающая способность шифраторов 16383 значений (14 бит) на 1 оборот,шаг винта составляет 2 мм на оборот. Таким образом, разрешение линейногоперемещения составляет 0,0001 мм.

Шифратор позволяет выдавать данные поинтерфейсу Ethernet в 2-х режимах: циклическая передача через заданныйинтервал времени и выдача по запросу.Общий вид ИК показан на рис. П3.4.150Рис. П3.4 Общий вид измерительного комплекса151ПрограммноеобеспечениекомплексаизмеренияАФРпозволяетосуществлять съем двумерного распределения поля в 2-х режимах1.Непрерывныйпострочныйрежим.Вэтомрежимеосуществляетсянепрерывное движение мотора оси y от начала до конца диапазона перемещений стребуемой скоростью. После окончания движения производится синхронизацияданных, считанных с приемного зонда, и значений, полученных с шифратора,после которого начинается съем новой строки. Измерение АФР в этом режимезанимает минимальное значение времени, что может быть полезно при съеме вшироком диапазоне x и y.Импульсныйрежим.Движениевдольстрокиосуществляетсякратковременными импульсами, съем характеристик поля производится в моментполной остановки каретки.

Этот режим позволяет увеличить точность измерений,поскольку исключается вибрация стенда, которая присутствует при непрерывномдвижении.Возможности отображения выходных данных ПО проиллюстрированы нарис. П3.5 при измерении амплитудных и фазовых распределений поля торцадиэлектрического волновода.Отображение АР (рис. П3.5 в) или ФР (рис. П3.5 ж) выполнено в видеградиентной картины, яркость которой связана со значением амплитуды/фазы.Выбор на яркостном распределении линий, параллельно осям x и y, позволяетполучить АР (рис. П3.5 а,г) и ФР (рис. П3.5 д,з) вдоль этих линий. По результатамизмерений в требуемом диапазоне координат x, y могут быть синтезированытрехмерные АР (рис.

П3.5 б) и ФР (рис. П3.5 е).При разработке РИ, в частности, 9-канального МРИ важной составнойчастью являются экспериментальные исследования сквозных характеристикмакета МРИ при зондировании и приеме сигналов от типовых модельныхобъектов матрицей (3×3) или линейками трех ВП, сравнение результатов1Программное обеспечение разработано Макарычевым Н.А.152измерений с измерением перемещений эталонного объекта контрольнымсредством измерений.Стенд эталонного объекта диагностики “Микроскоп” разработан в РФЯЦВНИИЭФ на базе инструментального микроскопа БМИ с конусным и плоскимконтрольными отражателями.

На рис. П3.6 приведена структурная схема стенда.На подвижном рабочем столе микроскопа жестко закреплены образцоваяштриховая мера второго класса и эталонный отражатель (ЭО). Штриховая меразакреплена строго параллельно вектору перемещения рабочего стола (РС) ииспользуется в качестве датчика перемещения. При движении РС изображениештрихов меры проецируется через оптическую систему микроскопа на щельшириной (50±5)мкм. Штрихи в процессе перемещения стола периодическизакрывают щель, что приводит к изменению освещенности за ней, которыесчитываются при помощи фотоприемника.Волноводные преобразователи МРИ расположеныэталонногоотражателя,закрепленногонаподвижномнад поверхностьюРСстенда.ЭОперемещается в процессе движения стола вдоль своей оси.Погрешность изготовления штриховой меры не превышает ±2,5мкм на 200мм длины, ЭО жестко связан с ней, а кронштейн для установки излучателей МРИжестко закреплен на корпусе микроскопа.

Получение зависимости расстояния«кронштейн излучателей – поверхность отражателя» от перемещения меры сиспользованием эталонных СИ, например, цифровых индикаторов, позволяетпрямым сравнением определить погрешности измерений перемещений сиспользованием МРИ.Результатыиспытанийразработанноймногоканальнойзондирования в составе макета МРИ на стенде представлены в [А16].системы153Рис.П3.5Представлениерезультатовизмеренийамплитудныхифазовыхраспределений поля зондирующее на фиксированном расстоянии от торца преобразователяУсилительФДк регистраторуфототокащельАФСштриховаямераотражательРадиоинтерферометрк регистраторурабочий столРис.

П3.6 Структурная схема стенда “Микроскоп”154Приложение П4. Акты внедрения и дипломы155156157158159160.