Візуалізація радіосигналу і його спектра

1 23

Для можливості візуального аналізу форми інформативного сигналу РДУ-Х2 з метою діагностування його роботи повинна бути реалізована функція побудови відеокадрів різницевого сигналу і його спектра в логарифмічному масштабі (дБ) щодо гармоніки з максимальною амплітудою (рис. 9).

Ці відеокадри служать для контролю функціонування РДУ-Х2. Відеокадри містять відображення кадру сигналу (128 дискретов) і відображення його амплітудно-частотного спектра, а також значення параметрів настройки та функціонування РДУ-Х2.

Амплітудно-частотний спектр являє собою полігон, вершинами якого є 64 значення амплітуд (в дБ) спектральних гармонік сигналу, що передаються від РДУ-Х2 по цифровому інтерфейсу RS-485.

На нижній осі абсцис відкладаються номери гармонік спектра. Вісь ординат представляє собою амплітуду гармонік відбитого сигналу А (дБ).

Гармоніки 0 ... 3 відображають зону нечутливості РДУ. Ця частина спектру використовується для діагностики стану лінзи антени РДУ, а також відсутності перешкод всередині зовнішнього радіохвилеводу (при його наявності).

У правій частині відеокадру вказуються налаштування режиму роботи і параметри функціонування відповідного РДУ-Х2.

При роботі РДУ-Х2 на екрані дисплея відтворюється відеокадр різницевого сигналу і його спектра. Цей відеокадр служить для візуалізації параметрів РДУ-Х2 (рис. 9).

Рис. 9. Відеокадр сигналу, його спектру та параметрів РДУ-Х2

Верхній графік являє собою значення 128 дискретів сигналу, з'єднаних суцільною лінією. Абсциси графіка сигналу - номери його дискретів.

Амплітуда сигналу переведена в напругу за формулою

U_i = S_i / 4096 • 5120 мВ,

де S_i - прийнятий код значення i-го дискрет сигналу.

На спектрі, побудованому в процесорі РДУ допомогою ШПФ-перетворення сигналу, амплітуди 64-х гармонік представлені в логарифмічній шкалі відповідно до виразу

B_i = 20 lg (A_i / A_max), дБ,

де A_i - прийнятий код значення амплітуди i-ої гармоніки спектра,

A_max - прийнятий код значення максимальної амплітуди спектру.

Верхня шкала графіка відповідає відстані до об'єкта в метрах, а нижня - номерами гармонік спектрального розкладання сигналу.

Діапазон гармонік 0 ... 3 відображає зону нечутливості РДУ. Ця частина спектру використовується для діагностики стану лінзи антени РДУ, а також відсутності перешкод безпосередньо перед нею.

У правій частині екрана наводяться значення параметрів роботи РДУ:

ВДМ 1111 0000 - положення движків ручного налаштування РДУ-Х2.

Пост. часу 10 с - значення постійної часу свідчень.

Uгенератора 4.8 В - напруга живлення СВЧ генератора.

Коеф. посилення 2 - значення коефіцієнта підсилення сигналу при

втоматичному регулюванні його рівня мікропроцесором РДУ-Х2.

Тсвч 30.2 С.° - виміряне значення температури СВЧ модуля в ° С

Частота 4256 Гц - обчислена середньозважена частота сигналу.

Дальність 1.91 м - виміряна РДУ дальність до відбиває об'єкта.

Визначення радіофізичних характеристик об'єктів

Інтенсивність відбитого сигналу, в першу чергу, залежить від відбивної здатності об'єкта (матеріалу, речовини), яка визначається його фізичними властивостями. Інакше кажучи, амплітудні показники радіосигналу можуть характеризувати фізико-хімічні властивості зондованого об'єкта.

Для вимірювання амплітуди радіосигналів використовуються мікрохвильові прилади - радіоскатерометри. Амплітуда відбитого сигналу обернено пропорційна відстані до цілі, а також залежить від її електрофізичних характеристик і рельєфу поверхні.

Найбільш повна інформація про властивості поверхні, що відбиває міститься в спектральній щільності потужності відбитого сигналу. Тому в багатьох випадках доводиться аналізувати не тільки положення максимуму головної спектральної лінії, а й форму всього спектру.

Відмінність коефіцієнтів відображення основних шихтових матеріалів доменного виробництва: коксу, агломерату і окатишів, які мають різні гранулометричний склад і форму поверхні, дають можливість визначення виду цих матеріалів МКХ-засобами.

Істотні відмінності амплітуди відбитого сигналу конвертерного шлаку на різних стадіях плавки спільно з даними про рівень ванни дають важливу інформацію про хід плавки, що дозволяє зробити новий крок в автоматизації управління процесом виробництва сталі.

Рис. 8.1. Структурна схема скатерометра

На малюнку 8.1 представлена структурна схема лабораторного мікрохвильового скатерометра, який працює таким чином. У СВЧ-генераторі 1 генерується надвисокочастотна радіохвиля, яка передається по хвилеводу 2 в змішувач 4. По ходу радіохвилі розміщений атенюатор 3, який призначений для регулювання її потужності. З змішувач 4 радіохвиля передається в блок випромінюючої антени 5.

У процесі роботи приладу антени 5 випромінює радіохвилю в напрямку об'єкта дослідження 8. При дослідженні відображення радіохвилі поверхнею матеріалу відображена радіохвиля надходить на ту ж антену 5 і, далі, в блок обробки інформації 7. При дослідженні поглинання пройшла крізь матеріал радіохвиля надходить на прийомну антену 6 і, далі, в блок обробки інформації 9.

Характеристика радіоскатерометра:

частота випромінювання 37,5 ГГц

потужність випромінювання 18 мВт

динамічний діапазон підсилювача 60 дБ

діапазон вимірювання коефіцієнта відбиття 0 ... 1,0

вихідний аналоговий сигнал постійного струму 0 ... 10 В

Інформацію про поглинання і відображення радіохвиль скатерометра від досліджуваного зразка можна отримати за різницею потужностей випромінюваного сигналу без перешкоди і з перешкодою, збільшуючи за допомогою аттенюатора потужність випромінюваних радіохвиль до того моменту, поки прийнятий сигнал не встановиться на початковому рівні.

1 23

Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 351;