Микроволновый радиометр

Результат выполнения опытно-конструкторской работы. Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения характеристик электромагнитного поля и может быть использовано, например, в дистанционном зондировании, неразрушающем контроле, дистанционном измерении температуры. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности измерений быстропротекающих радиотепловых процессов без ухудшения чувствительности измерений медленно изменяющихся радиотепловых процессов. Предложенный микроволновый радиометр позволяет исключить влияние последовательного алгоритма в цепи обратной связи уравнивания энергии сигнала антенны. Это приводит к повышению точности измерения быстропротекающих радиотепловых процессов. Использование аналого-цифрового преобразователя и дифференциального усилителя позволяет реализовать параллельное функционирование двух режимов работы, что не приводит к ухудшению чувствительности при измерениях медленно изменяющихся радиотепловых процессов. Если происходит быстрое (больше величины флуктуационной чувствительности за один период модуляции) изменение шумовой температуры антенны, то микроволновый радиометр работая в нулевом режиме, в виду реализации последовательного алгоритма в цепи обратной связи уравнивания энергии сигнала антенны, не успевает изменить величину сигнала широтно-импульсной модуляции, что приводит к значительным ошибкам в измерениях быстропротекающих радиотепловых процессов. В модуляционном режиме величина ошибки при регистрации быстропротекающих радиотепловых процессов значительно меньше в виду того, что время изменения сигнала на выходе микроволнового радиометра определяется постоянными времени τ соответствующих интеграторов и не превышает величины 3τ. Работа в нулевом режиме обеспечивает повышенные точность измерений и флуктуационную чувствительность. Работа в модуляционном режиме обеспечивает пониженную погрешность измерений быстропротекающих процессов. Активация режимов происходит в блоке управления при выполнении сравнения результатов измерений с модуляционного и нулевого каналов. Если величина разности измерений превышает заданный порог, определяемый типом исследуемого радиотеплового процесса, то на выходную шину поступают результаты измерений с модуляционного канала. Если величина разности измерений не превышает порога, то на выходную шину поступают результаты измерений с нулевого канала. Таким образом, предложенный микроволновый радиометр работает в нулевом и модуляционном режимах одновременно. Реализация нулевого режима обеспечивает повышенные метрологические характеристики при исследовании стационарных объектов за счет снижения влияния на результаты измерений изменения собственных шумов и коэффициента передачи приемника микроволнового радиометра и следящей обратной связи, а использование аналогового мультиплексора, первого, второго и третьего интеграторов, дифференциального усилителя и аналого-цифрового преобразователя позволяет реализовать измерения быстропротекающих радиотепловых процессов в модуляционном режиме. В модуляционном режиме погрешность результатов измерений быстропротекающих радиотепловых процессов определяется в основном только величиной постоянной времени интеграторов, без влияния инертности цепи обратной связи. Следовательно, в предлагаемом микроволновом радиометре повышена точность измерений быстропротекающих радиотепловых процессов за счет снижения систематической погрешности, обусловленной медленной работой последовательного алгоритма в цепи обратной связи уравнивания энергии сигнала антенны, а обеспечиваемая чувствительность при измерениях медленно меняющихся радиотепловых процессов не уменьшается за счет сохранения постоянных времени интеграторов. Разработка защищена патентом РФ № RU 2 794 063 C1.