【技术实现步骤摘要】
基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置及方法
本专利技术涉及一种基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置及方法。
技术介绍
随着国内装备制造业的快速发展,许多特殊设备或特殊材料的加工制备及测试均需要在特殊环境下(如高温、高压等)才能完成,部分关键组件长期处于特殊的环境中,需要实时准确的监测其所处特殊环境的物理参数数据。这些特殊环境下物理参数的获取,对装备制造业工艺水平和产品技术指标的提高有着至关重要的作用,但是,由于受到特殊环境的限制,这些物理参数的获取方法却无法在直接完成,只能借助于其他方法间接得到。传统的物理参数提取方法无法实现物理参数的原位实时测试,只能借助于其他间接方法来得到,如理论模型推导或者间接测试反推,但是,由于模型误差和反推测试的实时性较差,传统测试方法存在测试结果不准确、响应速度慢等问题。此外,特殊环境下的物理参数测试,通常包含很强的多频、非规则背景杂波。一般来说,背景杂波强度远超过测试设备本身接收的信号,或者说接收的信号信噪比非常差。从频域看,背景杂波与测试设备接收信号的频谱分布重叠,在频域范围内,很难对背景杂波信号进行有效抑制或消除,需另寻其它方法。因此,如何降低物理参数提取设备的设计难度与材料成本、提高物理参数提取设备的应用环境与传输距离,并从伴有高强度背景杂波中稳定、可靠地检测出物理参量是急需解决的问题。如图1所示,为一种利用传统方法实现高温环境下压力参数测试的装置,此方法环境适应性、实时性与准确度都较差,需要通过压力传导装置间接测试压力信号,不能保证准确实时的表征要测试的物理参数。其次,压力敏感装置采用了有源压力传感器敏感 ...
【技术保护点】
基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置,其特征是,包括:处在特殊环境下的发射单元和处在普通环境下的接收单元;所述发射单元和接收单元之间通过发射天线和接收天线通信;处在特殊环境下的发射单元内部设有无源的微波谐振结构;接收单元处于常温常压,远离了特殊环境;发射单元内部的微波谐振结构通过发射天线发射信号,接收单元的接收天线接收信号,接收单元对接收信号进行处理后得到谐振频率回波信号;微波谐振结构在不同的被测物理参数指标下,其谐振频率回波信号的频率会有相应的改变,同被测物理参数呈单值一一对应关系,通过检测谐振频率回波信号的频率,根据谐振频率与被测物理参数的对应关系,完成特殊环境下的物理参数的提取。
【技术特征摘要】
1.基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置,其特征是,包括:处在特殊环境下的发射单元和处在普通环境下的接收单元;所述发射单元和接收单元之间通过发射天线和接收天线通信;处在特殊环境下的发射单元内部设有无源的微波谐振结构;接收单元处于常温常压,远离了特殊环境;发射单元内部的微波谐振结构通过发射天线发射信号,接收单元的接收天线接收信号,接收单元对接收信号进行处理后得到谐振频率回波信号;微波谐振结构在不同的被测物理参数指标下,其谐振频率回波信号的频率会有相应的改变,同被测物理参数呈单值一一对应关系,通过检测谐振频率回波信号的频率,根据谐振频率与被测物理参数的对应关系,完成特殊环境下的物理参数的提取;所述微波谐振结构与发射天线连接;所述接收单元设有射频源,所述射频源发射的信号,通过电桥分为两路,其中一路信号与本振源的信号经由参考混频器进行混频,混频后的参考中频信号IFR作为参考信号;另外一路信号发射到接收天线,利用接收天线提取发射天线的发射信号,接收到的发射信号通过耦合器进入接收混频器,利用接收混频器与本振源进行混频得到本振中频信号IFA;本振中频信号IFA与参考中频信号IFR同时进入中频放大调理单元进行调理比较,调理比较后的信号通过A/D转换器进行转换,转换后的信号进入信号转换与处理平台处理,处理后得到特殊环境下的微波谐振结构谐振频率的回波信号。2.如权利要求1所述的基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置,其特征是,所述特殊环境是300℃以上的高温环境,10Mpa以上的高压环境。3.如权利要求1所述的基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置,其特征是,所述普通环境是指远离高温高压的常温常压测试环境。4.如权利要求1所述的基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置,其特征是,所述被测物理参数包括温度、压力。5.如权利要求1所述的基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置,其特征是,所述信号转换与处理平台将信号进行傅里叶反变换,得到回波信号的时域数据;再根据微波谐振结构与接收天线的距离位置信息,设置时间门函数,对回波信号的时域数据进行加门处理,以滤除周围环境带来的背景杂波;最后,对加门处理后的时域信号进行傅里叶变换,重新得到信噪比较高的回波信号频域数据。6.如权利要求1所述的基于谐振频率测试的特殊环境物理参数提取装置,其特征是,所述信号转换与处理平台处理时,F(jω)称为f(t)的傅里叶变换,f(t)称为F(jω)的傅里叶反变换,从而...
【专利技术属性】
技术研发人员:张文强,宁曰民,年夫顺,刘金现,姜万顺,
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第四十一研究所,
类型:发明
国别省市:山东;37
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