Avtomatlashtirish va boshqarish

Mikroto’lqinli sath o’lchagichlarning turlari va ularning ishlash printsipi

Hozirgi vaqtda ikki turdagi mikroto’lqinli sath o’lchagichlari keng ishlatilmoqda: impulьsli va chastota modullangan LCHM, xorijiy transkriptsiyada – FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).

FMCW darajali datchikning mikroto’lqinli generatori chastotasi chiziqli qonun bo’yicha o’zgaradigan radiosignalni shakllantiradi. Ushbu signal o’lchanayotgan ob’ekt (muhitning yuzasi) tomonga nurlanib, undan aks etadi va signalning bir qismi yorug’likning tezligi va mahsulotning yuzasigacha masofaga bog’liq bo’lgan ma’lum bir vaqtdan keyin qayta antennaga qaytib keladi. Nurlangan va aks etgan signallar sath datchigida aralashib, natijada chastotasi qabul qilingan va nurlangan signallar ayirmasiga teng, tarqalish vaqtiga va antennadan o’lchanayotgan ob’ektgacha masofaga proportsional bo’lgan signal hosil bo’ladi (4.23-rasm).
Signalga keyingi ishlov berish sath datchigining mikroprotsessor tizimi bilan amalga oshiriladi va natijadagi signal chastotasini aniq o’lchash va qiymatini rezervuarning to’lish darajasi qiymatiga qayta hisoblashdan iborat. Sath datchiklaridagi signalga ishlov berish, odatda signallarga raqamli ishlov berish protsessorlaridan foydalanib amalga oshiriladi va buning natijasida u vaqtning real masshtabida ma’lumotlar uzoq vaqt yig’ilishisiz amalga oshiriladi.
O’lchanayotgan ob’ekt sathi to’g’risida ma’lumot tashuvchi aks etgan, demak natijadagi signal, o’z ichiga shuningdek turli shovqinli va keraksiz (ortiqcha) qismlarni olgan, bu o’lchash mahsulotning yuzasidagi kelib chiqishi mumkin bo’lgan to’lqinlanishlar sharoitida olib borilishi, radiosignalning to’liq aks etmasligi va o’lchanayotgan mahsulot yuzasi uni qisman yutishi, sath o’lchagich antennasining ifloslanishi bilan bog’liq. SHuning uchun natijadagi signal xato aksning va to’siqning yuqori darajada bosilishini ta’minlovchi spektral tahlil qilinadi. SHunday qilib, yuqori darajali aniqlik bilan o’lchanayotgan ob’ektning sathiga mos natijadagi signal chastotasi aniqlanadi.

4.23-rasm. Yuzagacha bo’lgan masofani o’lchash printsipi

Impulьsli mikroto’lqinli sath o’lchagichlar impulьs rejimida qisqa signal taratadi, bunda aks etgan signalni qabul qilish dastlabki nurlanish impulьslari orasidagi oraliqda sodir bo’ladi. Radardan taralayotgan signal antennadan taralib, nishondan aks etib (bizda muhitning yuzasi) to’xtash vaqti t dan keyin orqaga qaytadi. Uskuna to’g’ri va qaytadigan signallar o’tish vaqtini hisoblaydi va nazoratdagi yuzagacha masofa qiymatini formula bo’yicha aniqlaydi, bu yerdagi - tezlik. Nurlanish chastotasi – radarli sath o’lchagichning potentsial imkoniyatlarini belgilaydigan eng muhim parametri. CHastota qancha yuqori bo’lsa, nur shuncha tor bo’lib nurlanish energiyasi yuqori bo’ladi, demak, aks etish kuchliroq bo’ladi. Hozirgi vaqtda bozorda 6...95 GGts chastota diapazonida ishlovchi radarli sath o’lchagichlar mavjud. Bu sath o’lchagichlari har xil antennalarga, konstruktiv xususiyatlariga ega, signallarga ishlov berishning turli usullaridan foydalanadi, ammo barchasi uchun bir funktsional qoida mavjud: antennaning o’lchami, o’lchash nurining kengligi va nurlanish chastotasi qattiq bog’liq.

Yuqori chastotali sath o’lchagichlar yordamida past dielektrik o’tkazuvchanlik va, demak, kuchsiz aks etish xususiyatli muhitlar sathini o’lchash mumkin. Ular, shuningdek, radar ishlashi uchun erkin (bo’sh) zonani qisqartiruvchi turli jixozlar mavjud bo’lgan sig’imli idishlar uchun qulay. SHu bilan birga, yuqori chastotali sath o’lchagichlari changlanish, bug’lanish, ishchi muhit yuzasining to’lqinlanishi, signalning jadal tarqalishi natijasida muhit zarrachalarini antenna yuzasiga yopishishi kabi xodisalarga ko’proq ta’sirchandir. Bunday sharoitda 5,8..10 GGts chastotali sath o’lchagichlari yaxshi ishlaydi.
Signalning shakllanishiga ta’sir ko’rsatuvchi boshqa muhim xarakteristikasi bu antennaning turi va o’lchami. Antennalarning quyidagi turlari mavjud: ruporli (konussimon), sterjenli, trubkali, parabolik, planarli. Antennaning o’lchami qancha katta bo’lsa, u shuncha kuchli va tor yo’naltirilgan signal taratadi va, shu bilan bir vaqtda, aks etgan signalni qabul qilish yaxshilanadi.
Antennaning ko’p uchraydigan universal turi – ruporli. U odatda katta sig’imli idishlarda ishlatiladi, dielektrik o’tkazuvchanligi bo’yicha muhitlarning keng spektri bilan ishlash imkonini beradi, murakkab sharoitlarda ishlatiladi va 35...40 m gacha (tinch yuza sharoitida) o’lchash diapazonini ta’minlaydi.
Sterjenli antenna kimyoviy agressiv muhitli kichik sig’imli idishlarda, shuningdek, sig’imli idishga kirish patrubokning kichik o’lchamlari tufayli cheklangan hollarda ishlatiladi.
O’lchash diapazoni – 20 m gacha. Sterjenli antennaning yuzasini himoya izolyatsiyasi qatlami qoplaydi. Trubkali antenna yuqoriga qurilgan uzun to’lqin uzatkich ko’rinishida bo’ladi. U tarqalishning pasayishi evaziga kuchliroq signal shakllantiradi va o’ta murakkab sharoitlarda ishlatiladi, muhit yuzasining kuchli to’lqinlanishida yoki quyuq ko’pik qatlamining kattaligida yoki past dielektrik o’tkazuvchanlik muhitlar uchun.
Trubkali antenna sathni o’lchash kichik diapazoni uchun qo’llaniladi.
Antennaning planarli va parabolik turlari o’ta yuqori aniqlikni (± 1 mm gacha) ta’minlab kommertsiya hisobi tizimlarida ishlatiladi.