DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347019010035
Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Взаимное расположение TX, RX и исследуемого объекта при угловом сканировании

Дистанционная идентификация жидкости в закрытой диэлектрической емкости в миллиметровом диапазоне длин волн. 3. Угловое сканирование

Андрей Валериевич Павлюченко, Павел Павлович Лошицкий, А. И. Шеленговский, В. В. Бабенко

Аннотация


Использование радиометрических и квазиоптических принципов позволило получать дистанционные тепловые портреты (ТП) исследуемых жидкостей в закрытой диэлектрической таре на расстоянии от нескольких сантиметров до нескольких метров. Впервые использовано микроволновое угловое поляризационное радиометрическое сканирование, позволяющее дистанционно получать аутентичные ТП жидкостей, близких по своим физико-химическим свойствам. Экспериментально показано, что объекты, имеющие при линейном сканировании практически не различимые ТП (водно-спиртовые растворы, дизельные топлива), при использовании углового сканирования обнаруживают признаки, которые позволяют легко их идентифицировать, а также различать диэлектрические емкости, в которые помещены эти жидкости. Метод углового радиометрического сканирования позволил в одном цикле измерений получать компоненты прошедшей, поглощенной и отраженной волн для аутентификации жидкостей по тепловым портретам. Используемая широкополосная шумовая электромагнитная волна, формируемая источником подсветки, является переносчиком информации о жидкости и таре. Использование углового сканирования позволило сократить время получения полезной информации до 14 с, или в 4 раза по сравнению с линейным сканированием. Представлены результаты исследования опасных жидкостей на примере горючих жидкостей: продуктов нефтепереработки (растворителей, дизельных топлив) и водно-спиртовых растворов в таре со значениями диэлектрической проницаемости ε = 2–16. Экспериментально показано, что микроволновый радиометрический ТП несет информацию о количестве молекул со слабой водородной связью в водно-спиртовых растворах. Предложенный метод дистанционной идентификации жидкостей в закрытой диэлектрической таре является безопасным и экологически чистым, т.к. необходимый уровень подсвечивающего шумового излучения не превышает 20 дБ/kТ0.

Ключевые слова


микроволновые диапазоны; радиометрия; радиояркостная температура; продукты нефтепереработки; водно-спиртовые растворы; дистанционная идентификация

Полный текст:

PDF

Литература


Павлюченко, А. В.; Лошицкий, П. П.; Шеленговский, А. И.; Бабенко, В. В. “Дистанционная идентификация жидкости в закрытой диэлектрической емкости в миллиметровом диапазоне длин волн. 1. Принципиальная возможность,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 10, с. 547–558, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017100016.

Павлюченко, А. В.; Лошицкий, П. П.; Шеленговский, А. И.; Бабенко, В. В. “Дистанционная идентификация жидкости в закрытой диэлектрической емкости в миллиметровом диапазоне длин волн. 2. Линейное сканирование,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 4, с. 157–167, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018040039.

Salmon, Neil A. “Outdoor passive millimeter-wave imaging: Phenomenology and scene simulation,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 66, No. 2, p. 897–908, Feb 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2781742.

Lee, Jeffrey S.; Cleaver, Gerald B. “The cosmic microwave background radiation power spectrum as a random bit generator for symmetric- and asymmetric-key cryptography,” Heliyon, Vol. 3, No. 10, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2017.e00422.

Owda, Amani Y.; Salmon, Neil; Rezgui, Nacer-Ddine. “Electromagnetic signatures of human skin in the millimeter wave band 80-100 GHz,” PIER B, Vol. 80, p. 79–99, 2018. DOI: http://doi.org/10.2528/PIERB17120403.

Samavi, S.; Shirani, S.; Karimi, N. “Real-time processing and compression of DNA microarray images,” IEEE Trans. Image Processing, Vol. 15, No. 3, p. 754–766, Mar 2006. DOI: https://doi.org/10.1109/TIP.2005.860618.

Divin, Y.; Lyatti, M.; Poppe, U.; Urban, K. “Identification of liquids by high-Tc Josephson THz detectors,” Phys. Procedia, Vol. 36, p. 29–34, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2012.06.125.

Alimenti, Federico; Roselli, Luca; Bonafoni, Stefania. “Microwave radiometers for fire detection in trains: Theory and feasibility study,” Sensors, Vol. 16, No. 6, p. 906, 2016. DOI: https://doi.org/10.3390/s16060906.

Физпрактикум. “Цилиндрическая линза,” Наука и жизнь, № 12, С. 24, 1994.

Москалев, В. А.; Нагибина, И. М.; Полушкина, Н. А.; Рудин, В. Л. Прикладная физическая оптика. Учеб. пособие под общ. ред. В. А. Москалева. СПб.: Политехника, 1995. 528 с. ISBN 5-7325-0010-3.

Зелкин, Е. Г.; Петрова, Р. А. Линзовые антенны. М.: Сов. Радио, 1974. 280 с.

Виноградов, А. В.; Ораевский, А. Н. “Волны шепчущей галереи,” Соросовский образовательный журнал, Т. 7, № 2, с. 96–102, 2001. URI: http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1176.html.

Стрэтт, Дж. (лорд Рэлей). Теория звука. Т. 2. М.: Гостехиздат, 1955. 476 с.

Пацаева, С. В. “Подлинная жизнь водно-спиртовых растворов,” Химия и жизнь, № 5, С. 41–43, 2010.

Харвей, А. Ф. Техника сверхвысоких частот. Т. 1. Пер с англ. под ред. В. И. Сушкевича. М.: Сов. Радио, 1965.

Leffler, W. L. Petroleum Refining for the Non-Technical Person, 2nd ed. Penn Well Pub. Co, 1985. 230 p.


 

Цитируется в:

1. Дистанционная идентификация жидкости в закрытой диэлектрической емкости в миллиметровом диапазоне длин волн. 4. Многочастотное сканирование
Андрей Валериевич Павлюченко, Павел Павлович Лошицкий
Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника  Том: 63  Выпуск: 3  Пер. стр.: 139  Год: 2020  
doi: 10.20535/S0021347020030012

Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM


Bookmark and Share


© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2021
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта