CC BY
18
Куделя А.М., Наумов А.А., Вассунова Ю.Ю.
ГЕНЕРАТОР ДЛЯ РАДИОВОЛНОВОГО АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА
Статья посвящена разработке генераторного блока для радиоволнового аппаратного комплекса для дистанционного исследования грунтов при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений, в том числе и энергетических объектов.
Ключевые слова: радиоволновой метод, аппаратный комплекс, генератор, антенна.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в нашей стране наблюдается активная застройка городских территорий, а также территорий прилегающих к крупным городам. Участились случаи провалов земли, возникающих из-за наличия пустот и размывов в толще земли. Ослабленные зоны, зоны тектонических разрушений, трещины, оползни, зачастую возникшие в результате воздействия хозяйственных объектов, являются причиной снижения стойкости строений. Это представляет существенную опасность, в том числе в области электроэнергетических сооружений, таких как ГЭС, ТЭС, АЭС и т.д. Нарушение функционирования подобных объектов несут прямую угрозу хозяйственнопромышленной деятельности и населению. Для предотвращения катастрофических последствий наблюдаемых явлений крайне необходимо достоверно и оперативно получать информацию о состоянии грунтовых массивов, как на строящихся строительных проектах, так и в процессе эксплуатации данных объектов, об их стойкости и распределению по глубине.
Для получения подобной информации в условиях плотной застройки наиболее привлекательными представляются бесконтактные методы геофизических исследований [1]. Одним из методов, не нарушающих структуру подповерхностных слоев земли в процессе их изучения, обладающих рядом очевидных достоинств, является радиоволновой метод [2].
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Применение радиоволновой системы состоит в дистанционном обнаружении, определении координат и визуализации электрических и диэлектрических аномалий, а также в выявлении их структурных и физических свойств, построении геологических разрезов. Целесообразность применения дистанционного измерительного комплекса обуславливается тем, что выявление электрических и диэлектрических аномалий обеспечивается оперативно и без нарушения состояния зондируемой среды. По данным обработки рассеянных аномалиями радиосигналов комплекс может быть использован также для обнаружения заглубленных объектов.
При использовании данного метода для возбуждения наведенных токов в подповерхностных грунтах требуется использование генератора электромагнитных волн среднечастотного диапазона исследований [3]. Непрерывное излучение генератора с мощностью, достаточной для уверенного приема наведенного магнитного поля с помощью приемника, настроенного на туже частоту, что и частота генератора, передается в генераторную дипольную антенну.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Разработана принципиальная схема генератора и произведен расчет ее элементов.
Принципиальная схема представлена на рис.1.
рт
Генератор выполнен на 5 транзисторах. Особенностью схемы генератора является то, что она разрабатывалась из требований минимизации количества элементов с малыми токами покоя транзисторов усилителя мощности, что позволило значительно уменьшить общий ток потребления при обеспечении заданной выходной мощности.
Задающий генератор собран на транзисторе УЇ1 с кварцевым резонатором Ц1. Выход генератора нагружен на эмитерный повторитель на транзисторе УЇ2, с которого напряжение генерации через фильтр нижних частот на элементах ЭК2 и С9 подается на согласующий трансформатор ЇК1 и далее на базы выходных транзисторов УЇ4 и УЇ5 усилителя мощности. На транзисторе УЇ3 построен стабилизатор тока покоя выходных транзисторов. Для согласования по импедансу выходного каскада (усилителя мощности) и излучающей антенны используются два трансформатора ЇК2 и ЇК3. Выход трансформатора ЇК3 через разделительный конденсатор нагружен на параллельный контур генераторной антенны, в котором используется подстрочный конденсатор с воздушным диэлектриком. Подключением конденсатора С8 осуществляется уменьшение выходной мощности генератора в 2 раза. Элементы схемы размещены на двухслойной печатной плате (рис.2).
Рис.2. Плата и корпус генераторного блока
Генераторный блок находится в экранированном пыле - влагозащищенном корпусе. Структурная схема генераторного блока представлена на рис.3.
Рис.3. Структурная схема генераторного блока
На корпусе блока находятся органы управления питанием генератора. Для удобства настройки генераторного контура, движок подстроенного конденсатора выведен на наружную часть генераторного блока. Генераторный блок может работать в двух режимах выходной мощности (положение 1 - коэффициент равен 0,5; положение 2 - коэффициент равен 1) (рис.4).
Рис.4. Внешний вид генераторного блока
Источник питания определяется в первую очередь мощностью генераторного устройства. Это может быть аккумулятор, обеспечивающий небольшие выходные токи (до 0,2А), в этом случае генератор называется портативным (переносным). Питание генератора осуществляется напряжением 12В от аккумулятора емкостью 4ДИ, размещенного отдельно в непромокаемом чехле. При подключении питания загорается индикаторная светодиодная лампа.
Мощность излучения ~1Вт на частоте 2МГц позволила производить исследование грунтов радиоволновым комплексом до глубин~150 метров, что достаточно для решения инженерных задач.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Интенсивное использование генератора в течение года в лабораторных и полевых условиях показало его высокие эксплуатационные свойства при обеспечении дополнительных мер для защиты схемы от воздействия влаги, что обеспечивалось размещением всех элементов, за исключением источника питания в замкнутый экранированный бокс, жестко закрепленный непосредственно на антенне и промазкой элементов крышки герметиком. Работоспособность генератора сохранялась в диапазоне температур от -25° до +35°С.
Литература
1. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка. - М.: Недра, 1974.
2. Задериголова М.М. Радиоволновой метод в инженерной геологии и геоэкологии. М.:- Издательство Московского
Университета, 1998. - 320 с.
3. Мищенко С.В., Малков Н.А. Проектирование радиоволновых (СВЧ) приборов неразрушающего контроля материала. М.: Издательство ГТУ, 2003.
