[发明专利]测量振动物体的振动频率时用于提高响应的设备

说明书

发明领域

本发明涉及通过微波系统从远处监控的机械振动弦或杆的领域。

发明背景

在早期的雷达中，发现铝薄片具有高的雷达反射率。这种特性在第二次世界大战期间被使用且被称为“金属碎箔(Chaff)”。飞机散布例如小的、薄的铝片云，铝片云或在雷达屏幕上作为一群次要目标出现，或以多次返回干扰屏幕。现代武装部队例如在海军应用中使用金属碎箔，使用近程SRBOC火箭来使雷达导弹从其目标转移。大部分军用飞机和军舰具有用于自我防卫的金属碎箔分配系统。金属碎箔的长度应近似地为雷达的波长的一半。

本发明的发明者发现，金属弦对微波辐射例如雷达信号强加振幅调制，所述金属弦被促使以它的基频振动。因此，WO 01/73389公开了一种被促使振动的金属弦。振动频率取决于弦的长度、密度和张力。振动频率也被温度影响。微波发射机将电磁微波信号引导到弦，以及微波接收机接收来自弦的反射。所接收的信号被振动弦的频率振幅调制。因此，例如可从远处测量温度。通过将弦与压力膜连接，使得压力影响弦的张力，且因此影响振动频率，可从远处监测压力。也可间接地测量力和力矩。

US 6492933公开了一种微波传感器，所述微波传感器在无数的振动、运动和移动应用中使用单边带多普勒技术。当与主动反射器结合时，即使在杂乱的环境中传感器也提供精确的范围和材料厚度测量。主动反射器也可用来将多通道数据发送到传感器。传感器是一种具有定相型多普勒边带解调的零差脉冲多普勒雷达，定相类型多普勒边带解调具有四十基带频段。当被主动反射器相位调制时，通过比较多普勒边带的相位而完成测距。主动反射器使用与天线或其它反射器连接的开关或调制器。在一种模式中，主动反射器被正交调制，以提供SSB反射。对低成本系统的应用包括机械运动/旋转传感器、可靠的安全警报器、喉式传声器、立体声吉他拾音器、方向敏感的心脏监控器、电子测探尺、材料厚度/电介质传感器、金属平滑度测量计、非接触电子读出器、RFID标签、无声“通话”玩具、被动发射器数据链路、光束断续器和块金探测器。

这些先前已知的设备在许多应用中运行良好。但是，在苛刻的环境中和在长距离处，所接收的信号很弱并被来自其他物体的反射干扰。因此，可能很难从噪声基底辨别信号。

在本领域需要用于感测具有提高的信噪比的振动物体的微波设备。

发明概述

因此，本发明的目的是单独地或以任何组合减轻、缓和或消除一个或多个上面识别的不足和缺点。

在一个方面，提供了一种用于测量机械振动物体的振动频率的设备，所述机械振动物体例如弦或杆由导电材料制成，设备包括：用于将微波引导到所述振动物体的微波发射机和用于接收由所述振动频率进行振幅调制的所述微波的微波接收机，其特征在于，由导电材料制成的构件相邻于所述振动弦的振动最大点布置，以便增强所述振幅调制；所述构件被布置在小于微波的波长约3％，例如小于约1％，如小于0.3％的距离处。

在一个实施方案中，所述距离可大于所述物体的振动的振幅，例如等于或大于所述振幅的约两倍。

在另一实施方案中，所述构件可具有平行于振动物体的长度，所述长度小于振动物体的长度的约50％，例如小于约33％，如小于约20％。所述构件可具有垂直于振动物体的宽度，所述宽度小于振动物体的长度的约50％，例如小于约33％，如小于约20％。所述构件可以是螺钉、或围绕振动物体的环。所述振动物体可以是弦或杆。所述微波发射机可以是连续发射机。所述微波发射机可工作在约0.1GHz和约50GHz之间，例如在0.5GHz和30GHz之间，如在约1.0GHz和10GHz之间的频率上。所述振动物体可具有小于微波的波长，例如小于波长的一半，如为波长的约47.5％或24％的长度。所述构件可布置在支架中，所述构件包括用于调整所述构件和所述振动物体之间的距离的设备。所述构件可布置在振动物体的一侧上，以及所述微波发射机布置在振动物体的另一侧上。所述构件可在所有侧围绕所述振动物体。所述振动物体可以是在一侧被支撑而在另一侧未固定的拉紧的弦或梁。所述振动物体可由具有良好的导电性的金属材料，例如铜、银、钢或金属混合物制成。所述构件可由具有良好的导电性的金属材料例如铜、银、钢或金属混合物制成。所述振动物体可选地可由具有导电材料的表面层的介质材料制成，或完全由介质材料制成。

在又一实施方案中，两个振动物体可布置成在旋转轴处相对于彼此成一角度。

在另一个方面，上述设备可用于测量温度、压力、力矩、力或特性。

附图的简要说明