Анализ влияния собственных шумов на параметры модуляционного радиометра

В статті розглянуті причини виникнення надвисокочастотних шумів в модуляційному радіометрі та їх вплив на основні його параметри. Показано, що зниження точності вимірювань пов'язано із зростанням рівня шумів, що виникають у вхідному тракті радіометричної системи. Приведені результати теоретичних і експериментальних досліджень залежності погрішності вимірювань від електричних параметрів основних надвисокочастотних вузлів вхідного тракту системи та запропоновано метод удосконалення її структурної схеми.Introduction. The application domains of the radiometric measuring are described and the basic types of radiometers are listed. The best "price – measurement precision" index (in the authors' opinion ) has a Dicke radiometer. The microwave self-noise level of this radiometer very affects on the measurement precision. It is a function of the waveguide devices characteristics, generally, of the microwave switch parameters. Microwave noise sources of the radiometer. A mixer and heterodyne are the basic sources of microwave noises in a radiometer. Analysis of the selfnoise influence on the measurement precision of the radiometer with pin-modulator in the switching mode. The considered radiometer involves a pindiodes switch. The theoretical and experimental investigations show, that the level of microwave noi-se depends on the channels nonidentity of the switch, and also on mismatch of its ports. Abatement of noise is possible due to reduction of the heterodyne noise factor of the radiometer, antennas noise, and also reduction of the input and output switch mismatch factors. Analysis of the selfnoise influencing on the measurement precision of the radiometer with pinmodulator in the commutation mode. The results of experimental determination of the basic radiometer characteristics in this mode are described. The main devices of the radiometer waveguide transmission line are analyzed. Their influence on the input power measurement precision is shown. The computation data of the measurement error are cited for the concrete parameters of the microwave devices. In the event that a relation a "signal – noise" equals 1 and the switch coefficient of reflection is 0,35-0,55, the error can equal 18%. It is suggested to decrease considerably this error through an additional ferrite isolator and using the switches with similar waveguide channels. Conclusion. Comparison of the offered methods shows that adding ferrite isolator and using the switch with similar waveguide channels are preferential. That allows ignoring the microwave selfnose influence on the measurement precisionВ статье рассмотрены причины возникновения сверхвысокочастотных шумов в модуляционном радиометре и их влияние на его основные параметры. Показано, что снижение точности измерений связано с ростом уровня шумов, возникающих во входном тракте радиометра. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований зависимости погрешности измерений от электрических параметров основных сверхвысокочастотных узлов входного тракта системы и предложен метод усовершенствования ее структурной схемы

Low-Intensity Signal Modulation Of The Microwave Physiotherapy Equipment

У статті описані особливості амплітудно-частотної модуляції вихідних сигналів генераторів міліметрового діапазону для мікрохвильової терапії. Здійснено огляд появи можливих біологічних та медичних ефектів за допомогою модульованих сигналів. Використання високочутливого обладнання радіолокаційного типу дозволило вивчити здатність людини до поглинання в діапазоні мм-хвиль від зовнішнього джерела. Описано результати експериментальних досліджень авторів, це показало, що на деяких частотах реєструється підвищене поглинання потужності опромінюючого сигналу. Ці частоти називаються "резонансами поглинання". Представлено оригінальні схеми монохроматичних та шумових генераторів сигналів, розроблені авторами, та описано принцип їх роботи. У статті показано можливість формування сигналів низької інтенсивності та забезпечення роботи діапазону генератора з використанням другої гармоніки монохроматичного сигналу та селективні властивості КВЧ-вузлів. Розкрито технічні параметри та характеристики розроблених пристроїв. Області застосування розроблених пристроїв у практичній медицині окреслені. За допомогою блоку управління генерується низькочастотний сигнал у вигляді пилкоподібної або трикутної напруги, який подається на перетворювач варактора. Під впливом сигналу модуляції змінюється ємність варактора і, отже, частота КВЧ генератора. Описано роботу комбінованої системи вимірювання випромінювання з модульованим шумоподібним вихідним спектром та відгуками пацієнта. У статті продемонстровано широкі практичні можливості використання мікропроцесорної технології для автоматизації та управління процесом вибору режиму роботи, для формування та зміни параметрів модуляції мікрохвильового сигналу. Проведені дослідження розкривають процес взаємодії низькоінтенсивного мікрохвильового випромінювання з тілом людини і можуть бути використані в технологіях міліметрової терапії. У статті описані сервісні функції розробленого обладнання, які сприяють його більш ефективному використанню в технологіях мікрохвильової терапії.The article describes the features of the amplitude and frequency modulation of the output signals of millimeter range generators for microwave therapy. A review of the appearance of possible biological and medical effects using modulated signals is carried out. The use of highly sensitive radar-type equipment made it possible to study the absorption capacity of a person in the mm-wave range from an external source. The authors’s results of experimental studies are described, this are showed that at some frequencies, an increased absorption of the power of the irradiating signal is recorded. These frequencies are referred to as “absorption resonances”. The original schemes of monochromatic and noise signal generators developed by the authors are presented, and the principle of their operation is described. The article shows the possibility of generating low-intensity signals and ensuring the generator range operation using the second harmonic of the monochromatic signal and the selective properties of the EHF nodes. The technical parameters and characteristics of the developed devices are revealed. The application areas of the developed devices in practical medicine are out-lined. With the help of the control unit, a low-frequency signal as a saw-like or triangular voltage is generated and is supplied to the varactor converter. Under the influence of the modulation signal, the varactor capacitance changes, and, therefore, the frequency of the EHF generator. The operation of a combined radiation measurement system with a modulated noise-like output spectrum and the patient feedback is described. The article demonstrates the broad practical possibilities for using microprocessor technology for automation and control of the operation mode selection process, for the formation and change of the microwave signal modulation parameters. The conducted studies reveal the process of interaction of low-intensity microwave radiation with the human body and can be used in technologies of millimeter therapy. The article describes the service functions of the developed equipment, which contribute to its more effective use in microwave therapy technologies.В статье описаны особенности амплитудной и частотной модуляции выходных сигналов генераторов миллиметрового диапазона для микроволновой терапии. Проведен анализ появления возможных биологических и медицинских эффектов, возникающих под действием модулированных СВЧ сигналов. Представлены оригинальные схемы монохроматических и шумовых генераторов сигналов, разработанные авторами, и описан принцип их работы. В статье показана возможность формирования сигналов низкой интенсивности и обеспечения работы диапазона генератора с использованием второй гармоники монохроматического сигнала и рассмотрены селективные свойства КВЧ-узлов. Так, с помощью блока управления генерируется низкочастотный сигнал в виде пилообразного или треугольного напряжения, который подается на преобразователь варактора. Под влиянием сигнала модуляции меняется емкость варактора и, следовательно, частота КВЧ генератора. Рассмотрена работа комбинированной системы измерения излучения с модулированным выходным шумоподобным спектром и реакция пациента на такие сигналы. Представлены технические параметры и характеристики разработанных устройств и определены сферы их применения в медицине. В статье продемонстрировано широкие практические возможности использования микропроцессорной техники для автоматизации и управления процессом выбора режима работы и изменения параметров модуляции микроволнового сигнала. Описаны сервисные функции разработанного оборудования, способствующие более эффективному его использованию в технологиях микроволновой терапии

Радіометричні вимірювання електромагнітних полів слабко концентрованих розчинів солі і цукру

In the article results of research extraordinarily of low power radiations of the poorly concentrated solutions of salt, sugar, and also other physical and biological objectives at mm-range of wavelengthВ статье приведены результаты исследования чрезвычайно слабых излучений слабо концентрированных растворов соли и сахара, а также других физических и биологических объектов в мм-диапазоне волнВ статті наведені результати дослідження надзвичайно слабких випромінювань слабо концентрованих розчинів солі і цукру, а також інших фізичних і біологічних об′єктів в мм-діапазоні хвил

Degradation of structure and properties of rail surface layer at long-term operation

The microstructure evolution and properties variation of the surface layer of rail steel after passed 500 and 1000 million tons of gross weight (MTGW) have been investigated. The wear rate increases to 3 and 3.4 times after passed 500 and 1000 MTGW, respectively. The corresponding friction coefficient decreases by 1.4 and 1.1 times. The cementite plates were destroyed and formed the cementite particles of around 10-50 nm in size after passed 500 MTGW. The early stage dynamical recrystallization was observed after passed 1000 MTGW. The mechanisms for these have been suggested. The large number of bend extinction contours is revealed in the surface layer. The internal stress field is evaluated

Микроволновые генераторы на отбираемых потоках электромагнитного излучения для медико-биологических применений

Розглянуто новий тип мікрохвильової лікувальної апаратури, оснований на формуванні від’ємних потоків електромагнітного випромінювання. Показана можливість підвищення стабільності вихідних параметрів генератора, за рахунок введення схем термостатуваня та індикації вихідної потужності.The new type of the microwave medical equipment based on formation of deducted flows of electromagnetic radiation is considered. The opportunity of increase стабильносты of parameters of the generator is shown at the expense of introduction of the circuits термостатирования and indication of target capacity.Рассмотрен новый тип микроволновой лечебной аппаратуры, основанный на формировании вычитаемых потоков электромагнитного излучения. Показана возможность повышения стабильносты параметров генератора за счет введения схем термостатирования и индикации выходной мощности

Повышение эффективности генератора низкоинтенсивного шума

Особливостями низькотемпературних генераторів є формування сигналу джерелом випромінювання (робочим тілом), яке має від’ємну температуру по відношенню до тіла людини або навколишнього середовища. Одним з основних недоліків подібних медичних генераторів є мала вихідна потужність. Авторами розроблено два варіанта збільшення вихідної потужності таких апаратів, для чого проведено експериментальні дослідження і рекомендований вибір матеріалів природного походження (мінералів) для робочого тіла теплового генератора та запропонована більш ефективна конструкція охолоджувального елемента.Introduction. The low-intensity noise generators of millimeter wavelength range find wide application in the engineering, biological appliance and therapy procedures due to the simplicity, reliability and efficiency at treatment of pain syndromes in the different branches of practical medicine. Design of the low-intensity noise generator. The features of low-intensity noise generator are electromagnetic waves generation by means of the radiation source (working substance) that has a temperature more or less of the environment ambient temperature. Structurally the radiation source is made as a millimeter range waveguide matched load. It is enclosed and heat-insulated. One of basic lacks of similar noise generators is small initial power. Authors have proposed two variant of the noise generator power increasing. Their experimental studies results and choice of natural origin (minerals) materials prompt are undertaken for the working substance of thermal generator and more effective construction of cool element offers. Enhancement of the noise generator power. Utilization of mineral (for example, nephrite) as working substance provides the double increase of noise initial signal power in comparison with standard material – ferroepoxide usually used in microwave technique. The multi-layered construction of Peltier element provides the value of working substance temperature in range 20-30оС accordingly increases power of negative electromagnetic stream. Conclusion. Thus the proposed low-intensity noise generator design provides greater efficiency at its use in the engineering, biological appliance and therapy procedures of practical medicine.Особенностями низкотемпературних генераторов являются формирование сигнала источником излучения (рабочим телом), который имеет отрицательную температуру по отношению к телу человека или окружающей среды. Одним из основных недостатков подобных медицинских генераторов есть малая исходная мощность. Авторами разработано два варианта увеличения исходной мощности таких аппаратов, для чего проведены экспериментальные исследования и рекомендованный выбор материалов естественного происхождения (минералов) для рабочего тела теплового генератора и предложена более эффективная конструкция охладительного элемента