Two-probe implementation of microwave interferometry for motion sensing and complex reflection coefficient measurement

This paper presents the results of the investigations into microwave probe measurements conducted at the Department for Functional Elements of Control Systems of the Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine over the past five years. These investigations resulted in a two-probe implementation of microwave interferometry that allows one to measure both the displacement of a mechanical object and the complex reflection coefficient of a material specimen.В данной статье приведены результаты исследований по микроволновым зондовым измерениям, которые проводились в отделе функциональных элементов систем управления Института технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины в течение последних пяти лет. В результате этих исследований разработан двухзондовый вариант сверхвысокочастотной интерферометрии, который позволяет измерять как перемещение механического объекта, так и комплексный коэффициент отражения образца материала.У статті наведено результати досліджень з мікрохвильових зондових вимірювань, що проводилися у відділі функціональних елементів систем керування Інституту технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України на протязі останніх п’яти років. У результаті цих досліджень розроблено двозондовий варіант надвисокочастотної інтерферометрії, який дозволяє вимірювати як переміщення механічного об’єкта, так і комплексний коефіцієнт зразка матеріалу

Analysis of the possibility of accounting for the antenna reflection coefficient in displacement measurements by probe methods

Цель данной работы заключается в выборе зондового метода измерения перемещения, который может быть модифицирован с тем, чтобы учесть коэффициент отражения рупорной антенны, пренебрежение которым может оказаться недопустимым при достаточно большом расстоянии между антенной и контролируемым объектом.Мета цієї роботи полягає у виборі зондового методу вимірювання переміщення, який може бути модифікований з тим, щоб урахувати коефіцієнт відбиття рупорної антени, нехтування яким може бути неприпустимим при достатньо великій відстані міх антеною й контрольованим об’єктом.The aim of this work is to choose a probe method for displacement measurement that could be modified to account for the horn antenna reflection coefficient, which can hardly be neglected if the target–antenna distance is large enough

Two-probe measurements of the displacement of an object with account for the antenna reflection coefficient

This paper addresses the problem of displacement measurement by microwave interferometry at an unknown target reflection coefficient in the case where that reflection coefficient is comparable with the reflection coefficient of the antenna. The aim of this paper is to propose a two-probe displacement measurement method that would account for the antenna reflection coefficient. This aim is achieved by using expressions for the quadrature signals and an equation in the unknown magnitude of the target reflection coefficient written for the case of a nonzero antenna reflection coefficient.В данной статье рассматривается проблема измерения перемещения с помощью сверхвысокочастотной интерферометрии при неизвестном коэффициенте отражения объекта в случае, когда этот коэффициент отражения сравним с коэффициентом отражения антенны. Цель данной статьи заключается в том, чтобы предложить двухзондовый метод измерения перемещения, учитывающий коэффициент отражения антенны. Эта цель достигается использованием выражений для квадратурных сигналов и уравнения относительно неизвестного модуля коэффициента отражения объекта, записанных для случая отличного от нуля коэффициента отражения антенны.У цій статті розглядається проблема вимірювання переміщення за допомогою надвисокочастотної інтерферометрії при невідомому коефіцієнті відбуття об’єкта у випадку, коли цей коефіцієнт відбиття є порівняним з коефіцієнтом відбиття антени. Мета цієї статті полягає в тому, щоб запропонувати двозондовий метод вимірювання переміщення, що враховує коефіцієнт відбиття антени. Ця мета досягається використанням виразів для квадратурних сигналів і рівняння відносно невідомого модуля коефіцієнта відбиття об’єкта, записаних для випадку відмінного від нуля коефіцієнта відбиття антени

Experimental verification of a two-probe implemetration of microwave interferometry for displacement measurement

This paper addresses the problem of experimental verification of a recently proposed two-probe method for displacement measurement based on microwave interferometry. The aim of this paper is to develop a technique that would allow one to verify that method by comparing the measured displacement vs. time relationship of a moving target with the actual one without recourse to complex photorecording equipment. This aim is achieved by the target being put in motion using a crank mechanism so that the actual target displacement can be calculated from the crank radius and arm length, the crank rotation period, and the crank angle at the initial time.Рассматривается задача экспериментальной проверки недавно предложенного двухзондового метода измерения перемещения на основе сверхвысокочастотной интерферометрии. Целью данной статьи является разработка методики, позволяющей провести проверку этого метода путем сравнения измеренной и фактической временной зависимости перемещения движущегося объекта без использования сложного оборудования для фоторегистрации. Данная цель достигается тем, что объект приводится в движение с помощью кривошипно-шатунного механизма, так что фактическое перемещение объекта можно рассчитать по радиусу и длине плеча кривошипа, периоду вращения кривошипа и углу поворота кривошипа в начальный момент времени.Розглядається задача експериментальної перевірки нещодавно запропонованого двозондового метода вимірювання переміщення на основі надвисокочастотної інтерферометрії. Метою цієї роботи є розробка методики, що дозволяє провести перевірку цього метода шляхом порівняння виміряної й фактичної часової залежності переміщення об’єкта, що рухається, без використання складного обладнання для фотореєстрації. Ця мета досягається тим, що об’єкт приводиться до руху за допомогою кривошипно-шатунного механізму, так що фактичне переміщення об’єкта можна розрахувати за радіусом і довжиною плеча кривошипа, періодом обертання кривошипа та кутом повороту кривошипа у початковий момент часу

Analysis of the possibility of accounting for the antenna reflection coefficient in displacement measurements by probe methods

Цель данной работы заключается в выборе зондового метода измерения перемещения, который может быть модифицирован с тем, чтобы учесть коэффициент отражения рупорной антенны, пренебрежение которым может оказаться недопустимым при достаточно большом расстоянии между антенной и контролируемым объектом.Мета цієї роботи полягає у виборі зондового методу вимірювання переміщення, який може бути модифікований з тим, щоб урахувати коефіцієнт відбиття рупорної антени, нехтування яким може бути неприпустимим при достатньо великій відстані міх антеною й контрольованим об’єктом.The aim of this work is to choose a probe method for displacement measurement that could be modified to account for the horn antenna reflection coefficient, which can hardly be neglected if the target–antenna distance is large enough

Рhase ambiguity resolution in relative displacement measurement by microwave interferome-try

This paper addresses microwave interferometry, which is widely used for displacement determination in various engineering applications. The aim of this paper is to develop a technique for phase ambiguity resolution in measurements of the relative displacement of mechanical objects using a two-probe implementation of microwave interferometry.Рассматривается сверхвысокочастотный интерференционный метод измерения, который широко используется для определения перемещения в различных технических приложениях. Целью данной статьи является разработка методики устранения фазовой неопределенности при измерении относительного перемещения механических объектов с помощью двухзондовой реализации интерференционного метода.Розглядається надвисокочастотний інтерференційний метод вимірювання, який широко використовується для визначення переміщення в різноманітних технічних застосуваннях. Метою цієї статті є розробка методики усунення фазової невизначеності при вимірюванні відносного переміщення механічних об’єктів за допомогою двозондової реалізації інтерференційного методу