 Национальный институт плазменных исследований разработал высокоскоростную двумерную микроволновую камеру для проведения диагностики по высокотемпературной плазме. Используя микроволны для проникновения сквозь туман, одежду, стены и почву, данная камера предусмотрена для безопасного прохода через густой туман, подземной разведки, неразрушающего исследования, и других промышленных областях.
В большом винтовом устройстве генерируется высокотемпературная плазма, превышающая 100000000 градусов по Цельсию. Микроволновые печи используются для измерения плотности и колебания плазмы. Ранее диагностика плазмы в Соединенных Штатах выполнялась с использованием одномерных микроволновых датчиков. Но если разработать двумерные микроволновые датчики, то количество информации, которое может быть получено с помощью одной диагностики, будет значительно увеличено. Таким образом, необходимо организовать одномерные датчики, которые обнаруживают микроволны в рядах. Однако выстраивание этих датчиков в ряды привело ко взаимным помехам между каждым датчиком, и появилась проблема получения точной информации. Кроме того, ранняя микроволновая визуализация использовала метод радара или метод сканера, который сканировал с помощью одномерного датчика, и эти методы работали с очень низкой скоростью.
Исследователи решили проблема взаимных помех между каждым датчиком посредством использования алюминиевых листов и разработки внутренней структуры. И они разработали двумерный датчик изображения разрешением 8x8 пикселе, который может обнаружить микроволны с высокой скоростью и при высокой чувствительности. На основе этих усовершенствований, впервые в мире ученым удалось провести высокоскоростную фотосъемку плазмы почти 100.000.000 градусов Цельсия со скоростью 1000000 кадров в секунду.
Этот микроволновый двумерный датчик состоит из 64 отдельных датчиков. Тем не менее, ранее возникающая проблема взаимных помех между каждым датчиком в принципе не происходит. Кроме того, в диагностических методах, которые использовали микроволны, важные показатели «силы» и «фазы» могут быть измерены одновременно. В связи с этими особенностями ожидается широкое применение этого датчика в промышленности.
Микроволны проходят через туман и одежду. Радары с микроволнами для предупреждения аварий находятся на самолетах и лодках. Тем не менее, использование микроволновой камеры, разработанной в совместном научно-исследовательском проекте, даже в плохих атмосферных условиях, таких, как густой туман, позволит проверить расположение других самолетов и судов более быстро и более точно – что позволит значительно улучшить безопасность движения. Кроме того, подобная технология будет использоваться в инспекциях по безопасности в аэропортах, и позволит в течение короткого времени обнаружить оружие и металлические предметы, скрытые в одежде. Кроме того, поскольку микроволновые печи проходят через почвы и бетонные стены, эффективность работы может быть значительно улучшена путем применения технологии к поиску подземных металлов и для неразрушающего контроля. Количество пикселей в датчике изображения, разработанном в исследовании является достаточным для диагностики высокотемпературной плазмы. Но для промышленного применения будет необходимо увеличить число пикселей.
|
