Фазированный датчик: Cекторальный датчик УЗИ | фазированные ультразвуковые датчики

Содержание

Разновидности датчиков для УЗИ аппаратов

Датчик – одна из важнейших частей УЗИ аппарата. Именно от датчика зависит, какие органы и на какой глубине могут быть исследованы. Так, например, датчик, предназначенный для детей, будет недостаточно мощным для исследования органов взрослых пациентов и наоборот.

Стоимость ультразвукового сканера во многом зависит от набора датчиков, идущих в комплекте. Поэтому перед покупкой нужно точно знать область использования аппарата.

Ультразвуковые датчики можно приобрести и отдельно от аппарата. При этом нужно помнить, что для разных моделей сканеров, выпускаются разные модели датчиков. Перед тем, как заказать датчик, убедитесь, что он подходит к вашему сканеру. Например, датчики для портативных УЗИ аппаратов могут не подходить к стационарным моделям и наоборот.

Типы ультразвуковых датчиков

Линейные

Рабочая частота 5-15 МГц. Глубина сканирования небольшая (до 10 см).

За счет высокой частоты сигнала позволяют получать изображение с высокоим разрешением. Данный тип датчиков обеспечивает полное соответствие исследуемого органа положению трансдюсора. Недостатком является сложность обеспечения равномерного прилегания датчика к телу пациента. Неравномерность прилегания приводит к искажению изображения по краям.

Линейные УЗИ датчики могут использоваться для исследовании поверхностно расположенных органов, мышц и небольших суставов, сосудов.

Конвексный

Рабочая частота 2-7,5 МГц. Глубина сканирования - до 25 см. Изображение по ширине на несколько сантиметров больше размеров датчика. Для определения точных анатомических ориентиров специалист должен учитывать эту особенность.

Конвексные датчики используются для сканирования глубоко расположенных органов: брюшная полость, мочеполовая система, тазобедренные суставы. Подходят как для худощавых людей и детей, так и для полных людей (в зависимости от выбранной частоты).

Микроконвексный

Микроконвексный – является педиатрической разновидностью конвексного датчика. С его помощью производятся те же исследования, что и конвексным датчиком.

Секторные фазированные датчики

Используются в кардиологии. Секторная фазированная решетка позволяет изменять угол луча в плоскости сканирования. Это позволяет заглянуть за ребра, родничок, или за глаза (для исследования мозга). Возможность независимого приема и излучения различных частей решетки позволяет работать в режиме постоянно-волнового или непрерывно-волнового доплера.

Внутриполостные датчики

Внутриполостные датчики. Вагинальные (кривизна 10-14 мм), ректальные, либо ректально-вагинальные (кривизна 8-10 мм). Предназначены для исследований и области гинекологии, урологии, акушерства.

Биплановые

Состоят из двух совмещенных излучателей. Конвекс + конвекс, либо линейка + конвекс. Позволяют получатьизображения как в поперечном, так и в продольном срезе. Помимо би-плановых, существуют трех-плановые датчики с одновременным выводом изображений со всех излучателей.

3D/4D объемные датчики

Механические датчики с кольцевым вращением, либо угловым качением. Позволяют проводить автоматическое посрезовое сканирование органов, после чего данные преобразуются сканером в трехмерную картинку. 4D – трехмерное изображение в реальном времени. Возможен просмотр всех срезовых изображений.

Матричные

Датчики с двумерной решеткой. Делятся на:

  • 1.5D (полуторомерные). Количество элементов по ширине решетки меньше, чем по длине. Это обеспечивает максимальное разрешение по толщине.
  • 2D (двумерные). Решетка представляет собой прямоугольник с большим количеством элементов по длине и ширине. Позволяют получать 4D изображение, одновременно выводить на экран несколько проекций и срезов.

Карандашные (слепые CW) датчики

Датчики с раздельным приёмником и излучателем. Используются для артерий, вен конечностей и шеи - 4-8 МГц, сердца - 2 МГц.

Видеоэндоскопические датчики

Сочетают в одном устройстве гастрофиброскоп/бронхофиброскоп и ультразвук.

Игольчатые (катетерные) датчики

Микродатчики для ввода в труднодоступные полости, сосуды, сердце.

Лапароскопические датчики

Представляют собой тонкую трубку с излучателем на конце. Датчик может применяться для контроля при лапароскопических операциях. У разных моделей кончик может изгибаться в одной плоскости или двух плоскостях или не изгибаться вовсе. Управление осуществляется с помощью джойстика, аналогично гибким эндоскопам. Излучатель может быть линейным боковым, конвексным боковым, фазированным с прямым обзором, в зависимости от модели.

Каталог Медицинское оборудование УЗИ аппараты Mindray

Как выбрать датчик УЗИ подходящего типа

Продолжаем тему из серии «Датчики УЗИ» и данная статья поможет выбрать подходящий датчик к вашему аппарату.

Изображения 3 и 4 позволяют систематически организовать форматы изображений, объединить их по типам и моделям датчиков с дальнейшим учетом вариантов сканирования, выбора режимов и определенных плоскостей.
Для классификации форматов преобразователей часто объединяют аббревиатуры, описывающие определенные отношения графики и преобразователя.

М — механический;
Е — электронный;
F — фиксированный, отсутствие сканирования.

Сканирующий процесс по направлениям:
L — линейное;
< — угловое;
С — изогнутое;
комбинации направлений.

Это способствует точному определению сканируемой плоскости. Для получения результатов в двухмерном формате используется плоскость ХZ.

Ориентируясь на указанные описания, все преобразователи можно связать с различными типами сканирования и плоскостями.
Так, на рисунке 4а можно увидеть:

  • датчик линейного типа L — электронный вариант линейного сканирования;
  • Е — находится в плоскости ХZ и имеет фокусировку фиксированного типа;
  • F — в  YZ.

Это позволяет сокращать конечные обозначения: сочетания ELxz и Fyz подходят форматам 1 и 4 на схеме 3.
Комбинированный вид — рис. 1 на изобр. 3. Трапециевидный тип обозначен цифрой 4 на рис. 2. он представляет собой прямоугольный формат, имеющий два частичных сектора на концах для линейного массива на схеме 4а.
Фазированный вид решетки на изображении 4в имеет связь с форматом секторного характера 2, расположенным на схеме 3 и предыдущими плоскостями.
На изобр. 3 и 4 можно ознакомиться со всеми преобразователями и форматами, а с типами датчиков — на схеме 5.

Семейство датчиков:
Левый верхний квадрат: три верхних датчика – чрезпищеводные; два нижние –эндовагинальные.
Правый верхний квадрат: микроконвексный датчик в центре и по два фазированных с каждой стороны.
Нижний правый квадрат, слева направо: конвексный датчик, три линейных датчика, изогнутый линейный датчик, фазированный датчик.

Нижний левый квадрат, слева направо: два хирургических зонда и два интраоперационных.

 

Изогнутый/конвексный вариант датчиков похож на линейный формат. Отличие заключается в том, что компоненты располагаются на изогнутой, а не линейной поверхности. Данный формат имеет сходство с сектором окружности или куском торта без верхушки и подробно описывается в качестве поля зрения (FOV). Это определяет его угловое расположение латерального характера. В приведенном примере использован электронный вариант линейного сканирующего исследования Е в плоскости ХZ и фиксированный фокус F в области YZ. Сокращенно это выглядит: ECxz и Fyz в формате 3 на рис. 4в.

Трехмерная визуализация приобретает все больше популярности и актуальности. По этой причине важно знать все детали и подробности. В трехмерном варианте сканируется не плоскость, а объем. Это видно по контуру на рис 2в. При использовании решетки двухмерного или матричного типа, сканирование бывает угловым в двух направлениях и носит электронный характер. Такой объем сканирования отражается пирамидальной формой — на изображении 7, рисунке 3.


Фокусировка электронного типа находится в двух плоскостях с угловым вариантом сканирования. Обозначения и формат изображения — вида “Е”.

Для получения альтернативного рентабельного трехмерного рисунка, массивы линейного и выпуклого характера механически сканируются в области оси Х в плоскости YZ. В данном варианте происходит перемещение массивов в акустически прозрачных камерах, которые наполнены жидкостью. Так, массив линейного типа (А) разворачивается по кругу оси Z, для создания серии рисунков на плоскости (в виде формата 1 или 4). В результате имеем сканируемый преобразователь механического характера типа F, проиллюстрированный на рисунке 4, а также изображение в объеме 5 на рис. 3.

Точно таким образом решетка криволинейного или выпуклого вида (С), прокручивается вокруг оси для формирования нескольких плоских форм изображений (3). В результате получаем механический вариант датчика G, отображенного на графике 4 и изображение в объеме 6 — на рис. 3.

Для полной картины электронно управляемого перемещения решетки одномерного вида (А, В, С) можно перемещать механическим путем в ручном трехмерном режиме свободной руки. Сформированная картина собирается в трехмерный объем.
Заметим, что изменение рисунка для данного режима располагает предположениями о фиксированном интервальном значении или пространственными данными для каждого типа плоскости в формате пространственной визуализации. Это достигается благодаря датчикам положения.

Результаты исследования, полученные при помощи одноэлементных преобразователей, применяемых для внутрипросветного или катетерного способа (внутрисосудистое или внутрисердечное УЗИ), отображены на иллюстрации 8 и 9, рис. 3.
Датчик, на рис. 4н способен проводить механическое сканирование для получения двух- и трехмерных результатов, как это продемонстрировано на изобр. 8-9, рис. 3.

Для формата 8 датчик (на рис. 4н) перемещен под углом по всей площади окружности для получения картины в образе пончика. Имеется и матричный вариант данного эндоваскулярного УЗИ-устройства. При повороте и перемещении по оси Y преобразователя механического типа, образуется рисунок в цилиндрическом объемном варианте, формат 9 (изобр.3)

Все варианты преобразователей, отображенные на рис. 4  сопоставляются с разными форматами изображений, как на рис. 3, при помощи форматов и обозначений в процессе сканирования, указанного преобразователя (рис.4).

 

Вся медицинская техника, купить которую вы можете в нашей компании, имеет сертификаты качества, соответствует требованиям безопасности.

Широкий диапазон цен и возможностей оборудования — залог выбора наиболее подходящих моделей для стоматологии, крупных медицинских центров, лабораторий, муниципальных больниц или частных клиник.

Сотрудничество с нами позволит комплексно оснастить учреждение медицинским оборудованием высокого класса. Также своим клиентам мы предоставляем гарантийное и постгарантийное обслуживание.

Цена на датчики для УЗИ сканеров GE в Москве

Компания "Частная Медицина" известна на российском рынке уже несколько лет и успела завоевать доверие частных медицинских центров. Компания фокусируется на поставках ультразвукового оборудования производства GE Healthcare, как нового, так и официально восстановленного.

За годы работы "Частная Медицина" поставила несколько сотен ультразвуковых сканеров, и на складе компании сформировался большой запас самых разных датчиков, которые в современных экономических условиях имеют очень привлекательную стоимость на УЗИ оборудование, так как были куплены по старым ценам до резкого повышения курса доллара. Сегодня компания "Частная Медицина" предлагает Вам приобрести датчики со склада в Москве по низким ценам!

Предложение ограничено только датчиками, имеющимися на складе компании!

Тип и модель датчика Количество в наличии на складе Описание и предназначение датчика Совместимость с УЗ сканерами GE Healthcare Среднерыночная цена в России Цена при покупке у компании Частная Медицина в рамках данного спецпредложения

Конвексный абдоминальный объемный 4D датчик 

RAB4-8-D

1 шт. 2-8 МГц датчик 4D мультичастотный конвексный для акушерско-гинекологических и абдоминальных исследований. Уменьшенные эргономичные габариты. Voluson E8 любой версии

14780 Долларов США, включая НДС 18%. Оплата производится в рублях по курсу ЦБ РФ на день оплаты.

 

*Приблизительно 975 480 руб по курсу на 2 декабря 2015

450 000 руб,
без налога НДС (УСН)

Конвексный матричный датчик высокого разрешения 

M6C-D

1 шт. 2-6 МГц матричный мультичастотный конвексный датчик для абдоминальных, акушерско-гинекологических исследований и педиатрии Voluson E8 BT10 и выше

16550 Долларов США, включая НДС 18%. Оплата производится в рублях по курсу ЦБ РФ на день оплаты.

 

*Приблизительно 1 092 300 руб по курсу на 2 декабря 2015

500 000 руб,
без налога НДС (УСН)

Секторный фазированный модели 

S4-10

1 шт. Cекторный фазированный датчик, широкополосный мультичастотный  с диапазоном частот 3-9 МГц для неонатальной и педиатрической  эхокардиографии, транскраниальных и абдоминальных исследований в педиатрии, нейросонографии Logiq E9 до версии ВТ12

8625 Долларов США, включая НДС 18%. Оплата производится в рублях по курсу ЦБ РФ на день оплаты.

 

*Приблизительно 570 120 руб по курсу на 2 декабря 2015

260 000 руб,
без налога НДС (УСН)

Секторный фазированный модели 

S1-5

3 шт. Cекторный фазированный датчик, широкополосный мультичастотный  с диапазоном частот 2-6 МГц. Идеально подходит для транскраниальных исследований. Применяется для УЗИ плевральных полостей и средостения, живота. Примечание: Не поддерживает постоянно-волновой допплер. Logiq E9 до версии ВТ12

12789 Долларов США, включая НДС 18%. Оплата производится в рублях по курсу ЦБ РФ на день оплаты.

 

*Приблизительно 845 400 руб по курсу на 2 декабря 2015

380 000 руб,
без налога НДС (УСН)

В наличии имеются следующие датчики:


Вы получите датчик в течение 1-3 дней с момента 100% оплаты.

Обратите так же внимание на аппарат Voluson E8 Expert BT13 специальной серии, этот и другие сканеры Вы можете приобрести по доступным ценам!  

Для заказа звоните по тел. +7 495 7894232.

Разновидности датчиков для УЗИ аппаратов

Существует широкий спектр специализированных датчиков, которые принято классифицировать и разделять на группы в зависимости от назначения. Рассмотрим все разновидности УЗИ датчиков.

Подобрать и приобрести ультразвуковой датчик к вашему аппарату вы можете, связавшись с нашими менеджерами по телефону +7 (495) 215-12-56.

Конвексные датчики

  • Предназначены для УЗИ исследований органов абдоминальной зоны и органов малого таза, наблюдения развития плода.
  • УЗИ датчики отличаются выгнутой поверхностью.
  • Радиус кривизны 40-70 мм.
  • По углу электронного сканирования – 50-80°.
  • Сканирующая поверхность – зона датчика, имеющая особый цвет.
  • Апертура является областью сканирования, отображаемой на мониторе устройства.

Линейные датчики

  • УЗИ датчики, у которых излучающая поверхность является плоской.
  • Могут отличаться по апертуре, частотному диапазону.
  • Датчики 80-100 мм относятся к сверхдлинным, они могут пригодиться для таких областей применения, как биопсия, исследование груди.
  • Датчики, апертура которых составляет 50-60 мм, а ширина 6-7 см, используются для изучения поверхностных малых органов.
  • Датчики, апертура которых 35-45 мм (чтобы проводить массовый скрининг) – для малых органов и сосудов.
  • Датчики, апертура которых 20-30 мм (для исследования мышц, суставов, подкожных сосудов).

Микроконвексные датчики

  • Могут являться операционными, внутриполостными и неонатальными.
  • Возможность внутриполостного и внешнего использования.
  • Такие датчики оснащены сканирующей головкой меньшего размера (если сравнивать их с конвексными, но по типу устройства эти виды идентичны).
  • По радиусу кривизны – приблизительно 30 мм.

Секторные фазированные датчики

  • Оснащены фазированной решеткой, возможна работа с использованием постоянно-волнового допплера.
  • Данные датчики предназначены для специфических исследований, кардиологии, транскраниальной диагностики и трансторакальной ЭХКГ.
  • Отличаются независимой работой каждого отдельного элемента.
  • По углу сканирования – 90°.

Трансэзофагеальные датчики (или чреспищеводные)

  • Диагностика сердца и получения разных его проекций в динамике.
  • Оснащены гибким дистальным наконечником.
  • Рабочая часть – гибкая.
  • Наличие вращающихся излучателей.
  • По углу электронного сканирования – 90°.
  • Датчики ручные и автоматические.
  • Частотный диапазон составляет 3-8 МГц.

Трансректальные датчики

  • Предназначены для биопсии и брахитерапии простаты.
  • Наличие множественных излучателей для работы с разными проекциями (сагиттальная, а также фронтальная).
  • Три-плановые датчики с 3 излучателями и би-плановые датчики для брахитерапии и биопсии простаты.
  • Возможность фиксации на одном датчике двух микроконвексных излучателей или микроконвексного и линейного излучателя.

Механические датчики

  • Применялись для работы с двухмерной визуализацией, но сейчас нужны для внутриполостных исследований (внутрисосудистое, трансуретральное, аноректальное).
  • Оснащены движущимся излучателем.

Матричные датчики

  • Оснащены решеткой с широким спектром рядов излучателей.
  • Имеют свои типы: полуторомерные и двухмерные.
  • Датчики матричные полуторомерные 1.5D с количеством элементов, ширина апертуры которых значительно меньше длины.
  • Датчики двухмерные 2D с апертурой, предполагающей много деталей по длине и ширине.

Катетерные датчики

  • Другое название – «игольчатые».
  • Предназначены для введения в различные виды полостей затрудненного доступа (сосуды и сердца).

Монокристальные датчики

  • Оснащены пьезоэлементами на основе единого кристалла для идеальной согласованности всех элементов.
  • Возможность снизить шумы.
  • Монокристальные датчики бывают разных видов: конвексными, фазированными и линейными.

Допплеровские датчики (карандашные)

  • Актуальны при анализе состояния артерий (4.8 МГц), также это датчики для изучения патологий сердечной мышцы (2 МГц).
  • Отличаются тем, что излучатели и приемник имеют разделение.
  • Возможность работы исключительно в одном режиме (постоянно-волновой допплер).

Видеоэндоскопические датчики

  • Сочетание в работе ультразвука с функциями видеобронхофиброскопа и видеогастрофиброскопа.
  • Возможность совместной работы с видеоэндоскопическими стойками других фирм, сочетания эндоскопии и УЗИ.

Объемные датчики

  • Получение статических и динамических трехмерных изображений 3D и 4D.
  • С механическим угловым поворотом и посрезовым сканированием.
  • Излучатель (разные виды). УЗИ датчики объемного типа различаются по назначению.
  • Применение конвексного датчика 3D для анализа абдоминальных органов, микроконвексного – для матки и плода, линейного – для малых органов, фазированного 3D – для кардиологии.

Лапароскопические датчики

  • Предназначены для анализа состояния пациента при лапароскопии.
  • Возможность совместного применения с троакаром.
  • Внешне такие датчики выглядят как трубка, оснащенная излучателем.
  • Наличие гибкого кончика с возможностью изгиба в 2 или в 1 плоскости.

Типы ультразвуковых датчиков и их назначение

Чтобы полноценно воспользоваться всеми возможностями вашего ультразвукового аппарата, вы должны иметь правильные аксессуары. Таким образом, главным фактором эффективности вашего УЗ-сканера является правильно подобранные ультразвуковые датчики.

В данной публикации мы расскажем о различных видах ультразвуковых датчиков и для каких исследований предназначен каждый из них. В заключении мы поделимся несколькими полезными советами, которые следует помнить при покупке УЗ-датчиков.

Итак, давайте по порядку.

- Что такое ультразвуковой датчик и для чего он нужен?

УЗ-датчик представляет собой устройство, которое генерирует ультразвуковые волны. Эти волны отражаются от тканей тела человека и в виде эхо-сигналов улавливаются этим же датчиком. Полученные эхо-сигналы датчик передает на компьютер, который использует их для создания изображения, называемого эхограммой. Основным элементом каждого ультразвукового датчика является пьезоэлектрический кристалл, который служит для генерации и приема ультразвуковых волн. К сожалению, индустрия медицинской визуализации уже более 40 лет использует один и тот же пьезоэлектрический материал.

Так было вплоть до недавнего времени, когда появился новый вид материала и новая технология ультразвуковых датчиков – монокристаллическая, что повлекло за собой значительное улучшение качества изображения. 

Виды ультразвуковых датчиков

В настоящее время на рынке доступны УЗ-датчики различных форм, размеров и предназначенные для самых разных применений. Это связано с тем, что для получения хорошего качества изображения в разных частях тела необходимо применять датчики с соответствующими характеристиками. УЗ-датчики могут быть внешними или полостными. Внешние располагаются на поверхности тела или органа, а полостные вводятся в полый орган или отверстие (например, в прямую кишку или влагалище).

Есть ли еще какие-то различия между ними?

Конечно!

Ультразвуковые датчики отличаются своей конструкцией в зависимости от:

  • Расположения пьезоэлектрических кристаллов
  • Размера апертуры (размера контактной площадки)
  • Частоты

Ниже мы перечислим три наиболее распространенных вида ультразвуковых датчиков: линейный, конвексный (стандартный или микроконвексный) и секторный фазированный. Кроме того, мы включили в обзор и некоторые другие датчики, которые доступны на рынке и на нашем складе.

Линейные датчики

Пьезоэлектрические кристаллы в этих датчиках расположены линейно, форма области сканирования прямоугольная. Этот датчик обладает хорошим разрешением в ближней зоне. Частота и применение линейного датчика зависят от того, предназначен ли он для получения 2D- или 3D/4D-изображения.

Линейный 2D датчик имеет широкую апертуру, и его центральная частота находится в диапазоне 2,5-12 МГц. 

Линейный датчик используется для следующих целей:

  • Исследование сосудов
  • Выполнение катетеризации сосудов под контролем узи
  • Выполнение регионарной анастезии под контролем узи
  • Исследование молочных желез
  • Исследование щитовидной железы
  • Исследование мышц, сухожилий и суставов
  • Исследование других поверхностных органов
  • Проведение интраоперационных исследований и лапароскопии

Линейный 3D/4D датчик имеет широкую апертуру и центральную частоту в диапазоне 7,5-11 МГц.

Область применения данного вида датчика:

  • Исследование молочных желез
  • Исследование щитовидной железы
  • Исследование сосудов, в частности сонных артерий

Конвексные датчики

Конвексный ультразвуковой датчик также называют выпуклым датчиком, поскольку пьезоэлектрические кристаллы в нем расположены криволинейно. Форма области сканирования является выпуклой. Этот датчик хорошо визуализирует глубоко расположенные структуры, даже при уменьшении разрешения изображения с увеличением глубины.

Область сканирования, частота и применение конвексного датчика зависят от того, предназначен ли он для получения 2D- или 3D/4D-изображений.

Конвексный 2D датчик имеет широкую апертуру, и его центральная частота составляет 2,5-7,5 МГц.

Конвексный датчик используется для следующих целей:

  • Исследование органов брюшной полости у взрослых и детей
  • Исследование органов малого таза у взрослых и детей
  • Диагностика плода

Конвексный 3D/4D датчик имеет широкую апертуру, и его центральная частота составляет 3,5-6,5 МГц. Он применяется для исследования органов брюшной полости, органов малого таза и диагностики плода.

Существует подвид конвексных датчиков, называемый микроконвексным. Он имеет гораздо меньшую апертуру. Врачи обычно используют его в неонатологии и педиатрии.

Секторные фазированные (кардиологические) датчики

Этот датчик назван по типу устройства пьезоэлементов, которое называется фазированной решеткой. Фазированный датчик имеет небольшую апертуру и низкую частоту (центральная частота составляет 2-7,5 МГц). Форма области сканирования практически является треугольной. Эти датчики имеют плохое разрешение в ближнем поле но дают хороший обзор на глубине. Позволяют наблюдать структыры через узкую межреберную щель.

Сфера применения фазированного датчика:

  • Исследование сердца, включая транспищеводные исследования у взрослых и детей
  • Исследования органов брюшной полости у взрослых и детей
  • Исследования головного мозга у взрослых и детей

Для исследования детей используются датчики с высокой частотой (5 или 7,5 МГц), что позволяет получить более качественное изображение. Это возможно благодаря маленьким размерам пациентов. 

Другие типы ультразвуковых датчиков

И это еще не всё. На рынке присутствует большое количество всевозможных видов УЗ-датчиков. Вот некоторые из них:

Карандашные датчики, также называемые CW-датчиками, используются для измерения кровотока. Этот датчик имеет небольшую апертуру и использует низкую частоту (обычно 2-8 МГц). Следующий вид ультразвукового датчика – внутриполостной. Эти датчики предназначены для проведения исследования при введении их в определенные полые органы или отверстия. К внутриполостным датчикам относятся вагинальные (гинекологические), ректальные и ректально-вагинальные датчики. Как правило, они имеют небольшую область сканирования, а их частота колеблется в диапазоне 3,5-11,5 МГц. Также имеется чреспищеводный (трансэзофагеальный) датчик. Как и ранее упомянутые датчики, он имеет небольшую апертуру и используется в кардиологии для получения лучшего изображения сердца, выполняемого через пищевод. Эти датчики работают на средней частоте, в диапазоне 3-10 МГц.Кроме того, существует несколько датчиков, предназначенных для хирургического применения, например, лапароскопические.

Советы, которые следует помнить при покупке ультразвукового датчика

Теперь, когда вы уже знаете о наиболее распространенных видах ультразвуковых датчиков, предлагаем вашему вниманию несколько советов, которые вы должны помнить при их покупке:

  • Удостоверьтесь и дважды проверьте, совместим ли датчик, который вы собираетесь приобрести, с вашим аппаратом – для этого вы можете использовать руководство по эксплуатации или обратиться в наш отдел продаж.
  • Низкая частота (от 2,5 до 7,5 МГц) обеспечивает лучшую глубину проникновения, однако ее недостатком является более низкое качество изображения.
  • Чем выше частота (выше 7,5 МГц), тем ниже глубина проникновения ультразвука, тем не менее вы получаете изображения более высокого качества вблизи поверхности (7,5 МГц = 20 см).

Внимание!

  • Черная линия на мониторе ультразвукового аппарата, вероятнее всего, будет означать, что внутри датчика есть кристалл, отработавший свой срок службы.
  • Тень на экране ультразвукового аппарата может указывать на слабый кристалл внутри датчика, который не производит необходимую вибрацию.

Уход и обслуживание УЗ-датчика

Наконец, помните, что датчик является очень важным и очень дорогим элементом ультразвукового аппарата. Поэтому после его приобретения вы должны эксплуатировать его, соблюдая следующие меры предосторожности:

  • Не бросайте, не роняйте и не подвергайте датчик механическим воздействиям
  • Избегайте повреждения кабеля датчика
  • После каждого использования удаляйте с датчика излишки геля
  • Не используйте спиртосодержащие растворы

описание, основные функции, расположение, признаки неисправности

Датчик фаз

Датчик фаз (ДФ) – один из многочисленных датчиков, обеспечивающих работу двигателя. Датчик фаз так же называют ещё «датчик положения распределительного вала (ДПРВ)».

Данный датчик не устанавливается в карбюраторном моторе, да и в первых моделях инжекторов ВАЗа. Датчик присутствует во всех 16-ти клапанных моторах автоваза; На 8-ми клапанных с нормой токсичности евро-3 и с фазированным, последовательно распределённым впрыском топлива; Стоит отметить, что в период с 2004г по 2005г на такие двигатели как 2111, 2112,21114, 21124 с блоками управления двигателем Bosch M7.9.7 и Январь 7.2 началась массовое внедрение Датчиков фаз.

Зачем нужен датчик фаз?

Датчик фаз предназначен для определения цикла работы двигателя и формирования импульсного сигнала. Датчик фаз интегральным датчиком, т.е. включает чувствительный элемент и вторичный преобразователь сигнала в импульс. Чувствительный элемент датчика работает по принципу Холла, реагируя на изменения магнитного поля. Вторичный элемент датчика содержит в себе мостовую схему, операционный усилитель, выходной каскад. Выходной каскад выполнен по типу открытого коллектора.

Работа датчика фаз представляет собой  выбор такта для первого цилиндра: распредвал определяет какой клапан открыт, какая фаза газораспределения. В карбюраторных моторах данного датчика нет. Дело в том, что карбюраторный мотор подаёт искру свечи в момент сжатия и в конце пуска отработавших газов, а для такого принципа работы достаточно показаний датчика положения коленчатого вала (ДПКВ). Данный тип работы двигателя носит название «система зажигания».

На инжэкторных двигателях, когда датчик фаз(ДФ) умирает, загорается чек, и двигатель переходит  с фазированного впрыска на систему зажигания, то есть опираясь всего лишь на показания ДПКВ.

В чём преимущество фазированного впрыска?

Ситема фазированного впрыска устроена следующим образом: датчик фаз передают импульс на ЭСУД , который управляет подачей топлива и форсунка впрыскивает бензин в цилиндр перед самым открытием впускного клапана. Когда клапан открылся, воздух всасывается в впускной клапан и топливо активно перемешивается с воздухом.

Датчик фаз

Где находится датчик фаз?

Датчик фаз стоит на двигателе со стороны воздушного фильтра, рядом с головкой блока цилиндров. Обратите внимание на рисунок.

Признаки неисправности датчика фаз

Если у вас появились следующие признаки, то скорее всего неисправен датчик фаз (дф).

  1. Во время запуска двигателя, стартер крутится 3-4 секунды, затем двигатель запускается и загорается чек эйндж. В этом случае, во время запуска, эбу ждёт показания с датчика фаз, недожидается и переходит в режим работы двигателя опираясь на систему зажигания (по ДПКВ).
  2. Повышенный расход бензина. (Так же читайте: Причины большого расхода топлива на ВАЗ).
  3. Сбои режима самодиагностики.
  4. Снижение динамики двигателя. (так же причина может быть в ДМРВ и в низкой компрессии двигателя).

Ошибка датчика фаз

0340

 Ошибка датчика фазы.
0343 Высокий уровень сигнала датчика фаз (Датчик положения распределительного вала – высокий сигнал)

При неисправности датчика загорается чек и выскакивает ошибка P0340 – «Ошибка датчика фазы» или «неисправен датчик положения распредвала». Но как уже говорилось с самого начала, что описание проблемы разное, а суть то одна: (ещё раз повторюсь) датчик фаз и датчик положения распредвала – это один и тот же датчик. Более подробно о возникновении ошибки и способах устранения читайте в статье: Ошибка датчика фаз Чаще всего ремонт обходится просто: нужно заменить датчик на новый (Как заменить датчик фаз?).

Цена на датчик фаз

Примерная стоимость датчика фаз(ДФ) составляет 250-300р.

Датчик протечки и температуры FIBARO Flood Sensor

 

Самый красивый и функциональный датчик протечки на рынке

Футуристичный дизайн, маленький размер и целый спектр различных дополнительных функций — это датчик протечки FIBARO Flood Sensor. Это уникальное устройство сохранит ваш дом в безопасности. С помощью продвинутых технологий и высокой точности датчик FIBARO Flood Sensor своевременно предупредит вас о протечке, пожаре или замерзании. Установка устройства настолько проста, что вы обязательно справитесь с этим сами без дополнительной помощи инженеров.

 

Совершенство в каждой детали

 

Датчик FIBARO Flood Sensor — это наиболее технологичный, функциональный и невероятно красивый датчик, доступный сегодня на рынке. В очень компактном корпусе помимо датчика протечки уместилось множество дополнительных функций.

 

 

 

ДАТЧИК НАКЛОНА

Определяет наклон и движение выше 15 градусов. Он также предупредит вас о любой попытке переместить или вмешаться в работу устройства.

 

 

 

 

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Встроенный датчик температуры может управлять системой подогрева пола или служить  датчиком пожарной сигнализации, следя за резким изменением температуры.

СИРЕНА

Встроенная сирена поможет вам быстро реагировать в случаях протечек, критических скачков температуры или попыток сломать датчик.

 

 

 

 

ПИТАНИЕ ОТ БАТАРЕИ

Одной зарядки батареи хватает для работы датчика в течение 2,5 лет (при использовании стандартных настроек). 

ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЕ НОЖКИ

Датчик прекрасно работают на неровных поверхностях, например на кафельной плитке, благодаря телескопическим ножкам, которые компенсируют неровности поверхности.

 

ЗАЩИТА ОТ ВСКРЫТИЯ

Специально разработанный корпус защищает устройство от несанкционированного вскрытия, уведомляя вас о нем.

 

 

 

 

ЦВЕТНОЙ ИНДИКАТОР

Помимо сирены и отправки сигнала на смартфон устройство может предупреждать вас об угрозах, используя цветной встроенный RGB диод.

Один датчик — множество возможностей

 

Датчик FIBARO Flood Sensor может работать от встроенной батареи или с помощью внешнего источника питания. Он может быть интегрирован с охранной системой. Отдельный вход позволяет подключать внешний датчик протечки, что позволит использовать его в местах с ограниченной доступностью.

 

Батарея или блок питания

Вы можете подключить датчик к блоку питания с постоянным током 12/24 В или использовать внутреннюю батарею, которая позволит работать датчику около 2,5 лет при стандартных настройках. 

Интеграция в охранные системы

Датчик может использоваться совместно с охранными системами, установленными в вашем доме.

Проводной и беспроводной

Датчик может передавать сигнал тревоги по проводу или беспроводным способом.

 

 


Двойная защита от несанкционированного доступа

 

Датчик настолько красив, что всегда вызывает желание взять его и рассмотреть поближе. Но это очень важное устройство, отвечающее за безопасность вашей семьи и дома. Вскрытие или перемещение датчика в другое место могут повлиять на его работу. Поэтому при любом перемещении встроенный датчик движения отправит сигнал об этом контроллеру, а корпус датчика устроен таким образом, что вы всегда узнаете о попытке вскрыть его.

 

Установка везде, где необходимо

 

Очень важно быстро узнать о проблеме. С датчиком протечки FIBARO Flood Sensor вы всегда будете первым, кто узнает о поломке. Благодаря своим размерам датчик может быть установлен в труднодоступных местах. Даже если он не может быть установлен в определенном месте, вы всегда можете подключить к нему внешний проводной щуп на удлинителе (продается отдельно) и контролировать ситуацию в абсолютно любом месте.

Золотые телескопические ножки

 

FIBARO Flood Sensor оснащен тремя ножками, покрытыми 24-каратным золотом. Их сложный телескопический механизм позволяет разместить датчик даже на неровной поверхности. Золото предохраняет ножки от коррозии и обеспечивает большую чувствительность при обнаружении протечки. Все это позволяет быстро отреагировать на ситуацию и предотвратить серьезные последствия.

 

 

 

 

 

 

 

Сообщение о вскрытии

 

По соображениями безопасности датчик FIBARO Flood Sensor защищен от несанкционированного вскрытия, выключения или уничтожения. В случае таких ситуаций члены вашей семьи будут уведомлены по SMS, Email или Push.

 

Цветная индикация

 

Благодаря цветному индикатору одного взгляда на датчик достаточно, чтобы понять, все ли в порядке. Вы сразу поймете, есть ли протечка или превышение температуры, и находится ли датчик в сети Z-Wave.

 

 

 

ОБНАРУЖЕНА ПРОТЕЧКА

 

 

 

 

80°C — критически высокая температура

 

 

ВНЕ СЕТИ Z-WAVE

 

 

 

 

 

21°C — комфортная температура

 

 

 В СЕТИ Z-WAVE

 

 

 

 

-1°C — критически низкая температура

 

 

Безопасность превыше всего

 

Даже небольшие протечки должны являться объектом вашего внимания, особенно в местах, скрытых от глаз, ведь они могут быть предшественниками серьезной ситуации. Что же делать, если вся сантехника, стиральная и посудомоечные машины уже установлены? Лучше перестраховаться и настроить систему контроля, используя датчик FIBARO Flood Sensor, чем потом исправлять последствия протечки. Датчик FIBARO — это идеальное решение, которое можно установить даже в самых труднодоступных местах для постоянного контроля ситуации. Даже при минимальных протечках вы сразу получите уведомление и сможете вовремя исправить ситуацию.

 

Защищенный корпус

 

Датчик предназначен для работы в совершенно разных условиях. Он может работать при температурах от -20°C до +95°C. Водонепроницаемый корпус позволяет датчику работать без сбоев даже в воде.

 

Мгновенная реакция

 

Ваш умный дом может моментально реагировать на затопление, обнаруженное с помощью датчика протечки FIBARO Flood Sensor, и перекрывать воду. Для этого достаточно установить шаровой кран в вашу водопроводную систему и подключить к нему реле FIBARO. Это решение обеспечит вам спокойствие, а вашему жилищу безопасность.

 

Контроль подогрева пола

 

Подогрев пола создает удивительный комфорт для людей, но может быть достаточно сложен в ручном управлении. Ведь не так просто определить оптимальную температуру и отключить подогрев в нужное время, чтобы избежать перегрева. Благодаря встроенному датчику температуры датчик FIBARO Flood Sensor может помочь вам в этом и обеспечить оптимальную температуру пола для вашего комфорта.

 

 

Предотвращение обледенения

 

Датчик FIBARO может работать в тяжелых условиях, поэтому вы вполне можете использовать его снаружи вашего дома, чтобы, например, контролировать состояние выезда из вашего гаража. Обледенение выезда, особенно наклонного, может вызвать множество ненужных аварий и ситуаций. Датчик FIBARO идеально работает с нагревательными матами, чтобы предотвратить даже минимальную наледь вокруг вашего дома.

 

 

Определение возгораний

 

Датчик не боится перепадов температур. Можно настроить ваш контроллер так, чтобы любой скачок температуры вызывал появление тревожного сообщения в панели управления, а все члены семьи получали уведомления на свои мобильные устройства. Это произойдет независимо от реакции и работоспособности пожарной сигнализации, установленной у вас. Датчик FIBARO Flood Sensor — это идеальное дополнение к ней.

 

 

Идеальное сочетание

 

Настройка ассоциаций и расширенных сценариев в контроллере позволят вашему умному дому самостоятельно и незамедлительно принимать меры после обнаружения протечки или возгорания. Даже при обнаружении небольшой лужицы около стиральной или посудомоечной машины датчик  FIBARO Flood Sensor отправит сигнал на реле или розеточный модуль для перекрытия воды и отключения машины. В случая пожара реле перекроет газовый клапан и подсветит маршрут эвакуации.

Беспроводное обновление ПО

 

Датчик FIBARO Flood Sensor разработан для автоматического обновления своего программного обеспечение "по воздуху" без каких-либо действий с вашей стороны.

 

Встроенный тестер сети

 

Для обеспечения вашей безопасности датчик FIBARO оснащен встроенным тестером сети Z-Wave. В сети Z-Wave устройства могут общаться с контроллером напрямую или через другие устройства той же сети. Светодиодный индикатор на корпусе датчика всегда покажется вам, находится ли датчик в видимости контроллера или должен быть перемещен в другое место.

 

 

 

Видео

 

 

Технические характеристики

 

  • Рабочая частота: 869.0 МГц (официально разрешенная частота в РФ)
  • Входы: Сухой контакт 1 шт.
  • Выходы: Сухой контакт 2 шт. (25мА)
  • Тип питания: батарейка 1 x CR123A, 12 В или 24 В
  • Диапазон измеряемой температуры: -20°C … +100°C
  • Погрешность датчика температуры: 0.5°C
  • Рабочая температура: -20°C … +95°C
  • Степень защиты: IP 44
  • Размеры: 72 х 72 х 28 мм

 

Phased Array - обзор

13.1 Введение

Принципы фазированной решетки широко используются в радарах, гидролокаторах, сейсмологии, океанологии и медицинской визуализации. Фазированная решетка - это группа датчиков, расположенных в различных пространственных положениях, в которых относительные фазы сигналов датчиков изменяются таким образом, что эффективная схема распространения матрицы усиливается в желаемом направлении и подавляется в нежелательных направлениях. Принципы фазированной решетки позволили разработать радиолокационные и гидролокаторные системы, которые могут сканировать горизонт «электронно», фактически не совершая каких-либо механических движений.Таким образом, радиолокатор с вращающейся тарелкой (рис. 13.1a) можно заменить неподвижными панелями с фазированной решеткой (рис. 13.1b).

Рисунок 13.1. Примеры радаров: (а) радар с вращающейся антенной; (б) панель радара ранней фазированной антенной решетки [1].

Фазированные решетки могут действовать как передатчики волн (излучатели) и как приемники волн (приемники). Когда фазированная антенная решетка работает в режиме передачи, относительная амплитуда сигналов, излучаемых решеткой в ​​разных направлениях, определяет эффективную диаграмму направленности решетки.Таким образом, фазированная решетка может использоваться для наведения в фиксированном направлении или для быстрого сканирования по азимуту или углу места.

Массив действует как пространственный фильтр, ослабляя все сигналы, кроме тех, которые распространяются в определенных направлениях. «Формирование луча» - это название, данное широкому спектру алгоритмов обработки массива, которые используются для фокусировки способности массива принимать или передавать сигнал в определенном направлении. Луч относится к главному лепестку диаграммы направленности. Формирование луча может применяться к передаче от массива, к приему в массиве или к обоим.Алгоритм формирования луча направляет пространственный фильтр массива в желаемых направлениях. Это похоже на тарелочную антенну обычного радара, которая поворачивается для направления луча в желаемом направлении; однако управление лучом с фазированной антенной решеткой достигается скорее алгоритмически, чем физически. Алгоритм формирования луча обычно выполняет одни и те же операции с сигналами датчиков независимо от количества источников или характера шума, присутствующего в волновом поле.

В этой главе рассматривается использование преобразователей PWAS для создания фазированных решеток на месте для активного мониторинга состояния конструкций.Глава начинается с обзора концепций фазированных решеток, используемых в обычной практике неразрушающего контроля. Особое внимание будет уделено фазированным решеткам, основанным на волноводных принципах. После этого общего обзора современного состояния в этой главе мы продолжим знакомство с принципами фазированной решетки PWAS. Сначала будет рассмотрен простейшая фазированная антенная решетка PWAS, линейная решетка, и будет представлена ​​концепция встроенного ультразвукового структурного радара (EUSR) . Концепции формирования диаграммы направленности передатчика, формирования диаграммы направленности приемника и эхо-импульса с фазированной антенной решеткой будут разрабатываться исходя из первых принципов.Будет представлена ​​практическая реализация алгоритма EUSR, а также экспериментальная проверка и калибровка этого метода. Глава будет продолжена обширным экспериментальным исследованием линейных массивов PWAS, таких как исследования по обнаружению EUSR, выполненные на различных типах дефектов, эксперименты по обнаружению на изогнутых панелях и прямое изображение роста трещин на месте во время экспериментов с циклической усталостной нагрузкой.

Оптимизация формирования диаграммы направленности с фазированной антенной решеткой PWAS изучена довольно подробно. Исследовано влияние соотношений r / d и d / λ , количества элементов M и угла поворота ϕ 0 .Обсуждается случай неоднородных фазированных решеток PWAS, в которых вклад каждого элемента взвешивается индивидуально. Биномиальные решетки и решетки Дельфа-Чебышева изучаются в сравнении с однородной решеткой, и выявляются компромиссы между направленностью и азимутальным покрытием. Представлены и сравнительно обсуждены реальные эксперименты с неоднородными линейными массивами PWAS.

Далее представлена ​​общая формулировка фазированной решетки PWAS. Эта общая формулировка представляет собой общий алгоритм задержки и суммирования, который может быть конкретизирован для ситуаций в дальней зоне (параллельные лучи) или в ближней зоне.Таким образом, откроется путь к изучению двумерных массивов PWAS, которым будет посвящена большая часть оставшейся части этой главы. Сначала с помощью аналитического моделирования изучается влияние конфигурации двумерного массива. Рассматриваются массивы PWAS в форме креста, прямоугольной сетки, прямоугольного ограждения, круглого кольца и круглой сетки. Сравнительно исследованы их лучеобразующие свойства. Впоследствии реализация прямоугольной решетки PWAS во встроенном ультразвуковом структурном радаре разработана в форме алгоритма 2D-EUSR.Алгоритм тестируется сначала на смоделированных данных, а затем на реальных экспериментах. Изучаются и сравниваются прямоугольная матрица PWAS 4 × 8 и квадратная матрица PWAS 8 × 8. Таким образом, выявляются и понятны свойства полного круга 360 ° сканирования двумерных фазированных решеток PWAS.

Последняя часть главы посвящена анализу фазированных решеток с использованием методов преобразования Фурье. Этот подход менее интуитивен, чем подход ab initio , принятый до сих пор; тем не менее, подход к анализу Фурье с использованием пространственно-частотного многомерного преобразования Фурье проливает ясный свет на многие свойства фазированной решетки, обсуждавшиеся в предыдущих разделах этой главы.Эффекты (а) теоремы пространственной дискретизации, (b) дискретизации конечных апертур и (c) появления пространственного наложения спектров и лепестков решетки проиллюстрированы и поняты.

Фазовые датчики и реле последовательности фаз от DARE Electronics, Inc.

Главная> Продукция> Фазовые датчики

Защитите авиационное оборудование и другие устройства от повреждений из-за обрыва фазы или ее неправильного направления с помощью фазовых датчиков и мониторов DARE.Предназначенные для контроля последовательности фаз трехфазного питания, датчики фаз DARE защитит электрооборудование, чувствительное к неправильному чередованию фаз (чередованию), обрыву или чередованию фаз.

Если чередование фаз правильное, на выходе датчика фазы DARE будет подано напряжение. Когда датчик фазы обнаруживает несинхронизацию по фазе, выход обесточивается. Контакты фазового датчика можно использовать для отключения нагрузку, включение цепи аварийной сигнализации или и то, и другое.

Кроме того, датчики фазы могут использоваться вместе с силовым контактором, который будет выполнять фактическое переключение нагрузки, и могут быть разработаны для контроля повышенного и / или пониженного напряжения и условий повышенной и / или пониженной частоты.

Фазовые датчики и мониторы

DARE легко настраиваются и доступны в большом количестве стандартных и нестандартных корпусов.

Типичные электрические характеристики включают:

  • От 90 до 150 В переменного тока между нейтралью
  • От 156 до 260 В переменного тока между линиями
  • от 40 до 480 Гц
  • Переходные процессы напряжения согласно MIL-STD-704

Релейные выходы от SPST до 4PDT доступны с номиналами от сухой цепи до резистивной 25 ампер.

Монтажные конфигурации, отделка и разъемы могут быть изменены в соответствии с вашими требованиями, при желании доступны индикаторные лампы.

Проконсультируйтесь с нашим техническое описание фазового датчика или инженер по продажам для получения дополнительной информации.

Исправление неисправных датчиков в радарах с фазированной решеткой с использованием метода симметричного отказа датчика и культурного алгоритма с дифференциальной эволюцией

Обсуждаются три проблемы, связанные с отказом датчика в любом месте антенной решетки.Мы предполагаем, что положение датчика известно. Проблемы включают повышение уровней боковых лепестков, смещение нулевых значений от их исходных положений и уменьшение нулевой глубины. Требуемая нулевая глубина достигается за счет того, что вес симметричного дополнительного датчика остается пассивным. Предлагается гибридный метод, основанный на меметическом вычислительном алгоритме. Гибридный метод сочетает в себе культурный алгоритм с дифференциальной эволюцией (CADE), который используется для уменьшения уровней боковых лепестков и размещения нулей в их исходных положениях.Функция пригодности используется для минимизации ошибки между желаемой и предполагаемой диаграммой направленности вместе с нулевыми ограничениями. Результаты моделирования для различных сценариев были приведены, чтобы продемонстрировать достоверность и производительность предложенного алгоритма.

1. Введение

В адаптивном формировании диаграммы направленности нулевое управление и управление лучом являются горячими областями исследований. Он имеет прямое применение в радарах, гидролокаторах и мобильной связи [1–3]. В литературе доступны различные аналитические и вычислительные методы, позволяющие сконцентрироваться на проблеме нулевого управления [4–6].Состояние становится более требовательным и сложным, когда датчик в активной антенной решетке выходит из строя. Эти датчики возбуждаются для достижения желаемой диаграммы направленности. В случае отказа датчика происходит повышение уровня боковых лепестков (SLL) и смещение нулей, что крайне нежелательно. Регулярная замена неисправного датчика требует больших затрат времени и средств. Следовательно, веса активных датчиков в том же массиве должны быть пересчитаны и скорректированы, чтобы создать новый образец, близкий к исходному.В последнее время было предложено несколько алгоритмов для исправления поврежденного рисунка массива [7–10].

В последние несколько десятилетий радарные технологии развивались очень быстро. Обычно используемый в настоящее время радар известен как радар с фазированной антенной решеткой. В этом радаре вся входная решетка передает один и тот же сигнал с разной задержкой, а луч формируется в направлении интересующей области [11]. Преимущества луча включают электронное управление вместо механического управления и высокий коэффициент обработки на передатчике.Радар с фазированной антенной решеткой использовал сдвиг фазы во входном сигнале для электронного управления лучом в направлении цели вместо механического управления. Конструкция решеток - одна из наиболее активных областей исследований радаров с фазированной решеткой, в которых датчики скомпонованы вместе, образуя решетку. Фазовращатели регулируют фазу таким образом, чтобы луч формировался в желаемом направлении. Ширина луча зависит от количества датчиков в массиве. При увеличении количества датчиков в матрице луч становится более резким и, следовательно, более эффективным в обнаружении целей меньшего размера.Теперь, если один или несколько датчиков будут повреждены, радары не смогут правильно обнаружить цель. Исследователи все еще работают над пересчетом и корректировкой весов активного массива, чтобы получить образец, близкий к исходному. Путем пересчета веса неисправного массива радар улучшит свои возможности таким образом, чтобы радар мог одновременно выполнять поиск, отслеживание и наведение оружия.

Эволюционная вычислительная техника успешно решает многочисленные проблемы поиска и оптимизации из-за беспристрастного характера их операций, которые все еще могут иметь место в ситуациях без знания предметной области.Метод поиска, используемый эволюционными алгоритмами (EAs), является беспристрастным, поскольку он не знает предметной области, чтобы руководить методом поиска. Знание предметной области служит методом сокращения пространства поиска за счет сокращения ненужных частей пространства решений и продвижения требуемых частей. Культурный алгоритм основан на принципе смещения метода поиска предварительными знаниями о предметной области, а также знаниями, полученными в процессе эволюции.

Среди методов EC, дифференциальная эволюция (DE) считается одним из мощных и надежных инструментов для оптимизации задач в любой инженерной области [12–14].DE - это метод, основанный на стохастическом поиске, в котором параметры функций программируются как переменные с плавающей запятой. Алгоритм DE имеет простую структуру, скорость сходимости, гибкость и надежность, при этом пользователю необходимо указать только некоторые параметры. Применение центров сертификации в Германии - это другая стратегия для повышения производительности и улучшения локального поиска. Предыдущая работа по нулевому управлению в вышедших из строя антенных решетках представлена ​​в [15]. Этот метод пытается восстановить предыдущий шаблон нулевых значений с помощью оптимизации роя частиц (PSO).Все вышеперечисленные методы на основе EC обсуждали уменьшение SLL и нулевое управление в неисправном массиве, но никто не решает проблему нулевой глубины и нулевого управления в их исходных положениях с использованием CADE для исправления неисправных массивов. В своей предыдущей работе [16] авторы использовали метод отказа симметричного элемента для достижения требуемого нулевого уровня глубины и первой нулевой ширины луча и [17] для поиска неисправностей в отказавшей антенной решетке. Алгоритмы меметических вычислений - это методы, основанные на стохастической популяции, которые, как было установлено, являются доминирующими и эффективными для решения задач оптимизации.Преимущества культурного алгоритма (CA) с эволюционными алгоритмами (EAs) включают возможность глобального поиска и стабильную производительность в любой области техники и технологий [18–20].

В этой статье предложенный алгоритм разработал три проблемы в случае отказа датчика. Они повышаются на уровнях боковых лепестков, смещении нулевых значений от их исходных положений и уменьшении нулевой глубины. Мы предлагаем метод симметричного отказа датчика (SSF), который обеспечивает лучшие результаты с точки зрения нулевой глубины.Более того, метод SSF имеет более глубокий первый нуль, что является еще одним большим улучшением по сравнению с отказом одного датчика. Первая нулевая глубина при формировании луча имеет большое значение. Чтобы решить две другие проблемы, мы использовали культурный алгоритм с дифференциальной эволюцией (CADE), чтобы уменьшить уровни боковых лепестков и положения нулей, обратных их исходным положениям, путем корректировки текущих весов активных датчиков. Предлагается гибридный метод, основанный на меметическом вычислительном алгоритме, который сочетает культурный алгоритм с дифференциальной эволюцией (CADE) для уменьшения боковых лепестков и размещения нулей.Для подтверждения работоспособности предложенного подхода представлены различные результаты моделирования. Оставшаяся часть теста организована следующим образом. Постановка задачи обсуждается в разделе 2, а в разделе 3 дается предлагаемое решение. Раздел 4 описывает моделирование и результаты, а Раздел 5 завершает документ и предлагает некоторые будущие работы.

2. Постановка задачи

Рассмотрим линейный массив из 17 датчиков, в котором все датчики расположены симметрично относительно начала координат.Общее количество датчиков. Коэффициент массива в этой исправной установке с равномерно расположенными датчиками, неоднородным весом и прогрессивным фазовым возбуждением будет [21] где - неоднородный вес датчика th, тогда как. Расстояние между соседними датчиками - это угол от борта. - волновое число с длиной волны. Постепенный фазовый сдвиг и угол поворота для дальнего света. Коэффициент массива повреждений для 7-го отказа датчика определяется следующим выражением: Неоднородный вес 17 датчиков с неисправностями датчиков 7-й симметрии следующий:

Предполагается, что датчик выходит из строя в антенной решетке, указанной в (3).Из рисунка 1 ясно видно, что из-за отказа одного датчика диаграмма направленности нарушается с точки зрения уровней боковых лепестков, нулевой глубины и смещения нулей от их исходного положения. Итак, цель этой работы - восстановить нулевую глубину, уровни боковых лепестков и нулевое рулевое управление в их исходных положениях. В литературе доступны различные методы для исправления характера повреждений датчиков; однако ни один из них не может достичь требуемого нулевого уровня глубины.


3.Предлагаемое решение

В этом разделе мы разрабатываем предлагаемое решение на основе SSF. Поскольку мы предполагали повреждение датчика, мы потеряли нулевую глубину, как показано на рисунке 1. Для метода SSF мы также принудительно устанавливаем датчик на ноль, как показано в (3). Из рисунка 2 видно, что симметричный отказ датчика поддерживает нулевую глубину почти такой же, как у исходного массива. Коэффициент массива повреждений для 7-го симметричного отказа датчика определяется выражением


Хотя мы достигли лучшего уровня нулевой глубины за счет SSF, но уровни боковых лепестков и позиционирование нулей все еще остаются проблемой, которую необходимо учитывать, для чего мы будем использовать культурный алгоритм с дифференциальной эволюцией (CADE) для уменьшение боковых лепестков и размещение нулей в требуемых позициях.

3.1. Differential Evolution (DE)

DE - это советник, разработанный Storn and Price, который используется для решения задач оптимизации с действительными значениями [22]. DE - это метод, основанный на стохастическом поиске. Алгоритм DE обеспечивает простую структуру, скорость сходимости, гибкость и надежность, при этом только некоторые параметры должны быть установлены пользователем. Однако эта более быстрая сходимость DE приводит к более высокой вероятности поиска вблизи локального оптимума или получения ранней сходимости.Дифференциальная эволюция основана на операторе мутации, который складывает величину, полученную разницей двух случайно выбранных особей нынешней популяции. Решаемая проблема имеет переменные решения; и являются параметрами, заданными пользователем и приведенными в таблице 1. Вычисление разницы между двумя индивидуумами, выбранными случайным образом из популяции, на самом деле алгоритм, оценивающий градиент в этой области, и этот метод - эффективный способ самоадаптации мутации. оператор.Псевдокод для DE задается в Псевдокоде 1.

Размер популяции Количество поколений

CADE
Параметры Настройка
128
12
500
Значение 0,5
Значение CR

Начальная популяция
Do
Для каждого индивидуума в популяции
Выберите три числа , и , то есть с случайное число
Для каждого параметра
Конец Для
лучше Заменить для ребенка Конец Для
Пока не будет достигнуто условие завершения
3.2. Культурный алгоритм с дифференциальной эволюцией (CADE)

Дифференциальная эволюция используется в качестве популяции в культурном алгоритме. CA были разработаны для моделирования эволюции культурного компонента эволюционной вычислительной системы с течением времени по мере накопления опыта. В результате CA могут предоставить четкий метод глобального знания и структуру, в рамках которой можно моделировать самоадаптацию в эволюционной системе.

Культурные алгоритмы состоят из трех компонентов: популяционного пространства, пространства убеждений и протокола связи, как показано на рисунке 3.Первый - это популяционное пространство, которое содержит популяцию, которая будет эволюционировать, и механизмы ее оценки. Пространство населения состоит из набора возможных решений проблемы; в нашей задаче популяционное пространство - это DE. Во-вторых, первое - это пространство убеждений, которое отражает предвзятость, приобретенную населением в процессе решения проблем. В центрах сертификации информация, полученная членом населения, может быть передана всему населению. Третий - это протокол связи, который используется для определения интерфейса между населением и верованиями.


Модель CA имеет два уровня развития. Один - это уровень популяции, а другой - уровень убеждений. В дополнение к пространству населения, CA имеет пространство убеждений, в котором убеждения, приобретенные в результате эволюции популяции, могут быть сохранены и интегрированы. Функция принятия используется для генерации убеждений путем сбора опыта людей из популяционного пространства. В свою очередь, это пространство убеждений может смещать эволюцию популяции посредством функции влияния.Само пространство убеждений также развивается с помощью функции настройки [23]. В настоящей работе пространство убеждений разделено на два компонента знаний.

3.2.1. Ситуационные знания

Ситуативные знания хранят людей из популяционного пространства, которое дает направление другим людям. Ситуационное знание состоит из лучших примеров, найденных в процессе эволюции. Он представляет собой лидера, за которым должны следовать другие люди. На вариационные операторы дифференциальной эволюции воздействуют следующим образом где - й компонент индивида, хранящийся в ситуационных знаниях.Таким образом, мы используем лидера вместо случайно выбранного человека для рекомбинации, приближая детей к наилучшей найденной точке. Обновление ситуационных знаний выполняется путем замены сохраненного индивидуума лучшим индивидуумом, найденным в текущей популяции, только если он лучше, чем.

3.2.2. Нормативные знания

Нормативные знания содержат интервалы для переменных решения, в которых были найдены хорошие решения, чтобы продвигать новые решения к этим интервалам.Нормативные знания включают коэффициент масштабирования, чтобы влиять на оператор мутации, принятый в дифференциальной эволюции. Следующее выражение показывает влияние нормативного знания операторов вариации. где и - нижняя и верхняя границы, соответственно, для th переменной решения. Обновление нормативных знаний может уменьшить или расширить интервалы, хранящиеся в нем. Расширение происходит, когда принятые индивидуумы не вписываются в текущий интервал, а сокращение происходит, когда все принятые индивидуумы лежат в текущем интервале, а крайние значения подходят лучше и достижимы.Значения обновляются с учетом найденной разницы операторов вариации предыдущего поколения. Нормативные знания побуждают людей прыгать в диапазон хороших, если они еще не достигли этого. Нормативные знания обновляются следующим образом, давайте рассмотрим, являются ли принятые индивиды в текущем поколении и принадлежат к принятым индивидам с минимальными и максимальными значениями параметра:

Если и обновляются, значения и будут выполняться таким же образом.Обновляются с наибольшей разницей среди операторов вариации предыдущего поколения.

Блок-схема и псевдокод для CADE показаны в Псевдокоде 2 и на Рисунке 3.

Инициализировать пространство верований 9011 9011 9011 9011 Замените индивидуума на ребенка, если ребенок лучше
Сгенерировать начальную популяцию
Вычислить начальную популяцию
Do
Для каждого отдельного человека в популяции
Применить оператор вариации под влиянием компонента случайным образом знаний
Конец на
Обновите пространство убеждений с принятыми людьми
Пока не будет достигнуто условие прерывания
3.3. Ограничение нуля (NC)

Сигнал помех, расположенный под определенным углом, необходимо устранить в случае применения спутниковой, радиолокационной и мобильной связи. Для неинформированного массива, чтобы поместить нуль под определенным углом, мы хотим [24] где и является вектором, который определяется как

Нулевое ограничение задается как

Мы можем определить матрицу ограничений как где для - направление нуля.Наша цель - оптимизировать квадрат ошибки взвешивания при условии, что

Наше ограничение состоит в том, что столбцы должны быть ортогональны весовому вектору. Соответственно, мы можем определить следующее:

Следовательно, функция пригодности для указанной выше проблемы должна быть минимизирована. Лучшая хромосома даст минимальное значение. Первый член в (16) используется для уменьшения SLL, где представляет желаемый шаблон и является шаблоном, полученным с помощью CADE.Второй член в (16) используется для подавления помех и размещения нулей в исходных положениях после отказа датчика.

4. Результаты моделирования

При моделировании в качестве тестовой антенны используется классическая линейная решетка Дольфа-Чебышева из 17 датчиков с межсенсорным интервалом. Коэффициент массива в этом случае представляет собой постоянное SLL -35 дБ с нулями под определенными углами. Для определения неоднородных весов классического массива Дольфа-Чебышева используются аналитические методы.В случае отказа датчика используется культурологический алгоритм с дифференциальной эволюцией (CADE) для уменьшения боковых лепестков и размещения нулей в требуемых положениях.

Чемодан . В первый момент предполагается, что датчик вышел из строя. При выходе из строя датчика диаграмма направленности разрушается, что приводит к увеличению SLL и смещению нулевых положений. Для восстановления симметрии вес датчика зеркала обнуляется. Мы достигаем желаемого нулевого уровня глубины (NDL) и более глубокого первого нулевого уровня глубины (FNDL) по сравнению с несимметричным случаем.SLL повышается до -32,32 дБ из-за отказа датчика, в то время как из-за SSF датчика SLL составляет -26,53 дБ. Преимущество SSF - более глубокие нули, особенно первый ноль. SLL и FNDL для массива повреждений при отказе одного датчика и SSF показаны в таблице 2. Из рисунка 2 видно, что SSF поддерживает лучший FNDL по сравнению с отказом одного датчика.

9


Сравнение FNDL и SLL картины повреждения 7-го датчика и SSF
Отказ 7-го датчика SSF
SLL (дБ) FNDL (дБ) FNDL (дБ) SLL (дБ)


, SLL отказа датчика уменьшаются до −32.99 дБ, в то время как из-за SSF SLL снижается до -28,35 дБ. Восстановление одного нуля из-за отказа 7-го датчика и SSF в исходное положение показано на рисунках 4 и 5. Сравнение восстановленного шаблона с 7-м датчиком и SSF для одного наложенного нуля приведено в таблице 3. Восстановленное значение NDL для SSF равно на семь дБ глубже, чем при выходе из строя 7-го датчика.

дБ

Сравнение NDL и SLL отказа одного датчика и SSF
Коррекция отказа 7-го датчика Коррекция SSF NULL SLL (дБ) NDL (дБ) SLL (дБ)

Восстановление первого нуля.



На рисунках 6 и 7 показано восстановление двух нулевых значений под углами и, соответственно, для отказа 7-го датчика и SSF. SLL и NDL для соответствующих нулей приведены в таблице 4. NDL SSF более глубокий по сравнению с отказом 7-го датчика.

дБ

Сравнение NDL и SLL отказа 7-го датчика и SSF
Коррекция отказа 7-го датчика Коррекция SSF NULL
SLL (дБ) NDL (дБ) SLL (дБ)

Восстановление первого нуля.
27.07 2-й нуль восстановлен.



Теперь проверим восстановление трех нулей в требуемых позициях. На рисунках 8 и 9 показано восстановление трех нулевых значений первоначально при углах, и для отказа 7-го датчика и SSF. SLL и NDL для соответствующих нулей приведены в таблице 5. NDL всех нулей в SSF больше, чем у отказа 7-го датчика.

дБ

Сравнение NDL и SLL отказа 7-го датчика и SSF
Коррекция отказа 7-го датчика Коррекция SSF NULL
SLL (дБ) NDL (дБ) SLL (дБ)

Восстановление первого нуля.
2-й нуль восстановлен.
3-й нуль восстановлен.



Теперь выполняется восстановление пяти нулевых значений для отказа 7-го датчика и SSF, первоначально в положениях,,, и показано на рисунках 10 и 11. Сравнение SLL и NDL для восстановления пяти нулей приведены в таблице 6.В каждом случае SSF дает более глубокие нули по сравнению с отказом 7-го датчика. Из моделирования видно, что мы получили более глубокую глубину нулей в сценариях SSF по сравнению с 7-м отказом датчика, описанным выше.

дБ

Сравнение NDL и SLL отказа 7-го датчика и SSF
Коррекция отказа 7-го датчика Коррекция SSF NULL
SLL (дБ) NDL (дБ) SLL (дБ)

Восстановление первого нуля.
2-й нуль восстановлен.
3-й нуль восстановлен.
4-й нуль восстановлен.
Пятый нуль восстановлен.



Корпус b .В этом случае речь идет о выходе из строя датчика. Если датчик выходит из строя по какой-либо причине, повреждается вся диаграмма направленности. После оптимизации SLL уменьшается, и нули возвращаются в исходное положение, как показано на рисунке 12. Затем, чтобы создать симметрию, мы также принудительно равняем нулю, чтобы достичь требуемого нулевого уровня глубины. Преимущество отказа датчика симметрии заключается в получении более глубокого нулевого уровня глубины. Количество нулей, достигаемых при отказе датчика 7-й симметрии, равно шести, а в случае отказа датчика 4-й симметрии количество полученных нулей равно трем.Из результатов моделирования видно, что количество нулей уменьшается на единицу, поскольку датчики повреждаются рядом с центральным датчиком. После оптимизации с помощью CADE SLL уменьшается, и нули возвращаются в свои предыдущие положения под углами, и, как показано на рисунке 13. Уровень нулевой глубины для одиночного и SEF приведен в таблице 7.


Сравнение NDL и SLL отказа 4-го датчика и SSF
Коррекция отказа 7-го датчика Коррекция SSF Восстановление нулей
NDL (дБ) SLL (дБ) SLL (дБ) NDL (дБ) SLL (дБ)

Восстановление первого нуля.
2-й нуль восстановлен.
3-й нуль восстановлен.



Корпус c . В этом разделе мы обсуждаем возможность выхода из строя возле центрального датчика, если датчик выходит из строя по непредвиденной причине. Из рисунка 14 видно, что его SLL увеличивается, и нули повреждаются, а также теряют нулевую глубину.Чтобы создать симметрию, мы также устанавливаем вес датчика зеркала равным нулю. Одним из преимуществ отказа датчика симметрии является получение более глубокого нулевого уровня глубины, и, с другой стороны, из-за SSF его ширина луча также уменьшается. В случае отказа датчика 7-й симметрии нулей будет шесть, а в 4-й SSF достижимые нули - три, но мы получили только один ноль в случае SSF, как показано на рисунке 15. Уровень нулевой глубины для одиночного и SEF приведен в таблице. 8.

дБ (дБ)

Сравнение NDL и SLL отказа датчика и SSF
Коррекция отказа датчика Коррекция SSF Восстановление нулей
SLL (дБ) NDL (дБ) SLL (дБ)

Восстановление первого нуля.



Корпус d . Дальний свет можно повернуть под любым желаемым углом. Если пользователь меняет свое положение, дальний свет можно направить в желаемом направлении. На рисунке 16 показана скорректированная диаграмма с восстановленными нулями в главном луче, направленном на. Дальний свет можно направить в направлении желаемого пользователя под любым определенным углом. Коэффициент матрицы для датчиков по направлению главного луча определяется выражением где - направление дальнего света, на которое его можно направить на желаемые углы.


5. Заключение и дальнейшая работа

Мы предложили метод симметричного отказа датчика (SSF) на основе культурного алгоритма с дифференциальной эволюцией для исправления неисправных массивов. Нулевая глубина всех нулей, особенно первого, была достигнута с помощью техники SSF. Нулевое управление в исходных положениях и уменьшение боковых лепестков было достигнуто с помощью культурного алгоритма с дифференциальной эволюцией и с использованием надлежащей функции приспособленности, требующей уменьшения боковых лепестков и нулевых ограничений.Из-за 7-й SSF количество нулей равно шести, а в 4-й SSF достижимые нули - три, но в случае SSF мы получили только один нуль с уменьшенной шириной луча. Результат моделирования показывает, что по мере приближения неисправного датчика к центральному датчику количество нулей уменьшается на единицу. Уменьшение скорректированного уровня боковых лепестков происходит за счет более широкого дальнего луча. Скорректированная диаграмма направленности имеет более широкую диаграмму направленности, чем у оригинальной. Используя подход симметричного отказа датчика, с уменьшением SLL, мы можем направить одиночные, двойные и множественные нули в направлении известных помех.Этот метод можно распространить на плоские массивы.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

(PDF) Инфракрасный датчик с фазированной решеткой

[8] Джонсон М. А., Бец А. Л. и Таунс К. Х. «Гетеродинный звездный интерферометр 10 мкм», Phys. Rev. Lett. 33,

1617-1620 (1974).

[9]

Брюстлейн, С., Дель Рио, Л., Тонелло, А., Делаж, Л., и Рейно, Ф., «Лабораторная демонстрация инфракрасного интерферометра с повышающим преобразованием

в видимую область спектра для анализа пространственной когерентности», Физ. Rev. Lett. 100, 153903 (2008).

[10]

Миддлбрук, К., Роггеманн, М., Бореман, Г., Суботич, Н., Купер, К., Буллер, В., Янг, В., и Алда, Дж.,

«Измерение функции взаимной когерентности некогерентного инфракрасного поля с помощью антенной решетки из золотой нанопроволоки

», Int. J. Инфракрасные миллиметровые волны 29, 179–187 (2008).

[11]

Хейблум, М., Ван, С., Виннери, Дж. Р. и Густафсон, Т. К., «Характеристики интегральных переходов МОМ на

постоянного тока и оптических частотах», IEEE J. Quantum Electron. 14 (3), 159-169 (1978).

[12]

Кодряну И., Гонсалес Ф., Бореман Г., «Механизмы обнаружения в микрополосковых инфракрасных детекторах с антенной связью

», Инфракрасная физика. Technol. 44, 155–163 (2003).

[13]

Санчес, А., Дэвис, К. Ф. мл., Лю К.С. и Джаван А., «Туннельный диод MOM: теоретическая оценка его характеристик

на микроволновых и инфракрасных частотах», J. Appl. Phys. 49 (10), 5270-5277 (1978).

[14]

Джинн, Дж., Лейл, Б., Шелтон, Д., Тарп, Дж., Фолкс, В., и Бореман, Г., «Характеризация инфракрасной частоты

Селективные поверхности на дисперсионных средах. ”ACES J. 22 (1), 184–188 (2007).

[15]

Бин, Дж., Словик, Б., и Бореман, Г., «Влияние конфигурации подложки на диаграмму углового отклика инфракрасных антенн

», Опт.Express 18 (21), 221705-21713 (2010).

[16]

Хуанг, Дж. С., Файхтнер, Т., Бьяджони, П., и Хехт, Б., «Согласование импеданса и эмиссионные свойства

наноантенн в оптической наноконтуре», Nano Lett. 9, 1897–1902 (2009).

[17]

Фюмо, К., Гриц, М., Кодряну, И., Шайх, В., Гонсалес, Ф., и Бореман, Г., «Измерение

резонансных длин инфракрасных дипольных антенн. Инфракрасная физика. Technol. 41, 271-281 (2000).

[18]

Фон Алок, В.Х. «Свойства фазированных решеток», Proc. IRE 48 (10), 1715-1727 (1960).

[19]

Бин, Дж. А., Тивари, Б., Бернштейн, Г. Х., Фэй, П. и Пород, В., «Детектирование длинноволнового инфракрасного излучения с использованием диполя.

Металл-оксид-металл-диоды с антенной связью. ”J. Vac. Sci. Technol. В 27 (11), 1-2 (2009).

[20]

Бин, Дж., Уикс, А., и Бореман, Г., «Оптимизация рабочих характеристик связанных с антенной Al / AlO

X

/ Pt туннельных диодных

инфракрасных детекторов», IEEE J .Квантовая электроника. 47 (1), 126-135 (2011).

[21]

Кренц, П., Словик, Б., Бин, Дж. И Бореман, Г., «Процедуры юстировки для измерений диаграммы направленности

инфракрасных детекторов с антенной связью», Опт. Англ. 49 (4), 033607-033607-5 (2010).

[22]

Словик Б., Бин Дж. И Бореман Г., «Улучшение углового разрешения инфракрасных фазированных антенных решеток»,

IEEE Antenn. Беспроводное распространение. Lett. 10 (1), будет опубликовано (2011 г.).

[23]

Мандвивала, Т.А., Лейл, Б. А., Бореман, Г. Д., «Инфракрасные копланарные полосковые линии: проектирование, изготовление

и измерения», Microw. Опт. Technol. Lett. 47, 17-20 (2005).

[24]

Mandel, L. и Wolf, E., [Оптическая когерентность и квантовая оптика], Cambridge Press, New York, 188-193

(1995).

[25]

Гудман, Дж. У., [Введение в оптику Фурье], Roberts & Co., Englewood CO, 104-105 (2005).

Proc. SPIE Vol. 8012 801218-9

Как работает автофокусировка с определением фазы

Когда дело доходит до технологии DSLR, кажется, есть немало путаницы относительно того, как именно работает автофокус с определением фазы.Хотя для большинства людей это может быть не очень интересной темой, если вам интересно, как и почему у камеры может быть проблема с автофокусом, эта статья прольет свет на то, что происходит внутри камеры с точки зрения автофокуса, когда делается снимок. . Существует огромное количество отрицательных отзывов о проблемах с автофокусировкой на таких точных инструментах, как Canon 5D Mark III, Nikon D800, Pentax K-5 и других цифровых зеркальных фотоаппаратах, и похоже, что большинство фотографов, похоже, не понимают, что основная проблема не обязательно с определенной моделью или типом камеры, а скорее с определенным способом фокусировки этих камер.Если вы поищете в Интернете, вы найдете тысячи отчетов об автофокусировке по всем видам зеркальных фотокамер, возраст которых насчитывает более 10 лет. Следовательно, проблемы с передним фокусом и задним фокусом, которые мы видим в современных камерах, не являются чем-то новым - они существуют с тех пор, как была создана первая зеркальная фотокамера с датчиком фазового обнаружения.

Как работают камеры DSLR

Чтобы разобраться в этом вопросе более подробно, важно сначала узнать, как работает камера DSLR. На типичных иллюстрациях DSLR показано только одно зеркальное зеркало, расположенное под углом 45 градусов.Чего они не показывают, так это того, что за зеркалом есть вторичное зеркало, которое отражает часть света в датчик фазового детектирования. Взгляните на упрощенную иллюстрацию ниже, которую я сделал из образца изображения Nikon D800:

Вот описание каждого числа, показанного на иллюстрации выше:

  1. Луч света
  2. Основное / отражающее зеркало
  3. Вторичное Зеркало, также известное как «дополнительное зеркало»
  4. Затвор камеры и датчик изображения
  5. Эксцентриковый штифт (1.5 мм шестигранник) для регулировки главного зеркала
  6. Эксцентриковый штифт (шестигранник 1,5 мм) для регулировки вторичного зеркала
  7. Датчик определения фазы (датчик автофокуса)
  8. Пентапризма
  9. Видоискатель

Давайте посмотрим, что происходит внутри камеры когда сделан снимок. Лучи света попадают в объектив (1) и попадают в камеру. Частично прозрачное главное зеркало (2) расположено под углом 45 градусов, поэтому оно отражает большую часть света вертикально в пентапризму (8).Пентапризма волшебным образом преобразует вертикальный свет обратно в горизонтальный и переворачивает его, так что вы видите именно то, что получаете, когда смотрите в видоискатель (9). Небольшая часть света проходит через главное зеркало и отражается вторичным зеркалом (3), которое также наклонено под углом (54 градуса на многих современных камерах Nikon, как показано выше). Затем свет достигает датчика фазового обнаружения / автофокусировки (7), который перенаправляет его на группу датчиков (два датчика на точку автофокусировки). Затем камера анализирует и сравнивает изображения с этих датчиков (аналогично тому, как оценивается фокусировка на дальномере), и, если они не выглядят одинаково, она дает команду объективу произвести правильную настройку (см. Ниже для более подробной информации).

Хотя описанный выше процесс выглядит более или менее простым, у этого подхода есть одна серьезная проблема. Датчик фазового определения - это датчик, который дает команду объективу выполнить правильную настройку, в то время как изображение захватывается совершенно другим устройством - датчиком на задней панели камеры. Почему это проблема? Помните, что когда вы делаете снимок, оба зеркала заднего вида поднимаются, затвор открывается, и свет от объектива попадает прямо на датчик камеры (4).Для правильной работы фазового автофокуса расстояние между креплением объектива и датчиком камеры, а также расстояние между креплением объектива и датчиком фазового определения должно быть идентичным . Если есть даже небольшое отклонение, автофокус будет некорректным. Вдобавок ко всему, если угол вторичного зеркала не совсем такой, каким должен быть, это также приведет к проблемам с автофокусировкой.

Как работает датчик фазового детектирования

Как я уже сказал выше, система фазового детектирования работает так же, как и дальномерные камеры.Свет, который отражается от вторичного зеркала, принимается двумя или более небольшими датчиками изображения (в зависимости от того, сколько точек фокусировки имеет система автофокусировки) с микролинзами над ними. Для каждой точки фокусировки, которую вы видите в видоискателе, есть два крошечных датчика разности фаз - по одному для каждой стороны объектива, как показано на иллюстрации вверху страницы (7) (на рисунке это поведение чрезмерно преувеличено. показаны два отдельных световых луча, достигающих двух отдельных датчиков.

На самом деле, на современном устройстве обнаружения фаз гораздо больше датчиков, чем два, и эти датчики расположены очень близко друг к другу).Когда свет достигает этих двух датчиков, если объект находится в фокусе, световые лучи с крайних сторон линзы сходятся прямо в центре каждого датчика (как на датчике изображения). На обоих датчиках будут одинаковые изображения, указывающие на то, что объект действительно в идеальном фокусе. Если объект находится не в фокусе, свет больше не будет сходиться и попадет в разные стороны датчика, как показано ниже (изображение любезно предоставлено Википедией):

На рисунках 1–4 представлены условия, при которых объектив сфокусирован (1 ) слишком близко, (2) правильно, (3) слишком далеко и (4) слишком далеко.Из графиков видно, что разность фаз между двумя профилями может использоваться, чтобы определить не только в каком направлении, но и на сколько нужно изменить фокус для достижения оптимальной фокусировки. Обратите внимание, что на самом деле вместо сенсора движется объектив.

Поскольку система фазового детектирования знает, находится ли объект в фокусе спереди или сзади, она может отправлять точные инструкции на объектив камеры о том, в какую сторону и на сколько повернуть фокус. Вот что происходит, когда камера фокусируется на объекте (операция автофокусировки с обратной связью):

  1. Свет, проходящий через крайние стороны объектива, оценивается двумя датчиками изображения
  2. В зависимости от того, как свет достигает изображения датчиков, система автофокусировки может определить, находится ли объект в фокусе спереди или сзади, и по тому, насколько
  3. Затем система автофокусировки дает команду объективу отрегулировать фокус.
  4. Вышеупомянутое повторяется столько раз, сколько необходимо, до тех пор, пока не будет достигнута идеальная фокусировка.Если фокусировка не может быть достигнута, объектив сбрасывается и начинает повторную фокусировку, что приводит к «поиску» фокусировки.
  5. После достижения идеальной фокусировки система автофокусировки отправляет подтверждение того, что объект находится в фокусе (зеленая точка внутри видоискателя, звуковой сигнал и т. д.)

Все это происходит за доли времени, поэтому система определения фазы работает намного быстрее, чем система определения контраста (которая полагается на изменение фокуса взад и вперед до тех пор, пока фокус не будет достигнут, с большим количеством изображений). анализ данных происходит на уровне датчика изображения).

Система фазового детектирования / автофокуса - очень сложная система, в которой практически каждый раз улучшается, когда обновляется линейка камер более высокого класса. С годами количество точек автофокусировки увеличивалось, а также количество более надежных точек автофокусировки перекрестного типа. Например, Canon 1D X и Canon 5D Mark III имеют колоссальную 61 точку фокусировки, 41 из которых перекрестного типа. Взгляните на эту сложную матрицу датчиков автофокусировки на камере:

Увеличено не только количество точек автофокусировки, но и их надежность.Большинство современных профессиональных фотоаппаратов сегодня поставляются с чрезвычайно быстрыми и легко настраиваемыми системами автофокусировки, которые могут непрерывно отслеживать объекты и фокусироваться.

Проблемы с автофокусом DSLR

Как вы можете видеть выше, система автофокусировки с определением фазы очень сложна и требует высокой точности для получения точных результатов. Что наиболее важно, система фазового обнаружения / автофокусировки должна быть правильно установлена ​​и выровнена в процессе производства. Если есть даже небольшое отклонение, которое случается довольно часто при производстве, автофокус отключится.Это основная причина, по которой фазовое обнаружение было источником проблем в значительной степени с тех пор, как появилась первая зеркальная фотокамера с датчиком фазового обнаружения. Понимая эти возможные отклонения, все производители зеркальных фотокамер разработали систему высокоточной калибровки, которая учитывает это и позволяет проводить индивидуальную калибровку камеры в процессе проверки и обеспечения качества (QA).

Если обнаружена проблема выравнивания датчика с определением фазы, система выполняет автоматическое компьютеризированное тестирование, которое проходит через каждую точку фокусировки и вручную настраивает ее в камере.Отклоненные точки повторно калибруются и настраиваются, затем значения компенсации записываются в прошивку камеры. Думайте об этом как о процессе, аналогичном процессу точной настройки AF / Micro Adjust, который происходит на уровне определения фазы, за исключением того, что он выполняется для каждой точки фокусировки AF отдельно.

Ультразвуковой контроль фазированных решеток (PAUT)

Преимущество фазированной решетки

Фазированные решетки имеют несколько преимуществ перед обычными ультразвуковыми датчиками, которые основаны на способности динамически управлять акустическим лучом, передаваемым в исследуемую структуру.

Фазированные решетки могут сократить время проверки, устраняя или уменьшая необходимость в механическом сканировании, а также за счет использования возможности выполнять электронное сканирование (см. Анимацию ниже). Электронное сканирование осуществляется последовательным срабатыванием групп элементов в массиве. Исключение или уменьшение механического сканирования также увеличивает надежность измерений за счет устранения изменений (или потери) сцепления, что представляет собой риск при каждом перемещении зонда.

В то время как обычный датчик имеет одно фокусное расстояние и одну ориентацию, датчик с одной фазированной решеткой позволяет пользователю изменять форму и фокусную точку ультразвукового луча для оптимизации каждой проверки.Акустическая энергия может быть сфокусирована, и законы задержки могут применяться для управления акустическим лучом. Динамическая фокусировка по глубине позволяет проводить измерения на нескольких глубинах за то же время, которое требуется для одного измерения глубины с помощью обычного зонда.

Фазированные решетки повышают надежность измерений, а определение размеров дефектов можно улучшить с помощью таких инструментов, как секторное сканирование (см. Рисунок ниже) или фокусировка после отражения от задней стенки, два варианта, доступные с системами M2M.Отличительной особенностью систем M2M является то, что пользователь может настроить луч, например, для определения любых фокальных точек на чертеже 2S или 3D CAD.

Благодаря своей гибкости, зонды с фазированной решеткой могут заменить целый набор инструментов обычных ультразвуковых зондов. Таким образом, он может упростить сложные процедуры проверки, устраняя необходимость в нескольких датчиках и связанных с ними калибровках и настройках. Фазированные массивы предоставляют огромные функциональные возможности, включая создание изображений в реальном времени.

По сравнению с измерениями с помощью обычных одноэлементных датчиков обнаружение и определение размеров дефектов намного проще и надежнее.Вместо того, чтобы пытаться найти оптимальный одиночный сигнал, который может быть получен с помощью одного элемента, фазированная решетка позволяет одновременно захватывать сотни сигналов. Значительно повышенная эффективность упрощает определение характеристик дефектов и снижает количество ложных срабатываний. При использовании в сочетании с моделированием стратегии проверки можно оптимизировать для улучшения обнаружения. Также значительно улучшены запись и отслеживаемость данных. Например, данные проверки можно сохранить и сравнить с результатами моделирования, что поможет подтвердить, есть ли дефект в проверяемой конструкции.

Методы объединения датчиков для обработки вихретоковых данных с фазированной решеткой и ультразвуковых данных с фазированной решеткой (конференция)

Эрроууд, Ллойд Ф. Методы объединения датчиков для обработки вихретоковых данных с фазированной решеткой и ультразвуковых данных с фазированной решеткой . США: Н. П., 2018. Интернет.

Эрроууд, Ллойд Ф. Методы объединения датчиков для обработки вихретоковых данных с фазированной решеткой и ультразвуковых данных с фазированной решеткой . Соединенные Штаты.

Arrowood, Lloyd F. Thu. "Методы объединения датчиков для обработки вихретоковых данных с фазированной решеткой и ультразвуковых данных с фазированной решеткой". Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/1427701.

@article {osti_1427701,
title = {Методы объединения датчиков для обработки вихретоковых данных с фазированной решеткой и ультразвуковых данных с фазированной решеткой},
author = {Эрровуд, Ллойд Ф.},
abstractNote = {Слияние датчиков (или данных) - это процесс интеграции нескольких источников данных для получения более согласованной, точной и всеобъемлющей информации, чем предоставляется одним источником данных. Объединение датчиков также может использоваться для объединения нескольких сигналов от одного метода для улучшения характеристик конкретного метода проверки. Промышленный неразрушающий контроль может использовать несколько датчиков для сбора данных контроля в зависимости от проверяемого объекта и предполагаемых типов дефектов, которые могут быть идентифицированы.Слияние датчиков может выполняться на различных уровнях абстракции сигнала, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Мультимодальная стратегия слияния данных, впервые предложенная Хайдеклангом и Шокухи, которая объединяет пространственно разбросанные местоположения обнаружения для повышения эффективности обнаружения поверхностных и приповерхностных трещин в ферромагнитных металлах, показана на примере проверки поверхности, а затем расширена для объемных проверок. Используя данные, полученные от Olympus Omniscan MX2 как от вихретоковых датчиков с фазированной решеткой, так и от ультразвуковых датчиков на тестовых фантомах, используются одно- и многоуровневые методы слияния для интеграции сигналов от двух модальностей.Предварительные результаты демонстрируют, насколько уверенность в идентификации и интерпретации дефектов выигрывает от методов объединения датчиков.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *