Dronemonteret millimeterbølgeradar ser gennem indervægge af skorstene

Et team af forskere ved Osaka University, sammen med Rediscovery of the Wheel Inc., og JFE Shoji Electronics Corporation, har udviklet et ultrabredbåndsradarsystem, som kan monteres på droner. I samarbejde med Tokuyama-fabrikken i Idemitsu Kosan Co., Ltd., en drone udstyret med radaren blev fløjet i en skorsten med en højde på 150 m under en almindelig inspektionsperiode (fig. 1). Det er lykkedes forskerne at inspicere tykkelsen af ​​foringsmaterialet, som dækker skorstensvæggen som et beskyttelseslag.

"Generelt, millimeterbølgeradarer med driftsfrekvenser på 24 GHz, 60 GHz, 77 GHz, og 79 GHz bruges hovedsageligt til applikationer i køretøjer. Imidlertid, på grund af begrænsningerne af radiobølgefrekvenser og deres båndbredder, materialegennemtrængningsevnen og opløsningen er utilstrækkelig, og ingen af ​​dem kan anvendes på ovenstående diagnose af skorstenens indre væg, " forklarer adjunkt Yi.

Forskerne har udviklet et radarsystem, der udnytter optiske kommunikationsteknologier (fig. 2). I dette system, to forskellige bølgelængder af optiske signaler genereres først i det fiberoptiske kommunikationsbølgelængde (1,55 μm) bånd. Når de optiske signaler transmitteres over et optisk fiberkabel og påføres en fotodiode, som konverterer det optiske signal til det elektriske (RF) signal, det er muligt at generere radiobølger med en frekvens svarende til bølgelængdeforskellen mellem de to optiske signaler. Ved præcist at kontrollere den optiske bølgelængde, radiobølger kan genereres i ethvert bånd i området fra ca. 1 GHz til 1000 GHz. Refleksionspunktets position (objektets for- eller bagside) kendes ved at bestråle objektet, mens frekvensen af ​​denne radiobølge ændres og amplitudefaseforholdet mellem den radiobølge, der reflekteres og returneres fra objektet, og den originale radiobølge beregnes. .

For at imødekomme ovennævnte inspektionsbehov for skorstenens indervæg, det er nødvendigt at have en teknologi til at overføre foringsmaterialet med en tykkelse på ca. 50 mm til 150 mm og måle tykkelsen med en opløsning i størrelsesordenen mm. Derfor, gennem tidligere eksperimenter, forskerne fandt ud af, at tykkelsen af ​​foringsmaterialet kunne måles ved hjælp af båndet fra 4 GHz til 40 GHz, og tunede systemet i fig. 2 til at fungere i dette frekvensbånd. Fig. 3 er et eksempel på måling af skorstenens indervæg. Reflekspunkter fra den forreste overflade og reflektionspunkter fra bagsiden (metalsiden) af foringsmaterialet observeres, og afstanden mellem de to svarer til tykkelsen af ​​foringsmaterialet.

Dette projekthold udvikler også diagnostiske teknologier til den indvendige vægoverflade af skorstenen med et 4K-kamera monteret på dronen, og ved at integrere det med teknologien udviklet denne gang, de fremmer den praktiske anvendelse af inspektionsteknologier til skorstene med højere merværdi. "Ud over, det forventes at blive anvendt til diagnosticering af forskellige strukturer og infrastrukturudstyr ved at udnytte denne radarteknologi, der nemt kan ændre frekvensen af ​​radiobølger fra millimeterbølger til terahertzbølger, " siger professor Nagatsuma, hvem leder holdet.