استشعار صوتي فائق الدقة دون تلامس
العنوان الرسمي للبراءة
مذبذبات صوتية هجينة في الفضاء الحر لتطبيقات المستشعرات فائقة الدقة
العنوان الإنجليزي: Hybrid free space acoustic oscillators for ultraprecision sensor applications
الاختراع
الاختراع
المشكلة
قد تفتقر المستشعرات غير التلامسية التقليدية إلى حساسية التغيرات الدقيقة أو تنجرف مع الظروف البيئية أو تتطلب طرق قياس مكلفة وخطرة، لذلك يلزم أسلوب مستقر لتحويل اضطرابات الطور الصوتي الصغيرة إلى إشارات قابلة للقراءة.
أهميتها
يمكن للاستشعار عالي الدقة وغير المؤين دعم تحكم أكثر أمانًا في العمليات ومراقبة الهياكل والقياس البيئي وفحص المواد في البيئات الصناعية والعلمية.
النهج
يرسل النظام موجات صوتية عبر مسار عينة في الفضاء الحر ويستخدم حلقتي تغذية راجعة وتضخيمًا وترشيحًا وإزاحة طور ومقارنة تردد لتحويل تغيرات الطور الناتجة عن العينة إلى انزياحات قابلة للقياس في تردد التذبذب.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مصنعي المستشعرات الصناعية وشركات التحكم في العمليات ومطوري أدوات الرصد البيئي ومختبرات الاختبارات غير الإتلافية وباحثي القياس الدقيق.
القيمة المحتملة
تحول البنية تغيرات طور الانتشار الصغيرة إلى تغيرات ترددية، وتدعم عدة تكوينات للتغذية الراجعة والكشف لقياس كثافة الغاز وحرارة الهواء والسماكة والميل والضغط أو خصائص مرتبطة.
الخلفية
الخلفية
تستنتج مستشعرات غير تلامسية كثيرة خاصية من سعة الصوت أو طوره على مسار واحد، وقد يحجب الضجيج والانجراف ودقة القراءة المحدودة التغيرات الصغيرة. وتضيف مقاييس السماكة النووية أعباء إشعاعية وتنظيمية، فيما قد تتطلب البدائل البصرية أو فوق الصوتية معايرة متكررة أو مكونات مكلفة. وتتيح التغذية الراجعة للمذبذب إظهار اضطراب الطور كتغير ترددي، وهو المبدأ الذي تطبقه البنية المفصح عنها على مسار صوتي حر.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يتقابل مرسل ومستقبل صوتيان عبر منطقة عينة، ويحول المستقبل الصوت مزاح الطور إلى إشارات كهربائية تقسم بين مسارات تغذية راجعة. تحافظ المضخمات على كسب الحلقة، ويختار مرشح نطاق التشغيل، وتضبط مزيحات الطور التذبذب، ويقارن محلل طيف أو خلاط التردد الجديد بتردد مضبوط أو مرجعي. وتحدد المطالبات كثافة الغاز وحرارة الهواء كأمثلة للخواص المقاسة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- استشعار كثافة الغاز وحرارة الهواء.
- قياس سماكة المواد دون تلامس.
- مراقبة الميل والضغط والهياكل.
- أجهزة التحكم في العمليات الصناعية.
- أبحاث الاستشعار غير الإتلافي والبيئي.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يستخدم إشارات صوتية غير مؤينة.
- يحول اضطرابات الطور إلى انزياحات ترددية.
- يدعم تكوينات متعددة للتغذية الراجعة والكشف.
- يمكنه معالجة عدة خصائص للعينة ببنية واحدة.
- يستخدم كتلًا وظيفية قياسية مثل المضخمات والمرشحات والخلاطات.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصفت بنية نظام وتجسيدات دارات وعلاقات تشغيل؛ ولم تثبت معايرة نموذج أولي أو الحساسية والدقة والانجراف المقاسة أو التحقق على مستوى التطبيق في الأدلة المتاحة. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد تهم البنية شركات المستشعرات الدقيقة والتحكم في العمليات والاختبارات غير الإتلافية. ويتطلب تطوير منتج نموذجًا عاملًا وحساسية ودقة معايرتين وفصل تأثيرات الحرارة والضغط والكثافة وتوصيف الانجراف والضجيج والمتانة البيئية والمقارنة بأداة مرجعية ومحاذاة قابلة للتصنيع واختبارات السلامة والاعتماد الخاصة بالتطبيق.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- G01N9/00فحص المواد أو تحليلها بتحديد خواصها الكيميائية أو الفيزيائية
- G01B17/02قياس الطول أو السماكة أو الأبعاد الخطية المماثلة؛ قياس الزوايا؛ قياس المساحات؛ قياس عدم انتظام الأسطح أو الخطوط الكنتورية
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- G01B17/02قياس الطول أو السماكة أو الأبعاد الخطية المماثلة؛ قياس الزوايا؛ قياس المساحات؛ قياس عدم انتظام الأسطح أو الخطوط الكنتورية
- G01K11/22قياس درجة الحرارة أو كمية الحرارة؛ عناصر حساسة حراريًا غير منصوص عليها في موضع آخر
- G01N9/002فحص المواد أو تحليلها بتحديد خواصها الكيميائية أو الفيزيائية
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد يحيى محمد شلبي
- مخترععبدالرحمن م. شلبي
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- مذبذب صوتي
- استشعار الفضاء الحر
- انزياح الطور
- انزياح التردد
- حلقة تغذية راجعة
- كثافة الغاز
- مستشعر حرارة
- قياس دون تلامس
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.