مستشعر ليدار للحركات الدقيقة عن بُعد
العنوان الرسمي للبراءة
نظام فائق الدقة للكشف الضوئي وتحديد المدى (LiDAR) في مجال التردد لاستشعار الحركات الدقيقة عن بُعد
العنوان الإنجليزي: Ultraprecision frequency-domain light detection and ranging (LiDAR) system for remote micro-movement sensing
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تُحسَّن أنظمة الليدار التقليدية للمدى ورسم الخرائط لا للإزاحات البعيدة الصغيرة جدًا، كما يصعب استشعار الاهتزازات الدقيقة عندما يكون تماس المستشعر المباشر غير آمن أو غير عملي.
أهميتها
قد يدعم كشف الحركات الدقيقة عن بعد مراقبة سلامة الهياكل وتشخيص الآلات ورصد المخاطر الجيولوجية والقياسات الحيوية أو الصناعية دون تلامس.
النهج
يجمع النظام ضوءًا معدل الشدة بتردد راديوي ومقياس تداخل ميكلسون بمرجع تأخير ليفي وذراع هدف مضخمة في الفضاء الحر وكشفًا ضوئيًا وتغذية راجعة كهروضوئية تحول حركة الهدف إلى انزياح تردد راديوي.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مصنعي أدوات الدقة وشركات مراقبة الهياكل ومقدمي تشخيص الآلات ومختبرات علوم الأرض وبرامج الاستشعار الدفاعية وباحثي القياس البصري.
القيمة المحتملة
تستشعر البنية الحركة في مجال التردد، حيث تحول التغذية الراجعة الكهروضوئية تغيرًا صغيرًا في طول المسار إلى تغير ترددي قابل للقياس باستخدام تحليل الطيف أو الطور أو حلقة قفل الطور.
الخلفية
الخلفية
يقيس الليدار عادة المسافة أو السرعة بضوء نبضي أو مستمر، لكن الأنظمة الموجهة للخرائط قد لا تميز اهتزازات الهدف الدقيقة. وقد توفر مستشعرات التلامس دقة لكنها لا تلائم الأهداف الساخنة أو المتحركة أو الخطرة. وتنتج المذبذبات الكهروضوئية إشارات راديوية مستقرة يستجيب ترددها لتغير التأخير البصري. ويدمج الإفصاح هذا المبدأ مع مسار فضاء حر بأسلوب ميكلسون ومرجع تأخير ليفي.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
تعدل إشارة RF مرشحة شدة ديود ليزر. يقسم مقرن 50/50 الضوء بين خط تأخير ليفي ذي نهاية فضية وذراع ثانية فيها مضخم بصري شبه موصل وموازٍ بصري ومسار حر وهدف عاكس. تعاد الإشارتان إلى كاشف ضوئي، وتغلق الإشارة الكهربائية حلقة تغذية راجعة لمسار التعديل. ويحدد محلل طيف أو كاشف طور أو PLL الانزياحات المنسوبة إلى الحركة الدقيقة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- مراقبة اهتزاز الهياكل.
- تشخيص حالة الآلات عن بعد.
- رصد المخاطر الجيولوجية والبنية التحتية.
- قياس الإزاحة دون تلامس.
- أبحاث استشعار الحركات الحيوية الدقيقة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يوفر استشعارًا عن بعد دون تلامس.
- يستخدم مرجع تأخير ليفي وذراع هدف في الفضاء الحر.
- يضخم مسار الهدف لتعويض الفقد البصري.
- يوفر خيارات متعددة للتحليل في مجال التردد.
- يدمج الاستشعار مع مذبذب تغذية راجعة كهروضوئي.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصفت بنية بصرية وحلقة تغذية راجعة وطريقة استشعار وبدائل تحليل؛ ولم تثبت دقة إزاحة نموذج مقاسة أو المدى أو عرض النطاق أو الانجراف أو الأداء الميداني. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يهم التصميم موردي القياس البصري ومراقبة الحالة. ويتطلب تحويله إلى منتج نموذجًا معايرًا وحساسية إزاحة وعرض نطاق وحدود مدى وانعكاسية وبيانات ضجيج الطور والانجراف ومقارنات بمرجع اهتزاز وسلامة العين والمتانة الجوية وتحمل المحاذاة وخفض التكلفة واختبارات ميدانية.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- G01S17/26تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
- G01S17/88تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- G01S17/58تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
- G01S7/4865تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
- G01S17/88تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
- G01S17/26تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
- G01S7/4818تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
- G01S17/34تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
- G01S7/484تحديد الاتجاهات والملاحة راديويًا؛ تحديد المسافة أو السرعة بالموجات الراديوية؛ تحديد الموقع أو كشف الوجود بالموجات المنعكسة أو المعاد إشعاعها؛ ترتيبات مماثلة تستخدم موجات أخرى
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد يحيى محمد شلبي
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- ليدار
- حركة دقيقة
- مجال التردد
- مقياس تداخل ميكلسون
- مذبذب كهروضوئي
- تأخير ليفي
- استشعار الاهتزاز
- قياس عن بعد
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.