APPARATUS AND METHODS FOR GENERATING UNAMBIGUOUS LARGE AMPLITUDE TIMING MARKERS IN TIME DOMAIN REFLECTOMETRY SYSTEMS

• Main Author: HOOK, WILLIAM, R
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 22.12.1994
• Edition: 5
• Subjects: INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIRCHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES; MEASURING; MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES; PHYSICS; TESTING

Time Domain Reflectometry ("TDR") methods and apparatus for measuring propagation velocities of RF pulses to determine material liquid contents, moisture profiles, material levels and dielectric constants including: i) TDR probes and/or probe adaptors, including series averaging probes and multi-segment probes, all employing remotely operable, normally open, variable impedance devices such as diodes; ii) bias insertion and switching networks for rendering selected normally open variable impedance devices conductive one at a time to establish precise unambiguous timing markers T1...Tn; iii) an RF cable coupling the probe to a TDR instrument; and iv) a TDR instrument having: a) a variable impedance device Control Section including a Divide-By-2 circuit and a Diode Drive circuit; b) an RF section containing a Pulse Generator, a Sample-And-Hold circuit, and a Variable Delay circuit; c) a Synchronous Detection Section including a Repetition Rate Generator; filter, AC amplifiers, Analog Multiplier and Low Pass Filter connected in series and receiving sampled signals; d) a Delay circuit and AC amplifier for transmitting a Synchronous Detector Reference signal to the Multiplier; and e) capability for conditioning the TDR instrument to operate in a remotely shortable diode ON/OFF modulation mode or a Time Delay modulation mode. Repetitively sampled reflections are processed through a Synchronous Detection System to convert square wave signals generated by the Sample-And-Hold circuit into DC output signals V(T) representative of the difference function between reflections under shorted and open conditions and/or of the slope of the diode open reflection. L'invention se rapporte à des procédés et à des appareils de réflectométrie temporelle ("TDR"), pour mesurer les vitesses de propagation d'impulsions HF, afin de déterminer, en ce qui concerne des matériaux, leurs teneurs en liquides, leurs profils d'humidité, leurs niveaux dans des récipients et leurs constantes diélectriques. Ces appareils comprennent: i) des sondes TDR et/ou des adaptateurs de sondes, y compris des sondes d'établissement de moyennes en série et des sondes multisegment, utilisant toutes des dispositifs à impédance variable normalement coupés et actionnables à distance, tels que des diodes; ii) des réseaux de commutation et d'introduction de polarisation, qui servent à rendre séquentiellement conducteurs les dispositifs à impédance variable normalement coupés sélectionnés, afin d'établir des marqueurs de synchronisation non ambigus précis (T1...Tn); iii) un câble HF couplant la sonde à un instrument TDR; et iv) un instrument TDR comportant: a) une section de commande de dispositif à impédance variable, laquelle contient un circuit de division par 2 et un circuit d'excitation de diodes; b) une section HF constituée par un générateur d'impulsions, par un circuit d'échantillonnage-blocage et par un circuit à retard variable; c) une section de détection synchrone constituée par un générateur de fréquence de récurrence; et par un filtre, des amplificateurs de courant alternatif, un multiplicateur analogique et un filtre passe-bas connectés en série et recevant des signaux échantillonnés; d) un circuit à retard et un amplificateur de courant alternatif servant à transmettre au multiplicateur un signal de référence du détecteur synchrone; et e) des moyens pour conditionner l'instrument TDR, afin qu'il fonctionne en mode de modulation marche/arrêt de la diode court-circuitable à distance ou en mode de modulation de retard. Les réflexions échantillonnées de façon répétitive sont traitées par l'intermédiaire d'un système de détection synchrone qui convertit les signaux d'ondes carrées générés par le circuit d'échantillonnage-blocage en signaux de sortie de courant continu (V(T)) représentatifs de la fonction de différence entre la réflexion mise en court-circuit et la réflexion coupée et/ou représentatifs de la courbe de la réflexion coupée de la diode.