Fig.1 (a) Aspecto de un radar de ondas milimétricas de banda ultraancha montado en un dron. (b) - (d) Maniobrar el dron dentro de la chimenea e inspeccionar la pared interior de la chimenea mientras se levanta el dron. En (d), la abertura de la chimenea se puede ver arriba. Crédito:Universidad de Osaka
Un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka, junto con Redescubrimiento de la rueda Inc., y JFE Shoji Electronics Corporation, ha desarrollado un sistema de radar de banda ultraancha, que se puede montar en drones. Con la cooperación de la Planta Tokuyama de Idemitsu Kosan Co., Limitado., un dron equipado con el radar voló en una chimenea con una altura de 150 m durante un período de inspección regular (Fig. 1). Los investigadores han logrado inspeccionar el grosor del material de revestimiento, que recubre la pared de la chimenea como capa de protección.
"En general, radares de ondas milimétricas con frecuencias de funcionamiento de 24 GHz, 60 GHz, 77 GHz, y 79 GHz se utilizan comúnmente principalmente para aplicaciones en vehículos. Sin embargo, debido a las limitaciones de las frecuencias de ondas de radio y sus anchos de banda, la capacidad de penetración del material y la resolución son insuficientes, y ninguno de ellos se puede aplicar al diagnóstico anterior de la pared interior de la chimenea, "explica el profesor asistente Yi.
Los investigadores han estado desarrollando un sistema de radar que utiliza tecnologías de comunicaciones ópticas (Fig. 2). En este sistema, En primer lugar, se generan dos longitudes de onda diferentes de señales ópticas en la banda de longitudes de onda de comunicaciones de fibra óptica (1,55 μm). Cuando las señales ópticas se transmiten a través de un cable de fibra óptica y se aplican a un fotodiodo, que convierte la señal óptica en la señal eléctrica (RF), es posible generar ondas de radio con una frecuencia correspondiente a la diferencia de longitud de onda entre las dos señales ópticas. Controlando con precisión la longitud de onda óptica, Las ondas de radio se pueden generar en cualquier banda en el rango de aproximadamente 1 GHz a 1000 GHz. La posición del punto de reflexión (superficie frontal o posterior del objeto) se conoce al irradiar el objeto mientras se cambia la frecuencia de esta onda de radio y se calcula la relación de fase de amplitud entre la onda de radio reflejada y devuelta del objeto y la onda de radio original. .
Fig.2 Diagrama de bloques del radar de ondas milimétricas de banda ultraancha montado en el dron. La característica es que la generación de señales de ondas milimétricas se controla mediante la utilización de tecnologías de comunicaciones ópticas. El control de la generación de ondas milimétricas y el procesamiento de las señales detectadas se realizan en tierra. Puede manejar hasta la banda de ondas de terahercios reemplazando las partes montadas en el dron. Crédito:Universidad de Osaka
Fig.3 Ejemplo de resultados de medición. (a) Reflexión de ondas de radio en un punto determinado. Se observan ondas reflejadas desde la superficie frontal y la superficie posterior del material de revestimiento, y el espesor se estima en 76 mm a partir de la diferencia. (b) Un ejemplo de imagen del espesor del revestimiento en la dirección circunferencial de la chimenea. Crédito:Universidad de Osaka
Para satisfacer las necesidades de inspección mencionadas anteriormente para la pared interior de la chimenea, es necesario tener una tecnología para transmitir el material de revestimiento con un espesor de aproximadamente 50 mm a 150 mm y medir el espesor con una resolución del orden de mm. Por lo tanto, a través de experimentos previos, los investigadores encontraron que el grosor del material de revestimiento se podía medir utilizando la banda de 4 GHz a 40 GHz, y sintonizó el sistema en la Fig. 2 para operar en esta banda de frecuencia. La figura 3 es un ejemplo de medición de la pared interior de la chimenea. Se observan los puntos de reflexión de la superficie frontal y los puntos de reflexión de la superficie posterior (lado metálico) del material de revestimiento, y la distancia entre los dos corresponde al grosor del material de revestimiento.
Este equipo de proyecto también está desarrollando tecnologías de diagnóstico para la superficie de la pared interior de la chimenea con una cámara 4K montada en el dron. y al integrarlo con la tecnología desarrollada esta vez, están promoviendo la aplicación práctica de tecnologías de inspección para chimeneas con mayor valor agregado. "Además, Se espera que se aplique al diagnóstico de diversas estructuras y equipos de infraestructura aprovechando esta tecnología de radar que puede cambiar fácilmente la frecuencia de las ondas de radio de ondas milimétricas a ondas de terahercios. "dice el profesor Nagatsuma, quien lidera el equipo.
