Ett team av forskare vid Osaka University, tillsammans med Rediscovery of the wheel Inc., och JFE Shoji Electronics Corporation, har utvecklat ett ultrabredbandsradarsystem, som kan monteras på drönare. I samarbete med Tokuyama-fabriken i Idemitsu Kosan Co., Ltd., en drönare utrustad med radar flögs i en skorsten med en höjd av 150 m under en vanlig inspektionsperiod (bild 1). Forskarna har lyckats inspektera tjockleken på fodermaterialet, som täcker skorstensväggen som skyddsskikt.

"I allmänhet, millimetervågsradar med operationsfrekvenser på 24 GHz, 60 GHz, 77 GHz, och 79 GHz används vanligtvis huvudsakligen för tillämpningar i fordon. Dock, på grund av begränsningarna för radiovågsfrekvenser och deras bandbredder, materialpenetreringsförmågan och upplösningen är otillräcklig, och ingen av dem kan appliceras på ovanstående diagnos av skorstenens innervägg, " förklarar biträdande professor Yi.

Forskarna har utvecklat ett radarsystem som använder optisk kommunikationsteknik (Fig. 2). I detta system, två olika våglängder av optiska signaler genereras först i det fiberoptiska kommunikationsvåglängdsbandet (1,55 μm). När de optiska signalerna sänds över en optisk fiberkabel och appliceras på en fotodiod, som omvandlar den optiska signalen till den elektriska (RF) signalen, det är möjligt att generera radiovågor med en frekvens som motsvarar våglängdsskillnaden mellan de två optiska signalerna. Genom att exakt kontrollera den optiska våglängden, radiovågor kan genereras i vilket band som helst i intervallet från ungefär 1 GHz till 1000 GHz. Positionen för reflektionspunkten (objektets främre eller bakre yta) är känd genom att bestråla objektet samtidigt som man ändrar frekvensen för denna radiovåg och beräknar amplitudfasförhållandet mellan radiovågen som reflekteras och returneras från objektet och den ursprungliga radiovågen .

För att tillgodose ovan nämnda inspektionsbehov för skorstenens innervägg, det är nödvändigt att ha en teknologi för att överföra fodermaterialet med en tjocklek på cirka 50 mm till 150 mm och mäta tjockleken med en upplösning i storleksordningen mm. Därför, genom tidigare experiment, forskarna fann att tjockleken på fodermaterialet kunde mätas med bandet från 4 GHz till 40 GHz, och avstämde systemet i fig. 2 för att arbeta i detta frekvensband. Fig. 3 är ett exempel på mätning av skorstenens innervägg. Reflexionspunkter från den främre ytan och reflektionspunkter från den bakre ytan (metallsidan) av fodermaterialet observeras, och avståndet mellan de två motsvarar tjockleken på fodermaterialet.

Detta projektteam utvecklar också diagnostiska tekniker för skorstenens inre väggyta med en 4K-kamera monterad på drönaren, och genom att integrera det med den teknik som utvecklades denna gång, de främjar den praktiska tillämpningen av inspektionstekniker för skorstenar med högre mervärde. "Dessutom, den förväntas användas för diagnos av olika strukturer och infrastrukturutrustning genom att dra fördel av denna radarteknologi som enkelt kan ändra frekvensen för radiovågor från millimetervågor till terahertzvågor, " säger professor Nagatsuma, som leder laget.