Устройство для измерения расстояний до металлической поверхности

 

Изобретение может использоваться для бесконтактного измерения высоты подъема поезда на магнитной подвеске над полотном. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений. На расстоянии х от металлической поверхности 4 расположены открытые торцы отрезка волновода (ОВ) 2, выполненного П-образным. В образованном резонаторе СВЧ-генератор 1 частотно-модулированных колебаний возбуждает колебания. С помощью индикатора 3, подключенного к ОВ 2, определяется резонансная частота. Для повьшения точности измерения торцы ОВ 2 имеют прямоугольное сечение и взаимно перпендикулярны. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. с S (/) 4 35 гхр./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А") (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3735282/24-09 (22) 28.04.84 (46) 30.05.86. Бюп. N - 20 (71) Ордена Ленина институт проблем управления (72) А.С.Совлуков и Г,Г.Алексанян (53) 621.317.39(088.8) .(56) Rzepecka М.А., Stuchly SS. Noncontact measurement of metal tape

thickness using microwave instrumen—

tation. — Journal of Microwave Power, 1971, vol 6, И 1, р.5-14.

Soga Н. А new microwave thickness

gauge. — Journal of Microwave Power, 1973, vol. 8, No 3, р ° 253-266. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ДО МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ (Я) 4 G 01 N.22/00, С 01 В 7/14 (57) Изобретение может использоваться для бесконтактного измерения высоты подъема. поезда на магнитной подваске над полотном. Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений. На расстоянии х от металлической поверхности 4 расположены открытые торцы отрезка вслновода (ОВ)

2, выполненного П-образным. В образованном резонаторе СВЧ-генератор 1 частотно-модулированных колебаний возбуждает колебания. С помощью индикатора 3, подключенного к ОВ 2, определяется резонансная частота. Для повышения точности измерения торцы ОВ

2 имеют прямоугольное ечение и взаимно перпендикулярны. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1234761 г

-) с

2 ГЕ где R—

1 радиус отрезка волновода 2; его длина; первый корень производной функции Бесселя нулевого порядка (I, (х) = 0); скорость света; диэлектрическая проницаемость среды в отрезке волновода 2 и в пространстве между его торцом и контролируемой металлической поверхностью 4.

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения малых расстояний (зазоров) до металлических поверхностей, например для измерения высоты подъема над полотном поезда на магнитной подвеске (высокоскоростного наземного транспорта).

Цель изобретения — повьппение чувствительности, а также. повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения расстояний до металлической поверхности, на фиг.2 — конструкция отрезка волновода.

Устройство для измерения расстояний до Металлической поверхности содержит СВЧ-генератор.1 частотно-модулированных колебаний, отрезок вол-, новода 2, выполненный П-образным, индикатор 3.

Устройство для измерения расстояния до металлической поверхности работает следующим образом.

СВЧ-генератор 1 возбуждает электромагнитные колебания в резонаторе, образованном отрезком волновода 2 и находящемся на расстоянии х от его открытых торцов металлической поверхностью 4. Резонансная частота f электромагнитных колебаний этого резонатора определяется индикатором 3, например регистратором резонансной частоты.

Для резонаторов, образованных с помощью короткозамкнутого на одном конце отрезка волновода и металлической поверхности, находящейся на расстоянии х от другого открытого конца отрезка волновода, резонансная частота f, определяется как частота цилиндрического резонатора длиной

1 + х и с колебаниями типа Н„ .

Резонансная частота К радиоволновой системы, состоящей иэ отрезка волновода 2 П-образной формы, открытого на обоих торцах и находящегося

5 на расстоянии х от металлической поверхности 4, и этой поверхности, имеет вид с х, г РR к — — (") + (- — — -) г 2 gR в 1+ 2х

Сравнивая величины p,è чувстви-.

Зй тельности = — — —, соответствующие дх известному и данному устройствам, которые имеют вид: (0i )

20 дх г (2 ГГ (Li2x) где f,, 6 — начальные (при х = 0) частоты, получим

Р, (х„fh) .t,я/(Q+2x)3 + „ — =2

Р, (х„М +(pR f(Е+2.)у Е+гх

Поскольку х « 1, последнюю формулу можно записать следующим образом!

30 гг Зх

=2 (1 — — — — ), 1, 1 У т.е. датчик в виде П вЂ” образного волновода 2, открытого на обоих торцах (с двумя "рабочими" торцами), обладает почти вдвое большей чувствительностью по сравнению с датчиком малых

l расстояний на основе волновода с одним "рабочим" торцом.

С целью повышения точности измерения отрезок волновода 2 имеет прямоугольное сечение, а его торцы взаимно перпендикулярны (фиг.2). При близ45 ком или контактном расположении взаимно перпендикулярных торцов отрезка волновода 2, скрученного вдоль оси о на 90, обеспечивается возможность проведения локальных измерений, что требуется, например, в системах очувствления роботов, а также повьппается точность в других задачах измерения малых расстояний, например в упомянутой выше задаче измерения малого расстояния (зазора) экипажа поезда на магнитной подвеске, когда на наклонных участках пути и при люфтах экипажа, открытые торцы отрезка волново1234761

Составитель P.Êóçíåöîâà

Редуктор Л.Авраменко Техред M.Õoäàíè÷ Корректор А.Обручар

Заказ 2978/47 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4. да могут находиться на разном расстоянии от металлической поверхности.

Формула и з обретения

1. Устройство для измерения расстояний до металлической поверхности, содержащее СВЧ-генератор частотномодулированных колебаний, к выходу которого подключен отрезок волновода, 1О . разомкнутый на одном конце, обращенном к исследуемой металлической поверхности, и индикатор, соединенный с отрезком волновода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительнрсти, отрезок волновода выполнен П-образным, при этом второй его конец разомкнут и его торец расположен в одной плоскости с торцом другого конца отрезка волновода.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью ловышения точности измерений, отрезок волновода имеет прямоугольное сечение, а его торцы взаимно перпендикулярны.