Устройство для измерения диаметра металлического провода

 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться при автоматизации технологических процессов в машиностроении. Цель изобретения - повышение чувствительности измерений. Для достижения поставленной цели в пространстве между цилиндрическим диэлектрическим каркасом 2 со спиральной замедляющей системой 3 и исследуемым металлическим проводом 9 установлена втулка 12, соосная с каркасом 2, выполненная из диэлектрика, относительная диэлектрическая проницаемость которого равна квадрату замедления волны в системе 3, или размещена диэлектрическая среда, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна квадрату замедления волны в системе 3, а индикатор 7 выполнен в виде измерителя частоты резонанса, с помощью которого измеряется резонансная частота F. По резонансной частоте и градуировочному графику определяют диаметр контролируемого металлического провода 9. Градуировочные х-ки находят либо путем предварительной калибровки, либо путем расчета дисперсионного уравнения, связывающего диаметра провода 9 и резонансную частоту. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 Г 01 N 22/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4345602/24-09 (22) 19.11.87 (46) 30.01.90. Бюл. № 4 (71) Московский институт электронно1

ro машиностроения (72) IJ.Í. Пчельников, E.В. Зыкова, С.В. Косякин и Н.Е. Иванова (53) 621.317.39 (088.8) (56) Викторов В.А. и др. Бысокочастотный метод измерения неэлектричес-. ких величин. M. Наука, 1976, с. 249.

Авторское свидетельство СССР № 1478781 по заявке № 4117545> 24-28, кл. G 01 Б 7/12, 1986.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТ-.

РА МЕТАЛЗЛЧЕСКОГО ПРОБОДА (57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться при автоматизации технологических процессов в машиностроении.

Цель изобретения — повышение чувствительности измерений. Для доспгяения поставленной цели в пространстве между цилиндрическим диэлектрическим каркасом 2 по спиральной замедляющей системой 3 и исследуемым металлическим проводом 9 установлена втулка 12, соосная с каркасом 2, выполненная из диэлектрика, относительная диэлектрическая проницаемость которого равна

1539617 квадрату замедления волны в системе

3, или размещена диэлектрическая среда, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна квадрату замедления волны в системе 3, а индикатор 7 выполнен в виде измерителя частоты резонанса, с помощью которого измеряется резонансная частота f По

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть исполь- 15 зовано при автоматизации технологи.ческих процессов .в машиностроении.

1(ель изобретения — повышение чувствительности измерений, На фиг.1 приведена конструкция уст-2р ройства для измерения диаметра металлического провода, на фиг.2 — то же,,,вариант; на фиг.3 — зависимости относительной чувствительности измерения диаметра металлического про- 25 вода от параметра спиральной замедляющей системы.

Устройство для измерения диаметра металлического провода содержит металлический экран 1, внутри кото- 3р рого размещен цилиндрический диэлектрический каркас 2 со спиральной замедляющей системой 3, ввод 4 электромагнитной энергии от генератора 5, элемент 6 связи с индикатором 7, выполненным в виде измерителя частоты резонанса; в металлическом экране 1 в торцовых стенках выполнены соосные отверстия 8 для ввода и вывода исследуемого металлического провода 9, центрирующие и герметизирующие втулки 10 пространство между цилиндрическим диэлектрическим каркасом 2 и исследуемым металлическим проводом заполнено диэлектрической средой — жидкостью 11 (фиг.2), относительная диэлектричес-. кая проницаемость которой равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей системе 3; например дистиллированной водой, или здесь размещена втулка 12, относительная диэлектрическая проницаемость материала которой равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей систе55 ме 3.

Устройство для измерения диаметра металлического провода работает следующим образом. резонансной частоте и градуироночному графику определяюч диаметр контролируемого металлического провода 9.

Градуировочные х-ки находят либо путем предварительной калибровки, либо путем расчета дисперсионного уравнения, связывающего диаметр провода 9 и резонансную частоту. 3 ил.

Исследуемый металлический провод

9, расположенный по оси аксиальносимметричного поля поверхностной электромагнитной волны, возбуждаемой с помощью генератора 5 в спиральной замедляющей системе 3, влияет на замедление поверхностной электромагнитной волны и, следовательно, на резонансную частоту f спиральной замедляющей системы 3. Резонансная частота f измеряется с помощью измерителя резонансной частоты, например стандартного частотомера. Генератор 5 сканирует частоту в заданном диапазоне или генерирует шумовой сигнал, перекрывающий диапазон изменения резонансной частоты f спиральной замедляющей системы 3 °

На фиг.3 приведена зависимость относительной чувствительности (d/f) (й f/ B.а) от параметра Ь р при использовании в качестве чувствительного элемента спиральной замедляющей системы 3 и отношении радиуса спирали Ь к радиусу исследуемого металлического провода 9 d, равном 2 и 10, для случаев, когда диэлектрическая среда отсутствует (кривые а и б) и когда между проводом 9 и каркасом 2 помещена втулка 12 (кривые в и г)

Из кривых в и г следует, что введение втулки 12 и выбор относительной диэлектрической проницаемости материала втулки 12, близкой к квадрату замедления волны, позволяет существенно увеличить относительную чувствительность и осуществить контроль диаметра металлического провода

9 при Ь/d v 1, поскольку при относительной диэлектрической проницаемости материала втулки 12, близкой к квадрату замедления, поперечная постоянная в области, занятой втулкой

12, близка к нулю и вносимая металлическим проводом 9 проводимость переносится без изменения с внутрен5

15 ней границы втулки 12 на внешнюю ее границу. Есд.н провод 9 примыкает к втулке 12, то есть А=а, то это равносильно увеличению диаметра провода 9 до внешнего диаметра втулки 12.

39617

На фиг.2 приведена конструкция, которую предпочтительнее использовать при диаметрах провода 9 порядка единицы и долей микрометра, Если диэлектрическая жидкость смачивает контролируемый металлический провод 9 и постепенно выходит вместе с ним, для ее пополнения снаружи металлического экрана 1 устанавливают емкость 13, соединенную диэлектрической трубкой 14 с пространством между каркасом 2 и проводом 9. Если герметизация устройства невозможна, то оно может быть помещено в ванну с диэлектрической жидкостью, В обоих вариантах устройства относительная диэлектрическая проницаемость материала каркаса 2 должна выбираться меньше относительной диэлектрической проницаемости материала втулки 12, так, чтобы выполнялось условие приблизительного равенства квадрата замедления волны и относительной диэлектрической проницаемости материала втулки 12 °

По резонансной частоте и градуировочному графику определяют диаметр контролируемого металлического провода 9. Градуировочные характеристики находят путем предварительной калибровки или путем расчета дисперсионного уравнения, связывающего диаметр провода 9 и резонансную частоту.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения диаметра металлического провода, содержащее металлический экран, внутри которого установлена спиральная замедляющая система, размещенная на цилиндричес1р ком диэлектрическом каркасе, ввод электромагнитной энергии, соединенный с генератором, элемент связи, соединенный с индикатором, при этом в торцовых стенках металлического экрана выполнены отверстия для ввода и вывода исследуемого металлического провода, соосные с цилиндрическим диэлектрическим каркасом, о т л и- ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения чувствительности измерений, в пространстве между цилиндрическим диэлектрическим каркасом и исследуемым металлическим проводом размещена диэлектрическая среда, относительная

25 диэлектрическая проницаемость которой равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей системе, или установлена втулка, соосная с цилиндрическим диэлектрическим каркасом, gp выполненная из диэлектрика, относительная диэлектрическая проницаемость которого. равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей системе, причем внутренний диаметр втулки меньше одной десятой диаметра спи35 ральной замедляющей системы, а индикатор выполнен в виде измерителя частоты резонанса.

Of

12 1

Фм.Я

Составитель Р ° Кузнецова

Редактор А. Маковская Техред М.Ходанич Корректор Т. Палий

Заказ 212 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101