Способ контроля параметров объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, которое достигается путем измерения диаметров проводящих сферических объектов. Эталонный и контролируемый объекты облучают электромагнитным излучением с длиной волны λ, выбираемой из условия D/(0,2N+0,1)≤λ≤D/(0,2N-0,1), где D - диаметр эталонного объекта

N - целое число. Определяют значение отношения измеренных уровней энергии или коэффициентов отражения по мощности излучения, отраженного от эталонного и контролируемого объектов, которое является мерой контролируемого параметра. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 В 7/12, 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4275419/25-28 (22) 20.05.87 (46) 07.02.90. Бюл. Ф 5 (75) В.И. Перевертень (ЯЦ) (53),621 .771(088.8) (56) Кинг P., У Тай-Цзунь, Рассеяние и дифракция электромагнитных волн:

Перев, с англ,/Под ред. Э.Л.Бурштейна, М., 1962, с. 77, фиг. 24, 25.

Патент США Р 4477187, кл. G 01 В 9/05, 1984. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения бесконтактного экспресс-контроля и измерения диаметров проводящих сферических объектов.

Дпя измерения параметров объектов сферической формы используется физическая зависимость эффективной площади рассеяния шаровой поверхности от соотношения радиуса шара и длины волны при облучении полем плоской . электромагнитной волны изолированного одиночного шара.

Любые две точки дифракционной кривой соответствуют определенным значениям длины волн Я и диаметра сфе-: ры d, Для постоянного значения диаметра сферы две разнесенные точки на

„„SU„„154242 АЗ расширение функциональных во зможностей, которое достигается путем изме- рения диаметров проводящих сферических объектов, Эталонный и контролируемый объекты облучают электромагнитным излучением с длиной волны ф ; выбираемой из условия й/(Og2n+0,1) 6 h< d/(0,2п-О,1), где d — диаметр эталонного объекта; n — целое действительное число ° Определяют значение отношения измеренных уровней энергии или коэффициентов отражения по мощности излучения, отраженного от эталонного и контролируемого объектов, которое является мерой контролируемого параметра. 1 э.п, ф-лы. дифракционной кривой соответствуют двум разным значениям длины волны и, 2 наоборот, для постоянного значения длины волны — двум разным диаметрам

d и d . При неизменном значении длины волны 9, и изменении диаметра от

d < до d изменяется значение стража- >фью ющей площади S. Для первого, третьего и т,д, (т.е. нечетных) участков дифракционной кривой с увеличением диаметра сферы d площадь S увеличи,вается, а с уменьшением d S уменьша1 ется. На четных участках дифракционной кривой измененив площади S npu изменении диаметра d противоположно, А изменение площади S обусловленное изменением длины волны % при посто-, янном d, противоположно изменению S, обусловленному изменением диаметра сферы d при постоянном Я.

1542426

Возможно выбрать такие значения длины волны Ъ и интервалы изменений диаметра от d » до d, чтобы значения аргумента функции d/7L располага5 лись на линейном участке дифракционной кривой. Для двух разнесенных точек линейного участка дифракционной кривой приращение аргумента А (й/a) определенной величины и определенного 10 знака,, при смещении влево илигвправо рабочих точек по дифракционной кривой, вызывает изменение эффективной отражающей площади S в каждой точке на величину ДS, При этом разность

1 площадей Б»-S остается постоянной величиной, определяемой разностью значений аргумента функции, а отношение m< S» /Б (ш>1 при $„> Б ) или

m>=S

Следовательно, величина и знак изменения отношения отражающих площадей Дш для двух точек линейного . 25 участка дифракционной кривой однозначно определяют величину и знак изменения аргумента Д (d/Q). При постоянном значении длины волны приращение

b,m однозначно определяет приращение

l»idd<-d< т.е. д m пропорционально h,d.

Кроме того, сама величина отношения ш также однозначно определяет значения с1„и Й ном . А отношение площадей отражающих поверхностей является отношением отраженных уровней энергии или же отношением коэффициентов отражения. по мощности от сферического объекта, Если в качестве значения диаметра 4п

d» или d < выбрать значение диаметра эталонного объекта d то отношение площадей отражающих йоверхностей S эталонного объекта и Б„исследуемого объекта однозначно определяет величи- 45 ну отклонения диаметра исследуемого объекта »1 от »1 . При dx=й величина отношения m=1 По мере увеличения отклонения значения dx от d> увеличивается изменение отношения m от значения ш1 либо в сторону возрастания (m>1), либо в сторону уменьшения (m<1). Направление изменения отношения ш (увеличение или уменьшение при определенном направлении изменения диаметра d например увеличении), а также значение величины

m (m>l или mcl) зависят от следующих факторов: номера участка дифракцион-, ной кривой (значения числа п), направления изменения диаметра исследуемого объекта (й„>»1 или dx/$ или

m=Sx/Б . Так, например, если для первого участка дифракционной кривой (n--1) для определенного диаметра эталона d.> проводящей сферы выбрать так значение рабочей длины волны, чтобы значение аргумента d/g соответствова- ло середине линейного участка дифракционной кривой, т.е. порядка 0,24, то при увеличении диаметра исследуемой сферы (dx)d>) значение $„>$>, а при уменьшении (dÄcd ) значение Sx c (S . При этом для отношения ш=Sx/$> э на участке dxc.de отношение шс1 и с ростом значения d „ возрастает, при." ближаясь к единице, а на участке dx)

> d отношение ш)1 и с ростом значения dl возрастает. Если выбрать отношение m=S>/$,», то на участке dÄ( (d отношение m>l и уменьшается по мере приближения m к единице, а на участке dx>ds ш<1 и уменьшается с увеличением разности d„-d . Если для этого первого участка дифракционной кривой (n=l) выбрать значения d> и ф так, чтобы точка нахоцнлась в начале участка (минимальное значение аргумента d/ h), то возможно измерение только для случая dx>d> и отношение m=Sx/S> по мере увеличения dx возрастает от единицы (m>l), а отношение ш=$ /Б„ уменьшается от единицы (ш(1j, Для максимального значения аргумента d/Я линейнрй части этого первого участка возможно измерение диаметров сферы только dÄcd » а отношение ш=$1 /$ уменьшается от единицы (ш(1) и отношение m=S /S увеличивается от единицы (m>1). Для второго участка дифракционной кривой (n=2) указанные изменения отношения m противоположиы. При этом выбор величины отношения m (m 1 или шс1) не влияет существенно на погрешность измерения, так как для одних и тех же значений

S> и Б„функции m>1 и m<1 дают одни и те же результаты.

Таким образом, отношение отраженньк сигналов электромагнитного излучения от эталонного и исследуемого проводящих сферических объектов однозначно определяет диаметр сферы.

Поэтому это отношение позволяет производить измерение площади сечения

2, Способ по и. 1, о т л и ч а— а ю шийся тем, что определяют отношение измеренных коэффициентов отражения по мощности от эталонного и контролируемого объектов, по значению которого определяют параметр объекта.

5 15424 сферыs проведенной через центр сферы перпендикулярно направлению распространения электромагнитного излучения.

Кроме того, для двух сферических

S объектов равного диаметра, эталонного и исследуемого, возможно осуществление измерения округлости и формы поверхности исследуемого объекта по отношению к эталонному. Если исследуемый объект имеет на своей сферической поверхности изменения округлости (например, впадину), то при вращении объекта в двух взаимно пер пендикулярных плоскостях изменяется 15 отношение отраженных уровней энергии или коэффициентов отражения следующим ,образом. При попадании впадины в область тени изменения отношения не происходят. Максимальное изменение отношения наблюдается тогда, когда максимальная площадь сечения впадины совпадает с плоскостью сечения сферы, проведенной через ее центр перпендикулярно направлению электрома тного 25 излучения.

Способ реализуют следующим образом.

Согласно значениям диаметров конт- ролируемых объектов выбирают значе- 30 ние рабочей длины волны, исходя из условия

d/(O,2n+0, 1) Мс1/(0,2п-О, 1) где d — значение диаметра контролируемого объекта. 35

Выбирают эталонный объект (правильной формы) диаметром d. Облучают эталонный и контролируемый объекты электромагнитным излучением выбранной длины волны . Измеряют уровни 40 энергии отраженных сигналов от эталонного и контролируемого объектов.

Определяют отношение этих измеренных уровней энергии и по нему судят о параметрах контролируемого объекта. 45

Цена деления шкалы отношений сигналов выбирается путем предварительной калибровки, которая выполняется следующим образом. В зависимости от диапазона измеряемых значений и желаемой 50 цены деления шкалы отношений (шкалы измеряемых значений) выбирают два и более эталонных объекта различных размеров. Исходя из условий контроляв сторону увеличения или уменьшения 55

26 6 размера, или же изменения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения — производят указанные измерения "нулевого" эталонного объекта и других эталонных объектов. Нулевое значение шкалы измеряемых значений соответствует измерению двух

"нулевых" эталонных объектов, идентичных по своим параметрам.

При контроле параметров объектов, можно также измерять коэффициенты отражения по мощности от эталонного и контролируемого объектов и по велиI чина отношения этих коэффициентов отражения определять значение контролируемого параметра.

Формула изобретения

1, Способ контроля параметров объектов, заключающийся в том,что облучают контролируемый и эталонный объекты электромагнитным излучением, измеряют и сравнивают характеристики указанного излучения, отраженного от эталонного и контролируемого объектов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональ" ных возможностей путем измерения диаметров сферических. проводящих объектов, значение рабочей длины 9 выбирают на участках дифракционной кривой сечения обратного рассеяния одиночной проводящей сферы, где первая производная этой функции не равна нулю, в интервалах между точками, при прохождении которых первая производная этой функции не меняет свой знак, из условия

d/ (0,2п+О, 1)аg

n — целое действительное .число, определяют отношение измеренных уровней энергии отраженных сигналов от эталонного и контролируемого объектов, по значению, которого определяют параметр объекта, 3