Способ контроля параметров объектов

 

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

ε - относительная диэлектрическая проницаемость материала

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 з.п. ф-лы.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 01 В 7/12 7/32

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Щ

:1 МФ

Ек Д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4 27541 9/25-28 (22) 20.05.87 (46) 07.02.90. Бюл. № 5 (75) В,И. Перевертень (Б Г) (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 ¹ 4477187, кл; G 01 В 9/05, 1 984 . (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей, которое достигается путем

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

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

Для измерения параметров" объектов сферической формы используется физическая зависимость эффективной площади рассеяния шаровой поверхности от, соотношения радиуса шара и длины вол= ны при облучении полем плоской электромагнитной волцы изолированного одиночного шара. измерения диаметров непроводящих сферических объектов. Эталонный и контролируемый объекты облучают электромагнитным излучением с длиной волны .ф выбираемой из условия с1 (Г/ (О, 2n + О, 1 ) 9, д 4 Е / (О, 2п-0,1), где й- диаметр эталонного

1 объекта, Я вЂ” относительная диэлектрическая проницаемость материала, 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 з.п.ф-лы.

Любые две точки дифракционной кри-. вой соответствуют определенным значениям длины волны и диаметра сферы d. Для постоянного значения диаметра сферы две разнесенные точки на дифракционной кривой соответствуют двум разным значениям длины вол ны и, наоборот, для постоянного зна« чения длины волны Л вЂ” двум разным диаметрам d, и d . При неизменном. значении длины волны A и изменении диаметра от d < до д изменяется значение отражающей площади S, Для первого, третьего и т.д. (т.е. нечетных) участков дифракционной .кривой с увеличением диаметра сферы d площадь S увеличивается, а с умень1 542427 знаменателя.

Следовательно, величина и знак изменения отношения отражающих площадей Дm для двух точек линейного участка дифракционной кривой одноf значно определяют величину и знак изменения аргумента Д (д/%). При постоянном значении длины волны приращение p,m однозначно опреде- 40 ляет приращение Q d = d „ - д <,т.е.

Д ш пропорционально Д Й. Кроме того, сама величина отношения ш также однозначно определяет значения d, и d при постоянном известном . А отношение, :45 площадей отражающих поверхностей яв- . ляется отношением отраженных уровней энергии или же отношением коэффициентов отражения по мощности от сфери-. ческого объекта. 50

Если в качестве значения диаметра

d, или d< выбрать значение диаметра эталонного объекта Й, то отно.шение площадей отражающих поверхностей S> эталонного объекта и исследуемого объекта однозначно определяет величину отклонения диаметра исследуемого объекта d „ от Й

При d = d > в елич ина отношения

55 шением d 3 уменьшается.. На четных участках дифракционной кривой изменение площади при изменении диаметра d противоположно. А изменение площади S, обусловленное изменением длины волны Ъ при постоянном d, противоположно изменению S, обусловленному изменением диаметра сферы d при постоянном 91 1О . Возможно выбрать такие зна 4ния длины волны и интервалы изменением диаметра от d < до 4„ чтобы значения аргумента функции d /ф располагались на линейном участке диф- f5 ракционной кривой. Для двух разнесенных точек линейного участка дифракционной кривой приращение аргу, мента a(d/%) определенной величины и определенного знака, при смещении 20 влево или вправо рабочих точек по

1 дифракционной кривой, вызывает из менение эффективной отражающей площа ди S в каждой точке на величину Ь S.

При этом разность площадей 8<-S< ос- 25 тается .постоянной величиной, определяемой разностью значений аргумента функции, а отношение m - =S /S (m) 1 при S() S<) или mz (m (1 при S g ) S z) изменяется так 30 как изменяются значения числителя и

m = 1 .;По мере увеличения отклонения значения Й х от d увеличивается изменение отношения m от значения ш = lлибо в сторону возрастания (m > 1), либо в сторону уменьшеню (m (1).,Направление изменения отношения m (увеличение или уменьшение при определенном направлении изменения диаметра d например увеличении),а также значение величины

m (m > 1 или m <1) зависят от следующих|факторов: номера участка дифракционной кривой (значения числа

n) . направления изменения диаметра исследуемого объекта (d „ сй или

d>(d ) и выбора величины отношения m = S /S„ или m = S„/Яэ. Так, например, если для первого участка дифракционной кривой (n = 1) для определенного диаметра эталона d> проводящей сферы выбрать так значение рабочей длины волны ф, чтобы значение аргумента д/а соответствовало середине линейного участка дифракционной кривои, т.е. порядка

0,24, то при увеличении диаметра исследуемой сферы (д x) д. ) значение S < О S, а при уменьшении (d (d ) значение Я к (S . При этом" для отношения m = Sg/S на участке а, (d отношение ш с 1 и с ростом значения возрастает, приближаясь к единице, а на участке d x > d > отношение m. ) l и с ростом значения d > возрастает. Если выбрать отношение m = F>/Я„, то на участке

dx (d отношение т > 1 и уменьшается по мере приближения m к единице, а на участке дк) d> m (1 и уменьшается с увеличением разности дк — d, Если для этого первого участка дифракционной кривой (п = l) выбрать значения d и А так, чтобы точка находилась в начале участка (минимальное значение аргумента d/ h)> то возможно измерение только для случая

dx>d> и отношение m= S„/S, по мере увеличения dg возрастает от единицы (m >1), а отношение m = S /S уменьшается от единицы (m(1). Для максимального значения аргумента д/ $ линейной части этого первого участка возможно измерение диаметров сферы только d .а d, а отношение m =-S /S уменьшается от единицы (31 (1) и отношение m = Б /8 х увеличивается от единицы (ш ) 1). Для второго участка дифракционной кривой (и = 2) указан ные изменения отношения противопо2427 6

5 154 .ложны; При этом выбор величины отношения.m(m ) 1 или m (1) не влияет существенно на погрешность измерения, так как для одних и тех же значений S> и & > функции m ) 1 и

m (1 дают одни и те же результаты.

Таким образом, отношение отражен ных сигналов электромагнитного излучения от эталонного к исследуемого проводящих сферических объектов однозначно определяет диаметр сферы. Поэтому это отношение позволяет производить измерение площади сечения сферы, проведенной через центр сферы перпендикулярно направлению распространения .электромагнит- ного излучения, Кроме того, для двух сферических объектов равного диаметра, эталонного и исследуемого, возможно осуществление измерения округлости и формы поверхности иссле.М дуемого объекта по отношению к эталонному. Если исследуемый объект имеет на своей сферической поверхности округлости (например впадину), то при вращении объекта в двух взаимно перпендикулярных плоскостях изменяется отношение отраженных уров ней 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 сплоскостью сечения сферы, проведенной через ее, центр перпендюсулярно направлению электромагнитного излучения.

Способ реализуют следующим образом.

Согласно значениям диаметров контролируемых объектов выбирают значение рабочей длины волны исходя из условия и "ГЯ l-(0,2п + 0,1) с ф «с Ф d g / (О, 2n — 0,1), где d — значение диаметра контролиI руемого объекта, — относительная диэлектрическая проницаемость материала объекта.

Выбирают эталонньпЪ объект. (правильной формы) диаметром d. Облучают эталонный и контролируемый объекты электромагнитным излучением

35 выбранной длины волны A . Измеряют уровни энергии отраженных сигналов от эталонного и контролируемого объектов. Определяют отношение этих измеренных уровней энергии и по нему судят о параметрах контролируемого объекта. Цена деления шкалы отношений сигналов выбирается путем предварительной калибровки, которая выполняется следующим образом. В зависимости от диапазона измеряемых значений и желаемой цены деления шкалы отношений (шкалы измеряемых значений) выбирают два и более эталонных объекта различных размеров. Исходя из условий контроля— в сторону увеличения или уменьшения 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 изме; ряемых значений соответствует изме" рению двух "нулевых" эталонных объеектов, идентичных по .своим параметрам.

При контроле параметров объектов можно также измерять коэффициенты отражения по мощности от эталонного и контролируемого объектов и по величине 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 функциональных воэможностей путем измерения диаметров сферических непроводящих объектов, значение рабочей длины выбирают на участках дифракционной кривой сечения обратного рассеяния одиночной проводящей сферы, где первая производная этой функции не равна, нулю, в интервалах между точ- . ками, при прохождении которых первая производная этой функции не меняет свой знак, из условия

1542427

d4ГГ /(0,2n + 0,1) «+а

m d Д. / (p, 2n — p, 1 ) Составитель К. Тавлинов

Редактор О. Юрковецкая Техред JI,Олийнык Корректор М.Кучерявая

Заказ 292 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 где Š— относительная диэлектри- 5

1 ческая проницаемость материала контролируемого и эталонного объектов на дли.не волны ф

d — диаметр эталонного объекта 10

n — целое действительное число, определяют отношение измеренных уров-! ней энергии отраженных сигналов от эталонного и контролируемого объектов, о значению которого определяют параметр объекта.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что определяют отно- шение измеренных коэффициентов отражения по Моп ности от эталонного и контролируемого объектов, по .значению которого определяют параметр объекта.