Способ измерения расстояний

 

Изобретение относится к измерительной СВЧ и ВЧ-технике и метрологии. Целью изобретения является повышение точности измерений и повышение информативности за счет определения абсолютного значения расстояния при позиционном отсчете и перемещении. Способ основан на измерении перемещений короткозамкнутого поршня в СВЧ или ВЧ-резонаторе путем возбуждения в нем электромагнитных колебаний и определения их параметров. При этом изменяют частоту колебаний до получения в полуволновом резонаторе колебаний основного типа, фиксируют их частоту и определяют расстояния с учетом скин-эффекта и параметров окружающей среды. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s G 01 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 4

О (лЭ

О

О

1) (21) 4638984/28 (22) 29.11.88 (46) 15.08.91. Бюл. М 30 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Г. И. Гриф (53) 621,371(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 442361, кл. 6 01 В 7/02, 1974. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной СВЧ- и ВЧ-технике и метрологии. Цель изобретения — повышение точности измереИзобретение относится к измерительной СВЧ- и ВЧ-технике и метрологии и может быть использовано для высокоточного абсолютного измерения малых расстояний в физических экспериментах, метрологии, станкостроении, приборостроении и робототехнике.

Цель изобретения — повышение точности измерений и повышение информативности эа счет определения абсолютного значения расстояния при позиционном отсчете и при перемещении.

На чертеже изображено устройство. реализующее данный способ измерения.

Устройство содержит коаксиальный полуволновый СВЧ-или ВЧ-резонатор 1, подвижную измерительную каретку 2, короткозамыкающий перестраиваемый поршень 3, элемент 4 связи резонатора с

СВЧ- или ВЧ-автогенератором 5, к выходу которого подключены последовательно соединенные измеритель 6 частоты, электронно-вычислительный блок 7 и индикаторный блок 8, а к второму входу измерителя 6 часall 1670399 А1 ний и повышение информативности эа счет определения абсолютного значения расстояния при позиционном отсчете и перемещении. Способ основан на измерении перемещений короткозамкнутого поршня в СВЧ- или ВЧ-резонаторе путем возбуждения в нем электромагнитных колебаний и определения их параметров.

При этом изменяют частоту колебаний до получения в полуволновом резонаторе колебаний основного типа, фиксируют их частоту и определяют расстояния с учетом скин-эффекта и параметров окружающей среды. 1 ил. тоты присоединен генератор 9 стандартной частоты.

Способ измерения расстояний с помощью устройства осуществляют следующим образом.

Полуволновый резонатор 1 перестраивают посредством короткоэамыкающего поршня 3 в заданном интервале длины, соответствующей собственному изменению частоты резонатора 1 от жг мин до мг макс равному Лв- юг макс- вг MHH Перемещение короткозамыкающего поршня 3 вызывает соответствующее перемещение измерительной каретки 2. Полуволновый высокодобротный резонатор 1 связан через элемент 4 связи с автогенератором 5 и устанавливает частоту последнего, равную

С вр= 2, где L — текущее значение измеряемого расстояния. Измеритель 6 частоты сравнивает текущую частоту автогенератора 5 со стандартной частотой генератора 9, преобразует ее в цифровой код и передает его в электронно-вычисли1670399 тельный блок 7, Одновременно в блок 7 поступают оцифрованные сигналы, соответствуя цие текущим значениям температуры Т1 окружающей среды, давления Pi сухого воздуха и парциального давления

Р водяного пара, В память блока 7 заложены данные об удельном сопротивлении р и магнитной проницаемости р определяющие величину скин-эффекта в стенках резонатора 1, а также данные о величине инструментальной поправки Л1(ил), обусловленной внесением элемента 4 связи и реактивной составляющей активно о элемента автогенератора 5.

На основании совокупности указанных исходных данных электронно-вычислительный блок 7 проводит определение измеряемой длины по формуле (— — 2 — — — + Л l(avj„

2 о п (т .Р>.Рз) nrvip где п Г,Pi,Ðã) — коэффициент преломления электромагнитных волн в воздухе в зависимости от Т1, Р1 и Pz.

Результат измерения расстояния отображается с помощью индикаторного блока 8.

Формула изобретения

Способ измерения расстояний, основанный на измерении перемещений короткозамкнутого поршня в СВЧ- или ВЧ-резонаторе путем возбуждения в нем электромагнитных колебаний и определении их параметров, отличающийся тем, что.

5 с целью повышения точности измерения и повышения информативности эа счет определения абсолютного значения расстояния при позиционном отсчете и при перемещении, изменяют частоту колеба10 ний до получения в полуволновом резонаторе колебаний основного типа, фиксируют их частоту в,. а расстояние определяют по формуле где с — скорость света в вакууме; п(Т1, Рi, Рг) — коэффициент преломления

20 электромагнитных волн в воздухе в зависимости от температуры Т1 окружающей среды, давления Р1, сухого воздуха и парциального давления Pz водяного пара;

p — удельное сопротивление материала

25 стенок резонатора;

p — магнитная проницаемость стенок резонатора;

Л l(oh — инструментальная поправка, обусловленная влиянием элемента связи и реактивной составляющей активного элемента автогенератора,