Устройство для измерения толщины металлического листа

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения влияния температуры и состава газов окружающей среды на результат измерения толщины металлического листа. Устройство содержит СВЧ-генератор, модулирующий генератор, два идентичных измерительных волноводных резонатора и подключенный к ним опорный резонатор, регистратор резонансной частоты и вычислительный блок, а также диафрагму. При этом опорный резонатор выполнен в виде волновода с поперечным сечением, идентичным сечению измерительных резонаторов, и соединен с каждым из них с помощью диафрагмы так, что указанные резонаторы образуют конструкцию С-образной формы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР э ПАЯЦ М ЬЛАЛ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4747070/28 (22) 10.08,89 (46) 15.08.91. 6юл. N. 30 (71) Институт проблем управления (72) А. С. Совлуков и Д. В. Хаблов (53) 621.371(088.8) (56) Dalton В. L. Microwave non-contact

measurement and instrumentatlon In the steel

Industry. - Journal of Microwave Power, 1973, ч. 8, МЗ, р. 235 — 244.

Soga Н. А new microwave thickness

gauge. — Journal of Microwave Power, 1973, ч. 8, N. 3, р. 253-266. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как для автономного контроля, так и в системах автоматического регулирования толщины металлических листов в условиях повышенной загазованности воздуха, при большом диапазоне изменения температуры и влажности окружающей среды.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения влияния температуры и состава газов окружающей среды на результат измерения толщины металлического листа.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства: на фиг. 2 — временная диаграмма его работы.

Устройство содержит модулирующий генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, соединенный с СВЧ-генератором 2, „„5Ц „„1670400 А1 ние точности измерения за счет устранения влияния температуры и состава газов окружающей среды на результат измерения толщины металлического листа.

Устройство содержит СВЧ-генератор, модулирующий генератор, два идентичных измерительных волноводных резонатора и подключенный к ним опорный резонатор, регистратор резонансной частоты и вычислительный блок, а также диафрагму. При этом опорный резонатор выполнен в виде волновода с поперечным сечением, идентичным сечению измерительных резонаторов, и соединен с каждым из них с помощью диафрагмы так, что укаэанные резонаторы образуют конструкцию С-образной формы.

2 ил. который подключен к опорному резонатору

3. Опорный резонатор 3 соединен с измерительными резонаторами 4 и 5 с помощью диафрагм 6 и 7 соответственно. Измерительные резонаторы 4 и 5 обращены открытыми концами к металлическому листу 8, а все три резонатора 3-5 образуют С-образную конфигурацию. К резонаторам 3-5 подключены регистраторы 9-11 резонансных частот. Выходы регистраторов 9 — 11 подключены к вычислительному блоку 12, Устройство работает следующим образом, При изменении частоты СВЧ-генератора в соответствии с периодом генератора 1 (фиг. 2, а) в вычислительный блок приходят два импульса резонансных частот от опорного резонатора (фиг. 2, б) и один импульс от каждого из измерительных резонаторов (фиг. 2, в, г), 1670400

Длительность последних относите»ьно

íàчала периода зависит от расстояния Х1 и Х2 до и;ерхностей металлического листа 8, от температуры и состава окружающей атмосферы и от нестабильностей частоты задающего СВЧ-генератора и модулирующего генератора. Время задержки обоих резонансных импульсов от опорного резонатора зависит при заданной длине Lon опорного резонатора только от изменений температуры и состава окружающей среды, а также от нестабильностей СВЧ-генератора и модулирующего генератора. 1-1аличие двух резонансных импульсов опорного резонатора позволяет учесть изменения девиации частоты и изменения частоты модулирующего генератора, что отражается на крутизне перестройки частоты СБЧ-генератора. Вычислительный блок определяег рассгояния по формуле

Х1,2 К(1» f1,2}, (1) где f„— резонансная частота измерительного резонатора при Х1,2=-0;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

При изменении температуры и состава окружающей среды резонансные частоты в формуле (1) смещаются на Af. Изменяется также коэффициент К из-за нестабильности частот СВЧ-генератора, девиации и частоты модулирующего генератора. Однако вычислительный блок измеряет h,f по смещению относительно начала периода модулирующего напряжения импульсов с опорного резонатора и определяет К по формуле

К= Lon/(fon2 о»1)

ГДЕ fon2 И fon1 — ЧаетОтЫ ОПОРНОГО РЕЗОНатОР3.

Таким образом, толщину листа определя1от по формуле

d=I — Х1 — Х2, ° где Х1 и Х2 не зависят ни от температуры и состава окружающей среды, ни от нестабильностей частоты СВЧ-генератора, девиации и частоты модулирующего генератора, Для выполнения условий развязки частот опорного и измерительных резонаторов и однозначности в измерении расстояний резонаторами 4 и 5 нужно выполнить условия

L - iso/2 V r: < Lon< + 4о/Уг;;

c/2Lon > F < Л Г < с/2L VE, где I — расстояние между резонаторами, 3o — д.,ина волны, соответствующая частоте;

L — длина измерительного резонатора;

Lo< — длина опорного резонатора, Л F — - девиация частоты, r. — диэлектрическая проницаемость среды.

Эти выражения следуют из соотношений для резонансных частот волноводного резонатора длиной L, возбуждаемого на

Holn типе колебаний, где и — число полуволн колебания на длине.

Таким образом, устройство обеспечивает повышение точности измерения за счет устранения влияния на результат измерения толщины металлического листа изменений температуры и состава газов окружающей среды.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины металлического листа, содержащее СВЧгенератор, подключенный к нему модулирующий генератор, два идентичных измерительных волноводных резонатора, открытых с одного торца и предназначенных для размещения с противоположных сторон контролируемого листа, опорный резонатор, подключенный к каждому иэ резонаторов соответствующий ему регистратор резонансной частоты и вычислительный блок, к которому подключены выходы регистраторов и модулирующего генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя диафрагмами, опорный резонатор выполнен в виде волновода с поперечным сечением, идентичным сечению измерительных резонаторов, расположенного между измерительными резонаторами и соединенного с каждым иэ них с помощью соответствующей диафрагмы так, что указанные резонаторы образуют конструкцию

С-образной формы, СВЧ-генератор подсоединен к опорному резонатору, длина Lon опорного резонатора удовлетворяет соотношению I+ 4,/2 VF< Lon< 1 + Ао/Й, девиация Л F частоты СВЧ-генератора соотношению с/(2Ьп Й (Л Е < c/(2I Й),а расстояние I между открытыми торцами измерительных резонаторов — соотношению

1 < A /2 Й, где 1 — длина каждого из измерительных резонаторов, Мо — резонансная длина волны, соответствующая резонансной частоте измерительного резонатора при коротком замыкании его открытого торца, с — диэлектрическая проницаемость среды, с — скорость света, 1670400

Составитель П. Лапшин

Редактор М. Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор Q. Кундрик

Заказ 2738 Тираж 358 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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